鹽堿地原位工程化根治技術對鹽堿地土壤養分及玉米生長發育的影響

劉斌 寇燕燕 何巨峰 王偉 劉瑛

摘要：以玉米品種先玉33為指示品種，研究了鹽堿地原位工程化根治技術對鹽堿地土壤養分和玉米主要性狀及產量的影響。結果表明，鹽堿地原位工程化根治技術顯著降低了鹽堿地土壤的全鹽量、土壤pH，促進玉米對土壤堿解氮和速效鉀的吸收。玉米全生育期縮短5～8 d，顯著提高鹽堿地玉米的株高、穗長、穗粗和百粒重。其中凹晶材料45 t/hm2一次性鋪設的折合產量為7 868.1 kg/hm2，較不鋪設凹晶材料增產2 877.4 kg/hm2，增產率57.7%，可作為未來鹽堿地改良的重要措施之一。

關鍵詞：鹽堿地原位工程化根治技術;玉米;凹晶材料;景電灌區

Abstract：The effects of three new types of urea on potato yield and absorption efficiency of nitrogen fertilizer were studied in the main potato producing areas of Gansu Province. The results showed that compared with the conventional application of common urea， the controlled loss of urea could increase potato yield by 18.01% and nitrogen absorption efficiency by 23.4 percentage points compared with ordinary urea under the condition of N application of 225 kg/hm2， the potato yield and nitrogen absorption efficiency were increased by 15.73% and 14.5 percentage points respectively under the application of humic acid urea， the potato yield and nitrogen absorption efficiency were increased by 7.30% and 29.3 percentage points respectively under the application of Limoushi efficiency urea.

土壤鹽堿化是指土壤底層或地下水的鹽分通過毛細作用不斷向土壤表層聚積，水分蒸發以后，使鹽分留在上層土壤中而形成鹽漬土的自然地質過程[1 ]。土壤鹽漬化和次生鹽堿化不但會導致土壤肥力下降，作物減產生長遲緩，品質和產量下降[2 ]，也會對生態環境造成危害，嚴重影響農業生產的發展。研究表明，鹽堿土壤中土壤微生物量、碳、氮和基礎呼吸都較普通農用土壤有大幅的下降，嚴重影響鹽堿地土壤的保肥供肥能? ? ?力[3 ]，如何改良和治理鹽堿化土壤成為亟須研究解決的問題[4 - 5 ]。

景電灌區地處騰格里沙漠向黃土高原的過渡地帶，是我國黃河中上游重要的高揚程灌溉農業區，灌區土壤屬于荒漠灰鈣土，含鹽量高[6 ]，長期存在大面積的鹽堿化土壤，如何有效的改良這些土壤就成為當地農業發展的首要任務。目前景電灌區土地鹽堿化有1.8萬hm2，占水地面積的42%，其中中重度1.1萬hm2，棄耕撂荒地0.4萬hm2，鹽堿化問題以景電一、二期和五佛灌區為重。我國目前已形成諸多水利工程、生物、農藝、化學等鹽堿地綜合治理技術，并在各鹽堿區形成了一些區域特色明顯的關鍵技術。鹽堿地原位工程化根治技術針對鹽堿地和鹽堿化成因，利用優勢特色資源凹凸棒石材料表面積大、孔隙多以及極性強等特征，通過離子交換、層間吸附、交聯柱化、插入置換等物化方法，把其他離子或化合物引入層間域，可調節層間域的電荷、介質、層間距，破壞凹晶材料的層電荷分布平衡，使其結構與性質發生相應的變化，使土壤有一定的自凈作用，并同地表下滲水阻隔材料、超標鹽堿吸附材料、改造后土地熟化和肥化等材料配合，采用鹽堿地改造與鹽堿化土地修復功能性材料、土壤修復聯合技術，可對鹽堿地進行有效改良。我們針對景電灌區土壤鹽堿化和次生鹽堿化現象，采用鹽堿地原位工程化根治技術，研究了該技術對鹽堿地玉米生長發育的影響，以期為改善和解決景電灌區土壤鹽堿化和次生鹽堿化問題提供參考。

1? ?材料與方法

1.1? ?供試材料

供試凹晶材料、阻隔材料、凹晶地力恢復劑和改良劑，由甘肅靖遠凹晶礦業開發有限公司提供。指示玉米品種為當地主栽品種先玉335號，景泰縣農業推廣技術中心提供。

1.2? ?試驗地概況

試驗地位于景泰縣蘆陽鎮城北墩村（37.23° N，103.08° E）。該區域屬于溫帶干旱大陸性氣候，年均氣溫為8.6 ℃，≥10 ℃年有效積溫3 038 ℃，無霜期120 d左右，年日照時數 2 723.9 h。年平均降水量180 mm，約60%的降水集中在7 — 9月份;年潛在蒸發量3 038 mm。風沙日數較多，平均風速2.0～3.1 m/s，瞬時最大風速可達21.7 m/s。試驗地為黏壤性土壤，土地平整、排灌方便、形狀規整，鹽堿類型為硫酸鹽蓬松鹽堿。前茬為玉米。

1.3? ?試驗方法

試驗采用隨機區組設計。設2個處理，處理1為凹晶材料45 t/hm2一次性鋪設，處理2為凹晶材料30 t/hm2一次性鋪設，以不鋪設凹晶材料作為對照（CK），3次重復，小區面積43.2 m2（7.2 m×6.0 m），間距1 m。2018年4月16日機械施肥并鋪好地膜待播，4月20日用玉米點播器采用破膜穴播的方法在膜上種植玉米2行，株距25 cm，每穴2粒，小行距40 cm，大行距70 cm，播后田間管理與當地管理水平相同，10月3日收獲。

1.4? ?鹽堿地原位工程化技術實施工藝

1.4.1? ? 材料鋪設? ? 2017年6月，將試驗地50～70 cm土壤開挖，對下層基礎及側壁進行整平處理后用壓路機夯實。按試驗設計的鋪設量將凹晶緩沖材料均勻鋪設于夯實后的基礎之上，用小型壓路機碾平。用鋪設機械將阻隔材料均勻鋪設于凹晶材料上，鋪設厚度為3 cm，鋪設量為225 t/hm2，鋪設完成后用小型壓路機碾平，在阻隔層上鋪設細沙和上層細顆粒土壤作為保護層，鋪設厚度為10 cm，最后將上層土壤回填。

1.4.2? ? 上層土壤鹽分清除和土壤地力恢復

采用灌水洗鹽的方式清除上層土壤鹽分，洗鹽每次用水量2 250 m3/hm2，共洗鹽4次，周期為7 d，在每次灌水前采用旋耕機械進行攪拌處理。上層土壤鹽分清除后，將地力恢復劑顆粒均勻撒于土壤表面，進行土壤地力恢復，用量為3 750 kg/hm2，然后用旋耕機械進行耕作。土壤地力恢復期為 180 d，土壤地力恢復期結束后進行作物種植。

1.5? ?測定指標與方法

生育期記載播種期、出苗期、拔節期、大喇叭口期和成熟期。玉米植株完全抽雄后測量株高和莖粗;玉米成熟時，隨機取樣10株進行考種，測量穗行數、行粒數、穗粗、穗長、百粒重。各小區取樣方20 m2，曬干后采用脫粒機對樣方進行產量實測。各小區單收計產。

采用5點取樣法，于玉米收獲后，去除采樣點處的表土，用土鉆垂直插入土壤中，取深度0～30 cm的土壤，每份500 g。將土樣中的較大顆粒碾碎，然后將每個小區5點的土樣混勻，用四分法留取每塊砂地土樣500 g供檢測。土壤pH采用電極法，用pHS-25型酸度計測定;有機質采用重鉻酸鉀硫酸氧化-外加熱法測定;全鹽量采用電導率法，用DDS-12A數顯電導率儀測定;全氮采用凱氏定氮法，采用Kjeltec8200半自動定氮儀測定;堿解氮采用堿解擴散法，用28YX-500型電熱恒溫培養箱測定;全磷采用堿熔-鉬銻抗比色法，用Cary50紫外可見分光光度計測定;速效磷采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法，用Cary50紫外可見分光光度計測定;全鉀采用堿熔-火焰光度法，用Sherwood M410火焰光度計測定;速效鉀采用乙酸銨提取-火焰光度法，用Sherwood M410火焰光度計測定。

1.6? ?數據處理與分析

采用SPSS 19.0軟件進行數據統計分析，采用新復極差法（Duncan）比較不同處理間的差異顯著性，采用Excel2007軟件制圖。

2? ?結果與分析

2.1? ?不同處理對土壤養分和全鹽量的影響

通過表1可以看出，鹽堿地原位工程化技術使鹽堿地土壤的全鹽量和pH明顯降低。處理1、處理2土壤全鹽量分別較CK降低29.8、26.6 g/kg，pH較CK分別降低0.39、0.50。玉米收獲后的耕作層土壤養分，處理1和處理2有機質含量均低于CK，全氮、全磷和全鉀含量基本無差異。堿解氮含量處理1、處理2較CK分別降低47.5、50.8 mg/kg，速效鉀含量較CK分別降低365、339 mg/kg。有效磷含量以處理1最高，為26.4 mg/kg，較CK和處理2分別高4.7、12.9 mg/kg。表明鹽堿原位工程化技術可以降低鹽堿地土壤全鹽量和pH，促進作物對堿解氮和速效鉀的吸收。

2.2? ?不同處理對玉米物候期和生育期的影響

從表2可以看出，鹽堿原位工程化技術使鹽堿地玉米的各物候期提前，全生育期天數縮短，提前成熟。不同處理下，玉米的全生育期以CK最長，為146 d，分別較處理1、處理2延后8、5 d。處理1、處理2拔節期、大喇叭口期、成熟期均較CK均提前，其中拔節期提前2 d，大喇叭口期提前8、5 d。成熟期處理1較CK提前10 d，處理2較CK提前7 d。表明鹽堿原位工程化技術可以縮短鹽堿地玉米的全生育期天數，提早物候期。

2.3? ?不同處理對玉米農藝性狀的影響

通過表3可以看出，鹽堿地原位工程化技術可以顯著提高鹽堿地玉米的株高、穗長、穗粗和百粒重。株高以處理1最高，為248.3 cm，顯著高于處理2、CK;處理2顯著高于CK。莖粗以處理2最高，為8.3 cm，與處理1、CK之間差異不顯著。穗長、穗粗均表現為處理1、處理2顯著高于CK，其中穗長分別較CK提高13.0%、9.2%，穗粗分別較CK提高13.9%、13.2%。行粒數以處理1的最多，為36.5粒，顯著高于處理2、CK，處理2和CK間無顯著差異。百粒重以處理1最高，為36.8 g，顯著高于CK，較CK增加5.4 g;處理2為35.7 g，顯著高于CK，較CK增加4.3 g。表明鹽堿原位工程化技術可以顯著提高鹽堿地玉米的株高、穗長、穗粗和百粒重。

2.4? ?不同處理對玉米產量的影響

從表4可以看出，鹽堿地原位工程化技術可以顯著提高鹽堿地玉米的產量。玉米折合產量以處理1的最高，為7 868.1 kg/hm2，較CK增產2 877.4 kg/hm2，增產率57.7%;其次是處理2，為6 833.3 kg/hm2，較CK增產1 842.6 kg/hm2，增產率36.9%。方差分析的結果表明，各處理產量之間差異均達顯著水平。表明鹽堿原位工程化技術可以提高鹽堿地玉米的產量。

3? ?結論與討論

采用鹽堿地原位工程化根治技術核心材料凹晶材料對鹽堿地土壤進行處理，對鹽堿地土壤性狀和玉米的主要性狀及產量進行了研究。結果表明，經過鹽堿原位工程化技術治理的鹽堿地，玉米全生育期縮短5～8 d。顯著提高玉米的株高、穗長、穗粒數和千粒重，顯著提高玉米產量。其中凹晶材料45 t/hm2一次性鋪設折合產量最高，為7 868.1 kg/hm2，較不鋪設凹晶材料增產2 877.4 kg/hm2，增產率57.7%;其次為凹晶材料30 t/hm2一次性鋪設，折合產量6 833.3 kg/hm2，較不鋪設凹晶材料增產1 842.6 kg/hm2，增產率36.9%。同時顯著降低了土壤全鹽量和pH，促進作物對土壤堿解氮和速效鉀的吸收。

鹽堿地的改良是一個長期的系統過程，改良鹽堿土的核心就是改善鹽堿地的生態環境，創造適合植物生長的生存條件[7 ]，實現農業的可持續發展。本研究結果表明玉米農藝性狀隨著核心材料凹晶材料鋪設量的增加呈現上升的趨勢，這與吳明昊等[8 ]利用凹凸棒石土壤改良劑在水稻上的應用效果一致。鹽堿原位工程化技術可以顯著提高鹽堿地玉米的產量，增產效果顯著，這與郭天 云等[9 ]采用化學方法治理鹽堿地玉米時的試驗結果一致。鹽堿原位工程化技術可以有效縮短鹽堿地玉米的全生育期，成熟期提前，顯著提高玉米主要性狀。在今后的鹽堿地改良中，堿地原位工程化根治技術會發揮更大的作用，為鹽堿地的改良提供一定技術支持。

參考文獻：

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[9] 郭天云，郭天海，何增國.? 磷石膏對鹽堿地改良效果及對玉米的影響[J].? 甘肅農業科技，2019（7）：48-52.

（本文責編：陳? ? 偉）