CN112088607A - 一种盐碱地土壤的改良方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种盐碱地土壤的改良方法及其应用。该改良方法包括：步骤一，将盐碱地土壤、解盐促生菌剂、红糖和水充分混合后进行发酵，自然风干得到解盐促生菌发酵后的土壤；步骤二，将腐殖酸水溶液与发酵后的土壤混合均匀，自然风干，然后除去土壤表层析出的盐碱；步骤三，重复步骤二多次至土壤表层无盐碱析出，完成盐碱地土壤的改良。本发明采用腐殖酸辅助解盐促生菌微生物改良盐碱地土壤法，改良后的土壤盐碱含量降低，土壤团粒结构适中，且主要有机质含量大幅度提高，通过改良处理后的盐碱地土壤能够直接种植盐地碱蓬、盐爪爪、百脉根、盐角草等耐盐植物，且耐盐植物能够较好的生长，提高盐碱地作物种植的经济效益。

Description

一种盐碱地土壤的改良方法及其应用

技术领域

本发明属于土壤改良技术领域，涉及一种盐碱地土壤的改良方法及其应用。

背景技术

盐碱地是指土壤中的盐含量过高，影响农作物正常生长的一类土壤。盐碱地在全球总面积约占有9.56亿公顷，其中我国有2600多万公顷，主要分布在我国的东北、华北和西北地区。我国盐碱地的形成主要受土壤类型和气候条件变化的影响，并可细分为以下几类地区：滨海盐渍区(东营、东北地区)、黄淮海平原盐渍区(华北地区)、荒漠及荒漠草原盐渍区(西北地区)、草原盐渍区(内蒙古)。

盐碱地是具备巨大开发潜力的土地资源，若能将我国盐碱地充分利用，对我国的粮食安全具有重要的意义。国内外众多学者很早就对盐碱地进行了研究。上世纪20年代，就有学者对土壤盐碱化开始逐步研究，最初主要探索了土地盐碱化的地域分布、形成原因、演变过程、控制机制等方面。上世纪30年代，B.A.萨乌缅等建议采用合理安排灌溉用水和实施草田轮作的方案进行土壤盐碱化的改良。在40年代形成围绕水利工程渗漏，改善灌溉、排水的措施等一系列理论。在50年代植物改良措施与化学改良措施接踵而来。五十至七十年代，澳大利亚科学家A.J.Peck、以色列科学家Hugo Boyko等提出以生物措施改良盐碱地的方法，与此同时，使用化学试剂治理盐碱地的方法也被学者提出。近些年来，国外研究盐碱地改良方案逐渐向综合措施治理的方向发展，并且在综合治理措施技术研究方面取得了很大进展，如进行水盐运动规律等。目前阶段，国外预测土壤形成次生盐碱化趋势的侧重比较多，通过分子生物学对原始盐害与次生盐害进行了详细的分析。我国自上世纪五十年代初，就开始进行盐碱地治理，但多是按以往经验方法进行治理，并未形成一定体系。主要方法为采用高洼地势，冲洗灌溉，适当施肥，及时中耕，及时排水。自八十年代，开始出现化学法治理盐碱地，并有相关学者提出生物法治理盐碱地的思路，但并未实施，此时水利工程措施仍为主要治理方法，并成为当时一大热点。九十年代初起，开始实施生物法和化学法治理盐碱地。目前，常见的改良方法有客土法、植物改良法、水利改良法、化学改良法等。

新疆地区因其独特沉积环境、气候条件和土壤母质，导致了区域内盐碱地广泛分布，盐碱地的含盐量高，团粒结构复杂，有机质含量少。同时，盐碱地附近的水由于温度高，蒸发量大，水中的含盐量大，导致没有植物能在盐碱地上生存，制约了当地农业产业的发展。克拉玛依红山湖盐碱地属于典型的荒漠及荒漠草原盐渍区，风沙大，蒸发强烈，缺少淡水资源，使得一般的改良方法效果很差。

现如今，国内盐碱地的治理主要分有以下四种方法：物理改良、水利改良、化学改良、生物改良。其中物理改良主要有：抬高地形、及时松土、平整土地等；水利改良包括：灌水洗盐、地下排盐等；化学改良可使用：醋渣等；而生物改良可选用：微生物剂。

物理方法局限性在于消耗大量的人力物力，且如果地下水的位置处于较深的情况，那么新疆盐碱地的传统改良措施，如“灌水洗盐、地下排盐”等，只是将盐分冲刷到土壤较深的区域，使其不会对植物生长造成威胁，但并未从根源治理。化学方法的局限性在于新疆地区普遍干旱，淡水资源匮乏，因此，寻找一种不需要大量淡水，低成本的改良盐碱地土壤方法迫在眉睫。

发明内容

基于现有技术存在的问题，本发明的第一目的在于提供一种盐碱地土壤改良方法；本发明的第二目的在于提供该改良方法获得的改良后的盐碱地土壤；本发明的第三目的在于提供改良后的盐碱地土壤在种植耐盐植物中的应用；本发明的第四目的在于提供一种利用改良后的盐碱地土壤种植盐地碱蓬的方法。

本发明的目的通过以下技术手段得以实现：

一方面，本发明提供一种盐碱地土壤改良方法，其包括以下步骤：

步骤一，将盐碱地土壤、解盐促生菌剂、红糖和水充分混合后进行发酵，自然风干得到解盐促生菌发酵后的土壤；

步骤二，将腐殖酸水溶液与发酵后的土壤混合均匀，自然风干，然后除去土壤表层析出的盐碱；

步骤三，重复步骤二至土壤表层无盐碱析出，完成盐碱地土壤的改良。

上述的改良方法中，红糖能够为解盐促生菌提供发酵营养成分，经过解盐促生菌发酵后的土壤中的含盐量有所下降，且土壤中的有机肥料含量增加；配合腐殖酸辅助改良，改良后的土壤盐碱含量降低，土壤团粒结构适中，且主要有机质含量大幅度提高。

上述的改良方法中，优选地，所述盐碱地土壤、所述解盐促生菌剂、所述红糖和所述水的质量比为(390～410):1:1:(390～410)。

上述的改良方法中，优选地，所述腐殖酸水溶液质量浓度为1％～4％；所述腐殖酸水溶液与所述发酵后的土壤的质量比为1:(0.8～1.2)。

本发明的改良方法中，所述腐殖酸主要采用化工厂的工业腐殖酸。

上述的改良方法中，优选地，发酵的温度为25～28℃，发酵时间为45～50h。

上述的改良方法中，优选地，所述盐碱地土壤包括新疆克拉玛依市红山湖盐碱地土壤。

上述的改良方法中，优选地，所述解盐促生菌剂包括碧旺解盐促生菌剂。

另一方面，本发明还提供上述改良方法获得的改良后的盐碱地土壤。

再一方面，本发明还提供上述改良后的盐碱地土壤在种植耐盐植物中的应用。

上述的应用中，优选地，所述耐盐植物包括盐地碱蓬、盐爪爪、百脉根或盐角草等。

再一方面，本发明还提供一种利用上述改良后的盐碱地土壤种植盐地碱蓬的方法，其包括以下步骤：

挖坑并于坑中均匀铺设岩石块，然后在岩石块上铺设盐碱地土壤覆盖岩石块；接着在盐碱地土壤上铺设沙子覆盖盐碱地土壤；最后将上述改良后的盐碱地土壤回填坑中覆盖沙子，并用砖块将坑四周围住；

向坑中加入水，待坑中土壤表层析出盐碱后，去除土壤表层盐碱；

接着向坑中加入腐殖酸水溶液，待坑中土壤表层析出盐碱后，去除土壤表层盐碱；重复加入腐殖酸水溶液至坑中土壤表层无盐碱析出；

将盐地碱蓬种子均匀撒入坑中土壤中，然后采用解盐促生菌水溶液浇灌，每隔1天浇灌两次；待盐地碱蓬进入幼苗生长期后，采用腐殖酸水溶液进行浇灌，每隔1天浇灌一次；待盐地碱蓬长成后进行收割，完成盐地碱蓬的种植。

上述的方法中，“于坑中均匀铺设岩石块，然后在岩石块上铺设盐碱地土壤覆盖岩石块；接着在盐碱地土壤上铺设沙子覆盖盐碱地土壤”能够提高土壤的团粒粒径，土壤的粒径越小，毛细现象越严重，就越能从地下吸水，地下高矿化度的水被吸到土壤表层，水分蒸发后盐就留在土壤表层，使得土壤盐碱化；因此通过扩大土壤的粒径，能够有效降低毛细现象，降低土地的后续的盐碱化。此外，虽然已经去除了处理的土壤中的盐碱，但坑周围以及坑下方的盐碱地土壤中的盐碱含量依然较高，而且盐水会通过渗析作用扩散过来，因此需要多次添加腐殖酸水溶液和解盐促生菌实现盐碱含量的进一步降低。

上述的方法中，优选地，所述岩石块的直径为8～12cm。岩石块的直径很大，能够大范围降低毛细现象。

上述的方法中，优选地，所述沙子的直径为1～4mm，所述沙子铺设的厚度为1～3cm。

上述的方法中，优选地，所述腐殖酸水溶液的质量浓度为1.5％～2.5％。

上述的方法中，优选地，所述解盐促生菌水溶液的质量浓度为0.8％～1.2％。

上述的方法中，优选地，解盐促生菌水溶液每次浇灌量为18～25L/m²。

上述的方法中，优选地，进入幼苗生长期后，腐殖酸水溶液每次浇灌量为18～25L/m²。

上述的方法中，优选地，所述盐地碱蓬种子在种植前还包括如下预处理步骤：

将盐地碱蓬种子置于双氧水中浸泡，然后再用水浸泡。

上述的方法中，优选地，双氧水的质量浓度为180～220mg/L；采用双氧水浸泡的时间为20～30min；采用水浸泡的时间为1.5～2.5h。

本发明采用腐殖酸辅助解盐促生菌微生物改良盐碱地土壤，改良后的土壤盐碱含量降低，土壤团粒结构适中，且主要有机质含量大幅度提高，通过改良处理后的盐碱地土壤能够直接种植盐地碱蓬、盐爪爪、百脉根、盐角草等耐盐植物，且耐盐植物能够较好的生长；此外，改良过程中采用的为绿色无污染的解盐促生菌和工业肥料腐殖酸，具有节约水资源、降低成本、环境可持续特点，为我国盐碱地治理提供一种节约，高效，无污染的处理技术，治理好的盐碱地可以直接用来种植耐盐植物，提高盐碱地作物种植的经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例1中不同组配方处理后得到的改良后的盐碱地土壤的有机质含量分析对比图。

图2为本发明实施例1中不同浓度的“促生菌+红糖”处理后得到的改良后的盐碱地土壤的团粒结构所占比例统计图。

图3为本发明实施例2中盐地碱蓬在不同浓度的“促生菌+红糖”处理后得到的改良后的盐碱地土壤中的生长情况对比图。

图4为本发明实施例3中利用本发明改良后的盐碱地土壤室外种植盐地碱蓬生长情况曲线图。

图5为本发明改良前后的盐碱地上种植盐地碱蓬的生长情况对比图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

以下实施例中，盐碱地土壤取自新疆克拉玛依市红山湖盐碱地，该土壤属性如下表1所示，团粒分布如下表2所示。解盐促生菌采用碧旺解盐促生菌剂，其购自新疆维吾尔自治区农业科学院，工业腐殖酸购自克拉玛依炼化厂，红糖购自市场。

表1：

测定相	单位	未处理盐碱土
			pH	——	8
全氮	g/kg	1.078824
			有机质	g/kg	19.03588
Ca	g/kg	73.96118
			Mg	g/kg	13.53588
Al	g/kg	73.42353
			Fe	g/kg	21.41471
K	g/kg	17.71882
			Mn	g/kg	557.059
Zn	g/kg	118.2353
			Cu	g/kg	32.07529
P	g/kg	819.824
			有效磷	g/kg	35.26059
土壤密度	g/cm<sup>3</sup>	0.9116
			含盐量	％	0.88
界面水上升高度	cm	11

表2：

该盐碱地土壤的pH值达到了8，属弱碱性，有机质含量为19.03g/kg，较低；含盐量达到了0.88％。毛细现象较为严重，界面水上升11cm；团粒结构中小于0.25mm的团粒占据了78.29％。

实施例1：

本实施例提供一种盐碱地土壤改良方法，其包括以下步骤：

步骤一，将上述新疆克拉玛依市红山湖盐碱地土壤、碧旺解盐促生菌剂、红糖和水按照下述四组配方质量比进行充分混合配制，充分混合后在26℃条件下发酵约48h后，自然风干，得到解盐促生菌发酵后的土壤。

配置A组(土壤：促生菌：红糖：水＝199:1:1:199)，即A组中，“促生菌+红糖”的质量含量为0.5％；

配置B组(土壤：促生菌：红糖：水＝299:1:1:299)，即B组中，“促生菌+红糖”的质量含量为0.33％；

配置C组(土壤：促生菌：红糖：水＝399:1:1:399)，即C组中，“促生菌+红糖”的质量含量为0.25％；

配置D组(土壤：促生菌：红糖：水＝499:1:1:499)，即D组中，“促生菌+红糖”的质量含量为0.2％。

步骤二，将工业腐殖酸与自来水配置成2％质量浓度的腐殖酸水溶液，然后将腐殖酸水溶液与步骤一中发酵后的土壤以质量比为1:1的比例混合均匀，自然风干，干燥后，土壤表层析出盐碱，将盐碱用铲子去除。

步骤三，重复步骤二，继续用2％质量浓度的腐殖酸水溶液浇灌土壤，浇灌完毕后再次干燥；去除土壤表层析出的盐碱；再次用2％质量浓度的腐殖酸水溶液浇灌土壤，经过上述3次腐殖酸水溶液处理，盐碱地土壤表层不再析出盐碱(即：无法在表面观察到明显的白色盐碱)，得到最终改良后的盐碱地土壤。

土壤有机质含量对植物的后续生长有重要作用，利用本实施例的上述四组配方处理后，得到的改良后的盐碱地土壤的有机质含量如图1所示。

图1为最终得到的改良后的盐碱地土壤的有机质含量分析，由图1可以看出：“促生菌+红糖”的含量越高，提升有机质含量越高，但整体提高的程度很低，而经过工业腐殖酸处理后，有机质含量大幅度提高。

土壤团粒结构分布对土壤中水盐的运移有着重要的影响，当土壤中粒径小于0.25mm的团粒过多时，会造成严重的毛细管水现象，土壤深层可溶性盐类随着地下水被大量的吸向地面，水分蒸发后大量的盐碱留在土壤表层，形成盐碱地。因此，控制团粒结构对改良盐碱地非常重要。

图2为不同浓度的“促生菌+红糖”处理后最终得到的改良后盐碱地土壤的团粒结构所占比例统计图，可以看出，随着促生菌浓度提高，土壤团粒结构大的所占比例越来越高。但是，团粒也不是越大越好，团粒过大，会影响水分的保留，以及营养物的流失。

经过改良后的盐碱地土壤属性测试制备如下表3所示。

表3：

由表3实验数据表明：使用C组改良盐碱地土壤后，pH由原来的8.0下降到7.29，含盐量由0.88％下降至0.23％，土壤盐碱性被大幅度减弱；有机质由原来的19g/kg上升到34.78g/kg；全氮含量由1.08g/kg上升到1.882g/kg；有效磷含量由35.26g/kg上升至83.82g/kg；相应的铁含量增加1.17g/kg，锰含量增加198.24g/kg，锌含量增加56.5647mg/kg，铜含量增加52.325mg/kg，全钾增加了0.73118g/kg，铝含量下降2.7235g/kg，镁含量增加2.3g/kg，钙含量增加26.98g/kg，土壤理化性质发生较大改变，盐碱地改良初步成功。

实施例2：

本实施例提供上述实施例1中四组配方处理后获得的改良后的盐碱地土壤进行室内种植实验，每组设置四个平行组花瓶，用改良后的盐碱地土壤稍微覆盖盐地碱蓬种子，放于窗台受光。未发芽时每盆一天二次浇等量的水，以保证种子处于有湿润的土的环境，发芽后每盆一天一次浇等量的水(注：一次浇水量为4ml)，记录每个植物生长情况，结果如图3所示。

图3为盐地碱蓬在不同浓度的“促生菌+红糖”处理后得到的改良后的盐碱地土壤中的生长情况，由图3可以看出：C组盐地碱蓬生长情况较好，即解盐促生菌剂浓度配比在土壤：促生菌：红糖：水＝399:1:1:399的质量比条件下更适宜植株生长发育，盐地碱蓬发芽率和生长速度达到峰值。

实施例3：

本实施例提供利用本发明改良后的盐碱地土壤室外种植盐地碱蓬的方法，其包括以下步骤：

(1)盐地碱蓬种子预处理：将盐地碱蓬的种子置于质量浓度200mg/L的双氧水中溶液中浸泡20～30min，再用自来水浸泡2h，捞出种子备用。

(2)挖坑，坑面积为1×1m²，坑深40cm，于坑中均匀铺设直径为10cm左右的岩石块，然后在岩石块上铺设盐碱地土壤覆盖岩石块；接着在盐碱地土壤上铺设直径为2mm左右的沙子覆盖盐碱地土壤，铺沙厚度为2cm；最后将实施例1中C组改良后的盐碱地土壤回填坑中覆盖沙子，并用砖块将坑四周围住。

(3)将2％的腐殖酸水溶液40L倒入坑中；48h后，坑中土壤的表层析出严重的盐碱，将土壤表层的盐碱用铁锹去掉；接着将2％的腐殖酸水溶液40L再次倒入坑中；48h后，坑中土的表层又析出了盐碱，将土壤表层的盐碱用铁锹去掉；然后继续将2％的腐殖酸水溶液40L，再次倒入坑中；48h后，坑中土壤的表层第三次析出少量盐碱，将土壤表层少量的盐碱用铁锹去掉，至无盐碱析出为止。

(4)将盐地碱蓬种子均匀撒入土壤中，覆土，用1％的解盐促生菌水溶液浇灌，在坑上覆盖一层保温膜；播种后，每隔1天浇灌二次，用1％的解盐促生菌水溶液浇灌，每次灌溉量为20L/m²；4天后进入幼苗期生长，采用腐殖酸水溶液进行浇灌，每隔1天浇灌一次，每隔1天浇灌一次，每次灌溉量为20L/m²。

(5)待植株长到40～50cm后，进行收割，其生长情况如图4所示。

对比实验：

对比改良前后的盐碱地上种植盐地碱蓬，实验结果如图5所示，图5中的a为改良前在盐碱地上种植盐地碱蓬，盐地碱蓬无法在该盐碱地上生长；图5中的b为采用实施例3方法，利用实施例1的C组改良后的盐碱地土壤种植盐地碱蓬，可以看出盐地碱蓬35天能够生长到60cm。

Claims (10)

1.一种盐碱地土壤的改良方法，其包括以下步骤：

步骤一，将盐碱地土壤、解盐促生菌剂、红糖和水充分混合后进行发酵，自然风干得到解盐促生菌发酵后的土壤；

步骤二，将腐殖酸水溶液与发酵后的土壤混合均匀，自然风干，然后除去土壤表层析出的盐碱；

步骤三，重复步骤二多次至盐碱地土壤表层无盐碱析出，完成盐碱地土壤的改良。

2.根据权利要求1所述的改良方法，其中，所述盐碱地土壤、所述解盐促生菌剂、所述红糖和所述水的质量比为(390～410):1:1:(390～410)。

3.根据权利要求1所述的改良方法，其中，所述腐殖酸水溶液质量浓度为1％～4％；所述腐殖酸水溶液与所述发酵后的土壤的质量比为1:(0.8～1.2)。

4.根据权利要求1所述的改良方法，其中，发酵的温度为25～28℃，发酵时间为45～50h。

5.根据权利要求1所述的改良方法，其中，所述盐碱地土壤包括新疆克拉玛依市红山湖盐碱地土壤；

优选地，所述解盐促生菌剂包括碧旺解盐促生菌剂。

6.权利要求1～5任一项所述改良方法获得的改良后的盐碱地土壤。

7.权利要求6所述改良后的盐碱地土壤在种植耐盐植物中的应用；

优选地，所述耐盐植物包括盐地碱蓬、盐爪爪、百脉根或盐角草。

8.一种利用权利要求6所述改良后的盐碱地土壤种植盐地碱蓬的方法，其包括以下步骤：

挖坑并于坑中均匀铺设岩石块，然后在岩石块上铺设盐碱地土壤覆盖岩石块；接着在盐碱地土壤上铺设沙子覆盖盐碱地土壤；最后将权利要求6中改良后的盐碱地土壤回填坑中覆盖沙子，并用砖块将坑四周围住；

向坑中加入水，待坑中土壤表层析出盐碱后，去除土壤表层盐碱；

接着向坑中加入腐殖酸水溶液，待坑中土壤表层析出盐碱后，去除土壤表层盐碱；重复加入腐殖酸水溶液至坑中土壤表层无盐碱析出；

将盐地碱蓬种子均匀撒入坑中土壤中，然后采用解盐促生菌水溶液浇灌，每隔1天浇灌两次；待盐地碱蓬进入幼苗生长期后，采用腐殖酸水溶液进行浇灌，每隔1天浇灌一次；待盐地碱蓬长成后进行收割，完成盐地碱蓬的种植。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述岩石块的直径为8～12cm；

优选地，所述沙子的直径为1～4mm，所述沙子铺设的厚度为1～3cm；

优选地，所述腐殖酸水溶液的质量浓度为1.5％～2.5％；

优选地，所述解盐促生菌水溶液的质量浓度为0.8％～1.2％；

优选地，解盐促生菌水溶液每次浇灌量为18～25L/m²；

优选地，进入幼苗生长期后，腐殖酸水溶液每次浇灌量为18～25L/m²。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述盐地碱蓬种子在种植前还包括如下预处理步骤：

将盐地碱蓬种子置于双氧水中浸泡，然后再用水浸泡；

优选地，双氧水的质量浓度为180-220mg/L；采用双氧水浸泡的时间为20～30min；采用水浸泡的时间为1.5-2.5h。

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