CN115136765A - 一种改良滨海盐碱土的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改良滨海盐碱土的方法，包括以下步骤：(1)将粉碎后的秸秆进行还田处理，秸秆覆盖量为600kg/hm2，秸秆翻埋还田量为1200kg/hm2；(2)向秸秆还田后的盐碱土中施入无机改良剂。无机改良剂包括硅酸钙和硫酸镁，硅酸钙的用量为180～185kg/hm2，硫酸镁的用量为300～305kg/hm2。本发明围绕黄河三角洲地区盐渍化土壤的治理和改良，从土壤的降盐以及结构改良入手，利用秸秆覆盖+秸秆翻埋与无机改良剂综合改良滨海盐碱地土壤，提高土层有机质含量，提升土壤团聚体的稳定性，降低土壤的容重，促进土壤脱盐、提高土壤质量和促进农作物生长。
Description
技术领域
本发明涉及盐碱土改良技术领域，具体涉及一种改良滨海盐碱土的方法。
背景技术
土壤盐渍化是引起世界范围内作物产量降低的重要因素之一，也是近年来农业领域中最受关注的问题之一。山东省盐碱地面积约占全省陆地总面积的3.8％，约5927km2。根据盐化成因和分布情况也可以划分为东部、北部滨海盐碱地以及内陆盐碱地。内陆盐碱地得到了有效改良和治理，内陆盐碱地的面积也不断减少，盐碱化程度不断降低。
而滨海地区土壤由于大量的毒害性盐基离子不断积累，导致了土壤中盐分含量高，盐渍土面积快速增长，土壤变得冷硬且易板结；土壤的透气性变差，容重变高，pH不断上升；土壤中养分能量释放缓慢，渗透系数越来越差，导致土壤的肥力急剧下降，供水排水能力不断失调；同时土体中含有过高的可溶性盐或土壤胶体上钠离子饱和度过大，对土壤中微生物的存活和生长造成危害。滨海盐碱地盐分含量过高，地下水矿化度高，导致了植物根系吸收水分极度困难且易造成失水的现象，出现生理性干旱，不仅无法为植物的正常生长发育提供充足的水分，土壤中的毒害性盐碱成分还会对植物的根系生长造成毒害抑制作用，导致作物生理代谢紊乱，比如抑制光合作用、抑制蛋白质合成，引起一系列的代谢失调，甚至死亡；而且盐碱地土壤pH较高，营养元素的有效性低，养分不能被充分的吸收，导致植物生长缓慢。所以，滨海盐碱地区植物资源种类少，数量也少，多数为耐盐性较强的芦苇、大米草等，植被覆盖率低，无法形成一个规模性的自然生态林和防护林种植体系，生态环境脆弱。针对黄河三角洲地区愈来愈严重的盐渍化水平，如何有效地改良该地区的盐碱地，需要探寻一条适用于黄河三角洲地区滨海盐碱地最佳改良路径。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种改良滨海盐碱土的方法。本发明围绕黄河三角洲地区盐渍化土壤的改良和利用，从土壤的降盐以及结构改良入手，利用秸秆覆盖 +秸秆翻埋的方式还田与无机改良剂的配合施用综合改良滨海盐碱地土壤。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种改良滨海盐碱土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将粉碎后的秸秆进行还田处理；
(2)向秸秆还田后的盐碱土中施入无机改良剂。
秸秆覆盖可以有效地减少土壤的蒸发，秸秆翻耕还田可切断土壤毛细管的连续性，抑制盐分的表聚；同时还可减缓水分的下渗，促进对土壤的洗盐效果。在秸秆还田的基础上，施入钙镁混合剂，一方面增加了植物生长所需的Ca2+、Mg2+、SO4 2-等离子含量，另一方面通过离子交换等化学作用，将毒害性Na+、Cl-、HCO3 -等离子置换，通过降雨或灌溉淋洗排出；除此之外，秸秆在土壤中腐解过程中，会释放氮磷钾等养分，提高土壤有机质，还可以释放有机胶结物质，使土壤中粘粒的分散性减小，使土壤结构趋于稳定，促进团粒结构的形成，降低土壤容重。使得秸秆还田与无机改良剂协同作用，改良滨海盐碱土。
优选的，步骤(1)中，所述秸秆为作物秸秆，所述秸秆粉碎至2-5cm。
优选的，步骤(1)中，所述还田处理为秸秆覆盖加秸秆翻埋还田；所述翻埋深度为20-30cm。
优选的，秸秆覆盖以及秸秆翻埋还田用量为1800kg/hm2，
更为优选的，将秸秆以600kg/hm2的施入量覆盖在待改良的滨海盐碱土土层表面，以 1200kg/hm2的施入量翻埋进20-30cm待改良的滨海盐碱土土层中。
优选的，步骤(2)中，所述无机改良剂包括硅酸钙和硫酸镁。
优选的，所述硅酸钙的用量为180～185kg/hm2，所述硫酸镁的用量为300～305kg/hm2。
优选的，所述无机改良剂施入土壤的深度为20-30cm。
本发明的第二方面，提供上述方法在改良滨海盐碱土中的应用。
优选的，所述应用包括促进土壤脱盐、提高土壤质量和促进作物生长。
本发明的有益效果：
(1)本发明从土壤的降盐以及结构改良入手，研究秸秆覆盖、翻埋还田以及与无机改良剂的配合施用对盐碱土的淋洗特性、土壤离子平衡、土壤结构等改良效果以及对玉米生长的影响，初步形成了滨海盐碱地土壤综合改良技术。
(2)本发明的方法可以显著促进土壤脱盐、提高土壤质量和促进作物生长。秸秆覆盖可以有效地减少土壤的蒸发，秸秆翻耕还田可切断土壤毛细管的连续性，抑制盐分的表聚；同时还可减缓水分的下渗，促进对土壤的洗盐效果。在秸秆还田的基础上，施入钙镁混合剂，一方面增加了植物生长所需的Ca2+、Mg2+、SO4 2-等离子含量，另一方面通过离子交换等化学作用，配合灌溉淋洗将毒害性Na+、Cl-、HCO3 -等离子置换、排出；除此之外，秸秆在土壤中腐解过程中，会释放氮磷钾等养分，提高土壤中有机质含量，还可以释放有机胶结物质，使土壤中粘粒的分散性减小，使土壤结构趋于稳定，促进团粒结构的形成，降低土壤容重。
附图说明
图1：a为土壤淋洗示意图；b为模拟土壤返盐示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。
实施例
将秸秆粉碎至2-5cm，按照185kg/hm2硅酸钙，300kg/hm2硫酸镁的用量混匀施入20-30cm待改良的滨海盐碱土土层中，并将秸秆以600kg/hm2的施入量覆盖在待改良的滨海盐碱土土层表面，剩余秸秆以1200kg/hm2的施入量翻埋进20-30cm待改良的滨海盐碱土土层中。
对比例1
将秸秆粉碎至2-5cm，按照1200kg/hm2秸秆的用量混匀施入待改良的滨海盐碱土土层表面，然后翻埋至20-30cm土层中；对滨海盐碱土进行改良。
对比例2
将秸秆粉碎至2-5cm，按照600kg/hm2秸秆的用量覆盖在待改良的滨海盐碱土土层表面；对滨海盐碱土进行改良。
对比例3
将硅酸钙按照185kg/hm2的用量混匀施入20-30cm待改良的滨海盐碱土土层中；对滨海盐碱土进行改良。
对比例4
将硫酸镁按照300kg/hm2的用量混匀施入20-30cm待改良的滨海盐碱土土层中；对滨海盐碱土进行改良。
对比例5
硅酸钙按照185kg/hm2、硫酸镁按照300kg/hm2的用量混匀施入20-30cm待改良的滨海盐碱土土层中；对滨海盐碱土进行改良。
对比例6
将秸秆粉碎至2-5cm，按照1200kg/hm2秸秆、185kg/hm2硅酸钙，300kg/hm2硫酸镁的用量混匀施入20-30cm待改良的滨海盐碱土土层中，对滨海盐碱土进行改良。
试验例
试验时间：2020年11月-2021年9月
试验地点：山东农业大学资源与环境学院试验站
试验地概况：该地属北温带东亚季风区大陆性气候，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，春季多风少雨，全年光照充足，年平均气低温12.9℃，平均气高温26.4℃，年平均降水量697mm，年平均光照2342h-3413h之间，年蒸发量1805mm，无霜期195d。
供试土壤：山东省滨州市无棣县“渤海粮仓示范区”中度滨海盐碱土；
试验设计：试验在山东农业大学南校区实验站(东经117°15′，北纬36°17′)玻璃温室进行，将采集的供试土壤分层装入定制的PVC土柱管中(直径25cm，高70cm)。土柱装土时，在土柱底部铺一层纱布以及相应面积的铁网，下部放承接瓶收集淋溶液(如图 1)，根据其土壤容重(0-20cm土层13.54kg，20-40cm土层14.03kg，40-60cm土层14.23kg) 分层进行填土，压实到相应深度。随后在表层土壤中分别根据实施例和对比例1～6的处理方案进行秸秆的覆盖、翻埋以及改良剂的混合。
在土柱填土完成10d后，开始进行淋洗试验，采用间歇淋溶的方式(间隔时间为1d)，每次对各处理倒入相同数量的水，共进行7次淋溶，直至淋溶液第一次出现时，计算淋洗总用水量，共进行7次，每个处理的淋洗总用水量为6600ml(所有处理采用相同的淋溶量)。记录各土柱出现淋溶液的时间及淋溶结束时间；收集各土柱的淋溶液，测量体积，计算各处理的淋洗速率以及淋溶液体积；取淋溶液测定全盐含量，计算灌溉淋洗对于土柱中盐碱土的脱盐速率。在淋溶试验结束后，进行玉米(登海605)种植，每个土柱播种5 颗种子，播种深度2.5cm。为模拟田间的返盐情况，在土柱底部设置返盐装置(如图1)，盐溶液溶度与40-60cm的土壤含盐量相同(3.88wt‰)，定期补充盐溶液，模拟持续返盐。玉米成熟期后，采集玉米植株样品，测定玉米生物量、养分等指标，所得结果见表7～8。测产取样后，分层(0-20cm，20-40cm，40-60cm)采集土壤样品，测定各层土壤的全盐含量、各盐基离子的含量、土壤的容重、团聚体以及土壤各养分含量，所得结果见表2～6。
本试验根据实施例及对比例1～6、空白对照共设8个处理，每个处理3个重复(具体方案见表1)，每个土柱按照N-P2O5-K2O：225-150-75kg/hm2在0-20cm土层施入底肥。
表1土柱试验处理方式
测定项目：
淋洗试验后收集各处理淋溶液：全盐含量采用重量法测定，K+和Na+采用火焰光度法测定；Ca2+和Mg2+采用原子吸收分光光度法测定；HCO3 -采用双指示剂中和滴定法；SO4 2-采用硫酸钡比浊法；Cl-采用AgNO3滴定法。
土壤指标的测定：土壤水溶性盐采用烘干残渣法(水土比5：1)测定；浸出液中HCO3-采用双指示剂中和滴定法；Cl-采用AgNO3滴定法；Na+采用火焰光度计法；土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法测定；土壤容重采用环刀法测定；团聚体采用湿筛法测定。
植株指标的测定：以植株根颈部到植株主茎顶部为标准，测定植株的株高；在距离地面约3cm处，用游标卡尺测定茎粗；将完整植株放进烘箱中，设置105℃杀青30min， 75℃烘干至恒重后，再次称量，测定植株的干物质量；将植株干样用小型粉碎机粉碎后过0.25mm筛，用电子天平准确称取0.2000g，置于100mL消煮管中，采用浓H2SO4-H2O2消煮至澄清，定容过滤后，采用凯氏定氮法测全氮，钒钼黄比色法测定全磷，火焰光度计法测定钾钠。
表2不同处理淋溶液中盐分含量
由表2可以看出，从不同处理所得淋溶液中所含的盐分含量变化可知，采用实施例的方法处理后全盐含量在所有淋溶液中最高，较CK增加了90.12％，且与对比例1～4相比，本发明的秸秆覆盖+秸秆翻埋+硅酸钙+硫酸镁之间可以协同促进土壤脱盐能力。
表3不同土层土壤毒害性盐基离子含量
由表3可以看出，从不同处理土壤中所含的盐分含量变化可知，采用实施例的方法处理后全盐含量、Na+、Cl-、HCO3 -含量相较于对比例1～6均为最低，且与对比例1～4的比较可以看出，本发明的秸秆覆盖+秸秆翻埋+硅酸钙+硫酸镁之间可以协同促进土壤脱盐能力。
表4不同土层土壤有机质含量
由于秸秆还田和无机改良剂均在0～20cm的土层内，所以其对土壤改良的影响主要集中在0～40cm的土层中，对40-60cm土层没有显著差异。由表4可以看出，不同处理对0-40cm土层有机质含量影响最显著，采用实施例的处理方式较对比例1～6相比，土壤有机质含量均较大提高，其中通过与对比例1～4的比较可以看出，本发明采用秸秆还田与无机改良剂可以协同提高0-40cm土层中有机质含量。
表5不同土层土壤容重
由表5可以看出，采用实施例的方法处理后，0-40cm的土层土壤容重较对比例1～4显著降低，也低于对比例5～6。但各处理对40-60cmcm的土层土壤容重影响不明显，差异不显著。
表6不同处理下盐碱土不同土层各粒径土壤团聚体质量百分比
由表5～6可以看出，从不同处理下不同土层土壤容重和土壤团聚体占比可知，在0-40cm土层中，与对比例1～6相比，采用实施例处理方式处理后，土壤容重明显下降；土壤团聚体的稳定性大幅提升，0.25mm-2mm水稳性团聚体占比显著增加，说明采用本发明的秸秆与无机改良剂综合处理时，对土壤的改善效果最好。
表7不同处理下植株各个时期的生物量
表8不同处理下植株各个时期的养分含量
由表7～8可以看出，从不同处理下植株各个时期的生物量以及养分可以看出，采用实施例的处理方式较对比例1～6相比，植株各时期的株高、茎粗、干物质量以及养分含量均匀较大提高，其中通过与对比例1～4的比较可以看出，本发明采用秸秆还田与无机改良剂可以协同促进植株的生长。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种改良滨海盐碱土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将粉碎后的秸秆进行还田处理；
(2)向秸秆还田后的盐碱土中施入无机改良剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述秸秆为作物秸秆，所述秸秆粉碎至2-5cm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述还田处理为秸秆覆盖和秸秆翻埋还田。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，秸秆覆盖以及秸秆翻埋还田所用秸秆的总量为1800kg/hm2。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将秸秆以600kg/hm2的施入量覆盖在待改良的滨海盐碱土土层表面，以1200kg/hm2的施入量埋进20-30cm待改良的滨海盐碱土土层中。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述无机改良剂包括硅酸钙和硫酸镁。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述硅酸钙的用量为180～185kg/hm2，所述硫酸镁的用量为300～305kg/hm2。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述无机改良剂施入土壤的深度为20-30cm。
9.权利要求1～8任一项所述的方法在改良滨海盐碱土中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用包括促进土壤脱盐、提高土壤质量和促进农作物生长。
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