白勇興，慕宗杰，趙 舉，趙 強(qiáng)，劉曉燕，栗艷芳，盧旭東，景宇鵬，，李躍進(jìn)

（1.杭錦后旗農(nóng)牧業(yè)技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古 陜壩 015400；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011）

土壤鹽漬化是一個(gè)世界性的資源和生態(tài)問(wèn)題，已成為制約干旱、半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè)高效持續(xù)利用的一個(gè)重要因素[1]。世界范圍內(nèi)的鹽堿地面積高達(dá)1.0×1010hm2，約占陸地面積的25%，占全世界耕地面積的76%[2]。鹽堿土作為重要的后備土壤資源，開(kāi)發(fā)利用潛力巨大，對(duì)保證我國(guó)耕地紅線具有重大戰(zhàn)略意義[3-4]。內(nèi)蒙古河套灌區(qū)地處干旱半干旱地區(qū)，是我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地，該地區(qū)由于土壤母質(zhì)含鹽量大，以及長(zhǎng)期不合理的大水漫灌制度，地下水位迅速抬升，導(dǎo)致區(qū)域土壤鹽堿化和次生鹽漬化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，土壤的鹽堿化已成為阻礙當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的主要障礙因子[5-6]。因此，采取有效的措施改良鹽堿地是該地區(qū)研究的重點(diǎn)。

目前，有關(guān)不同改良/治理措施對(duì)鹽堿土的改良效果以及如何在鹽堿地上實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的高效利用受到廣泛關(guān)注，已成為研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。前人有關(guān)鹽堿地改良措施只注重單項(xiàng)改良技術(shù)方面的研究，如物理措施（客土、摻沙、表層覆蓋、深耕深翻、粉壟、輪作）[7-10]、水利措施（豎井排灌、暗管排水）[11-14]、化學(xué)措施（磷石膏、脫硫石膏、硅酸鹽礦物、酸性殘?jiān)?、粉煤灰）[15-17]、生物措施（種植耐鹽作物、微生物菌肥）[18-21]或單施有機(jī)肥等，這些單項(xiàng)技術(shù)改良效果不明顯，不能從根本上解決鹽堿地“瘦、生、冷、板”的問(wèn)題，缺乏不同改良措施綜合應(yīng)用對(duì)鹽堿化農(nóng)田土壤改良效果的研究。因此，本研究以內(nèi)蒙古巴彥淖市典型的鹽堿土為研究對(duì)象，探究不同改良措施對(duì)鹽堿地的改良效果，以期篩選出適合河套灌區(qū)鹽堿地改良較為合理的方式，為今后河套灌區(qū)鹽堿地改良技術(shù)篩選與優(yōu)化，以及推廣應(yīng)用提供技術(shù)方案和參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古巴彥淖爾市杭錦后旗三頭道橋鎮(zhèn)澄泥村（40°26′～41°13′N(xiāo)、106°34～107°24′E，海拔高度991 m），當(dāng)?shù)啬昃鶜鉁?.7℃，年均降水量135.9 mm，蒸發(fā)量1 984.3 mm，無(wú)霜期152 d 左右，年日照時(shí)數(shù)3 220 h 以上，積溫3 520℃以上，日照率達(dá)73%，土壤以氯化物硫酸鹽鹽化土為主。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用大田對(duì)比試驗(yàn)研究方法，試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理（表1），分別為覆蓋明沙（M）、有機(jī)肥（N）、磷石膏+有機(jī)肥（PN）、有機(jī)肥+明沙（NM）、磷石膏+明沙+有機(jī)肥（PMN）以及常規(guī)施肥處理（CK），試驗(yàn)區(qū)分別于2015年、2016年5月初將磷石膏、有機(jī)肥、明沙按照試驗(yàn)處理分別撒施到不同地塊，然后旋耕、整地、覆膜，5月中旬大水漫灌后待播，6月初人工點(diǎn)播種植向日葵，供試所用向日葵品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩NSH361，采用大小壟覆膜種植，大行80 cm，小行40 cm，株距45 cm，留苗36 000株/hm2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和計(jì)算方法

土壤樣品采集：在2015年、2016年每年在向日葵收獲后采集1次土壤樣品，每種處理隨機(jī)選擇4個(gè)取樣點(diǎn)，采集0～20 cm 土層土壤，將采集的土壤樣品在室內(nèi)陰干過(guò)2.00 mm 和0.15 mm 篩后保存，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及施用量

土壤相關(guān)指標(biāo)測(cè)定[22]：土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定；全氮采用半微量凱氏定氮法測(cè)定；速效氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；有效磷采用碳酸氫鈉浸提鉬銻比色法測(cè)定；土壤速效鉀采用鉬銻比色法測(cè)定；土壤陽(yáng)離子交換量采用乙酸鈉浸提火焰光度計(jì)法測(cè)定；交換性鈉采用乙酸銨浸提火焰光度計(jì)法測(cè)定；土壤pH值采用電位法測(cè)定，土壤全鹽量采用烘干法測(cè)定；土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定。

向日葵生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定：在每個(gè)處理選取長(zhǎng)勢(shì)均勻具有代表性的連續(xù)4株進(jìn)行定株掛牌，在每個(gè)生育時(shí)期測(cè)定株高和莖粗；株高采用卷尺測(cè)定，莖粗采用游標(biāo)卡尺測(cè)定；向日葵產(chǎn)量測(cè)定：在每個(gè)處理內(nèi)選取3個(gè)點(diǎn)，取樣面積為13 m2（5.0 m×2.6 m），曬干脫粒測(cè)定產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007 整理并制圖，采用SPSS 16.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改良措施對(duì)土壤物理性狀的影響

由表2可知，不同改良措施均顯著降低了土壤容重，大小依次為：對(duì)照＞明沙＞有機(jī)肥＞有機(jī)肥+明沙＞磷石膏+有機(jī)肥＞磷石膏+明沙+有機(jī)肥。不同改良措施土壤容重均比對(duì)照低，對(duì)照處理?xiàng)l件下的土壤容重最大，高達(dá)1.46 g/cm3，磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理?xiàng)l件下的土壤容重最低，為1.31 g/cm3，較對(duì)照處理土壤容重降低了10.27%，其次是磷石膏+有機(jī)肥處理，土壤容重為1.36 g/cm3。同時(shí)不同改良措施均顯著增加了土壤孔隙度，大小依次為：磷石膏+明沙+有機(jī)肥＞磷石膏+有機(jī)肥＞有機(jī)肥+明沙＞有機(jī)肥＞明沙＞對(duì)照。不同改良措施土壤孔隙度均比對(duì)照大，磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理?xiàng)l件下土壤孔隙度最大，為50.75%，較對(duì)照處理土壤孔隙度增加了13.00%。因此，可以認(rèn)為，不同處理均可降低土壤容重，增加土壤孔隙度，以磷石膏+明沙+有機(jī)肥、磷石膏+有機(jī)肥處理?xiàng)l件下對(duì)土壤物理性狀的改良效果較為理想，土壤容重降低了6.85%～10.27%，孔隙度增大了8.82%～13.00%，同時(shí)隨改良時(shí)間的延長(zhǎng)土壤物理性狀得到更好地改善。

表2 不同處理對(duì)土壤物理性狀的影響

2.2 不同改良措施對(duì)土壤鹽堿化特征的影響

由表3可知，不同改良措施均能降低土壤鹽堿化特征指標(biāo)，2015年明沙+有機(jī)肥、磷石膏+有機(jī)肥、磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理土壤pH值、堿化度與對(duì)照達(dá)顯著差異，土壤pH值分別較對(duì)照下降0.13、0.26、0.35，土壤堿化度分別下降了9.17%、11.32%、18.10%；2016年除明沙處理外，其他處理土壤pH值、堿化度與對(duì)照均達(dá)顯著差異（P＜0.05），土壤pH值分別較對(duì)照下降0.21、0.23、0.48、0.62，土壤堿化度分別下降了12.79%、13.06%、25.47%、31.91%；2015年不同改良措施對(duì)土壤全鹽的影響較小，明沙+有機(jī)肥、磷石膏+有機(jī)肥、磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理與對(duì)照差異顯著（P＜0.05），分別較對(duì)照下降8.39%、7.87%、12.49%；2016年不同改良措施均能顯著降低土壤鹽分含量，磷石膏+明沙+有機(jī)肥對(duì)土壤鹽分含量降低最為顯著（P＜0.05），脫鹽率高達(dá)42.96%。整體來(lái)看，隨時(shí)間的延長(zhǎng)不同改良措施均能有效降低土壤鹽堿化特征指標(biāo)，改良效果依次為：磷石膏+明沙+有機(jī)肥＞磷石膏+有機(jī)肥＞有機(jī)肥+明沙＞有機(jī)肥＞明沙＞對(duì)照。

表3 不同處理對(duì)土壤鹽堿化特征的影響

2.3 不同改良措施對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

由表4可知，增施有機(jī)肥處理均能不同程度增加土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效養(yǎng)分含量；單施有機(jī)肥、磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理土壤有機(jī)質(zhì)、全氮含量增幅最大，分別較對(duì)照增加8.06%～11.29%、27.43%～28.24%；明沙處理的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮含量雖有一定程度的提高，但沒(méi)有表現(xiàn)出差異顯著性（P＞0.05）。除明沙處理外，其他不同處理土壤速效養(yǎng)分含量較對(duì)照均顯著提高（P＜0.05）；土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量增加幅度分別為42.39%～79.80%、21.43%～36.81%、25.49%～33.73%，而單施有機(jī)肥處理土壤堿解氮增加幅度最大；磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理土壤有效磷和速效鉀含量提升幅度最大。可見(jiàn)增施有機(jī)肥能有效提高土壤養(yǎng)分含量，尤其是磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理使用對(duì)提高土壤養(yǎng)分含量最為顯著（P＜0.05）。

表4 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

2.4 不同改良措施對(duì)向日葵生長(zhǎng)特性及產(chǎn)量的影響

2.4.1 不同改良措施對(duì)向日葵生長(zhǎng)特征的影響 由圖1、圖2可知，不同改良措施向日葵株高、莖粗隨生育過(guò)程的推進(jìn)呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，在灌漿期植株達(dá)最高。苗期不同改良措施向日葵株高與對(duì)照差異不顯著（P＞0.05）；從現(xiàn)蕾期向日葵進(jìn)入快速生長(zhǎng)階段，除單施明沙處理外其他改良措施向日葵株高均與對(duì)照差異顯著，分別較對(duì)照增加了18.22%、22.56%、20.39%、28.63%；開(kāi)花期，除單施明沙處理外不同改良措施同樣與對(duì)照顯差異著性（P ＜0.05），分別較對(duì)照增加了9.63%、21.76%、11.46%、22.43%；灌漿期不同改良措施向日葵株高均達(dá)最大值，有機(jī)肥與明沙、磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理分別較對(duì)照增長(zhǎng)了16.29%、18.72%；成熟期向日葵株高有所下降，不同改良措施之間差異不顯著（P＞0.05）。不同改良措施除單施明沙處理外，其他改良措施在向日葵各生育時(shí)期莖粗均與對(duì)照差異顯著（P＜0.05）；苗期單施有機(jī)肥、有機(jī)肥+明沙、磷石膏+有機(jī)肥、磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理分別較對(duì)照增加了9.86%、20.23%、9.73%、21.33%；現(xiàn)蕾期分別較對(duì)照增加了18.22%、19.39%、18.48%、21.88%；開(kāi)花期分別較對(duì)照增加了14.59%、20.65%、17.71%、21.97%；灌漿期不同改良措施向日葵莖粗達(dá)最大值，有機(jī)肥+明沙、磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理分別較對(duì)照增長(zhǎng)了18.91%、20.11%；成熟期向日葵莖粗有所下降，分別較對(duì)照增加了10.65%、14.26%、10.37%、15.49%?？梢?jiàn)，除單施明沙處理外，其他改良措施均有利于向日葵的生長(zhǎng)，尤其以有機(jī)肥+明沙、磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理對(duì)向日葵株高和莖粗影響最為顯著。

2.4.2 不同改良措施對(duì)向日葵產(chǎn)量的影響 由圖3可知，除單施明沙處理外，其他改良措施向日葵產(chǎn)量均與對(duì)照差異顯著（P＜0.05），磷石膏+明沙+有機(jī)肥（PMN）處理向日葵產(chǎn)量最高，比對(duì)照增產(chǎn)35.76%，有機(jī)肥+明沙（NM）、磷石膏+有機(jī)肥（PN）處理次之，分別比對(duì)照增加了14.89%、20.32%；不同改良措施向日葵產(chǎn)量大小順序依次為：磷石膏+明沙+有機(jī)肥＞有機(jī)肥+明沙＞磷石膏+有機(jī)肥＞有機(jī)肥＞明沙＞對(duì)照。

2.5 向日葵產(chǎn)量與生長(zhǎng)指標(biāo)與土壤肥力特征的相關(guān)性

鹽堿土改良的主要目的是降低鹽堿對(duì)作物的危害、培肥土壤、提高土壤養(yǎng)分，從而達(dá)到增加作物的產(chǎn)量目標(biāo)。因此，將向日葵產(chǎn)量、生育指標(biāo)與土壤肥力等指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。由表5可知，向日葵產(chǎn)量與有機(jī)質(zhì)、孔隙度、株高、莖粗存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系，與有效磷呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與全鹽、容重呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與pH值、堿化度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；株高與有機(jī)質(zhì)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與全氮、有效磷、速效鉀、孔隙度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，與全鹽和容重呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；莖粗與有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀、株高呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，與堿解氮、有效磷呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，與容重和全鹽呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。這表明土壤肥力提高、鹽堿化指標(biāo)降低對(duì)于促進(jìn)作物生長(zhǎng)和增產(chǎn)具有重要意義。

表5 各指標(biāo)相關(guān)性分析

3 討論

3.1 不同改良措施對(duì)鹽漬化土壤理化特性的影響

容重、孔隙度是土壤最基本的物理性質(zhì)，對(duì)土壤的透氣性、水分入滲能力、持水能力等特征有重要影響。土壤容重越小，孔隙度越大，通透性、透水性、持水性越好，有利于作物生長(zhǎng)發(fā)育。而在鹽漬化土壤中由于土壤含有大量的Na+，土壤高度分散、黏性增大，孔隙度與入滲能力大幅度下降。本研究結(jié)果表明，不同改良措施均降低了土壤容重和增加了土壤孔隙度，磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理?xiàng)l件下對(duì)土壤物理性狀改善最為顯著，磷石膏+有機(jī)肥處理次之，這與楊洪濤等[23]研究結(jié)果一致，再一次驗(yàn)證了在土壤中添加含鈣物質(zhì)與有機(jī)肥對(duì)鹽漬化土壤容重影響的重要性。

土壤pH值、堿化度、全鹽是評(píng)價(jià)和判定土壤是否發(fā)生鹽化、堿化及鹽漬化程度高低的重要指標(biāo)與依據(jù)[24-27]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，不同改良措施均能有效降低土壤pH值、全鹽、堿化度，磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理改良效果最佳，堿化度和全鹽分別下降了50.50%、41.97%，這是由于施入的磷石膏增加了土壤中鈣離子和硫酸根離子，鈣離子和鈉離子發(fā)生離子交換反應(yīng)，鈉離子被置換下來(lái)，同時(shí)施入有機(jī)肥和明沙，增加了土壤孔隙度和土壤陽(yáng)離子交換量，易于土壤中鹽分離子的淋洗，從而降低了土壤堿化度和全鹽；而土壤pH值的變化主要受碳酸根離子和重碳酸根離子的影響，當(dāng)土壤中施入大量的磷石膏，其中的鈣離子與重碳酸根離子發(fā)生反應(yīng)，生成重碳酸鹽從而降低土壤pH值。

土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)[28]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，除明沙處理外，其他處理均能顯著提高土壤養(yǎng)分含量，磷石膏+明沙+有機(jī)肥三者混合施用對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量增幅最大，一方面可能是由于磷石膏降低了土壤鹽堿指標(biāo)，提高了土壤養(yǎng)分含量；另一方面磷石膏與有機(jī)肥改善土壤環(huán)境，易于土壤養(yǎng)分的活化，從而提高土壤養(yǎng)分含量，這與李謨志等[29]、唐珧等[30]的研究結(jié)果一致。

3.2 不同改良措施對(duì)向日葵生長(zhǎng)特性及產(chǎn)量的影響

作物生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)量是衡量鹽漬化土壤改良效果的重要指標(biāo)之一。除單施明沙處理外，其他改良措施均促進(jìn)向日葵生長(zhǎng)和增加向日葵產(chǎn)量，說(shuō)明不同改良措施均能不同程度改善土壤理化性狀，增加土壤養(yǎng)分含量，進(jìn)而促進(jìn)向日葵生長(zhǎng)發(fā)育和提高其產(chǎn)量。磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理增產(chǎn)效果最好，這可能是磷石膏除了能夠降低土壤鹽堿化危害和活化土壤養(yǎng)分含量，磷石膏中還有大量的磷、鈣、硅等元素，從而提高作物產(chǎn)量；相關(guān)性方面也表明向日葵產(chǎn)量與土壤有效磷含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。同時(shí)向日葵產(chǎn)量還與土壤有機(jī)質(zhì)、孔隙度呈顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系，與土壤鹽分含量、pH值、堿化度、容重呈顯著或極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；與向日葵生長(zhǎng)指標(biāo)株高、莖粗呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。

4 結(jié)論

不同改良措施均顯著降低了土壤容重，增加土壤孔隙度，以磷石膏+明沙+有機(jī)肥、磷石膏+有機(jī)肥處理?xiàng)l件下對(duì)土壤物理性狀的改良效果較為理想，土壤容重降低了6.85%～10.27%，孔隙度增大了8.82%～13.00%。

不同改良措施均能降低土壤pH值、全鹽、堿化度，磷石膏+明沙+有機(jī)肥三者混合對(duì)鹽漬化土壤改良效果最為理想，分別較對(duì)照下降7.17%、31.91%、12.49%，土壤脫鹽率高達(dá)42.96%。整體來(lái)看，隨時(shí)間的延長(zhǎng)不同改良措施均能有效降低土壤鹽堿化特征指標(biāo)，改良效果依次為：磷石膏+明沙+有機(jī)肥＞磷石膏+有機(jī)肥＞有機(jī)肥+明沙＞有機(jī)肥＞明沙＞對(duì)照。

增施有機(jī)肥均能不同程度增加土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效養(yǎng)分含量，單施有機(jī)肥、磷石膏+明沙+有機(jī)肥三者混合施用土壤有機(jī)質(zhì)、全氮含量增幅最大，分別較對(duì)照增加8.06%～11.29%、27.43%～28.24%；除明沙處理外，其他不同處理土壤速效養(yǎng)分含量較對(duì)照均有顯著提高，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量增加幅度分別為42.39%～79.80%、21.43%～36.81%、25.49%～33.73%。

除單施明沙處理外，其他改良措施均能顯著提高向日葵產(chǎn)量，磷石膏+明沙+有機(jī)肥處理向日葵產(chǎn)量最高，比對(duì)照增產(chǎn)35.76%。同時(shí)向日葵產(chǎn)量與土壤孔隙度、容重、有機(jī)質(zhì)、有效磷、全鹽、pH值、堿化度等指標(biāo)以及向日葵的生長(zhǎng)指標(biāo)株高、莖粗有顯著的相關(guān)性。