沸石腐殖酸復合型土壤調理劑對黃河三角洲鹽堿化農田土壤的改良效果

孟 磊，許 義，劉嚴蓬，李 亞，劉衛東，安永興 (.兗煤藍天清潔能源有限公司，山東鄒城 756；.兗礦集團有限公司潔凈煤技術工程研究中心，山東鄒城 756；.國投盛世承德科技股份有限公司，河北承德 06845)

我國耕地資源緊缺，而大面積土壤鹽堿化進一步加劇了耕地資源的緊張局面。根據聯合國教科文組織和糧農組織不完全統計，我國約有鹽堿地9 913萬hm。改良治理以及合理開發鹽堿地資源，是影響我國糧食安全的重要因素，關系到我國農業的可持續發展。黃河三角洲土壤類型主要為潮土、鹽化潮土和濱海潮鹽土，土壤母質為黃河沖積物,土壤pH在7.5～8.5，有機質含量偏低，氮磷鉀嚴重缺乏，總體養分含量較低。此外由于土壤質地偏輕，土壤毛細管作用強烈，土壤返鹽現象普遍，土壤含鹽量較高，有不同程度的土壤鹽堿化現象。土壤鹽堿化造成土壤肥力下降、理化性狀退化、土壤結構變差，威脅到大部分作物的生長。

天然沸石是一種多孔結構的含水鋁硅酸鹽礦物，因其獨特的晶體結構和巨大的比表面積，具有強吸附性、離子交換性、催化性、分子篩、酸堿高溫耐受性等優良反應特性。沸石是國內外認可的優良土壤改良材料，可以有效降低土壤鹽分；改善土壤結構性狀；改善土壤養分狀況，緩釋肥效；增加土壤有機質含量，提高土壤陽離子交換量；提高土壤微生物數量和多樣性，增強土壤抑制植物病害的能力。沸石應用于農田土壤改良，對農作物的生長具有明顯的促進作用。腐殖酸是由芳香族及多種官能團構成的高分子有機酸。利用腐殖酸改良鹽堿土壤，可以明顯降低土壤中水溶性鹽分，改良鹽堿土及防止土壤鹽漬化的效果顯著。該試驗以天然沸石為主要材料，添加礦源腐殖酸材料，形成復合型土壤調理劑，在山東東營黃河三角洲地區進行鹽堿化農田土壤改良試驗示范，旨在為改良治理以及合理開發鹽堿地資源提供技術途徑。

1 材料與方法

供試作物。品種為山東神華種業有限公司生產的裕華402(國審玉20196065)。

供試材料。沸石腐殖酸復合型土壤調理劑(2～5 mm球粒，主要成分為天然斜發沸石，礦源腐殖酸含量≥1%)由國投盛世承德科技股份有限公司提供。磷石膏為山東省濱州市利豐達化工有限公司生產磷酸氫鈣的副產品；脫硫石膏取自山東泰山新型建材有限公司。有機無機復混肥料(有機質20%，13-8-9)購自壽光蔡倫中科肥料有限責任公司。

供試土壤。試驗地位于山東省東營市廣饒縣“黃河三角洲農業高新技術產業示范區”內，試驗地塊為鹽化潮土。供試土壤理化性質分別為有機質10.67 g/kg、堿解氮83.17 mg/kg、有效磷14.97 mg/kg、速效鉀428.5 mg/kg、pH 8.684、全鹽2.0 g/kg、砷18.91 mg/kg、汞0.131 mg/kg、鉛37.6 mg/kg、鎘0.262 mg/kg、鉻89.49 mg/kg、鎳40.17 mg/kg。

試驗共設7個處理(表1)。其中CK為對照處理，不施用任何土壤調理劑；試驗設B、C、D、E共4個不同水平施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑加7 500 kg/hm工業副產石膏輔助鹽堿地土壤改良材料處理。處理A和F分別為等用量的天然沸石和沸石腐殖酸復合型土壤調理劑處理。7個處理的肥料用量相同，基肥施用量為600 kg/hm。試驗采用小區試驗方式，每處理設3次重復，共21個小區。

表1 鹽堿地土壤改良材料用量Table 1 Amount of soil improvement materials in saline-alkali land kg/hm2

土壤指標。玉米測產后各處理小區采集0～20 cm土壤樣品。土壤pH測定采用pH計法；質量法測定水溶性全鹽，并定義：脫鹽率=(對照樣地可溶性鹽總量-處理樣地可溶性鹽總量)/對照樣地可溶性鹽總量×100%；環刀法測土壤容重；土壤陽離子交換量采用氯化銨-乙酸銨交換法測定；采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定土壤有機質；采用堿解擴散法測定土壤堿解氮；采用NaHCO浸提-鉬藍比色法測定土壤有效磷；采用NHOAc浸提-火焰光度法測定土壤速效鉀；土壤微生物數量用平板表面涂抹法計數。以上數據均取平均值。

測產指標。每小區選取位于小區內部的有代表性地點，5 m雙行6 m面積，測出穗數及20株左右的穗粒數，取約10株樣品帶入室內風干。干燥脫粒后計量千粒重。玉米產量于播種后118 d進行測定，時間為2020年10月14日。

利用Microsoft excel軟件進行數據處理及繪圖；用SPSS 22.0軟件對試驗數據進行統計分析，采用單因素方差分析法檢測各數據組間的顯著性。

2 結果與分析

從表2可以看出，A～F各處理與對照CK比較，pH均有降低；B、C處理與對照有顯著差異，其他處理與對照無顯著差異，各處理間無顯著差異。施用3 000～4 500 kg/hm的沸石腐殖酸復合型土壤調理劑(B、C處理)可降低土壤pH。

從表2可以看出，A、D、E處理水溶性全鹽含量均低于對照CK，施用6 000～7 500 kg/hm的沸石腐殖酸復合型土壤調理劑(D、E處理)以及施用6 000 kg/hm的天然沸石(A處理)均能降低土壤中的鹽分含量，7 500 kg/hm的沸石腐殖酸復合型土壤調理劑(E處理)降鹽效果最好，脫鹽率為24.2%。

經分析，對照CK、A～F處理的土壤容重分別為1.46、1.46、1.45、1.43、1.45、1.37、1.36 g/cm，除A處理外，B～F處理土壤容重均小于對照CK；除F處理與對照差異顯著(<005)外，其他各處理與對照之間差異均不顯著(>005)，A～F各處理之間差異不顯著(>005)。施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑對土壤結構有一定的良性影響，由于作用時間短，不同用量之間差異不明顯，效果還未明顯顯現。

表2 土壤pH、全鹽含量及脫鹽率Table 2 Soil pH,total salt content and desalination rate

從表3可以看出，A～F各處理土壤陽離子交換量均高于對照CK，且與對照之間都有顯著差異(<0.05)；A～F各處理土壤有機質含量均高于對照，但與對照之間均無顯著差異(>005)；A～F各處理土壤堿解氮含量均高于對照，A和B處理與對照無顯著差異(>005)，其他處理與對照之間差異顯著(<005)；A～F各處理土壤有效磷含量均高于對照，且與對照之間均無顯著差異(>005)，各處理之間也無顯著差異；除E處理外，其他處理土壤速效鉀含量均小于對照，各處理與對照之間均無顯著差異(>005)。

施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑(B～F處理)可顯著提高土壤陽離子交換量；可提高土壤有機質含量，但效果尚不顯著；土壤堿解氮和有效磷含量都有提高，但速效鉀含量多為降低。陽離子交換量的大小可以作為評價土壤保肥能力的指標，施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑可以有效改善土樣養分狀況，提升土壤的保肥能力。綜合幾項指標，施用7 500 kg/hm的沸石腐殖酸復合型土壤調理劑(E處理)改善土壤養分狀況，較其他用量效果更佳。

從表4可以看出，A～F處理土壤中細菌數量和真菌數量均大于對照CK，且各處理與對照之間差異不顯著(>005)；除B、C處理，其他處理土壤放線菌數量均高于對照，且各處理與對照之間差異不顯著(>005)。總體來看，施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑能夠提高土壤微生物數量，除3 000和4 500 kg/hm施用量，其他施用量對土壤微生物數量都有顯著增加作用。

各小區玉米產量為7 200～9 000 kg/hm，由于鹽堿、播種期偏遲等影響因素，玉米籽粒千粒重未達到品種推薦的375 g。從表5可以看出，除B處理外，其他處理千粒重和玉米產量都高于對照CK，D、F處理較對照有顯著提高(<005)。B處理較對照出現減產，可能是因為土質分布不均勻造成玉米植株生長弱，穗粒數和千粒重降低，也可能由于工業副產脫硫石膏施用量過大造成的。各小區玉米千粒重與產量之間存在一定的正向關聯。施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑可提升玉米產量。以單獨施用6 000 kg/hm沸石腐殖酸復合型土壤調理劑(F處理)增產效果最佳，最高增產可達24.09%。從同等用量的處理A和F比較看，施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑較單一施用天然沸石增產幅度大。

表3 土壤化學指標Table 3 Soil chemical indexes

表4 土壤微生物數量Table 4 Quantity of soil microorganism CFU/g

表5 玉米測產數據Table 5 Yield measurement data of maize

3 討論

天然沸石和腐殖酸都是良好的土壤改良材料，用于鹽堿地改良都有良好的效果，將天然沸石與腐殖酸復合使用改良鹽堿土壤，其效果優于單獨使用天然沸石或腐殖酸的改良效果。我國農田土壤鹽堿化問題嚴重，只山東黃河三角洲區域就分布著大面積的鹽堿地。研發環保高效的沸石腐殖酸復合型土壤調理劑，可以為提高鹽堿地利用與生產效率、減少化學肥料使用量、建設綠色高效農業提供有力的技術支撐。產品技術成熟后進行大面積推廣應用，可以促進鹽堿地高效低成本開發利用，獲得良好的社會效益和經濟效益，具有廣泛的應用前景。

4 結論

(1)施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑可有效降低土壤pH和降低土壤中的鹽分含量。以施用7 500 kg/hm沸石腐殖酸復合型土壤調理劑降鹽效果最好，脫鹽率可達24.2%。

(2)施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑可降低土壤容重，使土壤疏松，對土壤結構有一定的良性影響。由于作用時間短，效果還未明顯顯現。

(3)施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑可顯著提高土壤陽離子交換量；可提高土壤有機質含量，短時間內效果尚不顯著；能夠提高土壤中氮和磷的有效態含量。沸石腐殖酸復合型土壤調理劑能夠有效改善土樣養分狀況，提升土壤的保肥能力。

(4)施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑對土壤微生物數量有增加作用。

(5)施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑可提高玉米產量。以單獨施用6 000 kg/hm沸石腐殖酸復合型土壤調理劑增產效果最佳，最高增產可達24.09%；施用沸石腐殖酸復合型土壤調理劑較單一施用天然沸石增產幅度大；工業副產脫硫石膏施用量過大可能會造成玉米減產。