腐植酸土壤调理剂对黄河三角洲盐碱土化学性状及小麦产量的影响

于晓东, 郭新送, 陈士更, 张丽, 范仲卿, 丁方军

农学学报. 2020, 10(11): 25-31

PDF(1247 KB)
PDF(1247 KB)
农学学报 ›› 2020, Vol. 10 ›› Issue (11) : 25-31. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas20190700100
土壤肥料/资源环境/生态

腐植酸土壤调理剂对黄河三角洲盐碱土化学性状及小麦产量的影响

作者信息 +

Humic Acid Soil Conditioner: Effects on Chemical Properties of Saline-alkali Soil and Wheat Yield in the Yellow River Delta

Author information +
History +

摘要

为研究腐植酸土壤调理剂对黄河三角洲盐碱土的改良效果,通过腐植酸土壤调理剂与常规肥料配伍,在黄河三角洲盐碱土壤上进行3年小麦定位试验。结果表明:施用腐植酸土壤调理剂能够改善土壤化学性状。与常规施肥相比,施用腐植酸土壤调理剂后,土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别提高3.8%~5.0%、8.6%~12.0%、16.4%~29.2%、27.3%~30.7%。腐植酸土壤调理剂能够改良土壤盐碱障碍,相比常规施肥处理,pH降低0.30~0.43个单位,碱化度降低4.6%~27.2%,脱盐率为17.28%~23.53%,钠离子含量降低15.4%~42.7%,氯离子含量降低20.7%~37.6%。2250 kg/hm2和3000 kg/hm2土壤调理剂施用量间均无显著差异。腐植酸土壤调理剂能够提高小麦产量,与常规施肥相比,小麦产量提高7.47%~25.83%。综上,施用腐植酸土壤调理剂2250 kg/hm2是改良黄河三角洲盐碱土以及提高小麦产量的最佳用量。

Abstract

To study the improving effect of humic acid soil conditioner on saline-alkali soil in the Yellow River Delta, humic acid soil conditioner was combined with conventional fertilizer, and a 3-year wheat positioning test on saline-alkali soil in the Yellow River Delta was carried out. The results showed that: the humic acid soil conditioner could improve soil chemical properties; compared with conventional fertilization, the soil organic matter, alkali-hydrolyzed N, available P and available K was increased by 3.8%-5.0%, 8.6%-12.0%, 16.4%-29.2% and 27.3%-30.7%, respectively, in soil treated by humic acid soil conditioner; compared with conventional fertilization, humic acid soil conditioner could improve soil salinity barrier, the soil pH was reduced by 0.30-0.43 units, soil exchangeable sodium percentage was reduced by 4.6%-27.2%, the desalination rate was 17.28%-23.53%, the content of soil Na+ and Cl- was reduced by 15.4%-42.7% and 20.7%-37.6%, respectively; there was no significant difference between humic acid soil conditioner application of 2250 kg/hm2and 3000 kg/hm2; compared with conventional fertilization, the wheat yield of soil applied with humic acid soil conditioner could increase by 7.47%-25.83%. In conclusion, humic acid soil conditioner of 2250 kg/hm2 is regarded as the optimum dosage to improve the saline-alkali soil and increase wheat yield in the Yellow River Delta.

关键词

腐植酸 / 土壤调理剂 / 盐碱土 / 小麦 / 产量

Key words

Humic Acid / Soil Conditioner / Saline-alkali Soil / Wheat / Yield

引用本文

导出引用
于晓东 , 郭新送 , 陈士更 , 张丽 , 范仲卿 , 丁方军. 腐植酸土壤调理剂对黄河三角洲盐碱土化学性状及小麦产量的影响. 农学学报. 2020, 10(11): 25-31 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas20190700100
Yu Xiaodong , Guo Xinsong , Chen Shigeng , Zhang Li , Fan Zhongqing , Ding Fangjun. Humic Acid Soil Conditioner: Effects on Chemical Properties of Saline-alkali Soil and Wheat Yield in the Yellow River Delta. Journal of Agriculture. 2020, 10(11): 25-31 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas20190700100

0 引言

土壤盐渍化是制约土地生产力和农业可持续发展的全球性环境问题[1],全世界盐碱地面积约为9.55×108 hm2,中国约有9.91×107 hm2[2]。盐碱土具有含盐量高、pH高、土壤结构差等不良理化性质[3,4],严重影响作物产量和品质,甚至造成植物死亡[5,6,7]
改良盐碱土的主要方法有物理、化学、生物改良[8,9]。物理改良是通过水利措施,高灌低排、压盐排碱。该措施一是需要地下水位低、具有完备的排碱排盐系统、不易反盐;二是工程量大,适用规模较小。石灰类改良剂能够降低土壤全盐含量和pH[10],是一种应用时间最长、应用最广的化学改良法,但长期使用可能导致土壤板结[11]。有机物料是公认的用于改良土壤的物料,其中使用较多的是秸秆、有机肥及生物炭,秸秆及有机肥施用量大,效果良莠不齐,而生物炭作为生物改良剂,除了价格昂贵以外,还可能造成土壤次生污染[12]
近年来,以腐植酸为基础物料的调理剂研发与应用较多,作为腐植酸土壤调理剂,一方面其添加的腐植酸物质,施入土壤以后可以增加土壤有机质含量,形成弱酸缓冲体系,维持土壤酸碱平衡,改善土壤理化性状[13,14];另一方面,添加了钙、镁、硅等矿物成分,对提高土壤阳离子交换量、降低盐碱化程度具有重要作用。为探究黄河三角洲盐碱土腐植酸土壤调理剂的最佳用量,本研究对比不同用量的腐植酸土壤调理剂与常规肥料配伍对盐碱土壤的改良效果,以期为腐植酸土壤调理剂的推广应用提供理论依据与实践支撑。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

研究田间试验于2016年10月—2019年6月在德州市德城区天衢办事处二屯村进行。试验地位于北纬37°27′,东经116°18′56″。该地区属暖温带大陆性气候,年均气温13.1℃,年均光照2660 h、光照率61%,年均降水556.2 mm,无霜期204天。
室内试验于2017年6月—2019年6月在山东农大肥业科技有限公司进行。

1.2 试验材料

1.2.1 供试土壤 土壤类型为盐碱化土壤,表层质地为潮壤土,肥力均匀,排灌条件良好。0~20 cm供试土壤基本理化性状,见表1
表1 供试土壤基本理化性状
检测项目 有机质/(g/kg) 碱解氮/(mg/kg) 有效磷/(mg/kg) 速效钾/(mg/kg) 水溶性盐总量/(g/kg) pH
检测结果 10.2 35.5 13.1 149.5 3.3 8.1
1.2.2 供试作物 供试作物为小麦,品种为‘济麦22’,播种量为150 kg/hm2。2016年种植日期为10月20日,2017年种植日期为10月13日,2018年种植日期为10月15日,收获日期分别为2017年6月14日、2018年6月7日、2019年6月10日。
1.2.3 供试肥料 常规复混肥(N-P2O5-K2O为16-21-5),腐植酸土壤调理剂(CaO含量18.0%,SiO2含量6.0%,MgO含量5.0%,S含量6.0%,HA含量6%,pH 5.0~8.0)。以上肥料均由山东农大肥业科技有限公司提供。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 试验设5个处理(见表2),每个处理50 m2,3次重复。
表2 试验设计
编号 处理
T1 常规施肥+施用腐植酸土壤调理剂3000 kg/hm2
T2 常规施肥+施用腐植酸土壤调理剂2250 kg/hm2
T3 常规施肥+施用腐植酸土壤调理剂1500 kg/hm2
T4 常规施肥
T5 空白
试验连续进行3年,土壤调理剂与常规施肥时间一致,一次性基施。施肥时间为2016年10月15日、2017年10月7日、2018年10月11日。各小区除施肥处理不同外,试验期间采取的其他农艺措施和田间管理措施,诸如浇水、划锄、防病、除草等实施水平严格一致。
1.3.2 样品采集与测定 在每一季小麦收获时,按照5点混合取样法采集各个小区0~20 cm土壤样品。参照《土壤农化分析(第三版)》[15],测定土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、碱化度、pH、土壤全盐含量、钠离子、氯离子等指标。
小麦测产方法:在小麦收获时,以小区为单位,在小区中间部位量取1 m2区域测定穗数;随机抽取100穗调查穗粒数;收获1 m2籽粒经自然风干,测定籽粒含水量后,折合成公顷产量,并测定千粒重。
1.3.3 试验仪器 恒温数显油浴锅(HH-S型,江苏,0.1℃)、分光光度计(754型,上海,0.001)、火焰光度计(FP6410型,上海,0.1)、pH计(PHS-3C,杭州,0.01)、往复式振荡机(SHZ-82A,常州,0.1℃)、鼓风干燥箱(FXB101-1,上海,1℃)。
1.3.4 统计分析 田间调查和室内测定数据采用Excel和SAS程序软件(SAS 9.3, 2012)进行计算、统计分析与绘图,采用Duncan差异显著性检验,分析不同处理间的显著性(P<0.05)水平。

2 结果与分析

2.1 腐植酸土壤调理剂对土壤化学性状的影响

经过连续3年的田间小区试验,试验前与试验后相比,各处理的土壤有机质有一定的变化幅度,连续施用腐植酸土壤调理剂的土壤有机质显著高于常规施肥的土壤有机质,且有机质含量呈升高趋势,到2019年施用腐植酸土壤调理剂的小区土壤有机质较常规施肥提升3.8%~5.0%。不同用量腐植酸土壤调理剂对有机质含量的影响不显著(见表3)。到2019年,施用腐植酸土壤调理剂与常规施肥相比能够显提高碱解氮、有效磷、速效钾的含量,增幅分别为8.6%~12.0%、16.4%~29.2%、27.3%~30.7%。
表3 不同处理的土壤化学指标
测定时间(年.月.日) 处理 有机质/(g/kg) 碱解氮/(mg/kg) 有效磷/(mg/kg) 速效钾/(mg/kg)
2017.6.14 T1 10.35b 36.15b 14.26c 157.09d
T2 10.34b 35.89b 13.23b 156.20d
T3 10.34b 35.93b 13.45b 152.54c
T4 10.25a 32.64a 12.46a 129.56b
T5 10.22 a 32.06a 12.49a 116.99a
2018.6.7 T1 10.45b 36.43b 14.37c 158.19d
T2 10.42 b 35.74b 14.30c 157.10d
T3 10.41b 35.14b 13.72b 152.33c
T4 10.27a 31.88a 12.47a 128.85b
T5 10.25a 31.39a 12.36a 114.55a
2017.9.10 T1 10.94b 36.95b 16.26d 159.98d
T2 10.84b 36.52b 15.46c 157.44cd
T3 10.82b 35.80 b 14.66b 155.73c
T4 10.42a 32.98a 12.59a 122.38b
T5 10.41a 32.92a 12.28a 113.70a
注:同列数据后不同字母表示处理间在0.05水平差异显著。下同。
不同用量腐植酸土壤调理剂处理的土壤碱解氮、速效钾含量差异不显著,有效磷的含量差异显著且随腐植酸土壤调理剂用量的增加而增加。

2.2 腐植酸土壤调理剂对土壤盐碱障碍特性的影响

2.2.1 腐植酸土壤调理剂对土壤pH的影响 在盐碱地上施用腐植酸土壤调理剂能降低土壤pH(见表4)。第一季小麦收获后,施用腐植酸土壤调理剂的土壤pH较未施用土壤调理剂处理降低0.10~0.29个单位。不同腐植酸土壤调理剂施用量之间,以3000 kg/hm2施用量处理的土壤pH降低幅度较大,显著大于2250、1500 kg/hm2用量处理。第二季小麦收获后,施用腐植酸土壤调理剂处理的土壤pH较2017年有小幅降低;同时,在本年度,较未施用土壤调理剂处理,土壤pH降低0.30~0.43个单位。不同土壤调理剂用量间的土壤pH差异不显著。在第三季小麦收获后的土壤pH变化基本同第二季一致,即施用土壤调理剂就能改善土壤的碱化程度,以2250~3000 kg/hm2用量较为适宜。
表4 不同处理的土壤pH
试验处理 2017.6.14 2018.6.7 2019.6.10
T1 8.46a 8.33a 7.92a
T2 8.62a 8.39a 7.98a
T3 8.65b 8.46a 8.05b
T4 8.78c 8.52b 8.14c
T5 8.75c 8.76c 8.35d
2.2.2 腐植酸土壤调理剂对土壤碱化度的影响 一般把碱化度>20%定为碱土,5%~20%定为碱化土。本试验过程中土壤一直处于碱化土状态,但施用土壤调理剂处理能减轻土壤碱化程度(见表5)。
表5 不同处理的土壤碱化度 %
处理 2017.6.14 2018.6.7 2019.6.10
T1 5.58a 5.73a 5.48a
T2 6.25a 5.81a 5.46a
T3 6.40b 6.42a 6.37b
T4 6.54c 6.24b 6.68c
T5 6.98c 6.84c 7.53d
第一季小麦收获后,施用腐植酸土壤调理剂的土壤碱化度较未施用土壤调理剂处理降低2.1%~20.1%。不同腐植酸土壤调理剂施用量之间,以2250、3000 kg/hm2施用量处理的土壤碱化度降低幅度较大,显著大于1500 kg/hm2用量处理。第二季小麦收获后,施用腐植酸土壤调理剂处理的土壤碱化度较2015年有小幅降低;同时,在本年度,与未施用土壤调理剂处理相比,土壤碱化度降低6.1%~16.2%,不同腐植酸土壤调理剂用量间的土壤碱化度差异不显著。在第三季小麦收获后,施用腐植酸土壤调理剂的土壤碱化度持续降低,变化规律基本同第一季一致,土壤碱化度降低4.6%~27.2%,施用腐植酸土壤调理剂能显著降低土壤碱化度,其中,腐植酸土壤调理剂2250、3000 kg/hm2用量处理的土壤碱化度显著低于1500 kg/hm2施用量。综上,施用腐植酸土壤调理剂能够降低土壤碱化度,且以2250~ 3000 kg/hm2用量较为适宜。

2.3 腐植酸土壤调理剂对土壤盐分及离子组成影响

2.3.1 腐植酸土壤调理剂对土壤盐分的影响 盐分是制约盐碱地小麦产量的主要因素,尤其是小麦冬前的分蘖。施用碱性土壤调理剂对土壤盐分有一定的抑制作用。从2016年开始,连续施用腐植酸土壤调理剂的耕层土壤盐分呈现降低趋势。与对照相比,施用腐植酸土壤调理剂降低土壤含盐量0.53~0.70 g/kg,降幅19.06%~25.18%;而常规施肥处理的耕层土壤盐分呈升高趋势(见表6)。
表6 不同处理的土壤盐分含量及脱盐率
处理 全盐/(g/kg) 脱盐率/%
2017年 2018年 2019年 2017年 2018年 2019年
T1 2.47a 2.34a 2.08a 11.15 16.43 23.53
T2 2.66b 2.43a 2.15a 4.32 13.21 20.96
T3 2.76c 2.63b 2.25b 0.72 6.07 17.28
T4 2.82d 2.80c 2.78c -1.44 0 -2.21
T5 2.78d 2.80c 2.72c
经过3年的定位试验,在盐碱地上施用腐植酸土壤调理剂的耕层土壤脱盐率为0.72%~11.15%(2017年小麦收获季)、6.07%~16.43%(2018年小麦收获季)和17.28%~23.53%(2019年小麦收获季),土壤盐分逐年降低,降幅增大。不同腐植酸土壤调理剂用量间,施用2250、3000 kg/hm2的耕层土壤盐分显著低于1500 kg/hm2处理。施用2250 kg/hm2和3000 kg/hm2间在2015年有显著差异,而在2016年和2017年差异不显著。综上所述,腐植酸土壤调理剂2250~3000 kg/hm2用量对降低土壤盐分较为适宜。
2.3.2 腐植酸土壤调理剂对土壤钠离子的影响 Na+是土壤盐害的主要盐分离子,也是土壤阳离子交换量中主要的阳离子,土壤调理剂中有大量的钙、镁二价离子,土壤胶体呈负电荷,在吸附土壤阳离子时优先吸附二价离子,同时已被土壤吸附的钠离子也可通过钙镁离子的置换作用交换出来,置换出的钠离子在浇水或降雨的条件下淋溶到地下水中,从而降低耕层土壤中钠离子含量。
第一季小麦收获后,施用腐植酸土壤调理剂的土壤钠离子较未施用土壤调理剂处理降低6.7%~36.8%。不同腐植酸土壤调理剂施用量间以2250~3000 kg/hm2施用量处理的土壤钠离子含量降低幅度较大,显著大于1500 kg/hm2用量处理(见表7)。第二季、第三季小麦收获后,施用腐植酸土壤调理剂处理的土壤钠离子含量较第一季有小幅降低,较未施用土壤调理剂的处理相比,耕层土壤钠离子含量分别降低9.9%~42.2%(2018年小麦收获季)和15.4%~42.7%(2019年小麦收获季),变化规律基本同第一季一致,不同土壤调理剂施用量间以2250~3000 kg/hm2施用量处理的土壤钠离子含量降低幅度较大。
表7 不同处理的耕层土壤钠离子含量 g/kg
处理 2017年 2018年 2019年
T1 0.98a 0.85a 0.82a
T2 1.05a 0.98a 0.86a
T3 1.40b 1.28b 1.15b
T4 1.50c 1.42c 1.36c
T5 1.55c 1.47c 1.43c
2.3.3 腐植酸土壤调理剂对土壤氯离子的影响 土壤氯离子是土壤盐害的主要阴离子。第一季小麦收获后,施用腐植酸土壤调理剂的土壤氯离子较未施用土壤调理剂处理降低10.3%~29.3%(见表8)。不同腐植酸土壤调理剂施用量之间,差异不显著。第二季小麦收获后,施用腐植酸土壤调理剂处理的土壤氯离子含量较2015年有小幅降低;同时,在本年度,较未施用土壤调理剂处理相比,土壤氯离子含量降低5.2%~33.7%,不同腐植酸土壤调理剂施用量间以2250~3000 kg/hm2施用量处理的土壤氯离子含量降低幅度较大,显著大于1500 kg/hm2用量处理。在第三季小麦收获后,施用腐植酸土壤调理剂的土壤氯离子含量持续降低,变化规律基本同第二季一致,土壤氯离子含量降低20.7%~37.6%。综上,施用腐植酸土壤调理剂能显著降低土壤氯离子含量,其中,以腐植酸土壤调理剂2250~ 3000 kg/hm2用量的效果较好。
表8 不同处理的耕层土壤氯离子含量 g/kg
处理 2017年 2018年 2019年
T1 0.58a 0.55a 0.53a
T2 0.65a 0.63a 0.56a
T3 0.70a 0.73b 0.65b
T4 0.78b 0.77c 0.82c
T5 0.82b 0.83c 0.85d

2.4 腐植酸土壤调理剂对小麦产量的影响

2016—2017年,各处理的小麦产量在5234.90~ 6117.55 kg/hm2之间(见图1)。其中施用腐植酸土壤调理剂处理的小麦产量显著高于常规施肥处理,小麦产量提高幅度4.63%~9.87%。不同腐植酸土壤调理剂施用量处理间以1500 kg/hm2的施用量小麦产量最高,显著高于3000 kg/hm2的施用量,但与施用2250 kg/hm2腐植酸土壤调理剂处里无显著差异。
图1 不同处理的小麦产量

Full size|PPT slide

2017—2018年,各处理的小麦产量在5332.95~6968.95 kg/hm2之间。其中施用腐植酸土壤调理剂处理的小麦产量显著高于常规施肥处理,小麦产量提高幅度5.31%~16.30%。不同腐植酸土壤调理剂施用量处理间以3000 kg/hm2的施用量小麦产量较高,但腐植酸土壤调理剂2250 kg/hm2与3000 kg/hm2用量间的小麦产量无显著差异。
2018—2019年,各处理的小麦产量在4823.10~7075.85 kg/hm2之间。其中施用腐植酸土壤调理剂处理的小麦产量显著高于常规施肥处理,小麦产量提高幅度7.47%~25.83%。不同腐植酸土壤调理剂施用量处理间以2250~3000 kg/hm2的施用量小麦产量较高,显著高于其他用量处理,但腐植酸土壤调理剂 2250 kg/hm2与3000 kg/hm2用量间的小麦产量无显著差异。

3 讨论

3.1 腐植酸土壤调理剂对土壤化学性状的影响

土壤有机碳既为植物生长提供碳源,维持土壤良好的物理结构,也是一个影响土壤微生物多样性的重要因素[16]。腐植酸是一种天然有机物质,本身含碳量较高,作为土壤有机碳源,可补充土壤有机质[17],对土壤肥力和碳循环均有较大影响。与常规施肥相比,连续施用腐植酸土壤调理剂以后,土壤有机质含量提高3.8%~5.0%。这可能与腐植酸富含多种官能团有关[18],与前人的研究结果一致[19]。土壤有效养分可被作物直接吸收利用,其含量对于作物生长发育起着重要的作用。本研究中,经过3年试验,与常规施肥相比,碱解氮、有效磷、速效钾的含量均显著增加,速效钾增幅最大(27.3%~30.7%),其次是有效磷,碱解氮的增幅最小。这可能是由于腐植酸一方面能够增加土壤中真菌的数量,其与土壤中速效氮磷钾的含量呈极显著正相关[20,21]。另一方面,腐植酸土壤调理剂中的腐植酸施入土壤以后,能够减少磷的固定,活化被固定的磷,促进无效钾向有效钾转化,从而进一步提高土壤中有效磷和速效钾的含量,这与前人的研究结果一致[17,22]

3.2 腐植酸土壤调理剂对土壤盐碱障碍特性的影响

腐植酸是一种有机酸,能与土壤中阳离子结合生成腐植酸盐,进而形成腐植酸-腐植酸盐相互转化的缓冲系统,因此可以起到调节土壤酸碱度的作用[23]。本研究中,施用腐植酸土壤调理剂与常规施肥相比,能够显著降低土壤pH 0.30~0.43个单位,与李鹏程等[24]研究结果一致。土壤的碱化度与土壤离子交换量、土壤交换性Na+的含量有关。土壤交换性Na+是重要的土壤改良指标[25],土壤中存在的大量交换性Na+导致土壤不断恶化[26]。本研究中,施用腐植酸土壤调理剂,能够显著降低土壤碱化度。连续施用腐植酸土壤调理剂3年后,土壤碱化度较常规施肥降低4.6%~27.2%。这可能是由于腐植酸土壤调理剂中含有Ca2+,能够代换土壤中的Na+;另外腐植酸土壤调理剂中的腐植酸能够中和碱性,可以吸附游离的Na+,导致土壤中交换性Na+的含量降低。这与邵玉翠等[27]的研究结果一致。

3.3 腐植酸土壤调理剂对土壤盐分及离子组成影响

孙在金等[28]研究发现,腐植酸能够降低全盐量12.2%~22.8%;李杰等[10]研究表明,施用腐植酸土壤调理剂,能够降低盐碱土壤含盐量,脱盐率15.1%~29.3%。本研究中,连续3年施用腐植酸土壤调理剂,土壤含盐量逐年降低,降幅增大,试验结束时,土壤脱盐率17.28%~23.53%,与前人的研究结果一致。李旭霖等[29]研究表明,施用改良剂处理能降低土壤中的Na+和Cl-含量,Na+含量减少了7.35%~42.53%,Cl-含量减少4.38%~54.1%。本研究中,施用腐植酸土壤调理剂处理的土壤钠离子含量与常规施肥相比降低15.4%~42.7%,土壤氯离子含量降低20.7%~37.6%。与前人的研究结果一致。这可能是由于腐植酸土壤调理剂中的腐植酸含有大量的羧基和酚羟基等酸性官能团,使其具有很高的阳离子交换量,能够吸附和交换阳离子。对于Na+,可以与腐植酸直接进行离子交换,从而降低土壤溶液中Na+的浓度和危害,也可与腐植酸土壤调理剂带入土壤中的Ca2+置换,加速Na+的淋洗,减低Na+的含量;对于Cl-,可能与腐植酸形成络合物,改变了形态,降低了土壤中的含量。

3.4 腐植酸土壤调理剂对小麦产量的影响

孙在金[30]研究表明,腐植酸调理剂能够促进棉花的生长,提高产量。张济世等[7]也有相关类似的报道,发现腐植酸调理剂能够提高小麦产量。李杰等[10]研究表明,施用腐植酸调理剂能够提高番茄的产量。本研究中,施用腐植酸土壤调理剂处理的小麦产量显著高于常规施肥处理,小麦产量提高7.47%~25.83%。与前人的研究结果一致。这一方面可能是由于腐植酸土壤调理剂能够增加土壤速效氮磷钾的含量,腐植酸能够刺激根系吸收养分,促进作物生长发育;另一方面,腐植酸能够促进作物对Mg2+和Fe2+的吸收,增加叶绿素含量,进而增强光合作用,促进干物质积累,提高产量。

4 结论

(1)腐植酸土壤调理剂能够改善土壤化学性状。与常规施肥相比,施用腐植酸土壤调理剂土壤有机质含量提高3.8%~5.0%,碱解氮提高8.6%~12.0%,有效磷提高16.4%~29.2%,速效钾提高27.3%~30.7%。不同用量腐植酸土壤调理剂处理的土壤碱解氮、速效钾含量差异不显著,有效磷的含量差异显著且腐植酸土壤调理剂用量3000 kg/hm2处理最高。
(2)腐植酸土壤调理剂能够改良土壤盐碱障碍,降低土壤含盐量。施用腐植酸土壤调理剂相比常规施肥处理,pH降低0.30~0.43个单位,碱化度降低4.6%~27.2%,脱盐率达到17.28%~23.53%,钠离子降低15.4%~42.7%,氯离子降低20.7%~37.6%。
(3)腐植酸土壤调理剂提高小麦产量,施用3年后,与常规施肥相比,小麦产量提高7.47%~25.83%。但腐植酸土壤调理剂2250 kg/hm2与3000 kg/hm2用量间的小麦产量无显著差异。
(4)在本试验条件下,施用腐植酸土壤调理剂2250 kg/hm2是改良黄河三角洲盐碱土以及提高小麦产量的最佳用量。

参考文献

[1]
Ding J L, Yu D L. Monitoring and evaluating spatial varia-bility of soil salinity in dry and wet seasons in the Werigan-Kuqa Oasis, China, using remote sensing and electromagnetic induction instruments[J]. Geoderma, 2014,235/236:31-322.
[2]
Zhang F, Chen X, Vitousek P. Chinese agriculture: An experiment for the world[J]. Nature, 2013,497:33-35.
[3]
Yuan J H, Xu R K, Zhang H. The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures[J]. Bioresource Technology, 2011,102(3):88-97.
[4]
Laird D A, Fleming P, Davis D D, et al. Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil[J]. Geoderma, 2010,158(s3/4):443-449.
[5]
杨军, 邵玉翠, 高伟, 等. 不同改良剂与培肥方式对咸灌土壤改良效果的研究[J]. 中国农学通报, 2012,28(36):113-118.
[6]
Saifullsh, Saad D, Asif N, et al. Biochar application for the remediation of salt-affected soils: challenges and opportunities[J]. Science of the Total Environment, 2018,625(1):320-335.
[7]
张济世, 于波涛, 张金凤, 等. 不同改良剂对滨海盐渍土土壤理化性质和小麦生长的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2017,23(3):704-711.
[8]
李北齐, 王倡宪, 孟瑶, 等. 生物有机肥对盐碱土壤养分及玉米产量的影响[J]. 中国农学通报, 2011,27(21):182-186.
[9]
杨静, 杨明欣, 董宝梯, 等. 咸水灌概下土壤水盐动态和作物生长研究进展[J]. 中国生态农业学报, 2011,19(4):976-981.
我国淡水资源短缺且分布不均, 供求矛盾突出, 合理开发利用咸水资源、增辟灌溉水源将成为解决水资源危机的重要途径之一。本文从以下几个方面对国内外咸水资源灌溉利用的研究进展进行了综述, 以期为咸水安全灌溉提供指导。(1)咸水灌溉对土壤水盐运移的影响, 主要包括咸水灌溉后不同土层土壤水盐分布规律、不同灌溉水矿化度对土壤水盐运移的影响、灌溉方式对土壤盐分积累的作用; (2)咸水灌溉对作物生长的影响, 主要包括咸水灌溉与作物产量、品质的关系; (3)咸水灌溉对作物生理变化的影响及其作用机理, 主要包括咸水灌溉对植株脯氨酸含量、抗氧化酶活性、丙二醛含量、叶绿素含量及光合作用的影响。
[10]
李杰, 姬景红, 李玉影, 等. 施用改良剂对大庆盐碱土的改良效果研究[J]. 中国土壤与肥料, 2016(2):50-54.
[11]
孟赐福, 水建国, 傅庆林, 等. 浙江中部红壤施用石灰对土壤交换性钙、镁及土壤酸度的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 1999,5(2):129-36.
为了确定红壤施用石灰后钙、镁移动和土壤酸化速率,监测了耕层(10~20cm)和底土(20~60cm)的pH和交换性Ca2+、Mg2+、Al2+的长期变化。结果表明,耕层交换性Ca2+在施用石灰后的一年半时间达到最高值,此后随着时间的推移而急剧减少;而底土的交换性Ca2+随石灰用量的增加和施用石灰后时间的推移而增加。镁在土壤剖面中的移动比钙快;施用石灰后耕层和底土酸度的降低与交换性Ca2+的增加基本同步。在本试验条件下,不论施用石灰与否都存在着复酸化过程,但施用石灰后复酸化作用更强。
[12]
Nair R, Mohamed M S, Gao W, et al. Effect of carbon nanomaterials on the germination and growth of rice plants[J]. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2012,12(3):2212-2220.
For the successful diverse applications of different nanomaterials in life sciences, it is necessary to understand the ultimate fate, distribution and potential environmental impacts of manufactured nanomaterials. Phytotoxicity studies using higher plants is an important criterion for understanding the toxicity of engineered nanomaterials. We studied the effects of engineered carbon nanomaterials of various dimensionalities (carbon nanotubes, C-60, graphene) on the germination of rice seeds. A pronounced increase in the rate of germination was observed for rice seeds in the presence of some of these carbon nanostructures, in particular the nanotubes. Increased water content was observed in the carbon nanomaterial treated seeds during germination compared to controls. The germinated seeds were then grown in a basal growth medium supplemented with carbon nanomaterials for studying their impact on further seedling growth. Treated seedlings appeared to be healthier with well-developed root and shoot systems compared to control seedlings. Our results indicate the possible use for carbon nanomaterials as enhancers in the growth of rice seedlings.
[13]
廖宗文, 刘可星, 毛小云. 腐植酸的三大作用—有机营养、活化、微生态调控及其技术开发[J]. 腐植酸, 2012(6):1-4.
[14]
杜振宇, 王清华, 刘方春, 等. 腐植酸对钾在褐土中迁移和转化的影响[J]. 土壤, 2012,44(5):822-826.
[15]
鲍士旦. 土壤农化分析(第三版)[M]. 北京: 中国农业出版社, 2008.
[16]
杨海波, 陈运, 侯宪文, 等. 生物腐植酸对土壤碳组分的影响[J]. 中国农学通报, 2015,31(20):137-141.
[17]
陈士更, 张民, 丁方军, 等. 腐植酸土壤调理剂对酸化果园土壤理化性状及苹果产量和品质的影响[J]. 土壤, 2019,51(1):83-89.
[18]
陈振德, 何金明, 李祥云, 等. 施用腐植酸对提高夏玉米氮肥利用率的研究[J]. 中国生态农业学报, 2007,15(1):52-54.
试验研究腐殖酸与尿素配合施用对玉米养分吸收、产量与N肥利用率的影响结果表明,腐殖酸能明显促进玉米植株对N、P、K养分的吸收,滞留在茎叶的N和K2O明显增加。在尿素中添加腐殖酸能明显提高玉米产量和N肥利用率。在尿素中添加10%的腐殖酸玉米产量和N肥利用率综合效果较好。
[19]
林枫, 李艳梅, 孙笑梅, 等. 腐植酸与氮肥配施对土壤理化性质的影响[J]. 中国农学通报, 2018,34(23):80-85.
[20]
段佳丽, 薛泉宏, 舒志明, 等. 放线菌Act12与腐植酸钾配施对丹参生长及其根域微生态的影响[J]. 生态学报, 2015,35(6):1807-1819.
探讨生防放线菌菌剂与腐植酸钾配施对丹参生长及其根域微生态的影响。以常规移栽处理为对照,研究小区试验中放线菌菌剂与腐植酸钾不同配施比例下对丹参生长、产量及抗根结线虫侵染的影响;并采用稀释平皿涂抹法测定丹参根区土壤、根表土壤、根外土壤及根系中细菌(B)、真菌(F)与放线菌(A)的数量,同时对优势细菌、真菌和放线菌进行了分子生物学鉴定,研究放线菌菌剂与腐植酸钾配施处理下丹参根域微生态变化。研究结果表明:①配施能增强菌剂对丹参的促生效果。菌剂与腐植酸钾配施T20处理丹参出苗率较对照提高8.7%,收获时的死亡率较对照减少39.0%;茎叶鲜质量、根鲜质量、单株根鲜质量、根干质量以及单株根干质量分别较对照增加6.1%、28.6%、11.1%、36.3%以及9.0%。②可以调整丹参植株根域土壤微生态平衡,降低有害微生物数量,增加有益微生物数量,改善微生物区系。在丹参根表土壤中,菌剂与腐植酸钾配施处理B/A值较对照降低78.4%,A/F值较对照增加95.0%。在丹参根系内,菌剂与腐植酸钾配施处理细菌数量较对照增加195.0%,未检测到真菌和放线菌存在。③在放线菌处理丹参根区、根表土壤中,有6株优势菌可能对丹参生长及抗病有益:3株优势细菌分别为硝基愈疮木胶节杆菌(Arthrobacter nitroguajacolicus)、放射型根瘤菌(Rhizobium radiobacter)和弗雷德里克斯堡假单胞菌(Pseudomonas frederiksbergensis);3株优势放线菌分别为淀粉酶产色链霉菌(Streptomyces diastatochromogenes)、砖红链霉菌(S. lateritius)和卡伍尔链霉菌(S. cavourensis)。有2株优势菌疑为有害微生物:优势细菌为耐寒短杆菌(Brevibacterium frigoritolerans),优势放线菌为肿痂链霉菌(S. turgidiscabies)。这2种菌对其他作物的有害作用已有报道。④对丹参根结线虫侵染有强烈抑制作用,可使田间根结线虫侵染率降低49.3%。生防放线菌与腐植酸钾配施处理后能明显促进丹参生长,提高丹参产量及抗病虫能力,调节丹参根域微生态平衡。
[21]
刘兰兰, 史春余, 梁太波, 等. 腐植酸肥料对生姜土壤微生物量和酶活性的影响[J]. 生态学报, 2009,29(11):6136-6141.
设4个处理:空白对照、等量腐植酸、等量无机养分和腐植酸复合肥。通过小区试验,研究了腐植酸肥料在生姜不同生育时期对土壤微生物量和3种重要酶活性的影响。结果表明:与不施肥处理比较,施用腐植酸使前期的微生物量碳增加、脲酶活性降低,后期的微生物量碳减少、脲酶活性提高;施用腐植酸增加土壤活跃微生物量、提高酸性磷酸酶活性、降低蔗糖酶活性,全生育期平均土壤活跃微生物量和酸性磷酸酶活性分别提高17.34%和11.40%、蔗糖酶活性降低10.57%。与施用等量无机养分处理比较,施用腐植酸复合肥也使前期的微生物量碳增加、脲酶活性降低,后期的微生物量碳减少、脲酶活性提高;施用腐植酸复合肥增加土壤活跃微生物量、提高酸性磷酸酶和蔗糖酶活性,全生育期平均土壤活跃微生物量、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性分别提高18.61%、10.07%和7.61%。
[22]
刘秀梅, 张夫道, 冯兆滨, 等. 风化煤腐殖酸对氮、磷、钾的吸附和解吸特性[J]. 植物营养与肥料学报, 2005,11(5):641-646.
研究了风化煤腐殖酸在不同pH值条件下对氮、磷、钾的吸附和解吸特性。结果表明,1)在pH.4~8条件下,随着氮、磷、钾初始处理浓度的增加,腐殖酸对其吸附量和解吸量均呈上升趋势,但解吸率均呈下降趋势;2)在不同pH值的介质溶液中,腐殖酸对氮、磷、钾的吸附和解吸特性不尽相同,其中,在碱性条件下,腐殖酸对氮的吸附和解吸作用较强,在酸性条件下,腐殖酸对磷的吸附和解吸作用较强,而腐殖酸对钾的的吸附和解吸作用在中性条件下更易发生;3)腐殖酸对氮、磷、钾的等温吸附可用Linear、Langmuir和Freundlich三个吸附方程来拟合,相关性达显著或极显著水平,但以Freundlich方程为最优。
[23]
曾维爱, 曾敏, 周航, 等. 腐植酸和硫酸铁配施改良偏碱烟田土壤的研究[J]. 水土保持学报, 2013,27(3):170-173.
[24]
李鹏程, 苏学德, 王晶晶, 等. 腐植酸肥与菌肥配施对果园土壤性质及葡萄产量、品质的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2018(1):121-126.
[25]
徐胜光, 李淑仪, 蓝佩玲, 等. 燃煤烟气脱硫副产物对花生作物营养效应及其机理[J]. 生态环境, 2003,12(4):415-418.
[26]
毛建华, 陆文龙, 潘洁, 等. 天津滨海盐土的脱盐碱化及其防治[J]. 华北农学报, 1996,11(1):87-92.
天津滨海盐土在长期治理过程中由于盐土的脱盐碱化,以及缺少有机肥料和低矿化(高钠)碱性水灌溉等原因,已出现了程度不等的碱化土壤。试验表明,应用有机无机改土剂和增施有机肥、深耕深翻、咸淡水混合灌溉等农艺措施,并与工程措施、生物措施相结合进行综合治理,能收到明显的改良效果。
[27]
邵玉翠, 任顺荣, 廉晓娟, 等. 盐渍化土壤施用有机物-脱硫石膏改良剂效果的研究[J]. 水土保持学报, 2009,23(5):175-178,183.
[28]
孙在金, 黄占斌, 陆兆华. 不同环境材料对黄河三角洲滨海盐碱化土壤的改良效应[J]. 水土保持学报, 2013,27(4):186-190.
[29]
李旭霖, 刘庆花, 柳新伟, 等. 不同改良剂对滨海盐碱地的改良效果[J]. 水土保持通报, 2015,35(2):219-224.
[30]
孙在金. 脱硫石膏与腐植酸改良滨海盐碱土的效应及机理研究[D]. 北京:中国矿业大学, 2013.

基金

山东省重点研发计划“基于作物提质增效的农业种植精准管理智能服务平台开发与产业化应用”(2019JZZY010713)

版权

版权所有,未经授权,不得转载、摘编本刊文章,不得使用本刊的版式设计。
PDF(1247 KB)

63

Accesses

0

Citation

Detail

段落导航
相关文章

/