土壤盐碱化问题是当今土壤退化的主要问题之一。为了研究覆沙厚度对盐碱地土壤理化性状和微观结构的改善效果,于2013年,在富平中试基地,在盐碱地耕作表层,覆盖厚度分别为0、5、7、9、11、13和15 cm的沙子,并且与盐碱地耕作层30 cm充分混合,在种植5年,小麦收获后,分析测定0~60 cm土层土壤的pH、全盐量、Na+含量、有机质含量和微细观结构。结果表明:1) 覆沙处理可有效改善盐碱地土壤pH和全盐量,以覆土厚度为15 cm最佳。2) 每个处理下,随着土层深度的增加,Na+离子含量随着土壤土层深度的增加变化不显著(P < 0.05);3) 覆沙盐碱地较未覆沙可有效提高盐碱地土壤下层有机质含量;4) 通过分析覆沙厚度为0、5、9和13 cm的盐碱地,土壤颗粒化效果明显,孔隙度增加,有力地破除了盐碱地的板结现象。综上所述,覆沙15 cm整体改善土壤效果最佳,覆沙5 cm和7 cm对20~30 cm中层土壤理化性质改善效果最佳。 Soil salinity problem is one of the main problems of soil degradation. In order to study the sieved sand thickness of saline-alkali soil physical and chemical properties and microscopic structure improvements, in 2013, in Fuping experimental base, in the salty soil tillage surface, cover thick-ness respectively 0, 5, 7, 9, 11, 13 and 15 cm of sand, and saline-alkali soil magnetism 30 cm mix, in five years later, after wheat harvest, the analysis was developed for the determination of 0 - 60 cm soil layer soil pH, total salt, Na+ content, organic matter content and tiny view structure. Results show that: 1) the sieved sand treatment can effectively improve the saline-alkali soil pH and total salt, of which covered with soil thickness 15 cm is the best; 2) under each processing, with the in-crease of soil depth, Na+ ion content changes with the increase of soil depth of soil layer were not significant (P < 0.05); 3) the sieved sand sagebrush and less sieved sand can effectively improve the saline-alkali soil organic matter content of the lower; 4) by analyzing the sieved sand thickness of 0, 5, 9 and 13 cm, saline-alkali soil granular effect is obvious, porosity increases, breaking the powerful harden phenomenon of the saline-alkali land. To sum up, sieved sand 15 cm, overall im-proving soil effect is the best, sieved sand 5 cm and 7 cm, soil physical and chemical properties of 20 - 30 cm middle improved effect are the best.
李 娟1,2,3,4
1陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司,陕西 西安
2陕西省土地工程建设集团有限责任公司,陕西 西安
3自然资源部退化及未利用土地整治重点实验室,陕西 西安
4陕西省土地整治工程技术研究中心,陕西 西安
收稿日期:2019年5月21日;录用日期:2019年6月5日;发布日期:2019年6月12日
土壤盐碱化问题是当今土壤退化的主要问题之一。为了研究覆沙厚度对盐碱地土壤理化性状和微观结构的改善效果,于2013年,在富平中试基地,在盐碱地耕作表层,覆盖厚度分别为0、5、7、9、11、13和15 cm的沙子,并且与盐碱地耕作层30 cm充分混合,在种植5年,小麦收获后,分析测定0~60 cm土层土壤的pH、全盐量、Na+含量、有机质含量和微细观结构。结果表明:1) 覆沙处理可有效改善盐碱地土壤pH和全盐量,以覆土厚度为15 cm最佳。2) 每个处理下,随着土层深度的增加,Na+离子含量随着土壤土层深度的增加变化不显著(P < 0.05);3) 覆沙盐碱地较未覆沙可有效提高盐碱地土壤下层有机质含量;4) 通过分析覆沙厚度为0、5、9和13 cm的盐碱地,土壤颗粒化效果明显,孔隙度增加,有力地破除了盐碱地的板结现象。综上所述,覆沙15 cm整体改善土壤效果最佳,覆沙5 cm和7 cm对20~30 cm中层土壤理化性质改善效果最佳。
关键词 :盐碱地,覆沙厚度,理化性质,微观结构
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盐碱土中,盐土指的是含盐量在0.60%以上的土壤,其土壤溶液中含有大量可溶性盐类,如硫酸盐、碳酸盐、重碳酸盐等,这些可溶性盐会增加土壤溶液渗透压,造成作物根系吸水困难,引起作物生理干旱,植株矮小;而碱土指的是土壤溶液pH值大于9.0且ESP在20%以上的土壤 [
试验位于2013年在陕西富平中试实验基地(109˚11'N, 34˚42'E)。该地属于大陆性半干旱–半湿润气候区,年平均气温为13.4℃,多年平均降雨量为472.97 mm,四季干湿冷暖分明,冬季干燥寒冷,夏季高温多雨,但降水时空分布不均,多集中于夏季。
1) 试验田共包含7个试验小区,各试验小区呈正方形,边长为2 m,小区深度为1 m,总长度为15 m。在小区一侧留观测孔及1 m宽的观测坑道(见图1)。以覆沙厚度分为6个处理,各处理覆沙厚度分别为5 cm、7 cm、9 cm、11 cm、13 cm和15 cm,并以覆沙厚度0 cm (即无覆沙)作为对照处理。
图1. 试验田俯视图
2) 本研究选择小麦作为试验作物,期间各试验小区的种植管理措施保持一致。小麦播种量为135 kg/ha,底肥施肥量为N-P2O5为100~135 kg/ha。于小麦冬灌春灌时,各追肥一次,施肥量为N 70 kg/ha。
1) 样品采集。土壤样品采集选择对角线取样法。待小麦收获后,每个小区设置3个取样点,每个取样点分别采集0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~60 cm土层的6个样品。
2) 指标测定。
土壤全盐量采用烘干法进行测定;
Na+采用火焰光度计进行测定;
有机质采用重铬酸钾外加热法进行测定。
微细管结构通过扫描电镜进行形貌观测。将取好的原状土样,切割成长、宽、高各约为1 cm的正方体,于液氮中放置2 min进行预冷冻,随即采用冷冻干燥机进行冷冻干燥,完成后用手将土条掰开,露出新鲜断面,对该面进行扫描电镜观测。
试验数据采用SPSS 16.0进行单因素方差分析,利用Excel 2007和Sigmaplo12.5进行数据整理并制图。
冬小麦种植前不同覆沙厚度对土壤pH的影响如图2所示。盐碱土表层覆沙0 cm的处理,即对照处理随土壤的深度增加土壤pH在9.0附近波动,其中以10~20 cm土层的pH最小,为8.14。对同一处理不同土层间土壤pH进行比较,结果表明,覆沙5 cm土壤pH的最小值出现在20~30 cm土层,为8.38;覆沙7 cm的处理土壤pH随土层深度增加变化不大,最小pH出现在10~20 cm处为8.75;覆沙9 cm、13 cm土壤pH随土层深度增加而降低,最小pH均出现在50~60 cm土层深度,分别为8.76和8.63。覆沙11 cm土壤pH随土层深度增加呈现小幅波动,其中以10~20 cm土层的pH最小,为8.09。覆沙15 cm土壤pH最小值出现在0~10 cm土层,为8.51。
图2. 不同覆沙厚度0~60 cm土层土壤pH差异
冬小麦种植前不同覆沙厚度对土壤全盐的影响如图3所示。总体看来,覆沙对于0~10 cm、10~20 cm土壤全盐量影响较大,不同覆沙厚度处理间差异明显。20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~60 cm土层深度,不同厚度的覆沙处理与覆沙0 cm之间全盐量的差距变小,并且同一处理在上述土层深度下的土壤全盐量也趋于稳定,说明覆沙对耕作层及以下土壤的全盐量影响不大。覆沙0 cm在0~10土层深度土壤全盐量较大,达到9.65 g/kg,随着土层深度的增加,全盐量减少并趋于稳定。
图3. 不同覆沙厚度0~60 cm土层土壤全盐差异
冬小麦种植前不同覆沙厚度对土壤Na+含量的影响如图4所示。所有土层深度土壤Na+含量均表现为覆沙5 cm、7 cm、9 cm、11 cm、13 cm、15 cm的小于覆沙0 cm。对同一土层深度,不同处理间土壤Na+含量进行比较。结果表明在0~10 cm土层深度,覆沙5 cm、7 cm、9 cm、11 cm、13 cm、15 cm土壤中的Na+含量分别为覆沙0 cm的21.56%、13.36%、13.99%、38.37%、32.70%、9.79%。在10~20 cm土层深度,不同覆沙处理下土壤中的Na+含量分别为覆沙0 cm的39.97%、31.32%、28.21%、95.84%、58.30%、16.11%。在20~30 cm土层深度,不同覆沙处理下土壤中的Na+含量分别为覆沙0 cm的39.97%、31.32%、28.21%、95.84%、58.30%、16.11%。在30~40 cm土层深度,不同覆沙处理下土壤中的Na+含量分别为覆沙0 cm的48.94%、50.00%、41.17%、62.36%、97.90%、44.70%。在30~40 cm土层深度,不同覆沙处理下土壤中的Na+含量分别为覆沙0 cm的56.03%、61.31%、53.02%、68.86%、69.61%、50.37%。在40~50 cm土层深度,不同覆沙处理下土壤中的Na+含量分别为覆沙0 cm的55.06%、48.89%、57.01%、57.66%、97.78%、48.89%。在50~60 cm土层深度,不同覆沙处理下土壤中的Na+含量分别为覆沙0 cm的41.21%、41.45%、69.53%、72.40%、75.74%、39.78%。随着土层加深,覆沙处理不覆沙0 cm的土壤Na+含量的差距逐渐减小,试验结果表明覆沙处理有利于抑制Na+向土壤表层的迁移。
图4. 不同覆沙厚度0~60 cm土层土壤Na+差异
冬小麦种植前不同覆沙厚度对土壤有机质含量的影响如图5所示。在0~10 cm和10~20 cm土层,各处理以盐碱土表面覆沙厚度为0 cm的处理土壤有机质含量0.88 g/kg最高;以盐碱土表面覆沙厚度为15 cm的处理土壤中有机质含量0.36 g/kg最低,这是由于盐碱土所覆盖的沙子本身所含的有机质较少,导致土壤表层覆沙厚度越厚,有机质含量越低。在20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~60 cm土层,覆沙5cm、7 cm、9 cm、11 cm土壤的有机质含量均大于覆沙0cm处理的,表明表层覆沙可以明显提高盐碱土覆沙层以下的土壤有机质含量。这可能是由于覆沙减少了盐碱土的盐分运移,改善了盐碱土的盐分分布特征,为作物创造出了适宜的生长条件,经过连续几茬的作物种植后,盐碱土下层的土壤环境得以改善,有机质含量有所提高。
采集了不同覆沙厚度改良盐碱地的原状土样品,制样并进行了扫描电镜观测。测量结果如图6所示。图中分别列出1200倍下不同覆沙厚度(0、5、9和13 cm)的盐碱地的微细观图,可以看出,随着覆沙厚度的增加,土壤颗粒化效果明显,破碎化程度提高,孔隙度增加,从而有利的缓解了盐碱地的板结现象。
图5. 不同覆沙厚度0~60 cm土层土壤有机质差异
图6. 不同覆沙厚度0~60 cm土层土壤微细观结构图
通过覆盖不同厚度的沙子,从而实现盐碱地土壤的改良,增加了土壤孔隙,有效地改善了土壤的孔隙空间分布。分析不同覆沙厚度下,0~60 cm土层盐碱地土壤各指标的大小及差异性,针对pH而言,覆沙可明显减低土壤pH,并且以覆沙15 cm改善效果最佳,也有利于小麦出苗及生长;对全盐含量的减少具有显著的作用。覆沙盐碱地较未覆沙可有效提高盐碱地土壤下层有机质含量,为作物生长提供适宜的养分条件;通过分析覆沙厚度为0、5、9和13 cm的盐碱地,土壤颗粒化效果明显,破碎化程度提高,孔隙度增加,有力地破除了盐碱地的板结现象。
李 娟. 覆沙厚度对盐碱地理化性状及微观结构的影响Sieved Sand Thickness of Salty Soil Physical and Chemical Properties and the Influence of the Concept of Micro Structure[J]. 环境保护前沿, 2019, 09(03): 358-364. https://doi.org/10.12677/AEP.2019.93050