不同施用模式下脫硫石膏對蘇打型鹽堿地改良效果研究

王宏偉，包紅霞，李 揚，張鳳杰，塔 娜

（通遼市農牧科學研究所，內蒙古 通遼 028000）

蘇打型鹽堿土是一種高度退化的土壤，土壤膠體吸附大量可交換性Na+，土壤嚴重板結，通透性差，pH增加，堿化度高，作物難以正常生長［1］。通遼市位于內蒙古自治區東部，屬溫帶半干旱季風氣候，鹽堿地面積約為52.6萬hm2，占耕地面積的8.6%，鹽堿類型以蘇打型為主［2］。近年來，隨著人口增長與耕地面積縮減的矛盾日益突出，如何開發利用鹽堿地成為專家學者的主要研究方向之一，研究出一系列鹽堿地改良技術，如利用玉米秸稈墊施防止返鹽返堿技術、脫硫石膏改良技術、排水洗鹽技術、生物有機肥改良技術等［3-8］，均有良好的改良效果，但由于改良工程量大、過度耗費水資源、操作難度高等原因，上述技術一般只進行到小面積示范階段，很少能夠在實際生產中大面積應用。脫硫石膏改良技術是利用硫酸鈣水解后產生的Ca2+離子置換土壤膠體中可交換Na+，從而降低土壤堿化度，改善土壤物理結構，增加土壤通透性，促進鹽分隨水向下滲透，降低對作物的危害。目前，脫硫石膏改良蘇打型鹽堿地施用量為15～45 t/hm2，一般先利用鏟車、翻斗車等大型機械，將脫硫石膏粗略施入大田，再用人工精細化撒施，勞動強度大，且撒施質量得不到保障，而傳統的施肥播種機肥箱較小，承重能力不足，無法勝任脫硫石膏撒施任務。因此，在保證改良效果的前提下，降低脫硫石膏施用量是實現機械化進而保證撒施質量的重要手段?；诖?，開展了不同施用模式下脫硫石膏改良蘇打型鹽堿地效果研究，以期為脫硫石膏減量施用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于內蒙古通遼市科左中旗花吐古拉鎮西蒙古屯嘎查，土壤有機質含量0.87%，速效磷8.9 mg/kg，堿解氮44.1 mg/kg，pH為10.22，全鹽量0.38%，耕地鹽堿化程度較重，鹽分組成主要是碳酸鈉和碳酸氫鈉，是典型的蘇打型鹽堿地。

1.2 試驗材料

種植作物為玉米TK601，購自通遼市瑞豐農資市場。有機肥是通和牧業有限公司利用排發無縫鏈接循環技術將畜禽糞污發酵腐熟而成。脫硫石膏購自通遼電廠。

1.3 試驗方法

寬窄壟（40～80 cm）種植玉米，灌溉方式采用淺埋滴灌，將改良材料隨底肥施用，栽培管理同大田。脫硫石膏用量設5個梯度，見表1。3種施用方式為PS：窄壟間平鋪旋耕；CS：窄壟兩側溝施，模擬正常播種機施肥模式；GS：窄壟間溝施，脫硫石膏施于滴灌管下。共15個處理，3次重復，小區面積30 m2，周圍設保護行。

表1 各處理改良材料用量Tab. 1 The amount of improved materials for each treatmen t/hm2

1.4 測定項目與方法

土壤pH：播前、收獲后各取0～40 cm耕層土壤（下同），采用電位法測定（土水比1.0∶2.5）；土壤全鹽含量采用烘干殘渣法測定；堿化度采用乙酸鈉法測定；容重采用環刀法測定；比重采用比重瓶法測定；土壤孔隙度利用容重與比重數值計算；出苗率：出苗期全區調查出苗情況，以百分比表示出苗率；產量：每個小區實測籽粒產量，并按含水量14.0%折合公頃產量。

1.5 數據分析

采用Microsoft Excel 2010進行數據匯總整理，利用SPSS 20.0統計軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同模式下脫硫石膏對土壤全鹽含量的影響

全鹽含量是鹽堿土性質的最重要指標，也是改良效果的主要參數［4］。不同處理對土壤全鹽含量的影響見表2。由表2可知，各處理的土壤全鹽含量均有所下降，由播種前的0.38%左右降至0.30%以下，下降效果較為明顯。除梯度1外，其他處理的含鹽量均隨著脫硫石膏的施用量增加而降低，說明脫硫石膏能夠疏松土壤，使鹽分隨水下滲至耕層以下，從而降低耕層土壤全鹽含量［1］。3種施用模式中，脫硫石膏在22.50 t/hm2的條件下，收獲后耕層土壤含鹽量顯著高于其他處理，其原因可能是因為脫硫石膏本身也是一種無機鹽，施用后土壤中SO42-離子和Ca2+離子濃度增加，導致含鹽量下降不明顯。GS處理脫硫石膏7.50 t/hm2的梯度下，含鹽量下降幅度最大，降低了46.2%，其次是15.00 t/hm2梯度，降低了45.9%，2 種處理與其他處理間差異顯著。

表2 不同處理對土壤全鹽含量的影響Tab. 2 Effects of different treatments on soil total salt content %

2.2 不同模式下脫硫石膏對土壤pH的影響

蘇打型鹽堿土pH一般在9.0以上，容易腐蝕作物根系，降低營養元素溶解度，不利于作物生長，衡量改良材料的改良作用最基本指標首先是觀察其對pH的作用［4］。不同處理對土壤pH的影響見表3。由表3可知，收獲后各處理土壤pH均顯著下降，由播前9.65～9.80降至7.60～8.15，下降幅度與脫硫石膏施用量成正比，其中，GS處理脫硫石膏22.50 t/hm2條件下降低最多，下降了22.2%。5.25 t/hm2梯度pH表現為GS＞CS＞PS，其他梯度pH均表現為CS＞PS＞GS。

表3 不同處理對土壤pH的影響Tab. 3 Effects of different treatments on soil pH

2.3 不同模式下脫硫石膏對土壤堿化度的影響

土壤堿化度高，土粒分散，濕時泥濘，不透氣、不透水，干時硬結，耕性極差、作物出苗難、保苗差，是作物生長發育的主要障礙因子之一［9］。通遼地區蘇打型鹽堿土含鹽量較低的土壤堿化度為5%～45%，含鹽量高及含沙量較大的鹽堿土堿化度高達45%～90%［2］，因此，降低堿化度，改善土壤物理性狀是改良蘇打型鹽堿土的首要任務。不同處理對土壤堿化度的影響見表4。

表4 不同處理對土壤堿化度的影響Tab. 4 Effects of different treatments on soil alkalinity %

由表4可知，各處理土壤堿化度均顯著下降，由播前60%以上降到35%以下，且下降幅度與脫硫石膏施用量呈正相關。相同施用量下，各處理堿化度表現為CS＞PS＞GS，其中，脫硫石膏22.50 t/hm2梯度下，GS處理下降幅度最大，由播前63.3%降至24.4%，降幅達61.5%。一方面，說明在土壤中施用脫硫石膏后，溶解出的Ca2+能夠置換土壤膠體中的可交換Na+，降低土壤交換性Na+含量，從而使土壤堿化度下降；另一方面，單從試驗數據來看，脫硫石膏在窄壟溝施方式下的利用率優于其他施用方式。

2.4 不同模式下脫硫石膏對土壤容重及孔隙度的影響

各處理土壤容重均顯著降低，梯度間比較，PS 處理收獲后耕層土壤容重表現為3.00＞5.25＞7.50＞15.00＞22.50（t/hm2），GS 處理表現為3.00＞5.25＞7.50＞22.50＞15.00（t/hm2），CS 處理表現為3.00＞5.25＞7.50＞15.00=22.50（t/hm2）；不同施用模式間比較，各梯度收獲后耕層土壤容重均表現為PS＞CS＞GS，其中，脫硫石膏22.50 t/hm2梯度下，GS 處理下降幅度最大，由播種前1.65 降至1.21，降幅達26.7%（表5）。土壤容重降低，也可反映土壤孔隙度增加［10］，不同處理對土壤孔隙度的影響見表6，其變化規律與土壤容重相反，說明施用脫硫石膏后，能夠有效改善鹽堿土地板結嚴重情況，增加孔隙度，利于鹽分向下淋洗，使耕層土壤脫鹽，有助于作物生長。

表5 不同處理對土壤容重的影響Tab. 5 Effects of different treatments on soil bulk densityg/cm3

表6 不同處理對土壤孔隙度的影響Tab. 6 Effects of different treatments on soil porosity %

2.5 不同模式下脫硫石膏對玉米出苗率的影響

施用脫硫石膏均有效提高了玉米出苗率，梯度間比較，出苗率表現為22.50＞15.00＞7.50＞5.25＞3.00（t/hm2）；不同施用模式間比較，脫硫石膏5.25 t/hm2表現為CS＞GS＞PS，其他梯度出苗率均表現為GS＞CS＞PS（表7）。說明施用脫硫石膏后，能夠使土壤疏松，透水性增強，GS處理下，脫硫石膏能夠更好地改善種子出苗環境。

表7 不同處理對玉米出苗率的影響Tab. 7 Effect of different treatments on emergence rate of maize %

2.6 不同模式下脫硫石膏對玉米產量的影響

脫硫石膏22.50 t/hm2產量表現為GS＞PS＞CS，其他梯度均表現為GS＞CS＞PS。PS處理下，產量表現為22.50＞15.00＞7.50＞5.25＞3.00（t/hm2）；CS處理產量表現為15.00＞7.50＞22.50＞5.25＞3.00（t/hm2）；GS處理產量表現為7.50＞22.50＞15.00＞5.25＞3.00（t/hm2），其中，GS處理下，脫硫石膏7.50 t/hm2產量最高，達到11572.5 kg/hm2，與其他梯度產量達到顯著差異。見表8。

表8 不同處理對玉米產量的影響Tab. 8 Effects of yield for different treatments on maize kg/hm2

3 討論與結論

有研究表明，施用脫硫石膏是改良蘇打型鹽堿地最有效的措施之一，脫硫石膏作為一種鈣質改良劑，通過其所含的Ca2+置換土壤膠體中的Na+，降低土壤交換性鈉百分率和鈉離子吸附比，降低土壤堿化度，提高土壤通透性，在水的作用下，增強鹽分淋洗作用，土壤耕性變好，作物生長環境得到有效改善［11］。在通遼地區，脫硫石膏改良蘇打型鹽堿地施用量一般為22.50 t/hm2，多采用機械加人工的方式平鋪于地表后旋耕播種。機械化程度低、勞動強度大是限制其推廣應用的主要因素。本試驗通過改變脫硫石膏傳統的平鋪方式，以寬窄行淺埋滴灌種植玉米為例，設窄壟間平鋪、窄壟間溝施和窄壟兩側溝施等3種施用方式。灌溉后脫硫石膏中的Ca2+可直接作用于作物根系周圍土壤，做到精準改良，提高改良效率，減少施用量。試驗結果表明：不同施用模式下，脫硫石膏對蘇打型鹽堿地改良效果差異明顯，土壤含鹽量以GS處理7.50 t/hm2的梯度降低效果最好，降低了46.2%，其次是15.00 t/hm2梯度，降低了45.9%，2種處理與其他處理間差異顯著；土壤pH、堿化度改良效果均以GS處理22.50 t/hm2梯度最好，與15.00、7.50 t/hm2梯度無顯著差異；土壤容重以GS處理22.50 t/hm2梯度下降幅度最大，降幅達到26.7%；在出苗率上，5.25 t/hm2梯度表現為CS＞GS＞PS，其余梯度均表現為GS＞CS＞PS，梯度間以22.50 t/hm2出苗率最高，GS處理22.50、15.00、7.50 t/hm2出苗率均無顯著差異，與其他2個梯度間差異顯著；產量表現為GS處理7.50 t/hm2梯度最高，達到11572.5 kg/hm2，與其他梯度產量差異顯著。綜合其耕層土壤指標、玉米出苗率及產量表現，脫硫石膏最佳施用方法及施用量為窄壟溝施7.50 t/hm2，與22.50 t/hm2相比，脫硫石膏施用量減少了66.6%。