芦苇秸秆还田对盐碱地的改良研究

Study on the Improvement of Saline-Alkali Land by Reed Straw Returning

摘要: 土壤盐碱化作为一种土壤障碍现象，对土壤理化性质、生产力和生态环境均产生了一定的破坏。为了改良土壤盐渍化现场，以芦苇秸秆还田作为技术措施共设置三组试验，分别为不还田(CK)、秸秆粉碎还田(T1)、秸秆直接还田(T2)，同时对土壤的pH、电导率、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺和K+进行测定。结果表明，与CK处理相比，T1和T2处理分别使土壤pH降低了5.40%和0.99%，T1和T2处理使土壤电导率分别降低了3.79%和增加了6.40%。T1和T2处理的Ca²⁺浓度较CK分别增加了6.74%和降低了1.23%。与CK相比，Mg²⁺、Na⁺和K⁺的浓度分别增加了0.26%~6.20%、50.00%~55.00%和50.00%~150.00%，处理间无显著差异。可见，芦苇秸秆还田的措施对盐碱地的土壤改良有一定的效果。

Abstract: As a kind of soil obstacle phenomenon, soil salinization has caused certain damage to soil physical and chemical properties, productivity and ecological environment. In order to improve the soil salinization site, a total of three sets of experiments were set up with the reed straw returning to the field as a technical measure, namely no returning to the field (CK), straw crushing and returning to the field (T1), and direct straw returning to the field (T2). At the same time, the soil pH, conductivity, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ and K+ were measured. The results showed that compared with CK treatment, T1 and T2 treatments reduced soil pH by 5.40% and 0.99%, respectively, and T1 and T2 treatments reduced soil conductivity by 3.79% and increased by 6.40%, respectively. Compared with CK, the Ca²⁺ concentration of T1 and T2 treatments increased by 6.74% and decreased by 1.23%, respectively. Compared with CK, the concentrations of Mg²⁺, Na⁺ and K⁺ increased by 0.26% - 6.20%, 50.00% - 55.00% and 50.00% - 150.00%, respectively, and there was no significant difference between treatments. It can be seen that the measures of returning reed straw to the field have a certain effect on the improvement of saline-alkali soil.

1. 引言

土地盐碱化现象是一种土壤障碍发生的地质变化，盐碱化不仅会阻碍农业生产，也会造成生态系统的紊乱，影响国民经济的提高 [1]。在我国干旱和半干旱地区，盐碱地严重影响了土地的生产力，从而制约了农业的良性循环和可持续发展，因此，盐碱化现象目前已经成为众多学者密切关注的环境问题之一 [2] [3]。

盐碱地的障碍现象主要表现为土壤湿度大时粘结、通气透水性较差，土壤干燥时硬度大、透水性差，盐碱化严重的地表会渗出盐类物质，直接造成作物死亡枯萎 [4] [5]。土壤盐碱化现象加剧了国民经济的退后，使得大面积土地得不到合理利用，因此盐碱地的土壤改良与修复势在必行 [6]。对于盐碱地的治理，我国有多种改良措施，主要包括添加改良剂、表土层覆盖技术、灌溉排水技术、新型材料添加、暗管排盐工程等，而我国在滨海地区多采用暗管排盐的工程技术措施，因为考虑到滨海地区淡水资源相对较多，暗管排盐工程可以避免由于明沟挖掘而造成地块分离，这样会严重影响机械化操作水平与时效 [7] [8]。邢尚军等 [9] 采用生物方法对重度盐碱地进行了改良，通过种植白刺的方法使得土壤盐度减小显著，土壤中的氮磷钾有效含量和有机质含量也明显提高，使得盐碱地向良性发展，可见生物措施对于盐碱地的改良有重要的意义。鉴于此，本研究模拟野外环境条件，分别探究芦苇秸秆不同处理方式对盐碱土的改良影响，旨在为盐碱地长期治理提供直接的理论指导和科学依据。

2. 材料与方法

卤泊滩盐碱区位于陕西省渭南市富平县，总面积为109.14平方公里，海拔377~380 m，东西长30公里，南北宽1.5~7公里，属半干旱大陆性气候，全年地面蒸发量1000~1300 mm，是降雨量的2倍左右。由于卤泊滩属于地表水和地下水的汇集区，沉积物含盐碱多，水质矿化严重，加之受气候、人为活动等因素影响，该区盐碱化现象逐渐加重。

为模拟盐碱地生境，设置了15个高0.98 m，内径80 cm，壁厚8 cm的圆柱形中空水泥柱，底部进行防渗处理，防止水泥柱内的盐分渗漏和水分流失。水泥柱中填充卤泊滩盐碱土，内设土层厚度为60 cm。水泥柱中种植芦苇，平均密度为300株，穴栽深度3~5厘米，每穴种植5株，定期维护去除腐烂芦苇。每年于10月中下旬收获芦苇，收获后将芦苇秸秆进行不同处理，试验共设3组处理，每组5个重复，处理1为秸秆不还田(CK)，处理2为秸秆粉碎还田(T1)，处理3为秸秆直接还田(T2)。

2018年10月收获芦苇后，采集各处理0~20 cm土层土壤样品分别进行土壤pH、电导率、钠离子(Na⁺)、钾离子(K⁺)、钙离子(Ca²⁺)和镁离子(Mg²⁺)的测定。pH采用pH计测定，土水比为1:2.5；电导率采用电导率仪进行测定；钠钾离子采用火焰光度计法进行测定；钙镁离子采用EDTA络合滴定法进行测定。数据及图表采用Excel 2019进行汇总处理。

3. 结果与分析

3.1. 土壤pH和电导率

土壤pH是土壤酸碱度的强度指标，是土壤的基本性质和肥力的重要影响因素之一。本研究结果表明土壤pH在CK、T1和T2处理下均呈碱性，大小分别为9.08、8.59和8.99，与CK处理相比，T1处理的pH降低了5.40%，T2处理的pH降低了0.99%。土壤电导率和pH一样在各处理间无显著差异，与CK处理相比，T1处理的电导率降低了3.79%，T2处理的电导率增加了6.40% (图1)。

Figure 1. The pH and electrical conductivity of the saline-alkali soil under the treatment of reed straw returning

图1. 芦苇秸秆还田处理下盐碱地土壤的pH和电导率

3.2. 土壤Ca²⁺和Mg²⁺

土壤Ca²⁺和Mg²⁺作为盐碱地土壤测定的表征土壤盐分的重要离子，结果表明Ca²⁺和Mg²⁺的变化趋势一致。Ca²⁺含量的平均值为13.30 g/kg，Mg²⁺含量的平均值为7.90 g/kg。Ca²⁺含量和Mg²⁺含量在处理间均无显著性差异，但数据之间存在一定的梯度规律，与CK处理相比，T1处理的Ca²⁺含量和Mg²⁺含量分别增加了6.74%和6.20%，T2处理的Ca²⁺含量降低了1.23%，Mg²⁺含量增加了0.26% (图2)。

Figure 2. The Ca²⁺ and Mg²⁺ conductivity of the saline-alkali soil under the treatment of reed straw returning

图2. 芦苇秸秆还田处理下盐碱地土壤的Ca²⁺和Mg²⁺

3.3. 土壤Na⁺和K⁺

土壤Na⁺和K⁺作为盐碱地土壤测定的表征土壤盐分的重要离子，结果表明Na⁺和K⁺的变化趋势一致。Na⁺含量的平均值为0.26 g/kg，K⁺含量的平均值为0.03 g/kg。Na⁺含量和K⁺含量在处理间均无显著性差异，但数据之间存在一定的梯度规律，与CK处理相比，T1处理的Na⁺含量和K⁺含量分别增加了39.50%和150%，T2处理的Na⁺含量和K⁺含量分别增加了55.00%和50.00% (图3)。

Figure 3. The Na⁺ and K⁺ conductivity of the saline-alkali soil under the treatment of reed straw returning

图3. 芦苇秸秆还田处理下盐碱地土壤的Na⁺和K⁺

4. 结论与展望

芦苇秸秆粉碎还田与直接还田对盐碱地的土壤pH、电导率、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺和K⁺均有不同程度的影响，但差异不显著。与CK处理相比，秸秆直接还田和粉碎还田对Na⁺、K⁺和Mg²⁺离子的浓度均起到一定程度的增加效果，秸秆直接还田和粉碎还田分别使Ca²⁺离子的浓度增加和降低、使电导率分别降低和增加，但两种措施对盐碱地pH的改良具有一定的促进作用。本研究结果虽差异不显著，但对于盐碱地的改良具有一定的理论借鉴意义和参数指导，差异不显著的原因也可能在于种植时间较短，后期将通过长期试验继续进行监测。