新疆鹽堿地土壤改良劑的高效利用,農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)論文

新疆鹽堿地土壤改良劑的高效利用,農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)論文鹽漬化土壤在全世界廣為分布，土壤的鹽漬化問(wèn)題是一個(gè)世界性難題。全世界鹽堿地面積約9．5億hm2，約占陸地總面積的10%。我們國(guó)家鹽堿地面積約占全國(guó)耕地面積的20%。新疆鹽堿地有0．2億hm2，約占新國(guó)土地面積的1/8、平原地區(qū)的1/4。合理開(kāi)發(fā)與利用宏大的鹽堿地資源，是解決人口日益增加與耕地逐步減少矛盾的重要突破口、也是科學(xué)家們一直研究的熱門。鹽堿地改進(jìn)是一項(xiàng)難度大、復(fù)雜程度高、周期長(zhǎng)的工作而遭到國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的長(zhǎng)期關(guān)注。鹽堿地改進(jìn)的方式方法很多，當(dāng)前所采用的，如灌排水利工程措施、增施有機(jī)肥、種植鹽生植物的農(nóng)業(yè)措施等，這些方式方法不是投資過(guò)大，就是見(jiàn)效太慢。施用鹽堿地土壤改進(jìn)劑是一種既經(jīng)濟(jì)又方便的方式方法，它能夠改善土壤理化性狀、加強(qiáng)土壤保肥保水能力、加強(qiáng)土壤中微量元素有效性;同時(shí)還能提高土壤中微生物和酶活性、抑制病源微生物、加強(qiáng)植物抗性等。土壤改進(jìn)劑在鹽堿地治理方面有著廣泛的應(yīng)用。然而，市場(chǎng)上的鹽堿地土壤改進(jìn)劑種類較多、名目冗雜，怎樣選擇適宜的改進(jìn)劑、怎樣使其成效最大化是人們需要面對(duì)的普遍而實(shí)際的問(wèn)題。文中基于新疆瑪納斯河流域的典型鹽堿土區(qū)，重點(diǎn)研究鹽堿地土壤改進(jìn)劑的高效利用，旨在為新疆鹽堿地土壤改進(jìn)劑的合理選擇與應(yīng)用提供一定的數(shù)據(jù)支持。1、材料與方式方法1．1試驗(yàn)區(qū)大概情況試驗(yàn)于2018年4月－11月在瑪納斯縣包家店鎮(zhèn)新疆農(nóng)科院棉花育種基地上進(jìn)行。該基地位于天山山系北坡中段，準(zhǔn)噶爾盆地西南緣，處于典型灰漠土地帶，屬中溫帶大陸性干旱、半干旱氣候區(qū)，蒸發(fā)量大于降水量，晝夜溫差懸殊。平均海拔高度489m，10℃的有效積溫為3584℃，年均日照數(shù)2886小時(shí)，無(wú)霜期135－170天。試驗(yàn)區(qū)鹽堿土類型為殘存余留鹽土，地下水位在3m下面，試驗(yàn)區(qū)0－40cm土壤基礎(chǔ)性狀(表1)。1．2試驗(yàn)設(shè)計(jì)按施用方式將鹽堿地土壤改進(jìn)劑分為兩種:播前基施施入土壤(隨基肥一起施入土壤，文中簡(jiǎn)稱為基施型)和膜下滴灌施入土壤(即水溶性改進(jìn)劑，文中簡(jiǎn)稱為滴施型)。每種類型，選市面上成分不同、有代表性的3種產(chǎn)品，每種產(chǎn)品依使用講明設(shè)計(jì)田間施用量(表2)?；┬屯寥栏倪M(jìn)劑在春天犁地前均勻施入土壤，滴施型在棉花播種后、滴出苗水時(shí)(第一次灌水之前)隨水滴施，試驗(yàn)區(qū)水肥施用時(shí)間及用量(表3)，栽培管理措施與當(dāng)?shù)卮筇镆恢?、同步。試?yàn)共7個(gè)處理、4次重復(fù)，小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)地播前基施磷酸二銨300kghm－2(16－46－0)，棉花品種為新陸早18，4月29日播種，理論株數(shù)270000株hm－2，株行配置為(30+70+30+43)cm，灌溉方式為膜下滴灌、一膜兩管四行，試驗(yàn)區(qū)占地0．31hm2。各處理具體情況(表2)，華而不實(shí)，處理H為硝基腐植酸、購(gòu)自新疆雙龍腐植酸廠，其余產(chǎn)品購(gòu)自肥料市場(chǎng)。1．3測(cè)定項(xiàng)目及方式方法1．3．1土壤電導(dǎo)率、pH的測(cè)定土壤水溶性鹽總量用土壤溶液電導(dǎo)率(EC)表示，土壤改進(jìn)劑對(duì)土壤鹽分、pH的作用效果分別用土壤脫鹽率、土壤pH變化率表示。土壤EC、pH分別用電導(dǎo)率儀和土壤pH計(jì)測(cè)定，土水比均為1:5。棉花生育期間進(jìn)行了2次土壤采樣，采樣時(shí)間及時(shí)期分別是2018年5月20日棉花蕾期與9月8日吐絮期。1．3．2棉花產(chǎn)量的測(cè)定吐絮期，實(shí)測(cè)小區(qū)棉花株數(shù)及鈴數(shù)，按棉株下、中、上部位分別采50朵完全吐絮棉花測(cè)定單鈴重，計(jì)算產(chǎn)量。棉花畝產(chǎn)量計(jì)算公式為:產(chǎn)量=畝株數(shù)鈴數(shù)單鈴重。1．3．3數(shù)據(jù)處理與計(jì)算土壤pH變化率(%)=100(試驗(yàn)前土壤pH值－棉花生長(zhǎng)某時(shí)期土壤pH值)/試驗(yàn)前土壤pH值;土壤脫鹽率(%)=100(試驗(yàn)前土壤EC值－棉花生長(zhǎng)某時(shí)期土壤EC值)/試驗(yàn)前土壤EC值試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS9．1和Excel2003軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)間多重比擬采用LSD法。2、結(jié)果與分析2．1鹽堿地土壤改進(jìn)劑對(duì)棉花生育期土壤pH、電導(dǎo)率的影響2．1．1土壤pH施用鹽堿地土壤改進(jìn)劑后，試驗(yàn)區(qū)棉花蕾期(5月20日)土壤pH變化情況(圖1)。除M處理外，其他處理的土壤pH值均極顯著小于(p＜0．01)對(duì)照CK，表示清楚改進(jìn)劑降低土壤pH作用較為顯著，土壤pH值降低程度I、J處理最顯著，其次是H、K、L;改進(jìn)劑間比擬，基施型效果優(yōu)于滴施型改進(jìn)劑(圖1)。棉花吐絮期(9月8日)，改進(jìn)劑對(duì)土壤pH值的降低作用與蕾期表現(xiàn)一致、均極為顯著(p＜0．01)，處理K降低土壤pH的效果最好，其次是H、I、L、M、J處理;類型間比擬，滴施型效果略優(yōu)于基施型改進(jìn)劑(圖2)。采用土壤基礎(chǔ)(初始)pH值與棉花生長(zhǎng)某一時(shí)期土壤pH值的差、再與初始土壤pH值的比值，表示改進(jìn)劑對(duì)土壤pH值的影響程度。由圖3、圖4，不同處理對(duì)棉花蕾期(5月20日)和吐絮期(9月8日)土壤pH值的影響可知，基施型改進(jìn)劑對(duì)棉花蕾期影響較為顯著(圖3)，而滴施型改進(jìn)劑對(duì)棉花吐絮期影響較為顯著(圖4)。2．1．2土壤電導(dǎo)率棉花蕾期(5月20日)，處理L、M的土壤EC值極顯著(p＜0．01)低于基施型改進(jìn)劑H、I、J、滴施型K及對(duì)照CK處理，滴施型處理M又極顯著低于L;基施型改進(jìn)劑對(duì)降低土壤鹽分的效果極顯著優(yōu)于CK、但不如滴施型處理L、M(圖5);表示清楚在棉花蕾期，滴施型土壤改進(jìn)劑L、M對(duì)耕層0－40cm土壤鹽分抑制作用較顯著。棉花吐絮期(9月8日)，施用改進(jìn)劑處理的土壤EC值極顯著小于未施用的CK處理;不同處理間比擬，滴施型處理L、M極顯著低于基施型H、I、J處理，滴施型處理K極顯著低于基施型H、I處理(圖6);表示清楚在棉花吐絮期，滴施型改進(jìn)劑對(duì)耕層0－40cm土壤鹽分的抑制作用顯著大于基施型改進(jìn)劑。改進(jìn)劑對(duì)土壤鹽分的影響程度一般用土壤脫鹽率表示，脫鹽率為正值表示脫鹽、負(fù)值表示返鹽，數(shù)值大小表示鹽分變化的程度。不同類型改進(jìn)劑對(duì)棉花生育期的土壤脫鹽效果見(jiàn)圖7、圖8。棉花蕾期，滴施型處理L與M的土壤脫鹽率極顯著優(yōu)于其他處理(圖7);吐絮期，滴施型處理K、L、M極顯著優(yōu)于基施型H、I，處理J與K間差異不顯著(圖8)。在棉花整個(gè)生育進(jìn)程中，滴施型改進(jìn)劑的土壤脫鹽率較高，尤以處理M效果較為顯著、土壤脫鹽率接近60%。2．2土壤改進(jìn)劑對(duì)棉花產(chǎn)量的影響棉花生育期內(nèi)，土壤鹽分含量的高低直接影響到了棉花吐絮期的產(chǎn)量構(gòu)成，土壤含鹽量越高、棉花產(chǎn)量越低。不同土壤改進(jìn)劑對(duì)棉花產(chǎn)量的影響結(jié)果(圖9)。施用改進(jìn)劑后，棉花產(chǎn)量與對(duì)照比擬均極顯著增產(chǎn)(p＜0．01)。不同類型間比擬，滴施型土壤改進(jìn)劑(K、L、M)棉花產(chǎn)量均大于基施型改進(jìn)劑(H、I、J)處理;華而不實(shí)，處理L、M棉花產(chǎn)量極顯著大于基施型改進(jìn)劑(H、I、J)處理(圖9)。表示清楚滴施型土壤改進(jìn)劑對(duì)鹽堿地棉花產(chǎn)量的增產(chǎn)效果較基施型顯著。3、討論當(dāng)前，市場(chǎng)上來(lái)自不同產(chǎn)地、不同企業(yè)生產(chǎn)的鹽堿地土壤改進(jìn)劑品種較多，各種改進(jìn)劑的性質(zhì)、組成、作用機(jī)理、施用方式方法及施用效果差異也較大。因而，在鹽堿地改進(jìn)與利用經(jīng)過(guò)中，怎樣結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，選擇適宜的土壤改進(jìn)劑是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效益能否提高的關(guān)鍵。本研究中，不同原料組成與施用方式的6種鹽堿地土壤改進(jìn)劑，在棉花蕾期，滴施型改進(jìn)劑對(duì)土壤pH的降低效果不如基施型，但隨棉花生長(zhǎng)進(jìn)程，滴施型改進(jìn)劑對(duì)土壤pH的影響能力逐步顯現(xiàn)。對(duì)土壤鹽分的影響，滴施型處理K在棉花蕾期雖不如L、M顯著，但到吐絮期，處理K與L、M均對(duì)土壤鹽分具有極顯著的降低作用。與土壤初始鹽分值比擬，滴施型改進(jìn)劑對(duì)鹽堿地土壤的脫鹽效果極顯著的優(yōu)于基施型;究其原因，應(yīng)該與改進(jìn)劑的施用方式及施用類型有關(guān)。滴施型改進(jìn)劑的施用方式為隨水滴入土壤，由于滴灌水量小、頻率高，因而，改進(jìn)劑隨滴水集中在棉花根系層0－20cm范圍內(nèi)，它使改進(jìn)劑與棉花根系附近微環(huán)境中的土壤充分接觸并發(fā)生反響，極大地提高了改進(jìn)劑的作用效率;而基施型改進(jìn)劑的施用方式是與基肥一并深翻施入土壤，深翻深度一般在0－40cm范圍，棉花苗期、蕾期根系較淺，改進(jìn)劑與棉花根系附近微環(huán)境中的土壤接觸面積相對(duì)較小且較分散，使改進(jìn)劑對(duì)土壤的作用效果大為降低。針對(duì)新疆鹽堿地面積大、節(jié)水滴灌面積廣、風(fēng)化煤腐植酸資源多的實(shí)際情況，選擇以黃腐酸等小分子量、水溶性有機(jī)酸為主要原料的土壤改進(jìn)劑、以隨水滴灌為主的施用方式，符合新疆特殊地理環(huán)境條件下，改進(jìn)與利用鹽堿地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)律。因而，以黃腐酸等小分子量、水溶性有機(jī)酸為主要原料的土壤改進(jìn)劑(處理K、L、M)在棉花生育期脫鹽、降低pH、提高棉花產(chǎn)量方面效果均較顯著。綜上所述，以黃腐酸等小分子量、水溶性有機(jī)酸為主要原料的滴施型土壤改進(jìn)劑應(yīng)作為新疆鹽堿地土壤改進(jìn)劑選擇與應(yīng)用的基本根據(jù)。4、結(jié)論(1)從改進(jìn)劑施用方式上，滴施型鹽堿地土壤改進(jìn)劑在降低土壤鹽分、pH、增加作物產(chǎn)量方面效果均極顯著優(yōu)于基施型土壤改進(jìn)劑。因而，在有滴灌設(shè)施條件下，應(yīng)以滴施為主要施用方式的土壤改進(jìn)劑作為新疆鹽堿地改進(jìn)與利用的優(yōu)先選擇。(2)從改進(jìn)劑原料組成上，以黃腐酸等低分子量、水溶性有機(jī)酸為主要原料的土壤改進(jìn)劑，在土壤脫鹽、抑鹽、作物增產(chǎn)等方面效果均較為顯著。因而，建議選用以黃腐酸等低分子量、水溶性有機(jī)酸為主要原料的土壤改進(jìn)劑作為新疆鹽堿地改進(jìn)與利用的優(yōu)先選擇。以下為參考文獻(xiàn)：［1］逄煥成，李玉義，于天一，等．不同鹽脅迫條件下微生物菌劑對(duì)土壤鹽分及苜蓿生長(zhǎng)的影響［J］．植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2018，17(6):1403－1408．［2］AliKS，YamanB．Adynamicmodelofsalinizationonirrigatedlands［J］．EcologicalModelling，2001，139:177－199．［3］TanJI，TanjiKK．Natureandextentofagriculturalsalinity［A］．TanjiKK．Agriculturalsalinityassessmentandmanagement［M］．NewYork:AmericanSocietyofCivilEngineers，1990:1－17．［4］梁超，王超，楊秀鳳，等．德抗961小麥耐鹽生理特性研究［J］．西北植物學(xué)報(bào)，2006，26(10):2075－2082．［5］劉韜韜，熊友才，楊巖，等．瑪納斯河下游綠洲荒漠交織帶