不同培肥措施對河套灌區鹽堿地改良效果

王慶蒙，景宇鵬，李躍進，3*，趙 舉，張雅貞，李秀萍，李煥春，劉宇杰，白勇興

（1．內蒙古農業大學草原與資源環境學院，內蒙古 呼和浩特 010011；2．內蒙古自治區農牧業科學院，內蒙古 呼和浩特 010031；3．內蒙古自治區土壤質量與養分資源重點實驗室，內蒙古 呼和浩特 010011；4．杭錦后旗農牧業技術推廣中心，內蒙古 陜壩 015400）

鹽堿土作為后備土地資源，為保證1.2 億hm2耕地“紅線”，其改良治理戰略意義重大［1］。河套灌區地處內陸，是內蒙古鹽漬化土壤主要分布區之一，也是我國西北最主要的農區與生態脆弱區。近年來，耕地鹽漬化和次生鹽漬化面積逐年增加［2］，目前內蒙古河套灌區鹽漬化耕地面積39.4 萬hm2，占耕地面積的68.65%，且以中重度鹽漬化為主。長期以來，河套灌區的生存和發展完全依靠黃河水，尤其是以水洗鹽在鹽堿地的改良和利用中發揮的重要作用，但隨黃河水用水緊張，灌區引黃量大幅壓縮，以水洗鹽、引灌淤地帶來較大困難，對鹽堿化土壤的改良利用十分不利。同時灌區鹽堿土仍面臨土壤理化性質差、地表鹽分含量高、耕層土壤肥力持續下降等問題，嚴重影響農作物的正常生長，已成為阻礙當地農業持續發展的主要因素之一［3］。因此，在新形勢下如何處理好土壤培肥與脫鹽改造之間的關系，是保證作物穩定生產和改良鹽堿地的重要措施，也是實現鹽堿地農業高效利用的關鍵。

目前，有關鹽堿地耕層培肥改良和不同管理措施對鹽堿地鹽分運移方面前人已做了大量的研究工作，如陳恩鳳等［4-5］曾提出水治是基礎，培肥是根本的觀點改良鹽漬土；郜翻身等［6］研究認為施用有機肥能降低土壤pH 值，使土壤化學性質向良性方向發展；黃強等［7］研究了施用有機肥對新疆鹽堿土不同深度土壤溶液鹽分含量變化動態，認為土壤中施用有機肥后，可降低土壤鹽分的活性；宿慶瑞等［8］研究認為施用有機肥既可促進脫鹽又能抑制返鹽；劉春卿等［9］研究了管理調控措施對土壤鹽分遷移和分布特征的影響，認為施用化學肥料能夠促進作物生長，減少地面蒸發，有利于抑制鹽害的作用；張曉賀等［10］研究了施肥對甘肅引黃灌區新墾鹽堿荒地鹽分運移的影響，認為增施有機肥對于提高土壤脫鹽效果、抑制土壤返鹽具有重要作用；周連仁等［11］研究了松嫩平原鹽堿旱地土壤培肥措施，認為有機肥與專用配方肥可提高土壤肥力，但目前有關于合理的有機肥、秸稈還田、化肥配合施用對鹽堿化土壤培肥與脫鹽方面的研究鮮有報道。

本試驗于2016 年在內蒙古巴彥淖市杭錦后旗頭道橋鎮聯增村布設不同培肥措施對鹽堿土改良效果的長期定位試驗，探究不同培肥措施對河套鹽堿地土壤改良效果，以期篩選出灌區鹽堿地土壤培肥與脫鹽較為合理的方式，加強優化施肥/培肥技術對鹽堿地土壤的改良效果，為灌區鹽堿地土壤改良、耕層培育集成技術提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗地位于內蒙古巴彥淖爾市杭錦后旗頭道橋鎮聯增村（40°26′～41°13′N，106°34′～107°34′E），當地年均氣溫 7.9℃，年均降水量 136.5 mm，蒸發量2 096.4 mm，無霜期152 d 左右，年日照時數3 220 h 以上，積溫3 520℃以上，日照率達73%，土壤以蘇打硫酸鹽鹽化潮土為主。2016 年供試驗土壤（0 ～40 cm）基本理化性狀為有機質（11.34±2.24）g·kg-1、堿解氮（31.60±2.46）mg·kg-1、有效磷（12.22±0.58）mg·kg-1、速效鉀（174.00±3.46）mg·kg-1、土 壤 全 鹽 含 量5.95 g·kg-1、pH 值 為8.60±0.41。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，共設置 8 個處理:對照（CK）、T1 化 肥、T2 有 機 肥、T3 秸 稈 還 田、T4 有機肥+化肥（有機肥N 與化肥N 各占1/2）、T5 秸稈還田+有機肥（秸稈N 與有機肥N 各占1/2）、T6 秸稈還田+化肥（秸稈N 與化肥N 各占1/2）、T7 秸稈還田+有機肥+化肥（秸稈N、有機肥N 和化肥N 各占1/3），每個處理3 次重復，共24 個小區，每個小區面積4 m×7.5 m=30 m2，試驗區面積0.097 hm2，各處理保持氮、磷素水平一致。肥料施用量除 CK 處理外，其他處理是在等氮、磷（N 270 kg·hm-2，P2O5120 kg·hm-2）的條件下，根據相應有機物料所含氮、磷量乘以其施用量，得到所施用有機物料的總氮、磷含量。試驗所用氮肥為尿素（N 46%），磷肥為磷酸二銨（P2O546%、N 18%），有機肥為當地自然腐熟的牛糞（全氮量1.2%、全磷量0.5%）、秸稈為當地的玉米秸稈（全氮量0.8%、全磷量0.35%）。牛糞、玉米秸稈于前一年秋收整地施入，氮、磷肥均作為基肥隨覆膜一次性施入，供試向日葵品種為當地主栽品種 SH361，采用大小壟覆膜種植，大行 80 cm，小 行 40 cm，株 距 45 cm，留 苗 36 000 株·hm-2。田間管理按當地習慣擇優選用，肥料種類及施肥量見表 1。試驗于每年6 月初播種，9 月20 日左右收獲。

表1 試驗設計及肥料種類施用量 （kg·hm-2）

1.3 樣品采集與分析

2018 年6 ～10 月每月中旬采集一次土壤樣品，每小區隨機采集 3 點，用土鉆按0 ～10、10 ～20、20 ～40、40 ～60、60 ～80、80 ～100 cm 分 層取樣，將采集的土壤樣品在室內風干、粉碎過 2 和0.15 mm 篩后保存。土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法測定，全氮采用半微量凱氏定氮法測定，堿解氮采用堿解擴散法測定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法測定，土壤 pH 值（土水比1∶5）采用電位法測定，土壤全鹽量采用八大離子加和法計算［12］。

1.4 數據處理

數據采用Excel 2010、Sigmaplot 12.5 作圖，采用SPSS 18.0 進行統計分析，其中土壤各指標顯著性采用單因素方差分析，各指標間的關系采用pearson 相關性進行分析。

公式中:T為土壤脫鹽率（%）；A表示播種期鹽分（g·kg-1）；B表示收獲期鹽分（g·kg-1）。

2 結果與分析

2.1 不同培肥措施對土壤鹽堿指標的影響

2.1.1 土壤pH 值動態變化

由圖1 所示，不同培肥處理0 ～10 cm 土壤pH 值隨時間推移總體呈先降低后升高的變化趨勢，由播期（6 月）的8.57 ～8.65 變化到收獲期（10月）的8.45 ～8.61；不同培肥處理10 ～20 cm 土壤pH 值隨時間推移緩慢上升，由播期（6 月）的8.69 ～8.82 上升到收獲期（10 月）的8.70 ～8.89；20 ～40 cm 由播期（6 月）的8.90 ～9.02 上升到收獲期（10 月）的8.91 ～9.04；除對照（CK）和施用化肥處理土壤pH 值有所上升外，其他處理均呈降低的變化趨勢，但差異不顯著（P＞0.05）。整體來看，不同培肥處理均可以調節土壤的酸堿度，尤其增施有機肥、秸稈+有機肥以及有機肥+秸稈+化肥三者配施對耕層土壤pH 值降幅較大，分別較對照下降了0.19、0.16、0.12 個單位，但與對照差異不顯著（P＞0.05）；不同培肥方式土壤pH 值表現為對照（CK）最大，有機肥處理最低；耕層0 ～20 cm 土壤pH 大小順序為:對照（CK）＞化肥＞秸稈+化肥＞有機肥+化肥＞秸稈＞秸稈+有機肥+化肥＞有機肥＞秸稈+有機肥。

圖1 不同土層深度土壤pH 值動態變化

2.1.2 土壤全鹽動態變化

從圖2 可以看出，隨時間的推移土壤剖面鹽分變化趨勢各不相同，但同一時期不同培肥措施剖面鹽分變化趨勢基本一致。不同培肥措施0 ～20 cm土壤全鹽隨時間推移基本表現為逐漸降低的變化趨勢，20 ～60 cm 土壤全鹽隨時間推移逐漸升高，而60 ～100 cm 土壤全鹽隨時間推移基本無明顯變化。表層0 ～20 cm 土壤全鹽的變化趨勢呈先降低后增大，這是由于6 月氣溫升高，土壤鹽分表聚明顯（0 ～10 cm 土壤全鹽達5.37 ～6.00 g·kg-1，10 ～20 cm 土壤全鹽達5.23 ～5.60 g·kg-1）；7、8 月份隨降水不斷增多，地表覆蓋度增大，鹽分逐漸降低，到了9 月表層土壤鹽分最低（4.35 ～5.10 g·kg-1）；之后進入10 月降水稀少，同時地上植物收獲，地表裸露，土壤開始返鹽，使得表層0 ～10 cm 土壤全鹽迅速升高，土壤全鹽達4.50 ～5.56 g·kg-1。整體來看，秸稈還田、秸稈還田+有機肥、秸稈還田+有機肥+化肥配施促進表層鹽分淋洗、抑制反鹽的效果明顯優于其他處理，而化肥處理增加了土壤鹽分含量。耕層0 ～20 cm 全鹽大小順序依次為:化肥＞對照（CK）＞秸稈+化肥＞有機肥+化肥＞有機肥＞秸稈＞秸稈+有機肥+化肥＞秸稈+有機肥。

2.2 不同培肥措施對土壤脫鹽率的影響

從圖3 可以看出，不同培肥措施0 ～20 cm 土層土壤脫鹽率均大于零，表現出明顯的脫鹽過程，且單施有機肥、秸稈及有機肥、秸稈、有機肥混合施用土壤脫鹽效率均大于對照和化肥處理，說明施用有機肥和秸稈能不同程度地降低土壤鹽分含量；20 ～60 cm 土壤脫鹽率基本上小于零，表現出明顯的鹽分聚集效應；60 ～100 cm 土層土壤脫鹽率基本上大于零，但脫鹽率均小于0～20 cm 土層土壤脫鹽

率。整體來看，不同培肥措施0 ～100 cm 土層土壤總脫鹽率均大于零，其中秸稈+有機肥、秸稈+有機肥+化肥處理脫鹽率較大，均在20%以上，而化肥處理脫鹽率最小，僅為1.20%，其大小順序依次為:秸稈+有機肥＞秸稈+有機肥+化肥＞有機肥＞有機肥+化肥＞秸稈＞秸稈+化肥＞化肥＞對照（CK）。

圖2 不同培肥處理土壤含鹽量

圖3 不同培肥處理土壤脫鹽率

2.3 不同培肥措施對土壤有機質和養分特征的影響

從表2 可以看出，不同培肥措施均不同程度地增加耕層0 ～20 cm 土壤有機質、全氮含量，其中有機肥、有機肥與化肥配施處理對土壤有機質的影響差異達顯著水平（P＜0.05），分別較對照（CK）提高14.66%、13.36%，較化肥處理提高13.28%、10.71%；而有機肥、有機肥+化肥、秸稈+有機肥+化肥配施處理對土壤全氮的影響差異達顯著水平（P＜0.05），分別較對照（CK）提高13.26%、17.35%、15.31%，較化肥處理提高7.77%、11.65%、9.71%。不同培肥措施土壤有機質大小順序為:有機肥＞有機肥+化肥＞秸稈+化肥＞秸稈+有機肥+化肥＞秸稈+有機肥＞秸稈＞化肥＞對照（CK）；土壤全氮大小順序為:有機肥+化肥＞秸稈+有機肥+化肥＞有機肥＞秸稈+有機肥＞秸稈+化肥＞化肥＞秸稈＞對照（CK）。同時不同培肥措施均能提高耕層土壤堿解氮和有效磷的含量，與對照（CK）相比不同培肥措施土壤堿解氮含量差異達顯著水平（P＜0.05），分別較對照提高29.43%～93.14%，其中有機肥與化肥配施最為顯著；除秸稈處理外，其他培肥措施土壤有效磷含量與對照（CK）差異達顯著水平（P＜0.05），分別提高17.45% ～161.84%，其中有機肥與化肥措施最為顯著。不同培肥措施土壤堿解氮大小順序為:有機肥+化肥＞有機肥+秸稈+化肥＞有機肥+秸稈＞有機肥＞秸稈+化肥＞化肥＞秸稈＞對照（CK）；土壤有效磷大小順序為:有機肥+秸稈+化肥＞有機肥+化肥＞有機肥＞有機肥+秸稈＞化肥＞秸稈+化肥＞秸稈＞對照（CK）。

表2 不同培肥處理土壤養分變化

2.4 土壤化學性質間的相關性分析

通過對耕層土壤化學指標間相關性（表3）分析可以看出，土壤有機質與土壤全氮、堿解氮、有效磷呈極顯著正相關關系，而與全鹽、pH 值呈極顯著負相關關系；而土壤全氮除與pH 值相關不顯著外，與其他指標均達極顯著水平。土壤全鹽與全氮、堿解氮養分指標均呈極顯著負相關，與有效磷呈顯著負相關，pH 值與有機質呈顯著負相關，與全鹽呈顯著正相關。

表3 土壤化學性質間的相關性分析

2.5 不同培肥處理對向日葵產量的影響

從不同培肥處理向日葵產量（圖4）可以看出，除秸稈還田處理外，其他各培肥處理相對于CK 都有明顯增產作用，增產效果:有機肥+秸稈+化肥＞有機肥+化肥＞秸稈+化肥＞有機肥+秸稈＞有機肥＞化肥＞對照（CK），說明在有機肥和秸稈替代部分化肥情況下，能夠增加向日葵的產量，其中有機肥、秸稈還田和化肥3 者配施對向日葵產量影響最顯著，增產44.41%，其次是有機肥與化肥配施，增產41.88%。

圖4 不同培肥處理向日葵產量

3 討論與結論

河套灌區鹽堿化土壤的共性特征是土壤肥力低、鹽堿程度高。因此，提高土壤肥力、降低土壤鹽堿、增加作物產量是鹽堿區農業生產的重要工作。國內外學者普遍認為增施有機物，可改善耕層土壤結構，提高土壤有機質含量，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，加快鹽分淋洗，抑制土壤返鹽，有利于土壤脫鹽［7，13-17］。

本研究中，單施有機肥、秸稈還田或者有機肥、秸稈還田、化肥3 者配施均降低了土壤 pH 值和全鹽量，其中有機肥+秸稈還田的配施表現較好，脫鹽率達20%左右，其次為單施有機肥，而施用無機化肥處理提高了土壤pH 值和全鹽含量，這可能是由于施用有機肥和秸稈還田能不同程度地增加土壤有機質含量，有機質中的大分子羧基中和土壤中的堿性物質，增加了土壤膠體吸附鹽基離子的能力，與土壤中的各種陽離子結合生成腐植酸鹽，從而降低鹽分離子含量；且與有機肥在分解過程中產生有機酸和秸稈還田土壤中有機酸的增加有密切關系，增強土壤對pH 值緩沖能力，降低了土壤pH 值；同時施用有機肥或秸稈后土壤孔隙度增加，入滲速率提高，脫鹽效果增強，有利于耕層土壤全鹽含量的降低，而施用無機肥增大土壤電導率，造成鹽分表聚，這與黃強等［7］、王根林［18］、劉杏認等［19］、徐國偉等［20］、安東等［21］、韓曉增等［22］、李國輝等［23］、陳淑君［24］、劉春卿等［9］的研究結果相一致。但由于試驗條件的限制，本試驗旨在研究不同培肥措施下對培肥地力和脫鹽效果的影響，而有關有機肥、化肥、秸稈還田的具體施用量與土壤鹽分變化的相關性，有待于進一步研究。

土壤有機質、全氮、速效養分作為土壤質量評價的重要指標，大量研究表明，長期增施有機肥、秸稈還田有利于有機質的積累，提高了土壤有機質和全氮含量。本研究表明，不同培肥措施均顯著地提高了耕層土壤堿解氮、有效磷的含量，而對有機質和全氮的影響程度各異，其中有機肥、有機肥與化肥配合施用對耕層土壤有機質和全氮的影響差異顯著，這與李文祥［25］、李娟等［26］、國立財［27］、張玉平等［28］、張曉賀［29］、霍琳等［30］的研究結果一致。而秸稈還田對土壤有機質、全氮、堿解氮、有效磷含量的影響差異不顯著，這可能是作物秸稈中養分釋放需要經過長時間的腐熟，且作物秸稈C/N 較大，僅秸稈還田容易造成土壤氮素不足。同時從研究結果來看，有機肥與化肥配施比秸稈還田與化肥配施短期內更有利于培肥土壤，這可能是由于化肥施入土壤后通過改變C/N、土壤pH值、微生物及酶活性等影響有機肥中氮礦化速率和礦化量，進而提高土壤養分含量，而秸稈還田配施化肥雖可以降低土壤中的C/N，但秸稈的分解和秸稈的埋深、秸稈種類、土壤水分溫度等因素也密切相關。

長期減量施肥作為防控農業面源污染的重要手段，國內外學者開展了大量有機肥、秸稈替代化肥減施增效、有機肥修復改良受污染土壤的研究［31-35］。本試驗結果表明，單施化肥、有機肥雖能提高向日葵產量，但差異不顯著；這是由于向日葵在生長過程中不同時期對養分的吸收利用不同，一般均表現為前期對肥料的需求量小，后期需肥量大；且本試驗施肥種植方式為播種前一次性施加，前期生長旺盛，后期脫肥，嚴重影響向日葵產量；有機肥的施用既可以協調植物生長所需的水、肥、氣、熱，又可改善土壤理化和生物學性狀，但在提供植物所需的營養成分方面相對較緩慢。與對照相比，秸稈還田處理向日葵產量有所下降，一方面由于每年秸稈還田量過大，影響播種，降低作物的出苗率；另一方面也可能是由于作物秸稈C/N 較大，在微生物分解過程中需要消耗大量的氮，導致土壤供氮不足，進而影響作物早期正常生長，使農作物

產量下降。與各單施處理不同，有機肥或化肥與秸稈還田配合施用均能顯著提高向日葵產量。其中有機肥+化肥+秸稈還田3 者配施向日葵增產最大，其次為有機肥與化肥配施，這可能由于有機肥和秸稈在為農作物提供營養元素的同時改善了土壤植物生長所需的水、肥、氣、熱，而化肥正好能夠彌補了有機肥和秸稈肥效慢、養分含量低的劣勢。因此，無論單施有機肥還是化肥、秸稈還田都能達到提高土壤肥力的目的，但對向日葵的產量影響差異不顯著；而秸稈還田需與有機肥或化肥配合施用，否則在短期內無法達到培肥土壤，提高作物產量的目的。