引用本文
卢建男, 张琼, 刘铁军, 贾儒康, 郭辉, 刘金荣. 不同改良剂对盐碱地土壤及草地早熟禾生长的影响. 草业科学, 2017,34(6):1141-1148
Lu Jian-nan, Zhang Qiong, Liu Tie-jun, Jia Ru-kang, Guo Hui, Liu Jin-rong. Effect of soil conditioners on saline-alkali soil and growth of Kentucky bluegrass. Pratacultural Science,2017,34(6): 1141-1148  
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不同改良剂对盐碱地土壤及草地早熟禾生长的影响
卢建男, 张琼, 刘铁军, 贾儒康, 郭辉, 刘金荣
草地农业生态系统国家重点实验室 兰州大学草地农业科技学院,甘肃 兰州 730020
通信作者;刘金荣(1967-),男,甘肃张掖人,教授,博士,研究方向为草坪逆境与生理。E-mail: [email protected]

第一作者:卢建男(1991-),男,甘肃通渭人,在读硕士生,研究方向为草坪工程。E-mail:[email protected]

收稿日期: 2017-01-03
基金: 基金项目:兰州市科技计划项目——秦王川盐碱地改良与园林绿化技术研究与示范(2013-1-145)
摘要

改良盐碱化土壤是当前亟待解决的环境问题,合理选用土壤改良剂和改良方法对盐碱地的开发利用有重要意义。本研究以兰州新区的盐碱土为盆栽土进行盆栽种植草地早熟禾( Poa pratensis)试验,设有底层衬膜施加不同土壤改良剂的10个处理、底层衬膜不施加土壤改良剂和不衬膜施加1号改良剂。通过测定施加改良剂前土壤的基本理化性质及施加土壤改良剂后土壤pH、全盐量及草地早熟禾的生长指标,对不同的土壤改良剂的效果进行分析对比,选择出最有效的土壤改良剂和改良方法。结果表明,施加土壤改良剂后土壤的pH和全盐量低于施加前,草地早熟禾的高度、密度和盖度优于没有添加改良剂的处理。所选10种盐碱改良剂中,嗜盐碱微生物菌肥改良剂效果最好,改良后土壤pH和全盐量分别为7.37和0.28%,比改良前分别降低了1.09和0.32%,草地早熟禾的高度、密度、盖度及叶绿素含量分别为9.68 cm、2.09株·cm-2、99%、3.13 mg·g-1,改良效果优于无机改良剂和有机肥。土壤底层衬膜对盐碱土的改良效果优于底层不衬膜处理,衬膜处理下土壤pH、全盐量、草地早熟禾生长密度、高度与不衬膜处理相比差异显著( P<0.05)。

关键词: 盐碱地; 土壤改良剂; 全盐量; 草地早熟禾; 衬膜; 生物菌肥; 生长状况
中图分类号:S156 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2017)06-1141-08 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0326
Effect of soil conditioners on saline-alkali soil and growth of Kentucky bluegrass
Lu Jian-nan, Zhang Qiong, Liu Tie-jun, Jia Ru-kang, Guo Hui, Liu Jin-rong
State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems, College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China
Corresponding author: Liu Jin-rong E-mail:[email protected]
Abstract

Improvement of salinized soil is necessary for solving current environmental problems, reasonable selection of soil conditioners and improved methods areimportant for the development and utilization of saline-alkali land. We performed pot experiments using heavy saline-alkali soil of Lanzhou New Area. Kentucky bluegrass( Poa pratensis) was subjected to ten treatments consisting of film-bottomed tillage combined with different soil conditioners, film-bottomed tillage without soil conditioners, and the first soil conditioner but without film-bottomed tillage. We measured basic physiochemical properties of soil, including soil pH, before adding the soil conditioners. Total salt contentand growth index of Kentucky bluegrass after applying soil conditioners were measured in order to compare the effect of different soil conditioners, and choose the most effective soil conditioner and soil improvement method. The results revealed that after applying soil conditioners, the soil pH and total salt content were lower and the height, density, and coverage of Kentucky bluegrass were better than that in the treatment without soil conditioners. The most effective soil conditioner of all the selected conditioners was the first soil conditioner. After applying soil conditioners, the soil pH and total salt content were 7.37 and 0.28%, respectively, with a reduction of 1.09 and 0.32%. The height, density, and coverage of Kentucky bluegrass and Lawn chlorophyll content were 9.68 cm, 2.09 plant·cm-2, 99%, 3.13 mg·g-1. The first soil conditioner was more suitable than inorganic amendmen to rorganic fertilizer addition. Film-bottomed tillage was better than the no film-bottomed tillage treatment. The soil pH and total salt content, and the height anddensity of Kentucky bluegrass of film-bottomed tillage treatment were significantly different from that in the treatment with no film-bottomed tillage.

Keyword: saline-alkali soil; soil conditioners; total salt content; Kentucky bluegrass; film-bottomed tillage; biological fertilizer; growth index

土地盐碱化是指在特定气候、水文、地质和土壤等自然因素综合以及人为引水灌溉不当引起土壤盐化与碱化的土地质量退化过程[1]。土壤盐碱化问题是制约干旱区农业土地资源可持续利用的主要因素, 也是影响生态环境稳定的重要因素[2, 3, 4, 5, 6]。

水旱轮作可以调控土壤中水分和盐分的相对活动, 阻碍返盐, 起到对盐碱土壤的改良作用并提高土壤肥力, 促进植物的生长, 使得盐碱土壤结构得到一定程度的优化[7]; 20世纪80-90年代客土法与淡水洗盐法配合实施的盐碱地治理方式, 在河西走廊盐碱地区取得了较好的改良效果[8]。在盐碱地改良中, 灌排水措施在技术上是可行的, 但受气候干旱、水资源不足等条件限制, 对旱地农业而言成本过高。后来, 受到节水灌溉、盐碱地改良位于国际先进水平的以色列农业科学家提出的“ 利用种植耐盐植物的方法来对盐碱土壤进行改良” [9]办法的启示, 我国科学家提出“ 以排水为基础, 以培肥为根本” 的观点, 将水利工程措施、农业耕作措施和生物培肥措施相互结合, 进行综合治理。在这一思想指导下, 盐碱地的改良利用工作跨上了一个新台阶[10]。生物改良主要是通过种植耐盐碱植物, 利用微生物肥料中的有益菌种中和盐碱土壤中的盐分, 调解土壤酸碱度, 改善盐碱土壤根际微环境, 实现植物正常生长的目的[11]。微生物肥料可以从根本上降低盐碱土壤的盐分含量, 且其原料成本低廉, 改良作用周期长, 已成为盐碱地改良的主要技术手段。

兰州新区北部秦王川地区原有植被稀少, 生态环境恶劣, 存在大面积盐碱和次生盐碱地, 且有逐年扩大的趋势, 严重影响到当地农业和生态城市建设的发展[12, 13]。以往关于旱区盐碱地土壤治理的研究主要集中在物理改良、化学改良方面, 对于不同土壤改良剂治理盐碱地的研究成果较少, 况且施加同一土壤改良剂对不同盐碱地治理的效果并不同, 因此有必要针对不同改良剂处理盐碱化土壤的差异性进行比较分析。本研究优选了10种常见的西部地区盐渍化土壤治理的改良剂, 结合物理改良措施, 分析10种土壤改良剂对盐碱地土壤与草地早熟禾(Poa pratensis)生长的影响, 旨在筛选出最适宜兰州新区盐碱地草坪草生长的土壤改良剂, 同时也为我国西部类似地区盐渍化土壤建植草坪草提供一定的理论依据。

1 材料与方法
1.1 试验地概况

研究区设在兰州新区北部秦王川盆地, 平均海拔约2 000 m, 年降水量300~350 mm, 年蒸发量2 000 mm, 年均气温6.9 ℃, 1月平均气温-7.3 ℃, 7月平均气温20.5 ℃, 冬春多风少雨, 气候干燥, 土壤为盐渍化棕漠土。土壤主要理化性质:全氮含量为0.177 5 g· kg-1, 全磷含量为0.009 4 g· kg-1, 碱解氮含量为12.50 mg· kg-1, 有效磷含量为3.26 mg· kg-1, 有机质含量为1.17%, 均属于偏低水平。试验区土壤贫瘠, 植被稀少, 天然草本植物主要为白茎盐生草(Halogeton arachnoideu)、猪毛草(Scirpus wallichii)、狗尾草(Setariaviridi)、虎尾草(Chloris virgata)等, 属盐生植物和荒漠草甸植物类型。

1.2 试验材料

试验所用盐碱土取自兰州新区西槽镇, 土壤全盐量为0.61%, pH 8.32。

种植花盆为直径31.5 cm、高36 cm的PVC管, 使用细铁丝和尼龙网加固封底, 底层衬膜为厚度0.08 mm的聚乙烯塑料薄膜。

试验用草坪草品种:草地早熟禾。

所选土壤改良剂1、2、3、5、7、8、9均为碱性土壤改良剂; 4、6、10为有机肥。详情见表1。

表1 土壤改良剂 Table 1 Soil conditioner
1.3 试验设计

草籽播种前将改良剂与盆栽表层土壤(0-20 cm)充分混合, 每盆土壤改良剂的施用量按盆表面积(0.078 m2)计算后一次性施用, 草种按25 g· m-2的播量进行播种。试验地面积 54 m2、长18 m、宽3 m。将PVC管自制花盆埋于试验小区内, 盆内底部垫2 cm砾石, 上盖一层尼龙网。填埋花盆高出地面2 cm。

盆栽试验设置10种改良剂, 对应10个处理; 处理11施加嗜盐碱微生物菌肥, 底层不衬膜; 处理12不施加改良剂, 做底层衬膜处理。共12个处理, 每个处理3个重复, 如表2所示。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 土壤指标测定 土壤盐碱测量采用pH 计(Sartorius PB-10) 和电导率仪( 雷磁 DDS-307) 利用电位法水土比 5∶ 1 测定[14]。在播种前测定全盐量和pH。

1.4.2 草地早熟禾生长指标的测定 2015年8月20日开始盆栽, 进行正常养护管理, 待植株生长健壮后, 开始植物相关指标测定[15]。

草坪草密度采用小样方实测法测定, 各区随机选取10 cm× 10 cm的小样方, 数出小样方内草坪草的株数, 3次重复, 单位株· cm-2; 草坪草高度测定采用人工直尺测量, 各样点选择样本数为30, 测量后计算平均值, 单位cm; 草坪草盖度测定采用针刺法, 10 cm× 10 cm样方均分100格, 针刺每格, 计数触植物总次数, 5次重复, 单位%; 叶绿素含量测定采用混合液(无水乙醇与丙酮等体积混合)浸提比色法[16]。

表2 试验处理 Table 2 Experimental treatments

1.4.3 数据分析 采用SPSS 17.0软件对各处理间的指标进行统计分析, Microsoft Excel 2007制图。

2 结果与分析
2.1 各处理土壤pH的变化

改良前各处理pH 8.63(图1), 施加土壤改良剂后各处理土壤pH均显著降低(P< 0.05), 且施用1号改良剂的土壤pH降低程度最大, 与其它各处理之间差异显著(P< 0.05), T11显著高于T1。

图1 不同处理土壤pH的变化
注:T1-T12详见表2; 不同小写字母表示处理间差异显著(P< 0.05)。Fig. 1 Effect of treatments on soil pH
Note: T1-T12 are as shown in the figure 2; Different lowercase letters indicate significant difference among different treatments at ghe 0.05 level. similary for the following figures.

2.2 各处理土壤全盐量的变化

改良剂前各处理土壤全盐量在0.6%左右的高浓度水平, 施加土壤改良剂后, 土壤的全盐量显著低于施加土壤改良剂前的(P< 0.05)。嗜盐碱微生物菌肥(T1)改良效果最好, 处理后全盐量下降至0.28%, 底层不衬膜并且施加嗜盐碱微生物菌肥的T11显著高于T1。

图2 不同处理土壤全盐量的变化Fig. 2 Effect of treatments on soil salt content

2.3 各处理草地早熟禾密度

施加土壤改良剂的各处理草地早熟禾密度均显著高于T12(P< 0.05)(图3)。T1> T11> T12, 说明添加改良剂草坪密度均有提高, T1的效果最好, 且底衬膜优于不衬膜。

图3 各处理草地早熟禾密度Fig. 3 Effect of treatments on the density of Kentucky bluegrass

2.4 各处理草地早熟禾高度

施加土壤改良剂均可以增加草地早熟禾的高度(图4)。其中T1处理的效果最好, 显著优于其它处理(P< 0.05), T6次之。T7效果最差, 7号改良剂在一定条件下对草坪高度存在显著影响(P< 0.05)。

图4 各处理草地早熟禾高度Fig. 4 Effect of treatments on the height of Kentucky bluegrass

2.5 各处理草地早熟禾盖度

施加土壤改良剂后, 各处理的草地早熟禾盖度均显著大于T12(P< 0.05)(图5), T1、T6和T11的盖度均显著高于其它处理, 且3个处理间差异不显著(P> 0.05)。T3和T8的盖度均在90%以上, 表现优, 而T7和T9处理效果较差, 其盖度小于80%。

图5 各处理草地早熟禾盖度Fig. 5 Effect of treatments on the coverage of Kentucky bluegrass

2.6 各处理草地早熟禾叶绿素含量

T1、T2和T11间叶绿素含量差异不显著(P> 0.05), 但显著高于T12(P< 0.05)。除T5显著低于T12外, 其它处理均与T12差异不显著。

图6 各处理草坪叶绿素含量Fig. 6 Effect of treatments on lawn chlorophyll content

3 讨论

本研究通过比较处理前后土壤的pH和全盐量以及各处理草地早熟禾高度、密度、盖度及叶绿素含量。结果表明, 利用嗜盐碱微生物菌肥改良盐碱地后土壤pH、全盐量分别为7.37、0.28%, 达到了植物正常生长的土壤理化条件; 草地早熟禾生长高度、密度、盖度及叶绿素含量分别为9.68 cm、2.09株· cm-2、99%、3.13 mg· g-1, 说明嗜盐碱微生物菌肥对盐碱土的改良效果最好, 因为相比于无机改良剂, 微生物改良剂不改变矿质养分的含量, 而是依靠其含有的有益微生物菌群、有机质等物质, 通过增加土壤微生物数量等方式, 达到改善土壤的效果, 从而改善土壤环境[17, 18, 19]。同时, 微生物改良剂污染小、用量少, 能够提高化肥利用率, 净化和修复土壤。嗜盐碱微生物菌肥不仅可以大量提升土壤的有机质含量, 而且可以降低土壤pH, 改善土壤空隙和团粒结构, 使土壤透气、透水性更强, 根系更易生长, 这是其获得最优种植效果的主要原因[20, 21, 22, 23]。同时, 更多的土壤保水剂, 也为植株的生长创造了较优的水分条件。总的来说施加改良剂在一定程度上有利于草坪草的生长, 这与张雷一等[24]关于石漠化旱地施用改良剂对黑麦草生长的影响的研究结果一致。

本研究表明, 底层衬膜比底层不衬膜的处理改良效果好, 这可能是由于在浇水的过程中灌溉的淋溶作用使得盐和碱随着水流到土层底部, 而衬膜和石子的存在阻断了土壤的毛细管作用, 使淋溶到薄膜上的盐碱不能再次随之上升。同时有了薄膜的阻隔, 薄膜下的盐碱也不会随着地下水而上升, 薄膜上层坪床上的土壤碱一部分被改良剂分解并且另一部分由于薄膜切断了毛细管上升水, 能有效防止土壤水分丢失, 抑制下层土壤返盐[25, 26]。因为干旱荒漠区盐碱地的理化性质特殊, 土壤中的含盐量很高, 导致草坪草不能正常生长, 影响绿化效果[27, 28]。如果只对盐碱地施加改良剂在一定时期内会有效果, 但是并不能从根本上改善盐碱化, 因为随着地下水的蒸发, 会在地表不断地产生新的盐碱[29]。要想改造重盐碱地, 从根本上降低土壤中的盐碱含量, 以目前的科学技术水平来看是很难做到的。因此, 现在对盐碱地的改良, 最好的方式就是阻断盐碱的地下来源或者降低地下水位, 而底层衬膜的方法可以很好地解决这一问题。

4 结论

1号改良剂— — 嗜盐碱微生物菌肥对秦王川盆地盐碱土的改良效果优于其它改良剂处理。

嗜盐碱微生物菌肥施用量7 500 kg· hm-2, 并结合底层衬膜技术改良兰州新区秦王川的盐碱土的效果最好, 使得该地区的土壤适宜植物的生长。

The authors have declared that no competing interests exist.

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