以深松為基礎(chǔ)的忻定盆地鹽堿地土壤耕層改良

賈蘇卿，李彥良，焦雄飛，李世勇

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山西忻州034000）

以深松為基礎(chǔ)的忻定盆地鹽堿地土壤耕層改良

賈蘇卿，李彥良，焦雄飛，李世勇

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山西忻州034000）

通過(guò)對(duì)不同耕作模式下土壤中可溶性鹽分EC值的測(cè)定及其對(duì)春玉米株高、產(chǎn)量性狀的影響研究。結(jié)果表明，秋深松+秋施肥+秋旋耕+中黑炭（黑炭施入量14 999 kg/hm2）模式可以有效降低土壤中可溶性鹽分含量，促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育，顯著提高作物產(chǎn)量。

鹽堿地；深松；生物黑炭；EC值；玉米

忻定盆地地處中溫帶半干旱區(qū)，其中，滹沱河流域土壤鹽堿化面積超過(guò)1.33萬(wàn)hm2，是山西省四大成片鹽堿地分布區(qū)域之一。該區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱，氣候干旱、年蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于年降水量、地表排水不暢、地下水位高等自然因素，加上水利設(shè)施不配套、農(nóng)業(yè)設(shè)施跟不上等人為因素，使這里成為山西省土地荒漠化較嚴(yán)重的地區(qū)之一。該區(qū)域大面積的鹽堿土黏粒含量較高，土壤容重大、結(jié)構(gòu)緊實(shí)、滲透性差，是堿化土壤改良與利用的難點(diǎn)[1-2]。鹽堿化嚴(yán)重危害作物賴以生存的土壤環(huán)境，而且影響作物的生長(zhǎng)，造成作物缺苗或死亡，從而導(dǎo)致糧食減產(chǎn)。因此，鹽堿地的高效利用對(duì)忻州市耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力的提升、耕地?cái)?shù)量的增加以及糧食安全的保障具有重要意義[3-5]。

從2007年開(kāi)始，山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所開(kāi)展了以深松為基礎(chǔ)的土壤耕層改良試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多年的探索，總結(jié)出了一套全面的能使旱地玉米增產(chǎn)的耕層改良技術(shù)。通過(guò)實(shí)施秸稈還田、秋深松、深施肥、秋旋耕、秋鎮(zhèn)壓、春直播等技術(shù)措施，有效提高了土壤的有機(jī)質(zhì)含量，打破了犁底層，提高了土壤的蓄水保墑能力，同時(shí)提高了玉米的抗旱性和抗倒性。該技術(shù)具有蓄水保墑，增產(chǎn)增效，節(jié)本環(huán)保，簡(jiǎn)單易行等特點(diǎn)。鹽堿地土壤深松的作用主要表現(xiàn)在改善土壤的物理性狀，重新組合土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，改善土壤水、肥、氣、熱條件，調(diào)節(jié)植物根系發(fā)育和生長(zhǎng)的土壤環(huán)境；土壤深松可以減少地表徑流，增強(qiáng)土壤蓄水能力，為作物生長(zhǎng)提供充足的水分；還可以切斷土壤毛細(xì)管，減少土壤鹽分隨水向上遷移，雨季時(shí)通過(guò)雨水對(duì)疏松土壤淋洗作用，將鹽分淋洗到根系層以下，達(dá)到脫鹽、洗鹽的目的[6-7]。

通過(guò)多年試驗(yàn)，在研究中加入了黑炭處理。生物黑炭是在限氧或者隔絕氧的環(huán)境下，將農(nóng)作物秸稈、雜草等生物質(zhì)經(jīng)高溫裂解、炭化而形成的。它的生產(chǎn)工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，原材料來(lái)源廣泛且價(jià)格低廉。生物黑炭是一種多孔體，通氣性和透水性特別好；容重小，表面積大，吸水、透氣能力強(qiáng)，有利于保水保肥；除含有大量的高分子碳水化合物之外，還含有多種礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，可提供作物所需的營(yíng)養(yǎng)元素，提高土壤肥力；可以調(diào)節(jié)土壤的pH值和水、肥、氣、熱狀況；還可以改善微生物生存環(huán)境，為許多重要微生物的生長(zhǎng)和繁殖提供有利的條件[8-9]。

政府各級(jí)各部門(mén)在以往治理鹽堿地方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，通過(guò)財(cái)政、技術(shù)等投入和農(nóng)民自身建設(shè)，使大面積的鹽堿荒灘變?yōu)榱继颷10-11]。本研究在總結(jié)之前治理鹽堿地經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出土壤深松技術(shù)，旨在為進(jìn)一步改良鹽堿地提供更為經(jīng)濟(jì)有效的措施。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2013年在山西省忻州市忻府區(qū)北義井鄉(xiāng)曹家莊村進(jìn)行。該地屬于忻定盆地滹沱河支流與云中交匯的低洼地帶[12]，土壤大部分為輕中度鹽堿地。試驗(yàn)地面積1.2 hm2，2012年前茬玉米收獲后整地，同時(shí)一次性施入磷肥、鉀肥和有機(jī)肥作基肥。有需要生物黑炭的地塊按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)施入生物黑炭作基肥。需要地膜的地塊，鋪蓋地膜。利用山西省農(nóng)科院玉米研究所研制的IS-200型土壤深松機(jī)，在不破壞土壤上下層位的基礎(chǔ)上使土體蓬松，深松深度35 cm，深松后隨即進(jìn)行鎮(zhèn)壓。旋耕深度12 cm。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理：CK.傳統(tǒng)耕作（冬翻春旋）；A1.秋深松＋秋施肥＋秋旋耕；A2.秋深松＋秋施肥＋秋旋耕＋秋地膜；A3.秋深松＋秋施肥+秋旋耕＋低黑炭（黑炭施入量7 500 kg/hm2）；A4.秋深松＋秋施肥＋秋旋耕＋中黑炭（黑炭施入量14 999 kg/hm2）；A5.秋深松＋秋施肥＋秋旋耕＋高黑炭（黑炭施入量22 499 kg/hm2）。小區(qū)面積667 m2，間比法排列，3次重復(fù)。供試玉米品種為瑞普959。2013年5月4日播種，播種密度52497株/hm2，9月30日收獲，全生育期151 d。玉米大喇叭口期追施純N 90 kg/hm2，并且灌溉一次。其他耕作栽培措施均與大田生產(chǎn)相同[13]。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法試驗(yàn)過(guò)程中于4月20日（播種前）、5月30日（拔節(jié)期）對(duì)土壤中可溶性鹽含量進(jìn)行取樣測(cè)定。用環(huán)刀對(duì)5個(gè)處理分別取土。環(huán)刀的內(nèi)徑和高度均為5cm，取樣土層分別為0～20，20～40，40～60cm[14]。土壤可溶性鹽含量（EC，mS/cm）用浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)的土壤鹽分檢測(cè)儀測(cè)定。土壤中總鹽濃度用重量法測(cè)定。收獲時(shí)進(jìn)行作物產(chǎn)量及相關(guān)性狀分析調(diào)查。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤可溶性鹽含量的影響

由表1可知，無(wú)論4月20日還是5月30日土壤取樣，處理CK，A1，A2，A3，A4，A5的各土層可溶性鹽含量EC值呈現(xiàn)出依次遞降趨勢(shì)，土壤中總鹽濃度和pH值也呈現(xiàn)依次遞降趨勢(shì)。說(shuō)明對(duì)鹽堿地進(jìn)行秋季土壤深松可以有效降低土壤中可溶性鹽含量，而鋪蓋地膜或者是施入黑炭，對(duì)降低土壤中可溶性鹽含量效果更好。

表1 土壤主要化學(xué)指標(biāo)

2.2 不同模式處理對(duì)玉米性狀及產(chǎn)量的影響

對(duì)玉米性狀和產(chǎn)量分析結(jié)果表明，處理CK，A1，A2，A3，A4，A5的株高、莖粗、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗質(zhì)量、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量的數(shù)據(jù)分別呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，說(shuō)明對(duì)鹽堿地土壤進(jìn)行秋季深松，可促進(jìn)鹽堿地玉米生長(zhǎng)發(fā)育，增加玉米產(chǎn)量。通過(guò)對(duì)玉米產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)差異顯著性分析表明，CK模式與其他模式間差異顯著，A2模式與A3模式相比，在玉米產(chǎn)量上差異不顯著，A4模式與A5模式在玉米產(chǎn)量上差異不顯著（表2）。

表2 鹽堿地不同模式處理對(duì)春玉米性狀及產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，單從產(chǎn)量來(lái)看，6個(gè)處理中效果最好的是處理A5，但A5與A4產(chǎn)量差異并不顯著，且A4施入黑炭量為14 999 kg/hm2，比A5少7 500kg/hm2，因此，在實(shí)際操作中，A4即秋深松+秋施肥+秋旋耕+中黑炭（黑炭施入量14 999 kg/hm2）模式，在使用更少黑炭量的同時(shí)，能有效降低鹽堿地中土壤可溶性鹽含量EC值及土壤中總鹽分含量，顯著提高春玉米產(chǎn)量。

土壤深松可打破犁底層，切斷毛細(xì)管，有效減少下層土壤中鹽分隨水蒸發(fā)向表面移動(dòng)，通過(guò)雨水的淋洗，可將上層土壤中鹽分移動(dòng)到根部下層，達(dá)到脫鹽、洗鹽的目的。同時(shí)可以改善土壤的水、氣、熱狀況，增加土壤孔隙度和滲透性，進(jìn)而降低土壤含鹽量、改善鹽堿地土壤理化性狀[15]。生物黑炭不僅可以改善土壤通氣性、透水性，提高土壤肥力，而且具有強(qiáng)吸附性，可最大程度地將雨水和作物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素吸附到它所在的可耕層，供作物生長(zhǎng)需要[16-17]。土壤深松和施入黑炭這2項(xiàng)措施結(jié)合起來(lái)使用，可顯著降低鹽堿地土壤可溶性鹽含量，提高玉米產(chǎn)量。

綜上所訴，建議在鹽堿地改良中應(yīng)用秋深松＋秋施肥＋秋旋耕＋中黑炭（黑炭施入量14999kg/hm2）模式。

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Research on the Improvement Technology of Saline-alkali Soil Arable Layer in Xinding Basin Based on Deep Scarification

JIA Su-qing，LI Yan-liang，JIAO Xiong-fei，LI Shi-yong
（Institute of Maize，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Xinzhou 034000，China）

The paper measures the EC value of soil soluble salt and studies the effects on height and yield of spring corns through different farming modes.The results show that the model of deep scarification in autumn+fertilizer in autumn+rotary tillage in autumn+ black carbon（14 999 kg/hm2of volume of black carbon）on soil can effectively reduce the soluble salt content in the soil,promote plant growth and development,significantly improve crop production.

saline-alkali land;deep scarification;biological black carbon;EC value;corn

S156.4

A

1002-2481（2016）02-0209-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.02.21

2015-10-23

山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院重點(diǎn)項(xiàng)目（2012yzd15）

賈蘇卿（1984-），女，山西忻州人，助理研究員，主要從事作物育種栽培研究工作。