王國輝

（遼寧省凌源市農(nóng)業(yè)綜合行政執(zhí)法隊，遼寧 凌源 122500）

1 研究目的和意義

長期以來，堿化土壤問題嚴(yán)重影響到作物生長和糧食產(chǎn)量，土地撂荒現(xiàn)象嚴(yán)重，對生態(tài)環(huán)境的影響也日趨突出。 脫硫石膏是燃煤電廠的副產(chǎn)品，是改良堿化土壤的材料之一，其數(shù)量大，價格低，是近年來國家鼓勵循環(huán)利用的資源之一。遼寧省是我國商品糧重要生產(chǎn)基地之一，玉米是遼寧省主要糧食作物之一， 玉米產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展對遼寧省乃至全國的糧食安全具有重要作用。因此，針對遼寧省堿化土壤問題，探索施入脫硫石膏對加速脫鹽和降低堿化土壤過程的效果以及對改善作物生長的情況具有重要的理論和實用價值。

本文主要研究遼寧省某地區(qū)輕度堿化土壤、中度堿化土壤和重度堿化土壤上施入脫硫石膏，并且在種植玉米條件下，通過監(jiān)測2022 年玉米苗期、拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期、成熟期土壤鹽分動態(tài)變化和玉米產(chǎn)量的變化，研究脫硫石膏對堿化土壤脫鹽堿效果和對增加作物產(chǎn)量的作用，從而為今后遼寧鹽堿地推廣脫硫石膏改良提供理論依據(jù)。

2 國內(nèi)外鹽漬土概況

鹽土和堿土是2 個獨立的非地帶性土類。習(xí)慣上將鹽土、堿土和鹽化土壤和堿化土壤統(tǒng)稱為鹽堿土或鹽漬土。 鹽土指土壤表層（0~20 cm）可溶性鹽含量達6~20 g/kg 的土壤。氯化物鹽土含鹽下限為6 g/kg，氯化物-硫酸鹽或硫酸鹽-氯化物鹽土含鹽下限為10 g/kg，硫酸鹽鹽土含鹽下限為20 g/kg。 堿土指土壤吸收復(fù)合體中交換性鈉含量大于30%（堿化度），pH值＞9，表層土壤含鹽量不超過5 g/kg 的土壤。 鹽土和堿土及鹽化土壤或堿化土壤因含鹽量較高或堿性過大以及不良的土壤物理性狀， 對植物生長影響很大，所以屬于不良性狀土壤。

鹽漬土是地球上廣泛分布的一種土壤類型，約占陸地總面積的25%，總計約10 億hm2，幾乎遍及六大洲，其中以亞洲分布最廣，面積最大，歐洲最小。 堿化土壤一般處于溫帶和熱帶的干旱、半干旱和半濕潤以及濱海河口三角洲等地區(qū)。據(jù)聯(lián)合國教科文組織和糧農(nóng)組織不完全統(tǒng)計， 全世界堿化土壤面積為9.543 8億hm2。 目前，我國有600 多萬hm2的次生堿化土壤，約占10%耕地總面積[1]。 堿化土壤也是我國最主要的中低產(chǎn)土壤類型之一，其生產(chǎn)力水平與其質(zhì)量狀況有非常密切的關(guān)系。 同時，堿化土壤質(zhì)量的變動過程較快，受人類影響明顯，不當(dāng)利用會迅速導(dǎo)致土壤的退化和生產(chǎn)力水平的降低。在人們開發(fā)和利用土壤和水資源， 特別是干旱和半干旱地區(qū)水土資源的過程中，堿化土壤問題一直是必須重視的問題[2]。 基于此特點可以確定堿化土壤的基礎(chǔ)性研究工作內(nèi)容主要包括：不同區(qū)域和不同自然條件下堿化土壤的成因和演變規(guī)律、 不同類型堿化土壤的基本特性和區(qū)域分布特征、堿化土壤的分類、不同類型堿化土壤的分級、人為作用條件下堿化土壤的發(fā)生與演變特征等。

3 研究進展

人類在改良利用自然的過程中，對堿化土壤的改良利用歷史悠久。人們對它的認(rèn)識經(jīng)歷了由淺入深的過程，有經(jīng)驗也有教訓(xùn)。隨著近代科學(xué)的發(fā)展，特別是21 世紀(jì)以來，堿化土壤的改良利用取得了較大進展。

隨著我國鹽堿土改良技術(shù)和研究的不斷發(fā)展，在土壤鹽分成因規(guī)律和特征、農(nóng)田節(jié)水灌溉水鹽運行機理、鹽堿土改良利用技術(shù)措施等諸多方面都有新的發(fā)展和突破，取得了新成果。 鹽堿土鹽分動態(tài)研究的重點問題有：（1）潛水蒸發(fā)過程中土壤的鹽分動態(tài)，包括潛水蒸發(fā)過程中鹽分運動機理、鹽分累積速度、鹽分累積的數(shù)學(xué)模型。 （2）水分向土壤入滲過程中的水鹽動態(tài)，主要從水鹽運動機理和鹽分運移速度2 個方面來研究[3]。 同時有研究表明種植玉米可以促使土壤鹽分、Na+、Ca2+、Mg2+和HCO3-累積在60~100 cm 土層，而使0~40 cm 土層鹽分減少[4]。 支歡歡等[5]也通過對鹽堿土季節(jié)動態(tài)變化的研究，分析了不同鹽濃度地區(qū)土壤鹽分的組成、土壤中離子組分的年均變化、不同鹽濃度地區(qū)土壤主要組分間相關(guān)性、不同鹽濃度地區(qū)土層中土壤離子變異系數(shù)季節(jié)變化等問題。

根據(jù)諸多的研究經(jīng)驗可知，在鹽堿化土壤的治理和恢復(fù)中可以堅持以下基本原則：化學(xué)措施與水利措施相結(jié)合；化學(xué)措施與培肥措施相結(jié)合；堅持試驗、示范引路，由點到面逐步推廣。研究表明，利用燃煤電廠脫硫石膏改良鹽堿土， 對發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟具有重要意義。 脫硫石膏不會對土壤環(huán)境和作物造成重金屬污染；施用脫硫石膏能降低土壤pH 值，但會增加土壤鹽分含量，如結(jié)合有機物混合施用可以降低土壤鹽分含量；脫硫石膏最佳施用量為22.5 t/hm2[6]。 毛玉梅[7]還研究了施用石膏對土壤中營養(yǎng)元素動態(tài)變化的影響。塔伊爾·買買提江等[8]采用不同濃度的鹽溶液對不同玉米品種的種子進行鹽脅迫處理， 測定玉米的發(fā)芽率、株高、葉綠素含量及根系活力，結(jié)果表明不同濃度鹽脅迫對玉米發(fā)芽率、株高、葉綠素含量、根系活力均有不同程度的抑制作用， 并且不同品種表現(xiàn)也各不相同。劉鴻等[9]在玉米耐鹽性研究中認(rèn)為，在鹽生環(huán)境中， 滲透脅迫及離子脅迫對玉米造成直接傷害，但它可以通過稀鹽、拒鹽和有機物積累等方式來抵御鹽脅迫，根際共生的微生物在玉米耐鹽脅迫中起到十分重要的作用。 古麗格娜·哈力木拉提等[10]對塔里木盆地南緣克里雅河流域于田地區(qū)典型堿化土壤地進行4 次野外調(diào)研， 結(jié)果表明： 土壤平均pH 值為9.1，屬于堿土，鹽分含量表聚強烈，土壤可溶性鹽及pH 值的變化趨勢為9 月＞5 月＞7 月＞3 月。土壤陽離子主要以Na+、K+、Ca2+和Mg2+為主。 3 月、5 月、7 月陰離子在土體中的含量依次Cl-＞CO32-＞SO42-＞HCO3-， 在易溶性鹽類上行過程中，以氯化鹽最為活躍，硫酸鹽次之，碳酸鹽較穩(wěn)定。而9 月陰離子在土體中的含量依次為HCO3-＞CO32-＞Cl-＞SO42-。 0~20 cm 土層中鹽離子相關(guān)性分析表明：1—3 月、5 月、7 月、9 月各離子之間及各離子與總可溶性鹽之間的相關(guān)性不同。

4 試驗設(shè)計

4.1 改良劑施入

試驗區(qū)分輕、中、重堿化土壤處理小區(qū)，每小區(qū)面積10 m×7 m，3 次重復(fù)。 2021 年秋季輕度堿化地施入脫硫石膏22.5 t/hm2、 中度堿化地施入脫硫石膏30.0 t/hm2，重度鹽堿地施入33.0 t/hm2。 脫硫石膏撒入地表，用旋耕機翻入，灌溉溶解。

4.2 作物種植

2022 年5 月5 日地膜覆蓋種植玉米， 玉米品種為東單969。 采用機播地膜覆蓋機械播種， 大行距1.1 m，小行距0.42 m，株距0.27 m，平均41 160 株/hm2。播種前施有機肥4.4×104kg/hm2， 播種施種肥磷酸二銨225 kg/hm2和玉米復(fù)合專用肥112.5 kg/hm2；在生育期內(nèi)灌溉2 次，追肥1 次（尿素225 kg/hm2）。

4.3 處理設(shè)置與采樣

每個處理于5 月15 日（苗期）、6 月14 日（拔節(jié)期）、7 月7 日（抽穗期）、8 月7 日（灌漿期）、9 月21日（成熟期），采取不同土層樣品，采集深度0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm，每個樣品重量在1 kg，分別裝袋，寫好標(biāo)簽。 樣品帶回室內(nèi)，風(fēng)干，過2 mm 篩后備用。

4.4 測定項目與方法

土壤pH 值的測定（水土比1∶1）采用酸度計法；土壤鹽分浸提采用土水比1∶5， 碳酸根和重碳酸根測定采用雙指示劑中和滴定法；氯離子的測定采用硝酸銀滴定法；硫酸根離子的測定采用EDTA 間接絡(luò)合滴定法；鈣鎂離子的測定采用EDTA 滴定法；鈉離子測定采用火焰光度計法，鉀離子測定采用差減法；可溶鹽含量采用陰、陽離子總量加和法測定。

5 結(jié)果與分析

5.1 玉米各生育時期土壤鹽堿狀況分析

土壤中的鹽堿成分在各個生育期都會對玉米產(chǎn)生一定的影響，然而對于土壤而言，土壤鹽堿狀況隨著玉米生育期的不同而有所變化。

5.1.1 玉米苗期土壤鹽堿狀況分析。 土壤鹽化過程中，不同鹽分的遷移、累積和形態(tài)是反映鹽漬地化學(xué)的區(qū)域性特征。不同鹽分組成對土壤鹽堿化形成方向有重要影響，同時不同鹽分組成對植物的危害程度也不盡相同，改良的難易程度也不同，改良的方法也有所區(qū)別。玉米苗期階段土壤鹽堿狀況對玉米的生長都有較大的影響。 玉米苗期土壤pH 值、全鹽量分別見圖1 和圖2。

圖1 玉米苗期土壤pH 值變化動態(tài)

圖2 玉米苗期土壤全鹽量變化動態(tài)

由圖1 和圖2 可以看出， 該地區(qū)土壤pH 值在7.53～9.68，pH 值由表層向下逐層升高； 全鹽量0~10 cm 層和20~40 cm 層的含量大于10~20 cm 層，鹽分類型以硫酸鹽為主。輕度堿化土壤0~10 cm 層pH 值上升0.19， 全鹽量下降10.2%，10~20 cm 層pH 值下降0.38， 全鹽量上升50%，20~40 cm 層pH 值下降0.57，全鹽量上升114.91%。 中度堿化土壤0~10 cm層pH 值下降0.29，全鹽量上升26.11%，10~20 cm 層pH 值下降0.79， 全鹽量上升134.6%，20~40 cm 層pH 值上升0.76，全鹽量上升96.92%。 重度堿化土壤0~10 cm 層pH 值下降0.2， 全鹽量下降17.04%，10~20 cm 層pH 值下降0.91， 全鹽量下降13.9%，20~40 cm 層pH 值下降0.19，全鹽量上升5.38%。

5.1.2 玉米拔節(jié)期土壤鹽堿狀況分析。玉米拔節(jié)期是玉米營養(yǎng)生長中的關(guān)鍵時期，這一時期土壤的鹽分狀況對于玉米生長發(fā)育及最終的產(chǎn)量有一定的影響，所以對于玉米拔節(jié)期土壤的pH 值及全鹽量的監(jiān)測是很有必要的，玉米拔節(jié)期土壤pH 值與全鹽量分別見圖3 和圖4。

圖3 玉米拔節(jié)期土壤pH 值變化動態(tài)

圖4 玉米拔節(jié)期土壤全鹽量變化動態(tài)

由圖3 和圖4 可以得出，輕度堿化土壤0~10 cm層pH 值下降0.13， 全鹽量下降1.00%，10~20 cm 層pH 值下降0.28，全鹽量下降1.18%，20~40 cm 層pH值上升0.13，全鹽量上升26.87%。 中度堿化土壤0~10 cm 層pH 值下降0.82，全鹽量下降8.12%，10~20 cm層pH 值下降0.94，全鹽量上升180.4%，20~40 cm 層pH 值上升0.01，全鹽量上升2.4%。 重度堿化土壤0~10 cm 層pH 值無變化，全鹽量下降33.19%，10~20 cm 層pH 值上升0.09，全鹽量上升12.9%，20~40 cm 層pH值下降0.03，全鹽量下降19.71%。

5.1.3 玉米抽穗期土壤鹽堿狀況分析。玉米抽穗期是玉米生殖生長最關(guān)鍵時期，所以監(jiān)測這一時期土壤的鹽分與pH 值非常必要， 玉米抽穗期土壤pH 值與全鹽量狀況分別見圖5 和圖6。

圖5 玉米抽穗期土壤pH 變化動態(tài)

由圖5 和圖6 可以得出，輕度堿化土壤0~10 cm層pH 值上升0.18，全鹽量下降12.15%，10~20 cm 層pH 值上升0.43， 全鹽量下降28.62%，20~40 cm 層pH 值上升0.07，全鹽量上升71.55%。 中度堿化土壤0~10 cm 層pH 值下降0.79，全鹽量下降58.77%，10~20 cm 層pH 值下降0.30，全鹽量下降55.72%，20~40 cm 層pH 值上升0.03，全鹽量下降31.49%。重度堿化土壤0~10 cm 層pH 值下降0.43， 全鹽量下降22.61%，10~20 cm 層pH 值上升0.21， 全鹽量下降19.54%，20~40 cm 層pH 值下降0.67， 全鹽量下降47.46%。

5.1.4 玉米灌漿期土壤鹽堿狀況分析。玉米灌漿期是決定粒數(shù)的主要時期，對田間管理的要求是養(yǎng)分和水分要充足。 這一時期的土壤鹽分狀況和pH 值變化對玉米產(chǎn)量有很大影響，玉米灌漿期pH 值與土壤全鹽量分別見圖7 和圖8。

圖7 玉米灌漿期土壤pH 變化動態(tài)

圖8 玉米灌漿期土壤全鹽量變化動態(tài)

由圖7 和圖8 可以得出，輕度堿化土壤0~10 cm層pH 值下降0.06，全鹽量下降30.43%，10~20 cm 層pH 值上升0.02， 全鹽量上升61.66%，20~40 cm 層pH 值下降0.21， 全鹽量下降7.84%。 中度堿化土壤0~10 cm 層pH 值上升0.30， 全鹽量上升1.95%，10~20 cm 層pH 值下降1.02，全鹽量下降24.06%，20~40 cm 層pH 值上升0.46，全鹽量下降36.76%。重度堿化土壤0~10 cm 層pH 值上升0.01， 全鹽量上升79%，10~20 cm 層pH 值上升0.03， 全鹽量上升13.52%，20~40 cm 層pH 值下降0.45，全鹽量上升40.93%。5.1.5 玉米成熟期土壤鹽堿狀況分析。 玉米成熟期時土壤鹽分狀況和pH 值同樣會影響玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)，玉米成熟期土壤pH 值及全鹽量變化分別見圖9 和圖10。

圖9 玉米成熟期土壤pH 變化動態(tài)

圖10 玉米成熟期土壤全鹽量變化動態(tài)

由圖9 和圖10 可以得出， 輕度堿化土壤0~10 cm層pH 值下降0.13， 全鹽量下降9.8%，10~20 cm 層pH 值下降0.28， 全鹽量上升60.25%，20~40 cm 層pH 值下降0.13，全鹽量上升20.73%。 中度堿化土壤0~10 cm 層pH 值下降0.82， 全鹽量下降41.05%，10~20 cm 層pH 值下降0.94， 全鹽量下降28.53%，20~40 cm 層pH 值上升0.01，全鹽量下降27.48%。重度堿化土壤0~10 cm 層pH 值沒有變化，全鹽量下降7%，10~20 cm 層pH 值上升0.19， 全鹽量上升6%，20~40 cm 層pH 值下降0.33，全鹽量下降28.06%。

5.2 不同堿化土壤玉米全生育期pH 值動態(tài)變化

不同季節(jié)各小區(qū)0~40 cm 土層pH 值隨季節(jié)變化見圖11。

圖11 不同堿化土壤玉米全生育期pH 值動態(tài)變化

由圖11 可以看出， 在不同堿化類型土壤中，pH值都在8.00 以上。 施入脫硫石膏后，輕度、中度、重度堿化土壤pH 值明顯降低。只有中度堿化土壤在5—7月有小幅度的上升。 在輕度堿化土壤中施入脫硫石膏，pH 值降低0.06 左右，幅度較??；在中度堿化土壤中施入后，pH 值在7—9 月降低最為顯著； 在重度堿化土壤中施入后，pH 值明顯降低， 且在5—7 月降低幅度大。 整個過程中，施用脫硫石膏的土地pH 值都比對照組pH 值低，說明已達到了改良土壤的目的。

5.3 不同堿化土壤玉米全生育期全鹽量動態(tài)變化

土壤鹽分受降雨、蒸發(fā)、地下水、土壤類型等多因素綜合影響，在季節(jié)變化和土壤垂直分布上呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，脫鹽、積鹽過程明顯，在季節(jié)交替過程中變化趨勢各具特點， 不同月份土壤0~40 cm 土層全鹽量動態(tài)變化見圖12。

圖12 不同堿化土壤玉米全生育期全鹽量動態(tài)變化

由圖12 可以看出，不同堿化土壤在5—9 月全鹽量升降情況不同，對于重度和中度堿化土壤降低趨勢比較平緩。 其中，重度堿化土壤全鹽量在8 月有所上升，在其他月份都是明顯下降。 中度堿化土壤全鹽量在7—9 月下降明顯，在5—6 月略有上升，總體趨于下降。 輕度堿化土壤全鹽量在各月都有上升，只有在7 月變化微小。 綜上所述，重度和中度堿化土壤主要是土壤中的鈉離子減少和鈣鎂離子增加，對鹽分總量的影響不大。 而對于輕度堿化土壤，由于加入脫硫石膏，使其全鹽量略有上升。

6 結(jié)論

通過對遼寧省某地區(qū)堿化土壤施用脫硫石膏一年后改良試驗鹽分動態(tài)研究，得出土壤土層平均值結(jié)論如下：

（1）輕度堿化土壤0~40 cm 土層中玉米苗期pH值下降0.33，全鹽量上升50.46%；拔節(jié)期pH 值上升0.14，全鹽量上升12.17%；抽穗期pH 值上升0.19，全鹽量上升5.32%；灌漿期pH 值下降0.12，全鹽量上升24.86%； 成熟期pH 值下降0.16， 全鹽量上升22.36%。 中度堿化土壤0~40 cm 土層中玉米苗期pH值上升0.11，全鹽量上升72.95%；拔節(jié)期pH 值上升0.15，全鹽量上升16.48%；抽穗期pH 值下降0.26，全鹽量下降43，10%；灌漿期pH 值下降0.41，全鹽量下降30.21%； 成熟期pH 值下降0.44， 全鹽量下降30.34%。 重度堿化土壤0~40 cm 土層中玉米苗期pH值下降0.37，全鹽量下降4.30%；拔節(jié)期pH 值下降0.32，全鹽量下降16.39%；抽穗期pH 值下降0.39，全鹽量下降37.96%；灌漿期pH 值下降0.08，全鹽量上升48.17%； 成熟期pH 值下降0.12， 全鹽量下降17.77%。 （2）施入脫硫石膏后重度堿化土壤相對于各自對照組，pH 值顯著降低，而輕度堿化土壤和中度堿化土壤分別在6—7 月和5—6 月略有上升，其他月中pH 值都顯著降低。（3）施入脫硫石膏后輕度堿化土壤全鹽量沒有出現(xiàn)下降趨勢，5—9 月都有上升。中度堿化土壤全鹽量有明顯降低，而在5 月出現(xiàn)上升。 重度堿化土壤，全鹽量下降不明顯，在8 月有上升趨勢。 （4）總體來說， 施入脫硫石膏一年后輕度堿化土壤pH 值下降0.06 個單位、全鹽量上升17.65%。 中度堿化土壤pH 值下降0.17 個單位， 全鹽量下降11.28%。 重度堿化土壤pH 值下降0.26 個單位、全鹽量上升1.98%。（5）土壤pH值、交換性鈉均呈下降趨勢，但是在不同程度堿化土壤有所差異。 輕度堿化土壤全鹽量略有上升，中度堿化土壤全鹽量略有下降， 重度堿化土壤全鹽量變化不大。 主要是土壤中的鈉離子減少和鈣鎂離子增加，所以總體的全鹽含量只有小幅度的降低或者上升。