不同施用模式下脱硫石膏对苏打型盐碱地改良效果研究

王宏伟，包红霞，李 扬，张凤杰，塔 娜

（通辽市农牧科学研究所，内蒙古 通辽 028000）

苏打型盐碱土是一种高度退化的土壤，土壤胶体吸附大量可交换性Na+，土壤严重板结，通透性差，pH增加，碱化度高，作物难以正常生长［1］。通辽市位于内蒙古自治区东部，属温带半干旱季风气候，盐碱地面积约为52.6万hm2，占耕地面积的8.6%，盐碱类型以苏打型为主［2］。近年来，随着人口增长与耕地面积缩减的矛盾日益突出，如何开发利用盐碱地成为专家学者的主要研究方向之一，研究出一系列盐碱地改良技术，如利用玉米秸秆垫施防止返盐返碱技术、脱硫石膏改良技术、排水洗盐技术、生物有机肥改良技术等［3-8］，均有良好的改良效果，但由于改良工程量大、过度耗费水资源、操作难度高等原因，上述技术一般只进行到小面积示范阶段，很少能够在实际生产中大面积应用。脱硫石膏改良技术是利用硫酸钙水解后产生的Ca2+离子置换土壤胶体中可交换Na+，从而降低土壤碱化度，改善土壤物理结构，增加土壤通透性，促进盐分随水向下渗透，降低对作物的危害。目前，脱硫石膏改良苏打型盐碱地施用量为15～45 t/hm2，一般先利用铲车、翻斗车等大型机械，将脱硫石膏粗略施入大田，再用人工精细化撒施，劳动强度大，且撒施质量得不到保障，而传统的施肥播种机肥箱较小，承重能力不足，无法胜任脱硫石膏撒施任务。因此，在保证改良效果的前提下，降低脱硫石膏施用量是实现机械化进而保证撒施质量的重要手段。基于此，开展了不同施用模式下脱硫石膏改良苏打型盐碱地效果研究，以期为脱硫石膏减量施用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于内蒙古通辽市科左中旗花吐古拉镇西蒙古屯嘎查，土壤有机质含量0.87%，速效磷8.9 mg/kg，碱解氮44.1 mg/kg，pH为10.22，全盐量0.38%，耕地盐碱化程度较重，盐分组成主要是碳酸钠和碳酸氢钠，是典型的苏打型盐碱地。

1.2 试验材料

种植作物为玉米TK601，购自通辽市瑞丰农资市场。有机肥是通和牧业有限公司利用排发无缝链接循环技术将畜禽粪污发酵腐熟而成。脱硫石膏购自通辽电厂。

1.3 试验方法

宽窄垄（40～80 cm）种植玉米，灌溉方式采用浅埋滴灌，将改良材料随底肥施用，栽培管理同大田。脱硫石膏用量设5个梯度，见表1。3种施用方式为PS：窄垄间平铺旋耕；CS：窄垄两侧沟施，模拟正常播种机施肥模式；GS：窄垄间沟施，脱硫石膏施于滴灌管下。共15个处理，3次重复，小区面积30 m2，周围设保护行。

表1 各处理改良材料用量Tab. 1 The amount of improved materials for each treatmen t/hm2

1.4 测定项目与方法

土壤pH：播前、收获后各取0～40 cm耕层土壤（下同），采用电位法测定（土水比1.0∶2.5）；土壤全盐含量采用烘干残渣法测定；碱化度采用乙酸钠法测定；容重采用环刀法测定；比重采用比重瓶法测定；土壤孔隙度利用容重与比重数值计算；出苗率：出苗期全区调查出苗情况，以百分比表示出苗率；产量：每个小区实测籽粒产量，并按含水量14.0%折合公顷产量。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2010进行数据汇总整理，利用SPSS 20.0统计软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同模式下脱硫石膏对土壤全盐含量的影响

全盐含量是盐碱土性质的最重要指标，也是改良效果的主要参数［4］。不同处理对土壤全盐含量的影响见表2。由表2可知，各处理的土壤全盐含量均有所下降，由播种前的0.38%左右降至0.30%以下，下降效果较为明显。除梯度1外，其他处理的含盐量均随着脱硫石膏的施用量增加而降低，说明脱硫石膏能够疏松土壤，使盐分随水下渗至耕层以下，从而降低耕层土壤全盐含量［1］。3种施用模式中，脱硫石膏在22.50 t/hm2的条件下，收获后耕层土壤含盐量显著高于其他处理，其原因可能是因为脱硫石膏本身也是一种无机盐，施用后土壤中SO42-离子和Ca2+离子浓度增加，导致含盐量下降不明显。GS处理脱硫石膏7.50 t/hm2的梯度下，含盐量下降幅度最大，降低了46.2%，其次是15.00 t/hm2梯度，降低了45.9%，2 种处理与其他处理间差异显著。

表2 不同处理对土壤全盐含量的影响Tab. 2 Effects of different treatments on soil total salt content %

2.2 不同模式下脱硫石膏对土壤pH的影响

苏打型盐碱土pH一般在9.0以上，容易腐蚀作物根系，降低营养元素溶解度，不利于作物生长，衡量改良材料的改良作用最基本指标首先是观察其对pH的作用［4］。不同处理对土壤pH的影响见表3。由表3可知，收获后各处理土壤pH均显著下降，由播前9.65～9.80降至7.60～8.15，下降幅度与脱硫石膏施用量成正比，其中，GS处理脱硫石膏22.50 t/hm2条件下降低最多，下降了22.2%。5.25 t/hm2梯度pH表现为GS＞CS＞PS，其他梯度pH均表现为CS＞PS＞GS。

表3 不同处理对土壤pH的影响Tab. 3 Effects of different treatments on soil pH

2.3 不同模式下脱硫石膏对土壤碱化度的影响

土壤碱化度高，土粒分散，湿时泥泞，不透气、不透水，干时硬结，耕性极差、作物出苗难、保苗差，是作物生长发育的主要障碍因子之一［9］。通辽地区苏打型盐碱土含盐量较低的土壤碱化度为5%～45%，含盐量高及含沙量较大的盐碱土碱化度高达45%～90%［2］，因此，降低碱化度，改善土壤物理性状是改良苏打型盐碱土的首要任务。不同处理对土壤碱化度的影响见表4。

表4 不同处理对土壤碱化度的影响Tab. 4 Effects of different treatments on soil alkalinity %

由表4可知，各处理土壤碱化度均显著下降，由播前60%以上降到35%以下，且下降幅度与脱硫石膏施用量呈正相关。相同施用量下，各处理碱化度表现为CS＞PS＞GS，其中，脱硫石膏22.50 t/hm2梯度下，GS处理下降幅度最大，由播前63.3%降至24.4%，降幅达61.5%。一方面，说明在土壤中施用脱硫石膏后，溶解出的Ca2+能够置换土壤胶体中的可交换Na+，降低土壤交换性Na+含量，从而使土壤碱化度下降；另一方面，单从试验数据来看，脱硫石膏在窄垄沟施方式下的利用率优于其他施用方式。

2.4 不同模式下脱硫石膏对土壤容重及孔隙度的影响

各处理土壤容重均显著降低，梯度间比较，PS 处理收获后耕层土壤容重表现为3.00＞5.25＞7.50＞15.00＞22.50（t/hm2），GS 处理表现为3.00＞5.25＞7.50＞22.50＞15.00（t/hm2），CS 处理表现为3.00＞5.25＞7.50＞15.00=22.50（t/hm2）；不同施用模式间比较，各梯度收获后耕层土壤容重均表现为PS＞CS＞GS，其中，脱硫石膏22.50 t/hm2梯度下，GS 处理下降幅度最大，由播种前1.65 降至1.21，降幅达26.7%（表5）。土壤容重降低，也可反映土壤孔隙度增加［10］，不同处理对土壤孔隙度的影响见表6，其变化规律与土壤容重相反，说明施用脱硫石膏后，能够有效改善盐碱土地板结严重情况，增加孔隙度，利于盐分向下淋洗，使耕层土壤脱盐，有助于作物生长。

表5 不同处理对土壤容重的影响Tab. 5 Effects of different treatments on soil bulk densityg/cm3

表6 不同处理对土壤孔隙度的影响Tab. 6 Effects of different treatments on soil porosity %

2.5 不同模式下脱硫石膏对玉米出苗率的影响

施用脱硫石膏均有效提高了玉米出苗率，梯度间比较，出苗率表现为22.50＞15.00＞7.50＞5.25＞3.00（t/hm2）；不同施用模式间比较，脱硫石膏5.25 t/hm2表现为CS＞GS＞PS，其他梯度出苗率均表现为GS＞CS＞PS（表7）。说明施用脱硫石膏后，能够使土壤疏松，透水性增强，GS处理下，脱硫石膏能够更好地改善种子出苗环境。

表7 不同处理对玉米出苗率的影响Tab. 7 Effect of different treatments on emergence rate of maize %

2.6 不同模式下脱硫石膏对玉米产量的影响

脱硫石膏22.50 t/hm2产量表现为GS＞PS＞CS，其他梯度均表现为GS＞CS＞PS。PS处理下，产量表现为22.50＞15.00＞7.50＞5.25＞3.00（t/hm2）；CS处理产量表现为15.00＞7.50＞22.50＞5.25＞3.00（t/hm2）；GS处理产量表现为7.50＞22.50＞15.00＞5.25＞3.00（t/hm2），其中，GS处理下，脱硫石膏7.50 t/hm2产量最高，达到11572.5 kg/hm2，与其他梯度产量达到显著差异。见表8。

表8 不同处理对玉米产量的影响Tab. 8 Effects of yield for different treatments on maize kg/hm2

3 讨论与结论

有研究表明，施用脱硫石膏是改良苏打型盐碱地最有效的措施之一，脱硫石膏作为一种钙质改良剂，通过其所含的Ca2+置换土壤胶体中的Na+，降低土壤交换性钠百分率和钠离子吸附比，降低土壤碱化度，提高土壤通透性，在水的作用下，增强盐分淋洗作用，土壤耕性变好，作物生长环境得到有效改善［11］。在通辽地区，脱硫石膏改良苏打型盐碱地施用量一般为22.50 t/hm2，多采用机械加人工的方式平铺于地表后旋耕播种。机械化程度低、劳动强度大是限制其推广应用的主要因素。本试验通过改变脱硫石膏传统的平铺方式，以宽窄行浅埋滴灌种植玉米为例，设窄垄间平铺、窄垄间沟施和窄垄两侧沟施等3种施用方式。灌溉后脱硫石膏中的Ca2+可直接作用于作物根系周围土壤，做到精准改良，提高改良效率，减少施用量。试验结果表明：不同施用模式下，脱硫石膏对苏打型盐碱地改良效果差异明显，土壤含盐量以GS处理7.50 t/hm2的梯度降低效果最好，降低了46.2%，其次是15.00 t/hm2梯度，降低了45.9%，2种处理与其他处理间差异显著；土壤pH、碱化度改良效果均以GS处理22.50 t/hm2梯度最好，与15.00、7.50 t/hm2梯度无显著差异；土壤容重以GS处理22.50 t/hm2梯度下降幅度最大，降幅达到26.7%；在出苗率上，5.25 t/hm2梯度表现为CS＞GS＞PS，其余梯度均表现为GS＞CS＞PS，梯度间以22.50 t/hm2出苗率最高，GS处理22.50、15.00、7.50 t/hm2出苗率均无显著差异，与其他2个梯度间差异显著；产量表现为GS处理7.50 t/hm2梯度最高，达到11572.5 kg/hm2，与其他梯度产量差异显著。综合其耕层土壤指标、玉米出苗率及产量表现，脱硫石膏最佳施用方法及施用量为窄垄沟施7.50 t/hm2，与22.50 t/hm2相比，脱硫石膏施用量减少了66.6%。