不同时期施用土壤改良剂对河灌区苏打盐碱地土壤及青贮玉米生长的影响

不同时期施用土壤改良剂对河灌区苏打盐碱地土壤及青贮玉米生长的影响

师臣  谭福忠 张志刚，金铃，郑巍，杨柳，冯鹏*（通讯作者）

（黑龙江省农业科学院大庆分院，黑龙江 大庆  163316）

摘要：以黑龙江省大庆农场重度苏打盐碱地为研究对象，采用田间试验方法，分别在秋季和春季施用脱硫石膏（DG)、改良剂DS及其组合，探究不同时期施用改良剂对0-20cm土层理化性质及青贮玉米生长的影响。结果表明：1）与对照相比，秋施DG+DS、DG处理青贮玉米出苗率分别提高72.7%、67.9%，鲜草产量增加2.81、2.50万kg/hm²，春施效果次之，分别提高63.1%、60.6%和2.17、2.03万kg/hm²;2）秋施DG+DS对土壤pH降低作用最显著，其次是秋施DG，再次是春施DG；土壤EC呈先降后升再降趋势，改良剂秋施优于春施；3）秋施DG+DS使0-20cm土层ESP降低19.8个百分点，效果最佳。

关键词：苏打盐碱地；改良剂；施用时期；土壤理化性质；青贮玉米

引言：黑龙江省是我国重要的商品粮基地，然而广泛分布的苏打盐碱地严重影响了当地农业生产。苏打盐碱地通常pH值高（>8.5)盐分含量大、土壤板结，不利于作物生长。改良盐碱地，可采取灌溉排碱、施用石膏等化学措施，但投入大、见效慢。近年来，施用脱硫石膏、硫酸盐类及复合型改良剂逐渐受到重视，这不仅能快速降低土壤pH、置换钠离子，改善土壤结构，而且能补充作物生长所需的钙、硫等营养元素。然而，针对不同改良剂在秋、春两季施用的效果差异，尚缺乏系统研究。

1.不同时期施用改良剂对青贮玉米的影响

1.1秋施改良剂效果显著

试验首先考察了秋季施用改良剂对青贮玉米生长的影响。结果表明，与不施用改良剂的对照相比，秋施脱硫石膏配DS(DG+DS-A）和单施脱硫石膏（DG-A)，青贮玉米出苗率分别提高了72.7%和67.9%，鲜草产量分别增加2.81万kg/hm²和2.50万kg/hm²。相比之下，秋季单施DS(DS-A）的效果不如前两者明显，出苗率提高10.6%，鲜草增产1.22万kg/hm²。可以看出，秋季施用DG，尤其是DG与DS组合，更有利于苏打盐碱地青贮玉米苗期出苗和生长[1]。

1.2春施改良剂效果次之

在生产实践中，农户多在春季作物播种前施用土壤改良剂。本研究同样设置了春施改良剂处理，以期比较不同施用时期的效果差异。结果显示，春施脱硫石膏配DS(DG+DS-S)、脱硫石膏（DG-S）处理的青贮玉米出苗率分别提高了63.1%和60.6%，鲜草产量分别增加2.17万kg/hm²和2.03万kg/hm²，高于春施DS(DS-S）的6.8%和0.12万kg/hm²。可以看出，尽管春施改良剂在一定程度上也改善了玉米的出苗和生长，但整体效果仍逊于秋季施用[2]。

1.3秋施脱硫石膏配DS最佳

综合出苗率和鲜草产量两项指标，在供试的4种秋季和3种春季施用改良剂处理中，秋施脱硫石膏配DS的增产增效效果最为突出，出苗率和产量分别较对照提高72.7%和2.81万kg/hm²；其次是秋施脱硫石膏，分别提高67.9%和2.50万kg/hm²；再次是春施脱硫石膏配DS，提高63.1%和2.17万kg/hm²；春施DS的效果最差。可见，在黑龙江河灌区重度苏打盐碱地，秋季施用脱硫石膏并配施DS复合改良剂，是提高青贮玉米产量的最佳措施，这不仅因其施用时机合理，且由于二者成分、作用机制的互补，协同改良了盐碱障碍，为玉米苗期生长创造了有利条件。

2.不同时期施用改良剂对0-20cm土壤的影响

2.1土壤pH持续降低

土壤pH是评价土壤酸碱程度的重要指标。研究发现，施用改良剂后，0-20cm土层pH呈现持续降低趋势。改良剂秋施2个月（当年11月）、7个月（次年5月）和11个月（9月）后，该层土壤pH较对照分别降低0.48、0.48和0.83个单位，而春施仅降低0.20、0.45和0.64个单位。其中，以秋施脱硫石膏配DS处理的降幅最大，分别达到0.48、0.48和0.83个单位；其次是秋施脱硫石膏，降低0.44、0.44和0.79个单位；再次是春施脱硫石膏，降低0.21、0.46和0.58个单位。这表明，无论秋施还是春施，脱硫石膏对降低土壤pH的效果均优于DS；且秋施效果普遍优于春施。pH的降低一方面缘于脱硫石膏水解产生的游离态Ca2+置换出土壤胶体上的Na+，降低了碱度；另一方面，DS及脱硫石膏的硫成分在土壤中氧化产生H+，直接中和OH-，从而起到了降碱增酸的作用。

2.2土壤EC呈先降后升再降趋势

土壤EC能反映土壤中可溶性盐类的含量。监测发现，0-20cm土层EC呈现先降低、后升高、再降低的动态变化。具体表现为：施用改良剂后第1个月，各处理EC均降低，这主要是由于秋季降水淋洗所致；随后的5-7月，EC明显回升，其中秋施DG+DS-A和DG-A较对照高出0.77-1.38ms/cm，反映了土壤中易溶性盐分的聚集；9月收获时EC又有所降低，但仍高于对照，且秋施改良剂的升高幅度高于春施。EC升高的原因可能有二：一是DS、石膏的钙、镁离子能活化土壤矿物中的钾、钠等盐分，导致可溶性盐分增加；二是夏季高温干旱，加剧了土壤水分蒸发，盐分向表层聚集。从降低EC的效果看，以秋施DS+DG最佳，其次是秋施DG。综合来看，秋、春两季施用改良剂虽暂时提高了土壤EC，但有利于盐分淋洗，缓解盐害。

2.3土壤ESP下降

ESP是衡量土壤中钠离子相对含量的关键指标，与土壤结构稳定性密切相关。研究发现，改良剂处理11个月后，0-20cm土层ESP普遍较对照降低，且以秋施效果更佳。其中，秋施DG+DS-A使ESP由施用前的37.2%降至13.6%，降幅高达19.8个百分点，效果最为显著；秋施DG-A次之，ESP降至15.7%，降低17.4个百分点；再次是DG-S，降至17.3%，降低14.5个百分点；DS-A和DS-S分别仅降低5.2和4.2个百分点。ESP降低主要得益于脱硫石膏的持续供钙作用，Ca2+不断置换Na+，同时产生的SO42-与Na+结合，在灌溉淋洗下随水流失，从而减少了土壤中游离态钠离子的聚集。此外，DS中腐植酸等有机质能够螯合钠离子，降低其活性，进而降低碱化度。ESP降低有利于缓解土壤板结，改善土壤结构，为玉米生长创造良好的土壤物理环境。

3.讨论

3.1苏打盐碱地作物生长主要受钠离子和pH影响

在苏打盐碱地，高浓度钠离子可造成植物渗透胁迫和离子毒害，导致生长受抑；而高pH会使土壤胶体发生溶蚀，土壤结构破坏，进而影响养分供给和通气透水。本研究表明，与产量指标相比，改良剂施用后土壤ESP、pH的降幅与玉米出苗率、鲜草产量的增幅呈显著负相关，即ESP和pH降低越多，玉米长势越好，产量越高。这说明碱性和钠毒是制约苏打盐碱地玉米生长的主要障碍，因而在盐碱地治理过程中，应重点关注pH、ESP等指标的动态变化，据此确定合理的改良剂种类、施用时期和用量。

3.2脱硫石膏和DS协同改良机制

脱硫石膏主要成分为CaSO4·2H2O，施入土壤后，其Ca2+能置换土壤胶体上的Na+,SO42-与Na+结合并随水淋洗，从而降低土壤碱度；同时，过量Ca2+能改善土壤团聚结构，增加大孔隙，提高土壤透水性；此外，石膏还可作为缓释肥，补充植物生长所需S、Ca营养。与之协同的DS改良剂，由于其主要成分糠醛渣含有游离态酸，因而能直接中和碱；而其中的腐植酸不仅能螯合Na+，还能与Ca2+形成疏水胶膜，增强土壤抗蚀性，改善团粒结构。二者配施，一方面Ca2+、H+协同压碱，加速了土壤脱钠；另一方面，过量盐分的淋洗又有利于碱性物质的溶出，最终起到了降碱、脱盐的双重效果。由此可见，脱硫石膏与DS复合施用，有利于协同修复苏打盐碱地，值得大力推广。

3.3秋施效果优于春施的原因

研究发现，无论是改良土壤理化性状还是提高玉米产量，改良剂秋施的效果均普遍优于春施。究其原因，可能有以下几点：一是秋施使得改良剂与土壤充分混合，为化学反应提供了更充足的时间，因而改良效果更充分；二是东北地区秋、冬、春季降水相对较多，利于盐分淋洗，而春施受春旱影响，改良剂溶解受限；三是秋施后经历了冬季土壤冻融过程，有利于土壤团聚体的形成，且融雪水也加速了盐分淋洗。因此，在苏打盐碱地治理过程中，应优先考虑在作物收获后秋季施用改良剂，以期达到最佳治理效果。当然，秋施也存在一定局限，如部分养分随淋洗损失、春季土壤湿度大不利春播等，需要因地制宜，灵活掌握。

结语：

通过在黑龙江省大庆农场重度苏打盐碱地开展的脱硫石膏、复合改良剂DS秋春两季施用试验，结果表明：与不施用改良剂相比，秋季和春季施用改良剂均能不同程度地提高青贮玉米出苗率和鲜草产量，改善土壤pH、EC和ESP等理化性质，其中以秋施脱硫石膏配DS的效果最佳。这主要是由于秋施有利于改良过程中土壤水盐运移，为化学反应提供了充足时间；加之东北地区秋冬春降水较多，有利于盐分淋洗。脱硫石膏对降低土壤碱度、置换钠离子的作用，与DS协同修复土壤结构、补充有机质的功能，共同促进了土壤改良和作物生长。

参考文献：

[1]石淏心,李杰,孙毅,等.污泥尾产物改良剂对苏打盐碱地改良效果研究[J].土壤与作物,2023,12(02):218-224.

[2]高亮,潘修强,孟宪东,等.活化腐植酸改良苏打盐碱地及对水稻生长发育的影响[J].腐植酸,2023,(02):34-37.

作者简介：师臣（1980—），男，汉族，黑龙江大庆市人，硕士，副研究员，研究方向：作物遗传育种。