施加改良剂对重度盐碱地土壤盐碱动态及草本植物生长的影响

为了探索内陆重度盐碱地的改良新方法,实验通过聚合有机酸(聚马来酸酐和聚丙烯酸)作为降盐碱剂,采用阻盐碱层、表土成膜剂以及土壤孔隙改善剂相结合的方法,对大庆市典型内陆盐碱土进行了改良实验,并在改良后的土壤及对照样地上种植不同植物——白菜、萝卜、菠菜、豚草和长春花,评价改良效果。结果发现:(1)通过施加降盐碱剂、阻盐碱剂及土壤孔隙剂,土壤的pH值和含盐量均有明显降低,下降幅度分别为pH:0.8～1.2、含盐量:0.2%～0.5%,而且表层改良效果优于深层;(2)在上述改良基础上施用表土成膜剂,使得土壤深层与表层盐碱运动减慢,即表层盐碱更低而深层更高,有利于保持表层适宜作物生长的条件;(3)2种聚合有机物比较来看,聚马来酸酐的改良效果好于聚丙烯酸;(4)从5种植物的生长状况来看,施用上述改良剂后较对照能够明显提高作物成活以及生长,特别是改良早期5种植物均呈现明显的生长趋势,而在后期存在生长力下降的趋势,因此,在大面积改良过程中需要考虑连续多次施加降盐碱剂以增强效果。

施加改良剂对重度盐碱地盐碱动态及杨树生长的影响

如何控制盐碱地继续朝向重度盐碱地发展并恢复森林等植被生态系统是国家科技攻关重点方向,也是内陆碳酸钠型盐碱地改良研究的一个重点,以聚马来酸酐(HPMA)和聚丙烯酸(PAA)两种高分子聚合物配合木焦油、木醋液等为降、阻盐碱剂,对重度盐碱地进行改良,以杨树生长情况以及不同层盐碱动态为指标判断其对重度盐碱地的改良效果。结果表明,(1)HPMA与PAA的比较,土壤改良剂聚马来酸酐(HPMA)在阻盐剂(木醋液+木焦油+少量PAA与碱土形成的阻隔盐碱向表层运输的阻盐碱层)阻隔下,使盐碱地pH与盐分明显下降(与对照相比pH下降0.93、盐分下降0.78%),杨树生长速率较高(株高生长速度是对照生长速度的2.41倍、基茎长速度是对照生长速度的2.36倍),改良效果显著。土壤改良剂聚丙烯酸(PAA)与碱土混合在阻盐剂阻隔下,pH与盐分变化较小(与对照相比pH下降0.23、盐分下降0.63%),杨树生长速率缓慢(株高生长速度是对照生长速度的1.43倍、基茎长速度是对照生长速度的1.07倍),较聚马来酸酐处理稍差。(2)加覆膜剂与不加覆膜剂对比发现,加覆膜剂后土壤表层pH值降至8.87,而其他土层pH值无明显变化,覆膜剂对盐碱的作用主要体现在土壤深层与浅层之间的盐碱动态,对深层盐分没有明显抑制作用。(3)通过对不同改良方法根际土与远根土对比发现,经HPMA和PAA处理后根际土壤盐分和pH值均较比远根土降低,说明种植杨树能够强化改良剂的效果。

盐碱地土壤改良剂施用对种子萌发和生长的影响

我国是盐碱地大国,如何改良盐碱地一直是研究热点。选择17种盐碱地改良剂施加于重度盐碱土,以白菜种子萌发指标和改良土壤电导率及pH值为评价指标,筛选出适宜盐碱地改良的土壤改良剂及其比例配比,为盐碱地治理改良提供理论依据。结果表明,(1)与对照盐碱土相比,11种有效改良剂(聚马来酸酐、石膏、羟基乙叉二膦酸、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、多氨基多醚基甲叉膦酸、聚马来酸酐-丙烯酸共聚物、氨基三甲叉膦酸、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸多元共聚、聚丙烯酸、木炭、双1,6-亚己基三胺五甲叉膦酸)不仅使白菜种子发芽,对降低pH有显著作用,对电导率降低影响不明显;其中聚马来酸酐(HPMA)的改良效果最佳,种子发芽各项指标均较高,具有较强的种子生活力,其发芽率、发芽指数、活力指数的活力指标分别达到72.5%,36.2,1.2;种子发芽率,发芽势和发芽指数与土壤pH值有密切关系(p<0.05),但与土壤电导率无关(p>0.05),从而说明不同土壤改良剂的效果主要显现在调节pH的功能上。(2)在施加钙源石膏辅助下,9种改良剂(聚马来酸酐,聚丙烯酸,木炭,木醋液,乙二胺四乙酸,732型阳离子交换吸附树脂(H+型),柠檬酸,柠檬酸钙,氨三乙酸)改良效果有明显提升,改良剂改良后的盐碱土在种子发芽率、发芽指数、活力指数等指标均有所上升,说明外施钙源有助于其它改良剂效果的发挥。(3)不同浓度梯度筛选中,42.8L/m3聚马来酸酐、25kg/m3石膏改良效果最佳,能够有效降低土壤电导率和pH值,改良后盐碱土的种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数均最接近壤土种子发芽率、发芽指数等各项指标,但二者单独施用改良盐碱土其发芽率高于二者混合施用的发芽率,不存在协同效应,故二者不宜混合施用。同时,野外进行改良应该考虑多次少量施用或增加改良剂浓度的方法来增强改良效果。

添加燃煤脱硫废弃物和专用改良剂对碱化土壤和水稻生长的影响

基于大田试验,通过测定土壤理化性质和水稻成活率、株高和产量等,研究了燃煤脱硫废弃物(简称脱硫废弃物)和3种专业改良剂添加对碱化土壤的改良效果。结果表明:脱硫废弃物和改良剂配合施用显著提高了土壤有机质和养分含量,一定程度上降低了碱化度、pH和全盐含量,使水稻成活率、株高和产量分别提高了30.9%、36.3%和64.8%以上;改良剂Ⅲ施用后碱化度降低幅度最大,表现出最高的水稻产量;改良剂Ⅰ的3个施用量水平间,11.25 t/hm2的施用量下有机质和速效K含量显著增加,表现出最高的水稻产量。以上结果表明,脱硫废弃物和改良剂及其配合施用一定程度上改善了土壤性质,从而有利于水稻的生长和发育。此外,改良剂Ⅲ在降低土壤碱化度和提高水稻产量上的效果最佳,但这需要经进一步的试验验证。

盐碱地土壤改良剂筛选研究

为筛选适宜盐碱地改良的土壤改良剂及其最佳配比,通过盆栽试验方法,选择6种环保、低成本土壤改良剂施用于盐碱土上,对种植春小麦后的土壤全盐含量、pH及产量进行研究。结果表明,在各处理中,>20cm土层土壤全盐含量最高,其次是0～5cm土层土壤,5～20cm土层土壤的最低;在不施用土壤改良剂的条件下,灌溉咸水可显著增加土壤全盐含量,而pH降低;35%木质素有机物+35%牛粪+30%石膏处理土壤全盐含量最高;在不施用土壤改良剂的条件下,灌溉咸水与灌溉淡水相比,小麦减产45.2%、千粒重降低12.1%,而小麦的秸秆生物量、根重、根长和株高差异却不显著;在施用土壤改良剂的条件下,平均增产190.0%,其它各指标也显著增加,其中50%醋渣+50%褐煤处理产量最高(11.57穗/盆);在小麦各项生理指标中,秸秆生物量、根重、株高和千粒重与小麦的产量呈显著正相关,而小麦的根长与小麦产量无相关性;在土壤的各指标中,土壤的pH与小麦产量呈负相关。

树皮土基质和降盐碱剂对盐碱土的改良效应

利用改良基质(树皮土基质)和降盐碱剂马来酸酐(HPMA)对盐碱土进行改良,在盐碱土+HPMA(处理1),盐碱土与树皮土基质配比为4∶1+HPMA(处理2),2∶1+HPMA(处理3),1∶1+HPMA(处理4)等不同基质上种植不同植物(亚麻、高粱),观察改良土壤的物理化学特性和植物的生长及生理代谢产物的变化。结果表明:1)经过改良后的盐碱土的pH值和电导率表现明显的下降趋势。最佳效果是pH值降低1.7个单位(对照的盐碱土pH值为10.5,处理4的pH值降低为8.8),较接近对照壤土的pH值(8.3)。改良后的盐碱土(处理4)电导率(481.4μS·cm-1)与对照盐碱土的电导率(614.5μS·cm-1)相比较,减低21.7%。各改良土壤有机质含量和土壤毛细管水上升高度表现不同程度的提高。2)虽然不同植物对于不同改良措施的反应不尽相同,但各改良土壤上不同植物的生长高度均得到提高。3)根据对试验植物在不同处理的生理代谢产物含量(可溶性糖,游离脯氨酸)的分析表明:各改良土壤上随着树皮土基质在盐碱土中比例的增加,植物可溶性糖含量也在逐渐增加,植物游离脯氨酸含量明显降低,表明树皮土基质对盐碱土有良好的改良效果,改良措施使植物受胁迫程度降低。从改良程度上看,加入树皮土基质越多,植物生长越好,但从经济角度来看,在盐碱土中加入HPMA的同时添加1/4的树皮土基质已经使盐碱土的理化特性得到显著改善。

不同改良剂对盐碱棉田的改良和棉花生长及产量影响研究

在盐碱棉田分别施加不同用量的禾康、DS-1997、石膏、沸石,研究了不同改良剂对盐碱棉田土壤含盐量、pH值及对棉花生长和产量的影响。结果表明:4类改良剂对重度棉田的土壤含盐量均有显著影响,但不同施加量的改良剂对棉花苗期和收获期的影响效果不一致;禾康、石膏、沸石的不同施加量处理对土壤pH值的影响为灌水后升高、苗期降低、收获期升高,DS-1997为灌水后升高、苗期继续升高、收获期降低,研究中施用的改良剂对降低土壤pH值的作用均不明显。每公顷施用240kg禾康效果最好,对棉花营养生长具有促进作用,为后期结铃打下基础,皮棉产量最高(505.9kg/hm2)。改良剂对苗期土壤含盐量的降低与棉花生长状况及结铃存在较强的关联性。

四翅滨藜叶片性状对脱硫废弃物和专用改良剂施用的响应

基于大田试验,测定了四翅滨藜(Atriplex canescens)比叶面积(SLA)、叶片N和P浓度、叶片N和P利用效率(NUEN和NUEP)等叶片性状指标,研究了燃煤烟气脱硫废弃物(简称脱硫废弃物)和几种专用改良剂添加对四翅滨藜叶片性状的影响。结果表明:二者配合施用提高了叶片SLA和N、P浓度,降低了叶片NUE;3种专用改良剂配方间,改良剂Ⅲ施用后SLA、N和P浓度提高幅度最大,表现出最低的NUE;改良剂Ⅰ的4个施用水平间,11.25t.hm-2的施用水平下四翅滨藜具有显著高的SLA、N和P浓度,表现出最低的NUE。表明脱硫废弃物和专用改良剂配合施用改善了土壤理化性质、促进了四翅滨藜叶片养分摄取、提高了其叶片光合能力。而这种作用不仅与专用改良剂的配方有关,也受专用改良剂的施用技术的影响。

脱硫废弃物和专用改良剂在碱化土壤改良中的效果

通过大田试验,研究了添加燃煤脱硫废弃物和几种专用改良剂对碱化土壤性质的变化及其对油葵(Helianthusannuus)生长的影响。结果表明:二者配合施用提高了土壤有机质和养分含量,一定程度上降低了碱化度、pH和全盐含量,使油葵出苗率、株高和产量分别提高了116.7%、19.2%和140.7%以上;3种专用改良剂间,改良剂Ⅲ在提高土壤养分含量和降低碱化度和全盐含量等方面的效果最佳,其增产幅度也最高;改良剂Ⅰ的两个施用时期间,秋施显著提高了有机质、全N和碱解N含量,降低了全盐含量,提高了油葵出苗率和产量;改良剂Ⅰ的3个施用水平间,7.50 t hm-2和11.25 t hm-2的施用量下具有较高的全N和碱解N含量、较低的全盐含量和碱化度以及较高的出苗率、株高和产量。以上结果表明脱硫废弃物和改良剂及其配合施用改善了土壤物理化学性质,且有利于油葵的生长和发育。其中,改良剂Ⅲ的改良效果最佳,但其施用技术有待于进一步的研究。

脱硫石膏与结构改良剂配合施用对盐碱地土壤的改良和枸杞生长的影响

龟裂碱土是一种碱化度高、结构极差的碱化土壤,在中国西北地区有大面积的分布。探索综合施用脱硫石膏对碱化土壤结构的影响对阐释改良机理,建立优化的改良方法具有重要意义。该研究通过在河套灌区进行的多年期碱化土壤改良田间试验,分析了不同改良剂处理下土壤理化性质和作物产量的变化,评价了脱硫石膏与结构改良剂配合施用对盐碱土壤的改良效果。结果表明:脱硫石膏与结构改良剂的配合施用显著提高了土壤有机碳、全氮、总孔隙度和大粒级团聚体含量,一定程度上降低了pH、全盐和容重,从而促进了枸杞(Lycium chinense)生长发育、提高了枸杞产量,且其改良效果随结构改良剂施用量增加而增加。在实际推广应用中,依据当地土壤盐碱程度,并综合考虑了枸杞种植过程中的产投比,初步确定T3处理(300kg·hm-2结构改良剂)为最佳的结构改良剂施用量,但其应用效果有待进一步的试验验证。研究结果为控制河套灌区土壤盐碱化进程、实现盐碱土资源可持续利用提供了科学指导。