施用脱硫石膏对稻田碱土和排水中可溶性盐分的影响

王云贺， 王志春， 杨 帆， 安丰华， 杨洪涛， 鲍 达

(1 中国科学院 东北地理与农业生态研究所，吉林 长春 130102; 2 吉林农业大学 中药材学院, 吉林 长春 130118; 3 大安碱地生态实验站, 吉林 大安 131317)

施用脱硫石膏对稻田碱土和排水中可溶性盐分的影响

王云贺1,2， 王志春1,3， 杨 帆1,3， 安丰华1,3， 杨洪涛1,2， 鲍 达1,3

(1 中国科学院 东北地理与农业生态研究所，吉林 长春 130102; 2 吉林农业大学 中药材学院, 吉林 长春 130118; 3 大安碱地生态实验站, 吉林 大安 131317)

【目的】探讨不同脱硫石膏施用量对稻田碱土和排水中可溶性盐分的影响.【方法】通过田间试验，研究了脱硫石膏3个施用量29.17、16.68和4.17 t·hm-2(分别记为S1、S2、S3)对水田排水中可溶性盐分浓度的影响和苏打碱土的改良效果.【结果和结论】除碳酸根外，水稻分蘖期后水田排水中可溶性盐分的浓度趋于稳定，pH、电导率和残余碳酸钠含量(RSC)基本不变;0～20 cm耕层土壤电导率随着石膏施入量的增加而升高，S1和S2 处理10～20 cm土壤的电导率存在显著差异(P<0.05)，pH和钠吸附比(SAR)则呈相反的变化趋势;0～40 cm 土壤S1处理的脱盐效果好于S2和S3处理.

钠吸附比； 残余碳酸钠； 苏打碱土； 可溶性盐分; 稻田

松嫩平原的盐碱土属内陆型苏打盐碱土，土壤呈强碱性反应，盐分组成以苏打(NaHCO3与Na2CO3)为主[1]，pH多在8.5以上，重度盐碱地(pH 9.0～10.5)占多数.盐化严重，土壤渗透性差，水质盐碱化严重，多数为矿化度1～2 g·L-1的微咸水或3～4 g·L-1的碱水[2].同时，潜水位接近地表，蒸发强烈，土壤极易积盐、返盐，治理难度大.大量的研究表明脱硫石膏是改良盐碱土快速有效的方法之一[3-9].但随化学改良剂的施入，水田排水的水质如何，尚缺乏足够的研究.为此开展不同脱硫石膏量改良盐碱土对水田排水可溶性盐分离子浓度的影响研究，并结合盐碱土土壤改良效果的分析，提出合理的脱硫石膏用量和灌溉排水次数，为开发吉林省西部盐碱地种植水稻提供一定理论基础和技术支持.

1 试验地概况与试验方法

1.1 试验概况

试验地点为中国科学院大安碱地生态实验站(45°35′N ～ 45°36′N， 123°50′E ～ 123°51′E)，位于松嫩平原腹地.供试土壤为苏打碱土，根据国际土壤颗粒质地分类标准，供试土样为粘土.2011年碱斑地开垦为水田，施“脱碱1号”改良剂4.17 t·hm-2，2011—2012年连续种植水稻(品种为“G19”).

1.2 试验设计

1.3 测定方法和统计分析

钠吸附比(SAR)和残余碳酸钠 (亦称残余碱度，RSC)按下式计算[10]：

采用DPS软件分析数据，用Excel软件绘制趋势图.

2 结果与分析

2.1 排水中可溶性离子的浓度变化

施用不同量脱硫石膏的盐碱地水田本田期排水主要盐分离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、Cl-质量浓度变化如图1.在本田期初始阶段，随着排水次数的增加，Na+质量浓度呈明显的下降趋势，到7月19日以后，其变化趋缓，3种处理呈现相似的趋势.Cl-、Ca2++Mg2+和HCO3-质量浓度变化趋势和Na+基本一致.3种处理在本田期排水中K+和CO32-质量浓度变化的规律性不强.

1～11分别为5月31日、6月6日、6月14日、7月12日、7月19日、7月26日、8月5日、8月12日、8月19日、8月26日、9月2日.

2.2 排水盐碱指标的变化

pH、EC、SAR和RSC是衡量水质盐碱化程度的重要指标.如图2所示，插秧后至6月14日前，水田排水pH变化显著，S1处理排水pH呈先降低后升高的变化趋势，期间S2和S3处理排水pH随排水次数的增加有所升高.7月12以后至9月初水田停止灌溉，各处理水田排水pH变化平缓.盐碱化水田排水的电导率随着排水次数的增加而降低，6月14日以后3个处理的水田排水电导率变化不明显，但均低于初始排水的电导率，表明即使施入不同量的脱硫石膏，水稻分蘖期以后随排水排出的盐分变化不明显.7月12日前，S3和S1、S2排水RSC的变化不一致,而此后变化基本一致.3个处理在各个时期排水中的SAR变化基本一致，平均值分别为5.8、6.0和9.3 (mmolc·L-1)1/2，S3大于S1和S2.

上述结果表明，施用脱硫石膏对苏打碱土的化学改良作用主要发生在水田本田期的初始阶段，部分土壤盐分通过水平排水排出水田.水稻分蘖期结束以后(7月12日后)，随水平排水排出的土壤盐分趋于稳定.根据联合国粮农组织(FAO)推荐的灌溉水质标准，在本试验中的脱硫石膏用量范围内，6月14日以后的盐碱地水田排水再利用的限制程度为轻微和中等，说明在水稻分蘖期以后，在水资源短缺的干旱地区，可以对水田排水进行适当的再利用.

2.3 不同土层盐碱化指标变化

如图3 所示，苏打碱土经不同剂量的脱硫石膏改良后，0～40 cm土层的pH发生明显的变化，由小到大的顺序依次为：S1

图2 排水pH、EC、RSC和SAR的变化Fig.2 Changes of pH, EC, RSC and SAR in drainage water

图3 不同土层盐碱化参数变化Fig.3 Salinization parameters distribution in different soil depth

3 结论

盐碱地区多为干旱或半干旱缺水地区，而水田又是需水的农作方式，探索水田排水再利用可行性和技术途径对盐碱地种稻可持续发展具有重要意义.在种植水稻条件下，施用脱硫石膏在改良碱土的同时，对稻田排水中的可溶性盐分浓度产生影响.在水稻分蘖结束前(7月12日前)，随水田排水次数的增加，排水主要盐碱指标下降.而分蘖期以后(7月12日后)，各处理排水主要盐碱指标的变化趋缓，而且不同脱硫石膏用量处理均呈现相似的变化规律.在盐碱土水稻灌溉管理上，水稻分蘖期以前，施用脱硫石膏改良的苏打碱土要增加水平排水次数，以达到水平冲洗盐分的效果；水稻分蘖期以后，水平排水可溶性盐分离子含量无显著的变化，可减少排水次数，以提高水资源利用率.

脱硫石膏主要成分是硫酸钙，脱硫石膏改良碱土的原理是土壤胶体吸附的钠离子被钙离子置换出来，从而使土壤代换性钠降低[11].脱硫石膏对种稻碱土盐碱指标的影响主要在耕层.随着脱硫石膏用量的增加，耕层土壤pH下降、SAR降低，说明耕层土壤胶体上吸附的Na+被Ca2+充分置换并随淋洗向下运动.耕作层以下，土壤盐碱指标呈现不规律性变化，说明水盐运动受到土壤理化性质影响复杂，水田不同土层脱盐效果不一致.下一步需要在更大田间尺度上系统研究脱硫石膏改良对水田土壤和排水可溶性盐分含量的影响，为盐碱地土壤改良和水田灌排制度的确立提供科学依据.

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【责任编辑周志红】

Effectsofdesulfurizedgypsumapplicationonsolublesaltinsodicsoilanddrainagewaterunderricecultivation

WANG Yunhe1,2, WANG Zhichun1, 3, YANG Fan1, 3, AN Fenghua1,3, YANG Hongtao1,2, BAO Da1,3

(1 Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130102, China; 2 College of Chinese Medicial, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China;3 Da’an Sodic Land Experiment Station,Da’an 131317,China)

【Objective】 To explore the effects of desulfurized gypsum application on soluble salt in sodic soil and drainage water in paddy field.【Method】 A field experiment with three different application rates of desulfurized gypsum [29.17(S1)，16.68(S2) and 4.17(S3)t·hm-2]was carried out to assess the improvement effect of sodic soil and soluble salt ions concentration.【Result and conclusion】 The results showed that the soluble salt ions concentration except for carbonate in drainage water remained constant after rice tillering rear, and pH, electrical conductivity (EC) and residual sodium carbonate (RSC) in drainage water basically stayed unchanged.Differences in soil EC between S1 and S2 treatments were statistically significant at 10-20 cm soil depth (P<0.05); soil EC increased with the increase of desulfurized gypsum application rates at 0-20 cm soil depth, however, the opposite trends were found for soil pH and sodium adsorption ratio (SAR).Improvement effects of S1 treatment on sodic soil were better than those of S2 and S3 treatments for 0 to 40 cm soil depth.

SAR; RSC; sodic soil; soluble salt; paddy field

2013- 09- 28优先出版时间2014- 10- 03

优先出版网址：http:∥www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.S.20141003.1105.005.html

王云贺(1984—),女, 博士研究生,E-mail：wangyunhe@neigae.ac.cn； 通信作者：王志春(1963—),男,研究员， E-mail：wangzhichun@neigae.ac.cn

中国科学院西部行动计划三期(KZCX2-XB3-16)；公益性行业(农业)科研专项经费项目(200903001-06)；国家科技支撑计划(2009BADB3B03)；国家自然科学基金(31301233)

王云贺， 王志春， 杨 帆，等.施用脱硫石膏对稻田碱土和排水中可溶性盐分的影响[J].华南农业大学学报，2014,35(6):113- 116.

S156.4

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1001- 411X(2014)06- 0113- 04