CN111010919B

CN111010919B - 一种重度盐碱地生物化学改良方法

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Publication number: CN111010919B
Application number: CN201911420608.9A
Authority: CN
Inventors: 刘广明; 姚宇阗; 姜艳; 尚辉
Original assignee: Jiangsu Coastal Development Group Co ltd; Jiangsu Fuyude Agricultural Technology Co ltd; Institute of Soil Science of CAS
Current assignee: Jiangsu Coastal Development Group Co ltd; Jiangsu Fuyude Agricultural Technology Co ltd; Institute of Soil Science of CAS
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2022-08-09
Anticipated expiration: 2039-12-31
Also published as: CN111010919A

Abstract

一种重度盐碱地生物化学改良方法，施用纯氮15‑20 kg和P₂O₅ 5‑10 kg作为基肥，一次性施用硫磺2500‑3500 kg/hm²，旋耕两遍后种植田菁，田菁播种后覆盖稻壳5000‑10000 kg/hm²，在田菁生物量最大时全量粉碎后均匀掺拌至0‑25 cm深度土壤中还田。本发明适用于常规作物无法成功种植的全盐含量为5g/kg~15g/kg盐碱地的改良，可以有效降低土壤盐分，改善土壤理化性状，土壤改良效果显著。

Description

一种重度盐碱地生物化学改良方法

技术领域

本发明属于滨海重度盐碱地改良领域，具体涉及一种重度盐碱地生物化学改良方法。

背景技术

盐碱土是地球上广泛分布的一种土壤类型，是一种重要的土地资源。全世界盐碱地面积约为9.55亿hm²，分布在世界各大洲干旱地区，主要集中在欧亚大陆、非洲、美洲西部。我国盐碱土主要分布在东北、华北、西北内陆地区以及长江以北沿海地带，其面积占全国可利用土地面积的4.88％，是我国主要的中低产类型土壤。当今世界，人口膨胀，土地退化，可利用淡水资源的匮乏，也促使人们将注意力转向大片分布的盐碱荒地的开发利用，这样不仅可以扩大可耕地面积，增加单位产量，缓解粮食危机，而且可改善生态环境，提高人们的生活质量。

针对盐碱地的改良与利用，早在150多年前，俄国利用盐碱地种植农田防护林；美国、澳大利亚在碱土改良方曲，施用化学改良剂进行改良，目前主要有石膏、钙质化肥以及施用腐殖酸类改良剂；美国、巴基斯坦、印度、埃及、以色列以及澳大利亚等国的科学家在作物耐盐性方面也做了不少工作。国内的盐碱地改良研究起步较晚，总的来说，形成了以物理改良、水利改良、生物改良和化学改良为核心的4大治理体系。物理防治措施主要包括铺沙盖土、客土改良、深耕翻土、平整土地、深耕晒垡、及时松土、抬高地形等措施。水利工程措施主要包括旱水轮作、淡水微咸水交替灌溉、明沟、暗沟、竖井排水等方法。生物防治措施可以有效增加土壤有机质，促进土壤微生物生长和繁殖，改善土壤养分状况和化学性状，提高土壤肥力，主要有耐盐吸盐植物和树种种植技术、增施绿肥、有机肥、微生物肥等改土技术、秸秆还田和生物覆盖技术等。化学防治措施主要为盐碱改造剂的研制与应用，包括施用可溶性钙盐类、酸类和成酸类化学物质等。Tejada等(2006)对施用了棉花秸杆堆肥和禽类粪便等有机物质的盐碱土壤进行监测分析，指出有机物质处理能够有效提高土表自生植被的覆盖率、土壤结构的稳定性、水溶性碳水化合物的含量以及土壤中各种酶类的活性，降低土壤电导率和交换性Na⁺的含量。田霄鸿等(2008)采用盆栽试验探讨了施用硫磺对碱性盐土上冬小麦和玉米幼苗生长发育及土壤性质变化的影响，发现硫磺既能适当降低土壤pH值，又能同时发挥硫元素的植物营养作用，适量施用硫磺是一条改良利用盐碱土的优良途径。林葆(2000)硫磺在土壤中的氧化机制及影响因素综述中表明硫磺是一种高浓度、价格低廉的硫肥品种，可用于缓解硫素的缺乏问题，在缺硫土壤上施用是比较经济的，且施用硫磺有时可增加某些自养和异养硫氧化微生物的数量，提高土壤氧化能力。王睿彤(2012)采用牛粪、石膏、秸秆、保水剂4种改良剂，对黄河三角洲滨海盐碱土进行土壤改良试验，筛选出较好的改良方案，综合考虑后得出四种改良剂并存使用的最佳配方。

针对滨海重度盐碱地土壤全盐含量高，有机质缺乏，N、P养分贫瘠，结构性差等特点，设置不同模式施用不同改良物料并种植耐盐作物田菁还田，通过对每种处理后的土壤理化性质、养分含量的变化及田菁生物量等指标的测定，研究不同模式对盐碱土壤的改良效果，确定出一种滨海重度盐碱地快速生物化学改良方法。

发明内容

解决的技术问题：本发明针对目前滨海重度贫瘠型盐碱地所处区域地势与地下水位较低、水质条件差且不稳定、地理条件差种植经营困难、改良利用困难、改良成本高、土壤易返盐等一系列现实问题，提供一种重度盐碱地生物化学改良方法。

技术方案：一种重度盐碱地生物化学改良方法，施用纯氮15-20kg和P₂O₅ 5-10kg作为基肥，一次性施用硫磺2500-3500kg/hm²，旋耕两遍后种植田菁，田菁播种后覆盖稻壳5000-10000kg/hm²，在田菁生物量最大时全量粉碎后均匀掺拌至0-25cm深度土壤中还田。

优选的，上述一次性施用硫磺3000kg/hm²。

优选的，上述覆盖稻壳7500kg/hm²。

优选的，上述盐碱地的土壤全盐含量为5g/kg～15g/kg。

有益效果:通过氮肥的投入增加土壤有效态氮素，促进绿化植物的生长，通过磷肥的投入改善土壤严重缺磷状况。硫是植物生长必需的营养元素，也是施肥实践中常被忽视的养分。许多含硫肥料可用于缓解硫素的缺乏问题，其中硫磺是一种高浓度、价格低廉的硫肥品种，并且施用后不易被淋失，可以长效起作用。田菁是一种耐盐抗涝固氮能力较强的绿肥作物，种植田菁培肥改土效果明显。本发明为施用纯氮15-20kg和P₂O₅ 5-10kg作为基肥，一次性施用硫磺2500-3500kg/hm²，旋耕两遍后种植田菁，田菁播种后覆盖稻壳5000-10000kg/hm²，在田菁生物量最大时全量粉碎后均匀掺拌至0-25cm深度土壤中还田，可以有效降低土壤盐分，改善土壤理化性状，土壤改良效果显著。

附图说明

图1为0-30cm土壤容重示意图；

图2为0-30cm土壤pH示意图；

图3为0-30cm土壤全盐含量示意图；

图4为田菁干重示意图；

图5为0-30cm土壤碱解氮示意图；

图6为0-30cm土壤有效磷示意图；

图7为0-30cm土壤速效钾含量示意图；

图8为0-30cm土壤有机质示意图；

图9为0-30cm土壤脲酶活性示意图；

图10为0-30cm土壤碱性磷酸酶活性示意图。

具体实施方式

本发明适用于常规作物无法成功种植的全盐含量为5g/kg～15g/kg盐碱地的改良，可以有效降低土壤盐分，改善土壤理化性状，土壤改良效果显著。设计四种模式(四种模式均另行施用纯氮20kg和P₅O₂ 8kg)：CK、M1、M2和M3(即本发明)，分别设置3次重复。

具体技术方案设计如表1所示：

表1技术方案

模式	土壤改良物料(每公顷)	种植植物
			CK	无	田菁
M1	稻壳覆盖7500kg	田菁
			M2	一次性施硫磺3000kg	田菁
M3	一次性施硫磺3000kg，稻壳覆盖7500kg	田菁

按照每种模式的设计用量准确称量所需肥料和改良物料并分别分开放置。每种模式都将底肥纯氮20kg和P₅O₂ 8kg均匀撒于地表，在此基础上进行不同模式改良物料的施用。旋耕土壤深度为20cm，旋耕2遍，确保物料在土壤中分布均匀。播种田菁，然后进行稻壳覆盖。在田菁生物量最大时(临近开花期)全量粉碎后均匀掺拌至0-25cm深度土壤中还田。在掺拌还田前测定田菁生物量和除土壤有机质外的各土壤理化指标；还田90天后测定土壤有机质含量。

实施例1：

施用底肥纯氮20kg和P₅O₂ 8kg，施用改良物料硫磺3000kg/hm²(一次性施)，种植田菁结合稻壳覆盖7500kg/hm²并全量田菁粉碎掺拌至0-25cm土壤还田。为验证本发明的效果，同时布置了CK、M1、M2和M3(本发明)，见表1。实施地点为东台市条子泥垦区12区7号条田东侧与西侧的各6个田块，面积50亩。实施区属于围垦了3年的撂荒地，年平均地下水位60cm。试验区土壤为粉砂壤土，平均全盐含量为12.6g/kg。垦区属于北亚热带季风气候区，具有明显的海洋性季风气候特点，四季分明，平均气温为14.6℃；雨量多集中在6～9月，平均降水量为1051.0mm，无霜期220天。原始土壤检测结果显示，土壤全盐含量为12.6g/kg、pH值为8.64、有机质含量为2.58g/kg(江苏省补充耕地标准：土壤全盐含量3g/kg以下、有机质8g/kg以上)。所处区域地势低平，年平均地下水位60cm。实施区土壤初始主要养分指标见表2。

表2实施区0-30cm土壤养分指标

试验地土壤为吹填形成的粉沙土壤，结构性差，保水保肥能力较差；由于没有经历任何的耕种，土壤没有经过熟化，养分和有机质含量均偏低。种植耐盐植物田菁作为绿肥还田培肥改良土壤，对不同技术模式下种植田菁的生物量进行了测定，如图4所示。

结果及评价：由实施案例可以看出，与对照(CK)相比，M1、M2、M3(本发明)下所种植田菁的生物量均有所提高，其中本发明即M3提高了109.94％(如图4)。各改良模式应用后0-30cm深度范围内的土壤容重、pH、全盐含量、田菁生物量、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、脲酶和碱性磷酸酶活性等理化及生物指标测定结果如图1-图10所示。

由图1可以看出，0-30cm土壤容重的值为CK、M1、M2较高，对照值最高为1.56g/cm³；M3的值最低，为1.39g/cm³，且M3与CK、M1、M2处理存在显著差异。M1、M2与CK相无显著差异，M3与CK相比，土壤容重较CK降低了0.23g/cm³达到1.39g/cm³，而含有机质多而结构好的土壤(如农业土壤)土壤容重数值在1.1-1.4g/cm³之间，表明M3(本发明)处理下使得土壤结构得到明显改善。

由图2可看出，与CK相比，M1、M2、M3处理下0-30cm土壤pH均有所下降，M3处理的pH下降至最低为8.57，较CK相比pH下降了0.07。

由图3可看出，M1、M2、M3与CK相比，0-30cm土壤全盐含量分别较CK全盐含量10.19g/kg分别降低至4.23g/kg、4g/kg、2.60g/kg，存在显著差异，脱盐效果明显；M3较CK相比0-30cm土壤全盐含量降低了7.59g/kg，M3与M1、M2相比0-30cm土壤全盐含量分别降低了1.63g/kg、1.4g/kg。

由图4可以看出，与CK相比，M1、M2、M3的田菁干重均有所上升，M1、M2、M3较CK田菁干重分别上升了75.0％、74.6％、109.8％，且M1、M2、M3均与对照存在显著差异，对田菁干物质量的影响较为明显，相比之下M3较M1、M2对干物质量的影响更为明显，比M1、M2分别高出233.4kg/亩、235.6kg/亩。

由图5可以看出，土壤0-30cm碱解氮含量在不同处理下存在显著差异，但M1、M2与CK在数值上相差不大；M3碱解氮含量为14.14mg/kg，与CK、M1、M2相比分别升高了7.98mg/kg、8.2mg/kg、7.63mg/kg。

由图6可以看出，0-30cm土壤中有效磷各处理之间存在显著差异，M1、M2、M3与CK相比有效磷含量均有所升高，M1、M2虽与CK相比分别上升至12.15mg/kg、17.10mg/kg，但M3有效磷含量最高，为20.18mg/kg。

由图7可以看出，0-30cm速效钾含量的变化与有效磷含量的变化呈相同趋势，但M1、M2之间无显著差异。

由图8可以看出，M1、M2、M3与CK 3.48g/kg相比，0-30cm土壤有机质含量均有所提高，且存在显著差异；M1、M2有机质含量较为接近，分别为5.12g/kg、5.99g/kg，M3含量最高为9.12g/kg。

由图9可以看出，M1、M2、M3与CK相比，0-30cm土壤脲酶活性均有所增强，M1土壤脲酶活性较CK由174.90U/g升高至245.65U/g，M2土壤脲酶活性较CK升高至222.22U/g，M3土壤脲酶活性较CK升高至270.57U/g，土壤脲酶活性增强排序为M3>M1>M2。

由图10可以看出，0-30cm土壤碱性磷酸酶活性变化与土壤有机质变化趋势相同。而0-30cm土壤脲酶活性之间也均存在显著差异，M1、M2、M3与CK相比，均有所上升，但M1与M3的数值较为接近，分别为245.649U/g、270.574U/g，M3处理下0-30cm土壤脲酶活性为最高。

结合实施案例可看出，本发明撒施硫磺进行稻壳覆盖并种植田菁全量还田后，0-30cm土体内土壤全盐含量显著降低，由10.19g/kg降低至2.60g/kg，脱盐效果明显，土壤pH值也有所降低。同时土壤的理化性质得到明显改善，0-30cm土层土壤容重在经过本发明改良后下降至较适于植物生长的1.2～1.4g/cm³；土壤有机质含量显著增加(图8)，由3.48g/kg增加至9.12g/kg，土壤有机质含量的增加有利于增加土壤微生物和土壤动物的活动，使得土壤耕性增强。0-30cm土壤碱解氮含量也为本发明改良模式下增加最为明显，对提高土壤氮素供应能力起到一定作用(图5)。脲酶和碱性磷酸酶活性显著增高，土壤养分状况得到了明显改善。

综上，与只进行稻壳覆盖和单施硫磺种植田菁改良试验区土壤相比，应用本发明：施用纯氮20kg和P₂O₅ 8kg作为基肥，同时一次性施硫磺3000kg/hm²，种植田菁结合稻壳覆盖7500kg/hm²并全量田菁还田，对盐碱地土壤理化性状具有明显、快速的改良效果；本发明适合在全盐含量为5g/kg～15g/kg的盐碱地进行大面积推广应用。

Claims

1.一种重度盐碱地生物化学改良方法，其特征在于，所述盐碱地的土壤全盐含量为5g/kg~15g/kg，施用底肥纯氮20kg和P₂O₅8kg，一次性施用改良物料硫磺3000kg/hm²，种植田菁结合稻壳覆盖7500kg/hm²并全量田菁粉碎掺拌至0-25cm土壤还田。