毛文娟，李新平，安 東，張永宏，朱輝娟

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100;2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，寧夏銀川750001)

土壤結(jié)構(gòu)性差是鹽堿化土壤影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)很重要因素，在大田中表現(xiàn)尤為明顯，濕時(shí)土壤泥濘不透水，大量水分從地面流失;干時(shí)形成板結(jié)，甚至堅(jiān)實(shí)結(jié)殼，嚴(yán)重影響了作物出苗和根莖生長。因此改良土壤結(jié)構(gòu)對(duì)于鹽堿地尤為重要。

寧夏自治區(qū)銀北地區(qū)地處銀川平原的北端，由黃河沖積平原和賀蘭山東麓洪積扇組成。它位于寧夏引黃灌區(qū)下游，水資源相對(duì)缺乏，加之地勢平緩，排水條件差，地下水位較高，造成面積較大的鹽堿荒地。銀北灌區(qū)凈耕地面積約1.47×105hm2，耕地面積僅占灌區(qū)的1/2，但還有1.53×105hm2宜墾荒地(主要是鹽堿荒地)可進(jìn)行改良利用[1]，這對(duì)于改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，提高農(nóng)民收入，保障糧食安全有重要意義。

國內(nèi)外科研人員對(duì)改良劑在改良鹽堿土上的應(yīng)用研究很多，但在分析結(jié)果中往往以土壤養(yǎng)分和鹽分的變化為主要指標(biāo)，較缺乏從土壤結(jié)構(gòu)上的研究和論證。

本研究主要通過分析4類改良劑對(duì)寧夏鹽堿土土壤結(jié)構(gòu)的影響，以確定最佳的改良劑與施用劑量。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

寧夏自治區(qū)銀川市以南地區(qū)分布有斑狀輕度鹽化淺色草甸土，銀川市以北地區(qū)分布有斑狀中、強(qiáng)度鹽化草甸土和淺色草甸鹽土，在地勢低洼地區(qū)鹽土呈大面積分布。此次改良試驗(yàn)位于寧夏銀北地區(qū)的石嘴山市平羅縣，經(jīng)土壤系統(tǒng)分類檢索結(jié)合剖面觀察，確定該地區(qū)鹽堿土類型為潮濕堿積鹽成土[2]。

1.2 試驗(yàn)材料

(1)供試土壤。土樣于2008年3月采自寧夏回族自治區(qū)石嘴山市平羅縣姚伏鎮(zhèn)大興墩村，所選地塊成土母質(zhì)為沖積物和洪積物;南高北低，坡度8‰左右;植被稀疏，伴有紅柳、駱駝刺、黑刺等植被，覆蓋度小且不均勻。由于冬季降雪，土壤水分條件較好，在土壤表層產(chǎn)生一定的有機(jī)質(zhì)積累;同時(shí)地下水通過毛管水浸潤土體，在土體內(nèi)發(fā)生氧化—還原反應(yīng)，在一定深度內(nèi)形成銹紋、銹斑。分別以0—20 cm，20—40 cm，40—60 cm，60—80 cm，80—100 cm 取剖面樣，同時(shí)取0—20 cm土樣，帶回實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)干，過篩，測定土壤理化性質(zhì)，進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。供試土壤基本性質(zhì)見表1。

表1 供試土壤基本理化性狀

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將采集的土樣自然風(fēng)干，用5 mm篩網(wǎng)過篩，進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。試驗(yàn)玉米品種為陜單308，每盆播種6顆，待出苗后間苗，保留3株。每盆裝土5 kg。試驗(yàn)設(shè)10個(gè)處理，3次重復(fù)。其中，用氮肥和磷肥作為底肥，純N施用量為0.25 g/kg，純 P施用量為0.20 g/kg。氮肥和磷肥分別采用尿素和磷酸二氫鉀(KH2PO4)。硫磺用量S1為7.65 g/盆(硫磺為98%工業(yè)硫磺)，硫磺用量S2—S5依次為 15.30，22.95，30.45，37.95 g。有機(jī)肥用量為 6 g/盆，石膏用量為3.5 g/盆(石膏達(dá)國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，含量為96%)，土壤改良劑用量為PAM，用量為1.3 g/m2。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改良劑對(duì)土壤容重的影響

土壤容重是土壤重要的物理性質(zhì)之一，它不僅直接影響到土壤孔隙度與孔隙大小分配、土壤的穿透阻力及土壤水肥氣熱變化，而且影響植物生長及根系在土壤中的穿插和活力大小[3]。結(jié)構(gòu)良好的土壤容重較小，具有良好的孔隙度，有益于土壤水、肥、氣、熱狀況的調(diào)節(jié)和植物根系的活動(dòng)。這樣結(jié)構(gòu)的土壤通氣、透水、保水、保肥，土壤養(yǎng)分的利用率高，有益于植物的發(fā)育生長。

從表2可以看出來硫磺處理中S4表現(xiàn)出最佳效果，之后隨著硫磺的用量增加土壤容重成上升趨勢，S5處理反而出現(xiàn)升高趨勢，其原因是由于過大劑量的硫磺在狹小的盆栽中無法得到充分的氧化;其它處理中均比對(duì)照有所下降，其中T3和T4處理比對(duì)照分別下降了5.08%和7.34%，達(dá)到顯著水平，從盆栽試驗(yàn)中也觀察到在玉米生長后期澆水后，其它處理土壤表面板結(jié)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，板結(jié)裂痕較大，而T3和 T4處理板結(jié)有明顯減輕。這一變化與前人研究的結(jié)果是一致的，有機(jī)質(zhì)可以促進(jìn)團(tuán)聚體的形成，從而降低了土壤容重，而石膏施用后，大量Ca2+將土壤膠體復(fù)合體上吸附的交換性鈉離子交換出來，使高度分散的土壤顆粒很快形成微團(tuán)聚體，從而減低了土壤容重。

表2 不同改良劑對(duì)土壤容重的影響

2.2 不同改良劑對(duì)總孔隙度和非毛管空隙度的影響

土壤孔隙度是指土壤中孔隙容積占土壤總?cè)莘e的百分?jǐn)?shù)。土壤孔隙的大小、數(shù)量及分配是土壤物理性質(zhì)的基礎(chǔ)，也是評(píng)價(jià)土壤結(jié)構(gòu)特征的重要指標(biāo)和農(nóng)田管理和土建工程中常用的參數(shù)[4]。土壤的孔隙度的計(jì)算公式為:

作物所需的水、肥及微量元素等都通過植物根部系統(tǒng)從土壤中吸收，而土壤團(tuán)粒間的非毛管孔隙主要起到透氣作用，有利于好氧性微生物的活動(dòng)，使土壤養(yǎng)分分解迅速，及時(shí)為植物供肥，從而協(xié)調(diào)了土壤保肥與供肥的矛盾[5]。非毛管孔隙為土壤水分的暫時(shí)貯存提供了空間，這種貯存水對(duì)植物的生長和逆境下吸水極為重要，因此也具有實(shí)際的生產(chǎn)意義。非毛管孔隙度的計(jì)算公式為:

非毛管孔隙度(%)=總孔隙度-毛管孔隙度 (2)

表3給出了土壤孔隙度和毛管孔隙度的方差變異，各處理與對(duì)照相比均達(dá)到顯著水平，就土壤總孔隙度來說，T4處理改良效果最佳，其次是S4和T2處理。土壤總孔隙度分別比對(duì)照增加了 11.02%，8.27%和7.85%;不同硫磺用量對(duì)土壤總孔隙度的無明顯差異;就非毛管孔隙度來說，T4也是最佳處理，其次是 T2和S4，非毛管孔隙度分別比對(duì)照增加了5.5%，4.8%和3.7%。由于土壤孔隙度和土壤容重有一定的數(shù)量關(guān)系，由公式(1)可知，土壤孔隙度隨著土壤容重的降低而增大(在沒有考慮土壤比重情況下)，而非毛管空隙度的增大是在土壤總孔隙度整體增大的情況下而改變的。

2.3 不同改良劑對(duì)土壤分散系數(shù)的影響

土壤分散度是土壤堿化以后在物理性質(zhì)的重要表現(xiàn)，它與土壤堿化度密切相關(guān)(表4)。同一質(zhì)地土壤，土壤堿化度愈高，其分散度愈大。土壤的分散性可以用分散系數(shù)來表示，用來說明土壤團(tuán)聚體在水中被破壞的程度。分散系數(shù)越大，土壤微團(tuán)聚體的水穩(wěn)定性越差[6]，其保水保肥能力越差;土壤結(jié)構(gòu)系數(shù)反映了土壤中的結(jié)構(gòu)化程度，土壤結(jié)構(gòu)系數(shù)越高表明土壤結(jié)構(gòu)越理想，良好的土壤結(jié)構(gòu)能降低磷的固定和增加NH+4的保蓄[7]。土壤分散系數(shù)的測定公式為:

表3 不同改良劑對(duì)總孔隙度和非毛管空隙度的影響

表4 不同改良劑對(duì)土壤分散系數(shù)的影響

從表4我們可以看到經(jīng)過改良后，≤0.002 mm的團(tuán)聚體含量變化不大，只有T2處理和 T4處理變化明顯，≤0.002 mm的顆粒組成有一定得增大趨勢，其中 T3處理效果最為顯著，比對(duì)照增加了4.44%，其次是 T4處理，增幅為4.13%，雖然 T3處理增大幅度大于T4，但是與T4處理無顯著差異，加之T4處理對(duì)≤0.002 mm的團(tuán)聚體含量的降低效果顯著，所以由公式3得出T4的改良效果略優(yōu)于T3。從分散系數(shù)的變化，我們可以看到經(jīng)過改良后土壤分散系數(shù)有下降的趨勢，T4處理降幅最大，為7.63%，其次為T3處理，降幅為6.94%。但是除T3和T4處理，其它處理都沒有顯著性差異。相應(yīng)的土壤結(jié)構(gòu)系數(shù)有趨于增大的趨勢，表明土壤結(jié)構(gòu)向良性發(fā)展。

3 結(jié)論

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，4種改良劑均降低了土壤容重，土壤孔隙度也隨之增大，土壤分散系數(shù)變小，土壤結(jié)構(gòu)的變化有利于根系對(duì)水分，養(yǎng)分的運(yùn)輸和吸收，從而為植物的生長創(chuàng)造了良好的條件，同時(shí)硫磺處理和有機(jī)肥處理為作物生長提供了更多的養(yǎng)分，鞏固了改良效果。除PAM處理外，其它處理之間差異性不顯著。在硫磺使用時(shí)注意控制用量和及時(shí)疏松土壤，防止在其不良通氣條件下發(fā)生反硫化作用，形成硫化氫，對(duì)玉米根系產(chǎn)生毒害。硫磺用量和分散系數(shù)之間沒有顯著的相關(guān)性。綜合而言，其它處理對(duì)微結(jié)構(gòu)的影響很小，這是因?yàn)橥寥牢⒔Y(jié)構(gòu)的變化需要長期連續(xù)性的實(shí)驗(yàn)與觀察，并且土壤微結(jié)構(gòu)與其本身性質(zhì)關(guān)系緊密，所以導(dǎo)致這一變化不明顯。有機(jī)肥對(duì)作物產(chǎn)量指標(biāo)影響很大，但是單施有機(jī)肥對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響并不大，可以考慮有機(jī)肥和其它改良劑配合施用。PAM改良效果最佳，其次是石膏和S3處理。

鹽堿土的改良是一個(gè)長期，持續(xù)的過程，特別是重度鹽堿地，土壤結(jié)構(gòu)的變化也是需要長期的觀測和研究，某些參數(shù)數(shù)據(jù)的變化還需要長期的收集才能最終形成定論。所以此項(xiàng)研究仍需深入開展。

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