陳 聞，吳海平，王 晶，麻萬(wàn)諸

(1.舟山市農(nóng)林科學(xué)研究院， 浙江 舟山 316000； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 數(shù)字農(nóng)業(yè)研究所，浙江 杭州 310021)

不同材料對(duì)海島綠化土壤鹽基離子淋溶的影響

陳 聞1，吳海平1，王 晶1，麻萬(wàn)諸2

(1.舟山市農(nóng)林科學(xué)研究院， 浙江 舟山 316000； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 數(shù)字農(nóng)業(yè)研究所，浙江 杭州 310021)

為研究有機(jī)肥、木屑、生物炭和石膏對(duì)舟山海島綠化土壤鹽基離子(K+、Ca2+、Na+、Mg2+)的影響，采用土柱模擬試驗(yàn)，比較不同處理下土壤鹽基離子的淋溶變化特征。結(jié)果表明，添加不同材料均能有效提高前述4種鹽基離子的淋溶量，改善土壤品質(zhì)。在試驗(yàn)條件下，當(dāng)有機(jī)肥或石膏用量為25 g時(shí)，Ca2+、K+、Mg2+、Na+的淋溶量達(dá)到最大；當(dāng)木屑施用量為12.5 g時(shí)，Ca2+、Mg2+、Na+的淋溶量最大，不添加木屑時(shí)，K+的淋溶量最大；生物炭的添加量為12.5 g時(shí)，Ca2+和Mg2+的淋溶量最大，而添加量達(dá)到25 g時(shí)，K+、Na+的淋溶量達(dá)到最大值。綜合來(lái)看，以下方案對(duì)綠化地鹽基離子的淋洗具有較好的效果：(1)直接用水灌溉淋洗，省時(shí)省力，無(wú)須增加其他成本，但需要大量的水淋洗，單位水量的淋洗效果較添加改良劑略差；(2)改良劑組合添加，從成本和綜合效益方面考慮，在試驗(yàn)條件下，施用有機(jī)肥25 g、木屑12.5 g、石膏12.5 g，不添加生物炭的方案，淋洗效果和經(jīng)濟(jì)性均最佳。

舟山；鹽堿土；土壤改良；土柱試驗(yàn)

作為海島地區(qū)的舟山，土地資源十分稀缺，主要分布有3大土類(lèi)，即紅壤土、粗骨土和濱海鹽堿土。據(jù)調(diào)查，舟山共有濱海鹽堿土類(lèi)面積2.5萬(wàn)hm2，占全市土壤總面積的19.46%， 廣泛分布于舟山各個(gè)縣區(qū)。當(dāng)前，浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范區(qū)建設(shè)列入國(guó)家戰(zhàn)略，舟山成為國(guó)家拓展海洋戰(zhàn)略空間的實(shí)踐基地，建設(shè)用地需求逐年增加，而舟山的低丘緩坡開(kāi)發(fā)資源已基本枯竭，大量的建設(shè)用地保障只能靠灘涂圍墾造地來(lái)完成，這對(duì)城市建設(shè)中的園林綠化工作帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。短期圍墾造地的土壤，鹽分含量高，結(jié)構(gòu)差，不適宜用作園林綠化，即便是用表層填土的方法，長(zhǎng)期來(lái)看效果也并不理想，植物成活率低，每年需要2～3次補(bǔ)植，浪費(fèi)人力財(cái)力。舟山市從2002年開(kāi)始每年投入大量的資金用于鹽堿地綠化建設(shè)，同時(shí)，結(jié)合灌溉、排水工程等措施改良鹽堿地土壤，但因其成本高，時(shí)效短，且效果不理想，難以長(zhǎng)期實(shí)施；因此，開(kāi)展舟山海島綠化鹽堿地土壤改良方面的研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)佧}堿土地資源的有效利用，改善城市景觀和居民生活環(huán)境等都具有十分積極的作用。

國(guó)內(nèi)有關(guān)鹽堿土改良方面的研究頗多。尹建道等[1]通過(guò)室內(nèi)研究，并結(jié)合野外灌水脫鹽試驗(yàn)，探討了濱海鹽漬土的脫鹽規(guī)律與機(jī)制；趙耕毛等[2]研究不同降雨強(qiáng)度下的土壤脫鹽規(guī)律；陳巍等[3]研究了土壤淋洗過(guò)程中的堿化現(xiàn)象，表明濱海鹽漬土在淋洗脫鹽過(guò)程中同時(shí)也會(huì)脫堿，不會(huì)發(fā)生堿化現(xiàn)象；趙錦慧等[4]通過(guò)60 cm土柱試驗(yàn)研究了石膏改良?jí)A化土壤的效果，結(jié)果表明，在0～20 cm土層中，石膏在滲漏、溶解、轉(zhuǎn)化等作用下完全消耗，但土壤堿化度依舊很高，而40～60 cm土層由于接受了0～40 cm土層的石膏滲漏補(bǔ)給，脫堿效果最好。

本研究以典型舟山海島園林綠化鹽堿地土壤為對(duì)象，采用生物炭等土壤改良材料，結(jié)合常規(guī)的灌溉淋洗措施，研究鹽堿地土壤在多種土壤改良材料共同作用下的脫鹽規(guī)律，并以此篩選出最適的改良材料用量，以期為舟山海島城市鹽堿地的土壤改良和園林綠化工作提供借鑒與參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用土取自舟山朱家尖島。朱家尖島位于舟山群島東南部蓮花洋上，北離普陀山島2.5 km，西與沈家門(mén)漁港隔海相望(約2 km)，屬丘陵和海積平原地貌，取土點(diǎn)位于舟山朱家尖島朱西線公路東側(cè)的鹽堿荒地。采樣方式為多點(diǎn)隨機(jī)取混合樣品，采集深度為0～30 cm，土樣自然風(fēng)干，碾壓，去除雜物，過(guò)2 mm篩備用。土壤類(lèi)型為潮化鹽土亞類(lèi)咸泥土土屬，基本理化性質(zhì)如下：pH值8.18，EC值1.30 mS·cm-1，容重1.58 g·cm-3，有機(jī)質(zhì)含量6.45 g·kg-1，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為8.05、22.96、18.65 mg·kg-1。

試驗(yàn)選擇有機(jī)肥(A)、木屑(B)、生物炭(C)和石膏(D)作為土壤改良材料。有機(jī)肥來(lái)源為舟山本地畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)堆積已腐熟的豬糞；木屑來(lái)自舟山本地木材加工廠，粒徑mm級(jí)；生物炭由浙江農(nóng)林大學(xué)提供，原材料為竹炭，粒徑mm級(jí)；石膏，主要成分為CaSO4·2H2O，購(gòu)自舟山本地石膏廠。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年10月在舟山市農(nóng)林科學(xué)研究院試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)1：采用土柱取樣器分別采集0～10、10～20和20～30 cm的綠化鹽堿地原土土柱，將其裝入預(yù)制塑料管，塑料管直徑按取樣器直徑大小定制，高度為15 cm，兩端開(kāi)口，下端墊上濾紙后用紗布包裹，放置在托盤(pán)內(nèi)，用于收集灌溉的土柱下滲水，每次灌水高度不超過(guò)塑料管預(yù)留的5 cm，待土柱中水分停止下滲后抽取水樣，取樣后再將水加至原先的高度，試驗(yàn)持續(xù)30 d，共收集水樣7次，每層土柱重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)。試驗(yàn)2：采用土柱室內(nèi)模擬試驗(yàn)，土柱容器為圓柱形，由PVC水管制成，直徑10 cm，高度35 cm，上端開(kāi)放，底部墊濾紙后再用紗布密封，將風(fēng)干土與各種改良材料攪拌混勻后裝進(jìn)土柱容器，按原采樣地土壤平均容重1.58 g·cm-3，將裝填高度設(shè)為30 cm，采用4因素3水平的正交試驗(yàn)，共9個(gè)處理，3次重復(fù)。有機(jī)肥(A)、木屑(B)、生物炭(C)設(shè)置3種添加水平，即0、12.5、25 g；石膏(D)設(shè)置0、2.5、12.5 g 3種水平。具體試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。模擬土柱制成后，開(kāi)始淋洗試驗(yàn)，土柱容器下部墊有托盤(pán)，用于收集下滲水，淋洗方式為人工控制，每隔15 d向土柱內(nèi)灌水，每土柱每次灌水量600 mL，分2次灌完，待水分下滲至托盤(pán)內(nèi)，用針筒抽取水樣，每次抽取150 mL裝入塑料瓶，帶回實(shí)驗(yàn)室分析，共采集4次，采樣后將土柱上端套上塑料袋，減少土壤水分蒸發(fā)，防止土柱與容器側(cè)壁出現(xiàn)分離。

表1 土柱試驗(yàn)方案

Table 1 Soil column experiment scheme

處理Treatment正交設(shè)計(jì)Orthogonaldesign各因素用量Specificdose/gABCD合計(jì)Total占土質(zhì)量比Weightratio/%1A1B1C1D10000002A1B2C2D2012.512.52.527.50.733A1B3C3D30252512.562.51.674A2B1C2D312.5012.512.537.515A2B2C3D112.512.5250501.336A2B3C1D212.52502.5401.077A3B1C3D2250252.552.51.408A3B2C1D32512.5012.5501.339A3B3C2D1252512.5062.51.67

A代表有機(jī)肥，B代表木屑，C代表生物炭，D代表石膏；正交設(shè)計(jì)中的1、2、3分別代表3水平。各因素用量及合計(jì)代表每一土柱中各因素分別的用量及合計(jì)用量。

A referred to organic fertilizer; B referred to wood chips; C referred to biochar; D referred to gypsum. “1” “2” “3” in orthogonal design represented the three levels. The specific dose and total represented the addition amount of each material and the total addition amount of all materials in one soil column， respectively.

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

每次抽取水樣后，測(cè)定pH值、電導(dǎo)率(EC值)，及Ca2+、Mg2+、K+、Na+含量。其中：水樣、土壤pH值用酸度計(jì)測(cè)定；電導(dǎo)率(EC1∶5)采用電導(dǎo)率儀測(cè)定；水樣中Ca2+、Mg2+、K+、Na+采用ICP法測(cè)定；土壤理化性質(zhì)測(cè)定參照文獻(xiàn)[5]中的方法進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。各處理土壤淋洗液的pH值、EC值及不同時(shí)間鹽基離子濃度做單因素方差分析(one-way ANOVA)，對(duì)有顯著差異的處理用LSD法進(jìn)行多重比較；不同處理的累積淋洗量采用主體間效應(yīng)檢驗(yàn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同深度土壤淋溶液中鹽基離子的含量變化

通過(guò)試驗(yàn)1研究海島園林綠化地鹽堿土不同深度土層鹽基離子的淋溶情況，結(jié)果如表2所示。供試土壤0～30 cm表層土淋洗液的pH值平均為7.86，電導(dǎo)率平均值為1.58 mS·cm-1，Ca2+、K+、Mg2+、Na+的平均含量分別為116.64、38.36、35.61、37.92 mg·L-1。在相同的灌溉淋洗條件下，0～10 cm土層的淋洗液中Ca2+、K+、Mg2+、Na+含量最高。方差分析結(jié)果表明，各土層(0～10、10～20、20～30 cm)的pH值、EC值、Ca2+、K+、Mg2+、Na+濃度無(wú)顯著差異(P>0.05)。

2.2 鹽基離子隨淋洗時(shí)間的變化特征

2.2.1 Ca2+變化特征

由表3數(shù)據(jù)可以看出，9種處理的Ca2+濃度均隨時(shí)間推進(jìn)表現(xiàn)出先升高后下降的趨勢(shì)。10月3日抽取的土柱淋洗液中各處理的Ca2+濃度總體介于21.53～22.80 mg·L-1之間。11月15日，各處理淋洗液中的Ca2+濃度均有不同程度升高，增幅最大的是處理4，較第一次取樣時(shí)提高了9.56倍，處理1(對(duì)照)的增幅最小，增加了95.16%。總體來(lái)看，處理2～處理9淋洗液中的Ca2+濃度均顯著(P<0.05)高于處理1。11月30日和12月15日取樣時(shí)，各處理淋洗液中的Ca2+濃度持續(xù)下降，降幅最大的為處理2，達(dá)38.72%，最小的是處理1，僅降低6.94%。到試驗(yàn)結(jié)束為止，處理1淋洗液中的Ca2+濃度增幅最小，較第一次取樣時(shí)增加81.61%，而最高的為處理8，較第一次取樣時(shí)提高了8.31倍。分析結(jié)果顯示，10月3日取樣時(shí)，處理1、處理5和處理9淋洗液中的Ca2+濃度顯著(P<0.05)高于其他處理，之后，這三者淋洗液中的Ca2+濃度要顯著(P<0.05)低于其他處理。

表2 不同深度土壤淋洗液中鹽基離子的濃度

Table 2 Base cations concentration in soil leachate in different layers

土層Soillayer/cmCa2+/(mg·L-1)K+/(mg·L-1)Mg2+/(mg·L-1)Na+/(mg·L-1)pHEC/(mS·cm-1)0～10123.6539.6336.1239.427.861.80.0610～20112.9638.4635.4738.037.861.63.2920～30113.3036.9935.2436.307.861.32.34

表3 各處理土壤淋洗液中Ca2+濃度變化

Table 3 Dynamic changes of Ca2+concentration in soil leachate under different treatments mg·L-1

同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同小寫(xiě)字母的表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Data marked by no same letter within the same column indicated significant difference atP<0.05. The same as below.

2.2.2 K+變化特征

各處理土壤淋洗液中的K+濃度隨時(shí)間變化表現(xiàn)出持續(xù)下降的態(tài)勢(shì)(表4)。處理7土壤淋洗液中的K+濃度始終最高，而處理1始終為最低，且顯著(P<0.05)低于其他處理。從變幅來(lái)看，11月15日取樣時(shí)，處理1土壤淋洗液中K+濃度較前次取樣時(shí)下降了32.04%，降幅最大，降幅最小的是處理4，僅為2.48%。11月30日取樣時(shí)，各處理淋洗液中K+濃度繼續(xù)降低，但降幅普遍擴(kuò)大，處理1的降幅依舊最高，達(dá)41.22%，降幅最小的是處理6，為13.76%。12月15日取樣時(shí)，各處理的K+濃度降幅普遍縮窄，處理8的降幅最小，僅為0.71%，降幅最大的是處理3，降幅為20.53%。

2.2.3 Mg2+變化特征

Mg2+濃度變化與K+的變化規(guī)律相似，隨時(shí)間推進(jìn)總體呈持續(xù)下降趨勢(shì)(表5)。10月3日取樣時(shí)，各處理淋洗液中Mg2+濃度在35.55～56.09 mg·L-1之間，處理8最高，處理1最低。11月15日，各處理的Mg2+濃度明顯降低，降幅最高的是處理7，達(dá)37.97%，降幅最小的是處理9，為29.00%。11月30日，除了處理1的Mg2+濃度降幅有所擴(kuò)大外，其他處理Mg2+濃度的降幅均收窄。12月15日，各處理淋洗液的Mg2+濃度進(jìn)一步降低，但降幅不大。從整個(gè)過(guò)程來(lái)看，9個(gè)處理在第二次取樣(11月15日)時(shí)Mg2+濃度急劇下降，之后處理2～處理9淋洗液Mg2+濃度下降趨勢(shì)有所減緩，而處理1直到第3次取樣(11月30日)結(jié)束后Mg2+濃度變化才趨平緩。分析結(jié)果顯示，處理2～處理9淋洗液中的Mg2+濃度顯著(P<0.05)高于處理1，處理2、處理3、處理4、處理7和處理8之間始終沒(méi)有顯著差異，處理5、處理6和處理9之間的差異也并不顯著。

表4 各處理土壤淋洗液中K+濃度變化

Table 4 Dynamic changes of K+concentration in soil leachate under different treatments mg·L-1

表5 各處理土壤淋洗液中Mg2+濃度變化

Table 5 Dynamic changes of Mg2+concentration in soil leachate under different treatments mg·L-1

2.2.4 Na+變化特征

不同處理土柱淋洗液中Na+濃度隨時(shí)間變化總體呈不斷下降的趨勢(shì)(表6)。對(duì)比9個(gè)處理淋洗液中的Na+濃度發(fā)現(xiàn)：處理8最高，且顯著(P<0.05)高于其他處理；處理1最低，且顯著(P<0.05)低于其他處理。從Na+濃度的變幅來(lái)看，處理3最大。從整個(gè)過(guò)程來(lái)看，11月15日取樣的各處理淋洗液中Na+濃度較先前降幅明顯，以處理3降幅最高，達(dá)52.21%，降幅最小的是處理9，為14.84%。11月30日取樣時(shí)，處理2和處理7淋洗液中Na+濃度的降幅有所擴(kuò)大，而其余處理的降幅均減小。12月15日取樣時(shí)，處理3淋洗液中Na+濃度的降幅擴(kuò)大，達(dá)到33.69%，處理4和處理9的降幅達(dá)到整個(gè)過(guò)程的最大值，分別為25.82%和28.92%。

2.3 主體間效應(yīng)檢驗(yàn)

表7是不同處理下Ca2+、K+、Mg2+、Na+的累積淋洗量。對(duì)其進(jìn)行主體間效應(yīng)檢驗(yàn)，結(jié)果表明：有機(jī)肥和石膏對(duì)Ca2+、K+、Mg2+、Na+的淋洗有顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)影響；木屑和生物炭對(duì)K+、Mg2+和Na+的淋洗有極顯著(P<0.01)的影響。多重比較結(jié)果顯示：有機(jī)肥施用量達(dá)到25 g時(shí)，Ca2+、K+、Mg2+、Na+的累積淋洗量最高；木屑施用量為12.5 g時(shí)，Ca2+、Mg2+、Na+的累積淋洗量最高，而施用量為0時(shí)，K+的累積淋洗量最高；生物炭施用量為12.5 g時(shí)，Ca2+和Mg2+的累積淋洗量最高，施用量為25 g時(shí)，K+和Na+的累積淋洗量最高；石膏施用量為25 g時(shí)，Ca2+、K+、Mg2+、Na+的累積淋洗量最高。

表6 各處理土壤淋洗液中Na+濃度變化

Table 6 Dynamic changes of Na+concentration in soil leachate under different treatments mg·L-1

表7 不同處理土壤淋洗液中鹽基離子的累積淋洗量

Table 7 Accumulative leaching amount of soil base cations under different treatment mg·L-1

2.4 不同處理對(duì)土壤淋洗液pH值與EC值的影響

由表8可以看出，各處理土壤淋洗液的pH值隨時(shí)間推進(jìn)幾乎沒(méi)有變化，總體介于6.35～7.35之間，處理1顯著(P<0.05)高于其他處理，而處理2～處理9之間并無(wú)顯著差異。9個(gè)處理中，土壤淋洗液EC值最高的是處理8，其次是處理4，兩者顯著(P<0.05)高于其他處理。處理1與處理5和處理9之間無(wú)顯著差異，且均顯著(P<0.05)低于其他處理。

2.5 土壤鹽基離子影響因素的相關(guān)性分析

將土壤淋洗液中鹽基離子(Ca2+、K+、Mg2+、Na+)與其他理化因子(pH值、EC值和4種改良材料)作相關(guān)性分析，結(jié)果如表9所示：有機(jī)肥與Na+濃度呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)；生物炭與K+濃度呈顯著(P<0.05)正相關(guān)；石膏與EC值和Ca2+濃度呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)；土壤淋洗液的pH值與EC值和Ca2+濃度呈顯著(P<0.05)正相關(guān)；EC值與Ca2+濃度與Mg2+濃度呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)；Ca2+濃度與Mg2+濃度呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)，K+濃度與Na+和Mg2+濃度呈顯著(P<0.05)正相關(guān)。

表8 不同處理對(duì)土壤下滲液pH值和EC值的影響

Table 8 Effects of different treatment on pH and EC of soil leachate

處理TreatmentpHEC/(mS·cm-1)17.35a0.72d26.36b2.30bc36.36b2.63b46.36b3.09a56.36b1.01d66.36b1.98c76.36b2.40bc86.36b3.36a96.35b1.10d

表9 土壤淋溶液中鹽基離子與其他理化因子之間的相關(guān)系數(shù)

Table 9 Correlation coefficients within base cations concentration and other factors

指標(biāo)Index有機(jī)肥Organicfertilizer木屑Woodchip生物炭Biochar石膏GypsumpHECCa2+K+Mg2+pH0.09-0.23-0.030.51EC0.19-0.0800.86**0.64*Ca2+0.08-0.030.030.82**0.64*0.98**K+0.52-0.130.65*0.460.420.630.60Mg2+0.350.310.310.570.500.80**0.79**0.75*Na+0.80**0.020.140.500.420.550.410.71*0.62

*與**分別表示顯著(P<0.05)與極顯著(P<0.01)相關(guān)。

* and ** indicated significant correlation atP<0.05 orP<0.01， respectively.

3 討論

在本研究中，試驗(yàn)1將0～30 cm土壤分成3層，分別進(jìn)行淋洗試驗(yàn)，結(jié)果表明，隨著土層加深，淋洗液中的Ca2+、K+、Mg2+、Na+濃度逐漸降低，但差異性并不顯著，說(shuō)明試驗(yàn)所用土壤的鹽基離子在0～30 cm內(nèi)分布比較均勻。在改良土壤時(shí)，至少應(yīng)將材料深翻至30 cm以下土層，以便各種改良反應(yīng)進(jìn)行得更加徹底，這一深度在實(shí)際操作過(guò)程中也是切實(shí)可行的。

試驗(yàn)1的結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明，開(kāi)溝挖槽清洗鹽堿離子也是一個(gè)切實(shí)可行的方案[6-7]。表3～6的結(jié)果表明，當(dāng)溝槽的深度>30 cm時(shí)，可以比較有效地清洗土壤中的鹽堿離子，特別是鈣、鎂離子的濃度會(huì)顯著降低，有助于改善土壤的鹽堿度。同時(shí)，由于開(kāi)溝槽清洗成本較低，無(wú)須額外添加物料，僅需適當(dāng)?shù)乃戳芟醇纯?；因此，該方法適用于范圍較廣，能夠因地制宜地改善土壤品質(zhì)，降低土壤鹽堿度。但其缺點(diǎn)是需要大量的水資源進(jìn)行淋洗，并且可能需要多次清洗，才能達(dá)到較好的效果。

試驗(yàn)2引入了4種改良材料，即石膏、木屑、有機(jī)肥、生物炭。從功能上來(lái)看：石膏溶解產(chǎn)生的Ca2+與土壤中的Na+進(jìn)行交換作用，生成易溶性的Na2SO4隨水流淋洗排出土體，可降低土壤pH值[8-9]；木屑屬于有機(jī)物一類(lèi)，具有增加土壤有機(jī)質(zhì)、疏松土壤的作用[10-11]；有機(jī)肥能夠增加土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成[12-13]；生物炭則兼具降低土壤容重，改善土壤結(jié)構(gòu)與孔性，提高土壤通透性等多種功能，因其本身具有多孔性，所以對(duì)養(yǎng)分和水分也具有更強(qiáng)的吸附能力。4種材料協(xié)同作用，最終就是為達(dá)到土壤降堿脫鹽的目的[14-17]。

正交試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)有機(jī)肥施用量達(dá)到25 g時(shí)，Ca2+、K+、Mg2+、Na+的淋洗量達(dá)到最大值。導(dǎo)致該結(jié)果的主要原因可能有：(1)添加有機(jī)質(zhì)后，土壤變得疏松多孔，有利于團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的形成，因此在淋溶過(guò)程中，孔隙數(shù)量增多，土壤導(dǎo)水能力增加，導(dǎo)致淋洗更為徹底，進(jìn)而使4種鹽基離子的淋溶量都達(dá)到最大值[11]；(2)有機(jī)質(zhì)本身有極強(qiáng)的螯合作用，使得在原條件下溶解度較低、難以被淋溶的離子與有機(jī)質(zhì)形成可溶性螯合物，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了淋溶效果[14]。

當(dāng)木屑施用量為12.5 g時(shí)，Ca2+、Mg2+、Na+的淋洗量達(dá)到最大值，不添加木屑時(shí)，K+的淋洗量達(dá)到最大值。這是因?yàn)槟拘汲仕嵝?，能夠中和鹽堿土中的部分堿性，降低鹽堿土的pH值，從而進(jìn)一步提高離子的遷移率，因此可以增加鹽基離子的淋洗效果。此外，由于本試驗(yàn)添加的木屑粒徑較大，添加之后會(huì)顯著增加土壤的孔隙度和大孔隙的數(shù)量，因此也會(huì)顯著改善淋溶效果，增加各種鹽基離子的淋溶量。進(jìn)一步分析表明，隨著木屑添加量的增加，4種鹽基離子的淋溶總量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這可能是由于木屑本身就是一種多孔介質(zhì)，有較大的比表面積和孔隙度，同時(shí)也具備豐富的表面官能團(tuán)，對(duì)鹽基離子也有較強(qiáng)的吸附作用，因此進(jìn)一步增加木屑添加量時(shí)，反而出現(xiàn)了鹽基離子淋溶總量下降的現(xiàn)象[6]。此外，當(dāng)不添加木屑的時(shí)候，K+的淋溶量達(dá)到最大值，這可能是由于木屑本身對(duì)鉀離子有較強(qiáng)的吸附作用[11]。

當(dāng)生物炭的添加量為12.5 g時(shí)，Ca2+、Mg2+的淋溶量達(dá)到最大值；而添加量達(dá)到25 g時(shí)，K+、Na+的淋溶量達(dá)到最大值。由于生物炭的添加可以顯著增加土壤孔隙度以及大孔隙數(shù)量，減小土壤容重，因此可以顯著增加各種離子的淋溶效果。此外，由于生物炭本身也是一種多孔介質(zhì)材料，加之表面有非常豐富的官能團(tuán)[15]，因此當(dāng)添加量增加后，其對(duì)Ca2+、Mg2+的吸附能力加強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致這2種離子淋溶總量減小。由于K+、Na+半徑較小，不容易被生物炭表面的官能團(tuán)吸附，因此當(dāng)不斷增加生物炭添加量時(shí)，隨著土壤孔隙結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改善，此K+、Na+的淋溶效果有一定增加[14]。

當(dāng)石膏的添加量達(dá)到25 g時(shí)，Ca2+、K+、Mg2+、Na+的淋溶量同時(shí)達(dá)到最大值，獲得最好的淋洗效果。由于本試驗(yàn)添加的石膏呈粉末狀，較為均勻，且平均粒徑很小，因此對(duì)土壤孔隙結(jié)構(gòu)的改善作用不大。但由于石膏本身呈酸性，在淋溶過(guò)程中會(huì)釋放出大量H+，中和土壤的堿性，降低土壤pH值，增加離子的可移動(dòng)性；因此隨著石膏添加量的增加，淋洗效果也顯著增強(qiáng)[18]。

綜上，土壤淋洗液中鹽基離子濃度隨時(shí)間變化總體表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢(shì)。從單因素方差分析結(jié)果來(lái)看，本研究所引入的4種改良材料均有助于Ca2+、K+、Mg2+、Na+的淋洗，改善土壤品質(zhì)。

考慮到成本和綜合效益問(wèn)題，以下2種方案對(duì)改良海島綠化用鹽堿土壤較為適用。

(1)直接用水淋洗，不添加任何改良劑。這種方案對(duì)鹽基離子有較好的洗脫效果，只需開(kāi)溝挖槽，加水淋洗即可，節(jié)省了成本和人力，但缺點(diǎn)是需要耗費(fèi)大量的水來(lái)淋洗土壤，而且為達(dá)到脫鹽效果所需時(shí)間稍長(zhǎng)，且單位水量的淋洗效果較添加改良劑的略差。

(2)改良劑的組合添加。從試驗(yàn)2結(jié)果來(lái)看，在本試驗(yàn)條件下，處理8(有機(jī)肥25 g，木屑12.5 g，石膏12.5 g，不添加生物炭)具有最好的淋洗效果，特別是對(duì)Ca2+、Mg2+的淋洗效果是9種組合中最好的。該方法能在短期內(nèi)快速降低土壤鹽分。此外，該方案也具有較為理想的經(jīng)濟(jì)性。所選用的有機(jī)肥來(lái)自當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖場(chǎng)的廢棄物，木屑是家具廠的廢料，可以就地取材，這2種添加劑無(wú)須額外費(fèi)用購(gòu)買(mǎi)，且能夠?qū)崿F(xiàn)廢物利用，可謂一舉兩得。石膏來(lái)自當(dāng)?shù)厥鄰S，價(jià)格低廉，非常容易獲得。生物炭的價(jià)格較高，但該組合中并未采用生物炭，因此經(jīng)濟(jì)性大大提高。

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(責(zé)任編輯 高 峻)

Effects of different materials on base cations leaching in island greening soils

CHEN Wen1， WU Haiping1， WANG Jing1， MA Wanzhu2

(1.ZhoushanForestryAcademyofAgricultureandForestrySciences，Zhoushan316000，China; 2.InstituteofDigitalAgriculture，ZhejiangAcademyofAgriculturalSciences，Hangzhou310021，China)

In order to study the effects of organic fertilizer， wood chips， biochar and gypsum on base cations (K+， Ca2+， Na+， Mg2+)leaching， soil column simulation experiment was carried out. It was shown that addition of any above material could effectively increase the leaching amount of base cations， and improve soil quality. Under the experiment conditions， addition of 25 g organic fertilizer or gypsum， respectively， led to the highest leaching amount of K+， Ca2+， Na+， Mg2+as compared to other doses. As for wood chips， the leaching amount of Ca2+， Na+， Mg2+reached the highest level with addition of 12.5 g wood chips， while the leaching amount of K+was the highest without wood chips. As for biochar， the leaching amount of Ca2+， Mg2+reached the highest level with addition of 12.5 g biochar， while the leaching amount of K+， Na+was the highest with addition of 25 g biochar. Comprehensively， the following solutions were effective for base cations leaching: (1) Irrigation. This method was simple and time-saving， but， it cost a lot of water. (2) Adding amendment. Based on the findings in the present study， addition of 25 g organic fertilizer， 12.5 g wood chips， 12.5 g gypsum exhibited the best leaching effect and the highest efficiency under the set conditions.

Zhoushan; saline-alkali soil; soil improvement; soil column experiment

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.02.16

2016-10-11

舟山市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014C31057)

陳聞(1985—)，浙江舟山人，碩士，工程師，從事水土保持、土壤生態(tài)等研究。E-mail: chenwen1019@163.com

S153

A

1004-1524(2017)02-0292-08