CN111386822A - 一种利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法，根据土壤质地状况将不同粒径的陶粒按照优化质量配比进行混合，在重度盐碱地施用该混合陶粒和腐植酸有机肥，旋耕或者粉垄将其与表土层混合均匀，条施基肥覆膜后灌溉压盐，适期播种，食葵生育期内通过优化运筹氮肥种类、用量和施用方法，减少养分淋失损耗。本发明将陶粒优化应用和水肥高效运筹相结合，提高土壤盐分的淋洗效率，促进养分的减损保蓄与作物吸收，实现重度盐碱地废弃物资源化利用与食葵水肥增效。

Description

一种利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法
技术领域
本发明属于盐碱地改良技术方法领域，特别是涉及一种适合于我国干旱盐碱区或次生盐渍化灌区重度盐碱地，利用陶粒加速土壤盐分淋洗、促进作物生长、提高水肥利用效率的重度盐碱地治理利用方法。
背景技术
我国盐碱地资源总面积达5亿余亩，占全国可利用土地面积的近5％。内蒙古河套灌区地处我国西北干旱内陆区，是我国3个特大型灌区之一，也是国家和自治区重要的商品粮、油、糖生产基地，年蒸发量是降雨量的11～18倍，中重度盐碱化耕地约占耕地面积的14.6％。当地农业灌溉大都采用黄河漫灌的方式，这使得地下水位迅速增高，且水分利用率极低，强烈的蒸发使得大量盐类在地表积聚，严重阻碍农业发展，因此，采取有效的措施改良盐碱地是该地区研究的重点。
受成土母质、黄河水漫灌、高蒸降比、排水不畅等影响，河套重度盐碱地具有盐分高、透水性差、易板结等特性，决定其在改良初期至正常农业种植过程中改良难度极大，同时不当的农业利用方式使得土壤盐碱化具有反复性。为此，众多研究学者在河套灌区开展了盐碱土改良利用研究，包括水利工程、物理、化学、和生物措施等，每种方法均有其优缺点，以配合应用效果最佳。针对河套灌区盐碱特点，治理盐碱首先要改善其耕层透水性差问题，可通过物理掺拌或者化学改良剂改善耕层土壤透水性。
中国专利(CN104788265A)公开了一种基于高硫煤矸石的盐碱地生物改良肥，由高硫煤矸石微生物发酵产物、腐熟的牛粪或鸡粪、柠檬酸、草酸、膨润土等按照一定配比混合制成，本发明肥料实现了高硫煤矸石的资源化利用，能够促进内陆盐碱地改良。
中国发明(CN103069945A)公开了一种改良盐碱地土壤的方法，其通过对土壤打孔，改善土壤的板结度，施用绿化垃圾废物处理后的微生物有机肥、细砂和植物生长调节剂，疏松板结土壤，增强土壤保水、保肥能力。
中国发明(CN104255105A)公开了盐碱地粉垄淡盐丰产耕作方法，在冬季冰雪前或雨季前进行粉垄操作，整田粉垄耕作深度25-30cm，种植带粉垄耕作深度30-40cm，并配合建立排水沟渠，有效改善了盐碱地不利于作物生长的问题，该方法实现土壤环境再改造。
中国发明(CN108566794A)公开一种盐碱地的耕作方法，该方法包括以下步骤：在盐碱地的垄上进行播种和覆膜，采用膜下滴灌的方式培植作物；垄间未覆膜区域覆盖无纺布。本发明在不改变耕作方式的前提下，利用无纺布的毛细管作用创造出利于植物种子萌芽与生长的低盐湿润环境，并快速收集土壤中盐分。
中国发明(CN105638017A)公开了一种干旱区板结粘重盐碱地的改良方法，该方法通过开深沟并填埋滤料破障，耕层掺沙改善通透性，以及生物脱盐、生物排水等措施的组合，构建集工程-农艺-生物为一体的盐平衡调控技术，有效解决了粘重板结盐碱地治理难问题。
中国专利(CN107197636A)公开了一种盐碱地改良方法，其通过脱硫石膏、粉煤灰和沼液的合理施用，不但有效的消耗了污染环境的沼液、粉煤灰及脱硫石膏，使之变废为宝，而且改善了土壤的种植条件，尤其是一定程度上解决了土壤盐碱化。
从目前现有技术反应的情况来看，针对盐碱地物理改良方式以物料掺伴、填埋、耕作手段较多，但未见针对重度盐碱地将疏松多孔、吸附性能较好的颗粒材料和耕作、灌溉、优化施肥相结合的节水、控盐、减肥、增效利用方法。
在西北干旱盐碱区，重度盐碱地具有盐斑顽固、质地粘板、脱盐速率慢等特征，再加上强蒸降比和冻融作用的驱动，导致其返盐速率快，淋盐效率低，水资源利用率显著低于滨海和半干旱盐碱区，其适宜种植的作物种类较少。本发明针对重度盐碱地种植耐盐经济作物食葵，综合考虑了干旱区或次生盐渍化灌区食葵种植的气候特征、水盐运移规律与食葵水肥需求特点，以一定配比的粉煤灰、煤矸石或污泥在800～1000℃条件下烧制而成的陶粒作为改良基质。现有的技术主要直接施用粉煤灰、煤矸石或其活化处理产物，利用其缓冲性能进行盐碱地改良，但由于其理化性质不够稳定且存在环境隐患，改良效果在不同类型和程度的盐碱地差异较大；本专利中这些材料经过烧制后结构和化学组分更加稳定，有害物质大幅消减，且固化的陶粒孔隙度和CEC大幅提升，兼具物理和化学改良盐碱地的双重功效，材料更为绿色且效果更加持续可靠；本发明专利将烧制后的不同粒径陶粒根据土壤质地优化配比并应用，结合土壤压盐的水分管理和食葵需肥的肥料运筹，减少水肥损耗，提高重度盐碱地食葵水肥生产力。
发明内容
解决的技术问题：本发明针对重度盐碱地灌溉洗盐效率低、次生返盐强烈、生态退化严重等实际问题，将陶土颗粒与水肥管理相结合，通过陶粒的疏松多孔结构提高土壤渗透性能，加速土壤盐分的入渗淋洗，节约水资源；利用陶粒的吸附性能，减少养分淋失损耗，并根据肥料种类、用量和施用方法的优化运筹，提出一种利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法。
技术方案：一种利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法，根据土壤质地状况将不同粒径的陶粒按照不同质量配比进行混合，当土壤质地为粘土，>10mm、5-10mm和<5mm粒径陶粒配比为40-60份、30-40份和10-20份；当土壤质地为壤土，>10mm、5-10mm和<5mm粒径陶粒配比为20-30份、40-60份和20-30份；当土壤质地为砂土，>10mm、5-10mm和<5mm粒径陶粒配比为10-20份、30-40份和40-60份；在重度盐碱地施用该混合陶粒和腐植酸有机肥，陶粒的施用量为1000～2000kg/亩，腐植酸有机肥的用量为200～400kg/亩，旋耕或者粉垄将其与表土层混合均匀，条施基肥覆膜后灌溉压盐，播种食葵，食葵生育期内①基肥的氮素由氮磷或氮磷钾复合肥提供，用量30～60kg/亩，追肥首选硫包膜尿素，其次为聚合物包膜尿素；②食葵生育期投入纯氮15～20kg/亩，其中基肥施用纯氮4～6kg/亩，追肥分别在食葵现蕾期、灌浆期分两次进行，每次施用纯氮分别为4～6kg/亩和6～8kg/亩；③追肥采用侧深施肥方式，将追肥施在薄膜边外侧4～5cm，深度2～3cm的区域，穴施覆土或开沟条施覆土。
优选的，根据土壤质地状况将不同粒径的陶粒按照优化质量配比进行混合，当土壤质地为粘土，>10mm、5-10mm和<5mm粒径陶粒配比为50-60份、30-35份和10-15份；当土壤质地为壤土，>10mm、5-10mm和<5mm粒径陶粒配比为20-25份、50-60份和20-25份；当土壤质地为砂土，>10mm、5-10mm和<5mm粒径陶粒配比为10-15份、30-35份和50-60份。
优选的，上述陶粒由粉煤灰、煤矸石或污泥在800～1000℃条件下烧制而成，其容重为0.15～0.8g/cm3，总孔隙率不小于70％，通气孔隙15～30％，大小孔隙比1.2～4，pH值5.5～7.5，电导率0.75～3.5mS/cm，阳离子交换量(CEC)30-100mmol/100g，C/N值<30。
优选的，上述重度盐碱地该混合陶粒的施用量为1500～2000kg/亩，腐植酸有机肥的用量为300～400kg/亩，混合陶粒与腐植酸有机肥的质量配比介于4：1～6：1。
优选的，上述腐植酸有机肥，其有机质含量≥40wt.％，干基腐植酸≥10wt.％，水分≤12wt.％，pH为4-6，含盐量≤5g/kg。
优选的，上述表土层的深度为30cm。
优选的，上述基肥选用氮磷钾复合肥，N-P-K含量比例10～15：15～20：15～20，用量40～60kg/亩；或者氮磷复合肥，N-P含量比例10～20：40～60，用量30～40kg/亩。
优选的，上述条施基肥覆膜，利用施肥覆膜一体机，将基肥条施后在上面覆盖黑色生物可降解薄膜，适宜薄膜厚度0.008～0.014mm。
优选的，上述灌溉压盐，利用含盐量不超过2g/L的水源进行灌溉，采用间歇灌溉方式，每次灌水50mm，灌溉量的确定为表层至60cm深度土壤达到饱和含水量时的需水量，当土壤质地为砂土时，灌溉量为150～250mm，当土壤质地为壤土时，灌溉量为200～300mm，当土壤质地为粘土时，灌溉量为250～350mm。
有益效果：(1)加速土壤洗盐。在表层土壤施用经过优化配比的不同粒径陶粒，能够降低土壤容重，快速改善土壤物理性质，提高土壤孔隙度与渗透性能，加速土壤水分入渗与盐分淋洗，土壤入渗速率平均提高1.6～2.2倍，脱盐效率提高23～75％，相同洗盐目标下节水20～45％，能快速形成“淡化肥沃表层”。
(2)节约淡水资源。灌溉洗盐时，由于陶粒添加大幅提高了表层土壤入渗速率，缩短了土壤入渗历时，减少了土壤滞水时间，因此降低了因蒸发导致的灌溉水资源无效消耗，提高了灌溉洗盐效率。
(3)减少养分淋失。陶粒具有疏松多孔的物理结构，阳离子交换两和比表面积较高，吸附性较强，尤其是对NH4 +和NO3 -离子固持保蓄能力，减少了食葵生育期肥料的淋失损耗，同时为作物后期生长提供重要的养分来源。
(4)促进废弃物资源化利用。陶粒由固废物(如粉煤灰、煤矸石、污泥等)经科学配方，在800～1000℃条件下烧制而成的一种可替代不可再生资源(粘土、页岩)，质地较轻，水肥保蓄能力强，结构与理化性质稳定，有利于废弃物无害化的综合利用。
(5)多重协同增效。本发明充分利用了陶粒的物理和化学改良盐碱地的双重功能，根据土壤质地状况将不同粒径陶粒按照优化配比进行混合，并施入土壤，快速改善土壤粘板闭气障碍并提高土壤渗透性能，通过物理手段提升土壤盐分淋洗速率；同时利用陶粒较大疏松多孔的结构与较大的吸附容量，固持更多铵态氮，提高盐碱地的水肥保蓄性能，减少因灌溉洗盐导致的养分淋失；结合氮肥类型、用量和施用方法的优化运筹，减缓肥料的释放速率，使得肥料释放与食葵需肥特点同步；通过多重效果协同提升重度盐碱地食葵的水肥利用效率。
附图说明
图1壤质重度盐碱土添加混合陶粒X粒入渗曲线(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例15-35-50，用量分别为500、1000、1500和2000kg/亩)；
图2壤质重度盐碱土添加混合陶粒Z粒入渗曲线(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例25-50-25，用量分别为500、1000、1500和2000kg/亩)；
图3壤质重度盐碱土添加混合陶粒D粒入渗曲线(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例50-35-15，用量分别为500、1000、1500和2000kg/亩)；
图4壤质粘土重度盐碱土添加混合陶粒A粒入渗曲线(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例18-35-47，用量分别为500、1000、1500和2000kg/亩)；
图5壤质重度盐碱土添加混合陶粒B粒入渗曲线(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例22-55-23，用量分别为500、1000、1500和2000kg/亩)；
图6壤质重度盐碱土添加混合陶粒C粒入渗曲线(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例55-33-12，用量分别为500、1000、1500和2000kg/亩)；
图7不同试验处理下食葵的氮肥利用效率NUE(％)。
具体实施方式
以下的具体实施例是对本发明的进一步说明，而不意味本发明的内容仅限于所举实例的范围。
实施例1：
内蒙古河套灌区重度盐碱化耕地。采集试验地块耕层0-20cm土壤样品，对其进行风干、研磨、筛分(2mm)、均匀混合后制备成淋洗试验土样，土壤质地为壤土(2～0.02mm砂粒含量48.1％，<0.002mm粘粒含量12.4％)、容重为1.4g/cm3，土壤样品盐分含量10.83g/kg，pH为8.37，平均有机质含量15.3g/kg，全氮0.75g/kg，有效磷为28.24mg/kg。地点：内蒙古巴彦淖尔杭锦后旗头道桥镇，试验时间为2018年4月-2018年5月。
主要实施环节如下：
(1)淋洗土柱制备：土柱内径12cm，高度50cm，材质为有机玻璃，柱壁带刻度，精确到毫米。
(2)土柱实验设计：在土柱底部5cm装填砂石滤层，然后装填15cm不搀陶粒的盐碱土，接着装填20cm掺混陶粒的土壤，填土容重1.4g/cm3，留5cm模拟灌水。
(3)混合陶粒组成：将>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒，分别按照3种不同的总量比例进行混合，分别为X(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例15-35-50)、Z(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例25-50-25)、D(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例50-35-15)，每种混合陶粒设置500kg/亩、1000kg/亩、1500kg/亩和2000kg/亩四种用量，共计13个处理，具体如下：
CK(对照)、X500(混合陶粒X，用量500kg/亩)、X1000(混合陶粒X，用量1000kg/亩)、X1500(混合陶粒X，用量1500kg/亩)、X2000(混合陶粒X，用量2000kg/亩)；Z500(混合陶粒Z，用量500kg/亩)、Z1000(混合陶粒Z，用量1000kg/亩)、Z1500(混合陶粒Z，用量1500kg/亩)、Z2000(混合陶粒Z，用量2000kg/亩)；D500(混合陶粒D，用量500kg/亩)、D1000(混合陶粒D，用量1000kg/亩)、D1500(混合陶粒D，用量1500kg/亩)、D2000(混合陶粒D，用量2000kg/亩)。
(4)土柱装填：每5cm一层装填，表面要拉毛，然后填装下一层5cm，共计填装35cm土柱。填装下层15cm土层后，再填装20cm土壤与混合陶粒的混合物，也是按照每5cm一层填装。
混合陶粒用量为500kg/亩时，每平方米添加量为M＝500/666.7＝0.750kg＝750g，土柱截面积A＝3.14×6^2＝113cm2＝0.0113m2，那么每个土柱需要用量为750×0.0113＝8.5g；同理，施用量为1000kg/亩，每个土柱用量17g；施用量为1500kg/亩，每个土柱用量25.5g；施用量为2000kg/亩，每个土柱用量34g。将陶粒重量分为4份，每份与土壤混合后填装5cm高度。
(5)淋洗水量计算：土柱高50cm，装填了35cm土，还剩下上层10cm用于蓄水，10cm土柱体积1.13L，因此每次灌淡水1L，整个淋洗过程灌水2L。
(6)入渗过程：每次灌水1L，灌水后开始记录土壤入渗过程，并收集淋洗液，计算淋洗液体积，测定淋洗液盐分。
(7)土壤盐分测定：淋洗结束后，采集土壤样品，测定土壤中盐分含量，分三层采集，0-10、10-20、20-35cm。
土柱填装土样初始土壤盐分一致，试验过程中测定各处理土壤水入渗过程曲线(图1、图2和图3)，试验结束后测定各土层土壤平均盐分含量(表1)。综合考察三种掺伴混合粒径陶粒土壤的入渗曲线，整体上以混合陶粒Z，即>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例25-50-25，用量在1500-2000kg/亩效果最佳，其入渗速率提升最显著，入渗率较控制处理可平均提高76.5％。以混合陶粒Z为例，当用量从500kg/亩增加至2000kg/亩时，入渗速率较CK分别提高34.6％、48.1％、64.7％和88.3％，混合陶粒X、D亦表现出同样的规律。总体来看，当用量大于等于1500kg/亩时，各处理间无明显差别。
综合三种粒径颗粒淋洗后土壤盐分剖面发现，以混合陶粒Z(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例25-50-25)处理，2000kg/亩用量剖面土壤平均盐分最低，淋盐效果最好，其次是1500kg/亩。总体来看，针对质地为壤土的重度盐碱地，以>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例25-50-25，混合陶粒用量1500～2000kg/亩，土壤入渗性能和淋盐效率最佳。
表1 淋洗试验结束后不同混合陶粒处理土壤盐分分布及平均值(g/kg)
Figure BDA0002464309280000061
Figure BDA0002464309280000071
实施例2：
内蒙古河套灌区重度盐碱化耕地。采集试验地块耕层0-20cm土壤样品，对其进行风干、研磨、筛分(2mm)、均匀混合后制备成淋洗试验土样，土壤质地为壤质粘土(2～0.02mm砂粒含量33.7％，<0.002mm粘粒含量29.4％)、容重为1.48g/cm3，土壤样品盐分含量8.71g/kg，pH为8.54，平均有机质含量17.1g/kg，全氮0.84g/kg，有效磷为33.17mg/kg。地点：内蒙古巴彦淖尔杭锦后旗三道桥镇，试验时间为2018年6月-2018年8月。
主要实施环节如下：
(1)淋洗土柱制备：土柱内径12cm，高度50cm，材质为有机玻璃，柱壁带刻度，精确到毫米。
(2)土柱实验设计：在土柱底部5cm装填砂石滤层，然后装填15cm不搀陶粒的盐碱土，接着装填20cm掺混陶粒的土壤，填土容重1.4g/cm3，留5cm模拟灌水。
(3)混合陶粒组成：将>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒，分别按照3种不同的总量比例进行混合，分别为A(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例18-35-47)、B(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例22-55-23)、C(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例55-33-12)，每种混合陶粒设置500kg/亩、1000kg/亩、1500kg/亩和2000kg/亩四种用量，共计13个处理，具体如下：
CK(对照)、A500(混合陶粒A，用量500kg/亩)、A1000(混合陶粒A，用量1000kg/亩)、A1500(混合陶粒A，用量1500kg/亩)、A2000(混合陶粒A，用量2000kg/亩)；B500(混合陶粒B，用量500kg/亩)、B1000(混合陶粒B，用量1000kg/亩)、B1500(混合陶粒B，用量1500kg/亩)、B2000(混合陶粒B，用量2000kg/亩)；C500(混合陶粒C，用量500kg/亩)、C1000(混合陶粒C，用量1000kg/亩)、C1500(混合陶粒C，用量1500kg/亩)、C2000(混合陶粒C，用量2000kg/亩)。
(4)土柱装填：每5cm一层装填，表面要拉毛，然后填装下一层5cm，共计填装35cm土柱。填装下层15cm土层后，再填装20cm土壤与混合陶粒的混合物，也是按照每5cm一层填装。混合陶粒用量计算方法同实施例1。将陶粒重量分为4份，每份与土壤混合后填装5cm高度。
(5)淋洗水量计算：土柱高50cm，装填了35cm土，还剩下上层10cm用于蓄水，10cm土柱体积1.13L，因此每次灌淡水1L，整个淋洗过程灌水2L。
(6)入渗过程：每次灌水1L，灌水后开始记录土壤入渗过程，并收集淋洗液，计算淋洗液体积，测定淋洗液盐分。
(7)土壤盐分测定：淋洗结束后，采集土壤样品，测定土壤中盐分含量，分三层采集，0-10、10-20、20-35cm。
土柱填装土样初始土壤盐分一致，试验过程中测定各处理土壤水入渗过程曲线(图4、图5和图6)，试验结束后测定各土层土壤平均盐分含量(表2)。综合考察三种掺伴混合粒径陶粒土壤的入渗曲线，整体上以混合陶粒C，即>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例55-33-12，用量在1500-2000kg/亩效果最佳，其入渗速率提升幅度最为显著，入渗率较控制处理可平均提高87.9％。以混合陶粒C为例，当用量从500kg/亩增加至2000kg/亩时，入渗速率较CK分别提高49.9％、66.2％、74.1％和101.8％，混合陶粒A、B亦表现出同样的规律。总体来看，当用量大于等于1500kg/亩时，各处理间无明显差别。
综合三种粒径颗粒淋洗后土壤盐分剖面发现，以混合陶粒C(>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例55-33-12)处理，1500kg/亩用量剖面土壤平均盐分最低(表2)，淋盐效果最好，其次是2000kg/亩。总体来看，针对质地为壤质粘土的重度盐碱地，以>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒混合比例55-33-12，混合陶粒用量1500～2000kg/亩，土壤入渗性能和淋盐效率最佳。
表2 淋洗试验结束后不同混合陶粒处理土壤盐分分布及平均值(g/kg)
Figure BDA0002464309280000081
Figure BDA0002464309280000091
实施例3：
内蒙古河套平原重度盐碱耕地。表层土壤质地为粉壤土、容重为1.41g/cm3，土壤平均盐分含量5.69g/kg，pH为8.42，平均有机质含量15.3g/kg，全氮0.69g/kg，有效磷为26.72mg/kg，种植作物为向日葵(品种TP0409)。地点：内蒙古巴彦淖尔杭锦后旗头道桥镇澄泥村，小区试验方式，小区面积120m2，试验时间为2019年5月-2019年10月。
主要实施环节如下：
(1)陶粒混合称重：陶粒用量1500kg/亩，>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒质量比例25-50-25，根据小区面积折算小区不同粒径陶粒用量、称重并混合。
(2)人工撒施：将陶粒均匀撒施耕地表面，达到地表全覆盖、无死角、均匀撒施。
(3)撒施有机肥：施用腐植酸有机肥，用量300kg/亩，与陶粒一起均匀撒施进小区。
(4)机械旋耕：撒施均匀后，采用旋耕机进行深旋，深度达到20～25cm，将陶粒、有机肥和土壤充分混合均匀。
(5)灌溉压盐：于2019年4月份进行灌溉，考虑到此时干渠引黄灌溉水未到，抽取周边排干的上游排水进行灌溉，灌溉水盐分1.8g/L，为微咸水，采用间歇漫灌方式，每次灌水50mm，当灌溉量达250mm，40～60cm土壤盐分低于2g/kg，停止灌溉。
(6)机械铺膜施肥：灌溉洗盐后待土面落干，机械铺膜施肥，采用大小行覆膜模式，大行间距90cm，小行间距40cm；随覆膜将基肥施入土壤，基肥为50kg/亩的氮磷钾复合肥(12-18-18)。
(7)补墒：在4月下旬，即播种前25～30天，根据当时土壤墒情，灌水量参考值为每亩60～80m3，利于播种出苗。
田间试验设置3种氮肥用量，共计5个处理，具体如下：T1(控制处理，无氮肥)、T2(陶粒1500kg/亩，无氮肥)、T3(陶粒1500kg/亩，氮肥12kg N/亩)、T4(陶粒1500kg/亩，氮肥16kg N/亩)、T5(陶粒1500kg/亩，氮肥20kg N/亩)。食葵生育期氮肥的基追比4：3：3(基肥复合肥已带入40％氮肥)，追肥为常规尿素，在现蕾期、灌浆期分两次施入，施用方式为穴施，在膜外离食葵根系6～10cm处穴施覆土。
食葵收获后，测定各个处理实收产量，并测定15株食葵盘径(取平均值)，结果见表3。与控制处理T1相比，单独添加陶粒处理T2向日葵产量增加18.44％，这表明陶粒的添加可通过改善土壤物理性能，活化土壤养分，促进食葵对养分的吸收。随着氮肥施用量的增加，向日葵产量呈增加趋势，分别较控制处理增加27.01％、66.75％、71.4％。陶粒施用可增加向日葵产量，与氮肥配合施用效果更佳；当施氮量较低时，陶粒对产量的提升效应较明显，随着施氮量的增加，陶粒对产量的提升效应有所减弱。
表3 试验结束后各处理向日葵产量与水分利用效率
Figure BDA0002464309280000101
从表3各处理的水分利用效率来看，T4和T5处理的水分利用效率最高，分别达到1.66kg/m3和1.63kg/m3，显著高于对照的1.21kg/m3，表明陶粒的应用显著提高食葵对水分的吸收与利用能力。不同处理下食葵的氮肥利用效率如图7所示。可以看出当以T1作为对照时，T3、T4、T5处理的氮肥利用率分别为15.2％、28.2％和24.1％(NUE1)；当以T2作为对照时，T3、T4、T5处理的氮肥利用率分别为4.8％、20.4％和17.9％(NUE2)，这表明陶粒的添加与氮肥施用具有互作效应，即陶粒添加对氮肥利用率提升具有正向的促进效应。进一步比较可知，陶粒施用条件下，当施用纯氮量16kg/亩时，氮肥利用率最高，进一步增施氮肥则利用率降低，因此重度盐碱地施用陶粒情况下亩施16kg纯氮可达到边际效益。
实施例4：
内蒙古河套平原重度盐碱耕地。表层土壤质地为粉壤土，容重为1.38g/cm3，土壤平均盐分含量9.17g/kg，pH为8.46，平均有机质含量12.8g/kg，全氮0.66g/kg，有效磷为21.94mg/kg，种植作物为向日葵(品种TP0409)。地点：内蒙古巴彦淖尔杭锦后旗头道桥镇，小区试验方式，小区面积55m2，试验时间为2019年6月-2019年10月。
主要实施环节如下：
(1)陶粒混合称重：陶粒用量1000kg/亩，>10mm、5～10mm和<5mm三种粒径的陶粒质量比例25-50-25，根据小区面积折算小区不同粒径陶粒用量、称重并混合。
(2)人工撒施：将陶粒均匀撒施耕地表面，达到地表全覆盖、无死角、均匀撒施。
(3)撒施有机肥：施用腐植酸有机肥，用量300kg/亩，与陶粒一起均匀撒施进小区。
(4)机械旋耕：撒施均匀后，采用旋耕机进行深旋，深度达到20～25cm，将陶粒、有机肥和土壤充分混合均匀。
(5)灌溉压盐：与2019年3月份黄河来水时进行灌溉，漫灌方式，灌溉量250mm。
(6)机械铺膜施肥：灌溉洗盐后待土面落干，机械铺膜施肥，采用大小行覆膜模式，大行间距90cm，小行间距40cm；随覆膜将基肥施入土壤，基肥为50kg/亩的氮磷钾复合肥(12-18-18)。
(5)补墒：在4月下旬，即播种前25～30天，根据当时土壤墒情，灌水量参考值为每亩60～80m3，利于播种出苗。
食葵生育期亩施15kg纯氮，追肥设置5种不同类型的氮肥，共计6个处理：M1(控制处理，无氮肥)、M2(追肥为常规尿素)、M3(追肥为硫基包衣尿素)、M4(追肥为高分子聚合物包衣尿素缓释肥)、M5(追肥为活性控氮肥)、M6(追肥为含硝态氮缓释肥)。氮肥的基追比4：3：3(基肥复合肥已带入40％氮肥)，追肥在现蕾期、灌浆期分两次施入，施用方式为穴施，在膜外离食葵根系6～10cm处穴施覆土。
表4列出了不同追肥处理下食葵产量和氮肥利用率。追施控释肥能够提高食葵产量与氮肥利用率，与常规尿素追肥相比，施用硫基包衣尿素、高分子聚合物包衣尿素缓释肥、活性控氮肥、含硝态氮缓释肥处理，产量分别提高18.3％、14.6％、5.9％和7.5％；从氮肥利用率亦可看出，常规尿素追肥的氮肥利用率仅16.5％，而硫基包衣尿素追肥的氮肥利用率达26.5％，其次是高分子聚合物包衣尿素缓释肥，为24.4％。总体上，在重度盐碱地种植食葵，推荐追肥采用硫基包衣尿素，其次为聚合物包膜尿素，可大幅提高氮肥利用率，减少氮素的损耗与残留。
表4 试验结束后各处理向日葵产量及氮肥利用率
Figure BDA0002464309280000111

Claims (9)

1.一种利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法，其特征在于：根据土壤质地状况将不同粒径的陶粒按照不同质量配比进行混合，当土壤质地为粘土，>10 mm、5-10mm和<5 mm粒径陶粒配比为40-60份、30-40份和10-20份；当土壤质地为壤土，>10 mm、5-10mm和<5 mm粒径陶粒配比为20-30份、40-60份和20-30份；当土壤质地为砂土，>10 mm、5-10mm和<5 mm粒径陶粒配比为10-20份、30-40份和40-60份；在重度盐碱地施用该混合陶粒和腐植酸有机肥，陶粒的施用量为1000~2000 kg/亩，腐植酸有机肥的用量为200~400 kg/亩，旋耕或者粉垄将其与表土层混合均匀，条施基肥覆膜后灌溉压盐，播种食葵，食葵生育期内①基肥的氮素由氮磷或氮磷钾复合肥提供，用量30~60 kg/亩，追肥首选硫包膜尿素，其次为聚合物包膜尿素；②食葵生育期投入纯氮15~20 kg/亩，其中基肥施用纯氮4~6 kg/亩，追肥分别在食葵现蕾期、灌浆期分两次进行，每次施用纯氮分别为4~6 kg/亩和6~8 kg/亩；③追肥采用侧深施肥方式，将追肥施在薄膜边外侧4~5 cm，深度2~3 cm的区域，穴施覆土或开沟条施覆土。
2.根据权利要求1所述利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法，其特征在于：所述的根据土壤质地状况将不同粒径的陶粒按照优化质量配比进行混合，当土壤质地为粘土，>10 mm、5-10 mm和<5 mm粒径陶粒配比为50-60份、30-35份和10-15份；当土壤质地为壤土，>10 mm、5-10 mm和<5 mm粒径陶粒配比为20-25份、50-60份和20-25份；当土壤质地为砂土，>10 mm、5-10 mm和<5 mm粒径陶粒配比为10-15份、30-35份和50-60份。
3.根据权利要求1所述利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法，其特征在于：所述陶粒由粉煤灰、煤矸石或污泥在800~1000℃条件下烧制而成，其容重为0.15~0.8g/cm3，总孔隙率不小于70%，通气孔隙15~30%，大小孔隙比1.2~4，pH值5.5~7.5，电导率0.75~3.5 mS/cm，阳离子交换量（CEC）30-100 mmol/100g，C/N值<30。
4.根据权利要求1所述利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法，其特征在于：所述重度盐碱地该混合陶粒的施用量为1500~2000 kg/亩，腐植酸有机肥的用量为300~400 kg/亩，混合陶粒与腐植酸有机肥的质量配比介于4：1~6：1。
5.根据权利要求4所述利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法，其特征在于：所述的腐植酸有机肥，其有机质含量≥40 wt.%，干基腐植酸≥10 wt.%，水分≤12wt.%，pH为4-6，含盐量≤5 g/kg。
6.根据权利要求1所述利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法，其特征在于：所述表土层的深度为30 cm。
7.根据权利要求1所述利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法，其特征在于：所述的基肥选用氮磷钾复合肥，N-P-K含量比例10~15：15~20：15~20，用量40~60 kg/亩；或者氮磷复合肥，N-P含量比例10~20：40~60，用量30~40 kg/亩。
8.根据权利要求1所述利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法，其特征在于：所述的条施基肥覆膜，利用施肥覆膜一体机，将基肥条施后在上面覆盖黑色生物可降解薄膜，适宜薄膜厚度0.008~0.014 mm。
9.根据权利要求1所述利用陶粒提高重度盐碱地食葵水肥利用效率的方法，其特征在于：所述的灌溉压盐，利用含盐量不超过2 g/L的水源进行灌溉，采用间歇灌溉方式，每次灌水50 mm，灌溉量的确定为表层至60 cm深度土壤达到饱和含水量时的需水量，当土壤质地为砂土时，灌溉量为150~250 mm，当土壤质地为壤土时，灌溉量为200~300 mm，当土壤质地为粘土时，灌溉量为250~350 mm。
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