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摘 要： 摘 要：合理利用有機(jī)肥資源，將有機(jī)肥替代部分化肥是實(shí)現(xiàn)減肥目標(biāo)的重要技術(shù)途徑之一。特別對(duì)于鹽堿化土壤，有機(jī)肥替代部分化肥既能減少化肥的使用又能改善土壤的理化性質(zhì)，促進(jìn)作物產(chǎn)量的提高。本文以濱海鹽堿地為研究對(duì)象，20142016 年連續(xù)兩年在濱州市無(wú)棣縣渤海糧
摘 要：合理利用有機(jī)肥資源，將有機(jī)肥替代部分化肥是實(shí)現(xiàn)減肥目標(biāo)的重要技術(shù)途徑之一。特別對(duì)于鹽堿化土壤，有機(jī)肥替代部分化肥既能減少化肥的使用又能改善土壤的理化性質(zhì)，促進(jìn)作物產(chǎn)量的提高。本文以濱海鹽堿地為研究對(duì)象，2014—2016 年連續(xù)兩年在濱州市無(wú)棣縣渤海糧倉(cāng)試驗(yàn)基地通過(guò)大田試驗(yàn)，研究了不施肥(CK)、普通化肥 (CCF)、有機(jī)肥替代低量化肥(LOM)、有機(jī)肥替代中量化肥(MOM)、有機(jī)肥替代高量化肥(HOM)5 種施肥模式對(duì)鹽堿地土壤改良和小麥產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：與 CK 相比，CCF 處理對(duì)鹽堿地土壤鹽分的影響不大，而有機(jī)肥替代部分化肥處理顯著降低了土壤水溶性鹽總量和 pH，特別是在小麥開(kāi)花期，MOM 和 HOM 處理明顯改善了土壤鹽堿化，顯著降低了土壤中水溶性鈉和交換性鈉的比例，使 ESP 和 SAR 值減小，其中以 HOM 處理對(duì)濱海鹽堿土的土壤鹽分改良效果最佳;與 CK 相比，各施肥處理的土壤養(yǎng)分含量均有提高，有機(jī)肥替代處理與 CCF 相比，對(duì)土壤全氮和有效磷的含量影響不明顯，而 HOM 處理的速效鉀含量顯著高于其他處理，在一定程度上抑制了 Na 的毒害，有機(jī)肥替代處理還顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)的含量，改善了土壤環(huán)境;從 CK 到 HOM，小麥產(chǎn)量依次遞增，與 CCF 相比，有機(jī)肥替代處理 LOM、MOM、HOM 分別增產(chǎn) 7.5%、18.8%、26.4%。綜上，有機(jī)肥替代部分化肥，達(dá)到了減肥的目的，并對(duì)濱海鹽堿地有明顯的改良效果，提高了小麥產(chǎn)量。且在 3 個(gè)有機(jī)肥替代部分化肥的施肥處理中，以 HOM 施肥處理對(duì)濱海鹽堿地的改良效果最優(yōu)，獲得的小麥產(chǎn)量最高。
關(guān)鍵詞：有機(jī)肥替代化肥;鹽堿地;土壤鹽分;土壤養(yǎng)分;小麥產(chǎn)量
近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為了追求作物高產(chǎn)，化肥的施用量逐年增加。增施化肥在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時(shí)，也對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了負(fù)面影響，并已經(jīng)嚴(yán)重威脅到我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。眾多研究表明我國(guó)化肥施用量已經(jīng)超過(guò)了經(jīng)濟(jì)意義上的最優(yōu)施用量[2]，并已給農(nóng)民帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益上的損失[3]。有研究證明化肥的過(guò)量施用使農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量循環(huán)平衡發(fā)生改變，降低了耕作土壤的質(zhì)量，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，已成為農(nóng)業(yè)點(diǎn)源污染的主要來(lái)源[4-6]。因此，優(yōu)化施肥方式，提高土壤肥力和作物產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展迫在眉睫。而合理利用有機(jī)肥資源，有機(jī)肥替代部分化肥，是實(shí)現(xiàn)中國(guó)到 2020 年化肥零增長(zhǎng)目標(biāo)的重要途徑之一[7]。有機(jī)肥替代部分化肥不僅可以減少化肥過(guò)量施用引起的農(nóng)業(yè)污染問(wèn)題，還可以改善農(nóng)田土壤質(zhì)量，提高農(nóng)作物品質(zhì)[8]。
面對(duì)耕地?cái)?shù)量不斷減少、質(zhì)量逐漸下降以及糧食安全等問(wèn)題，加強(qiáng)土地綜合治理，提高土地開(kāi)發(fā)利用率，開(kāi)發(fā)利用一定數(shù)量的耕地后備資源成為補(bǔ)充耕地、保障糧食安全的重要途徑之一[9]。在我國(guó)可耕地中鹽堿地面積占總耕地面積的 20% 以上[10]，鹽堿地是廣泛分布的一種低產(chǎn)土壤類(lèi)型，土壤鹽漬化使土壤內(nèi)鹽分大量積累，并引起一系列問(wèn)題，如土壤結(jié)構(gòu)黏滯、通氣性差、土溫上升慢、養(yǎng)分釋放慢等，導(dǎo)致表層土壤鹽漬化進(jìn)一步加劇，造成土壤冷、硬、板現(xiàn)象[11]，還嚴(yán)重制約著作物的生長(zhǎng)發(fā)育，顯著降低作物產(chǎn)量[12-13]，從而使土地的利用率降低，荒地增多，加深了人多地少的矛盾。鹽堿地作為我國(guó)重要的后備耕地戰(zhàn)略資源，其開(kāi)發(fā)利用改良工作的開(kāi)展對(duì)保障我國(guó)糧食安全、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境以及推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義[14]。此外，長(zhǎng)期施用化肥容易導(dǎo)致土壤板結(jié)、鹽分在土壤表層積聚，加劇土壤鹽堿化程度。
為此，前人對(duì)施用有機(jī)肥改良鹽堿地做了大量研究，研究表明鹽堿土施用有機(jī)肥，可以增加土壤有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成，改善土壤結(jié)構(gòu)[15]，降低土壤 pH[16]，為作物提供持久營(yíng)養(yǎng)[17]，是一種改善土壤鹽堿化的有效措施;呂品[18]的研究表明：增施有機(jī)肥可改善鹽堿土生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)脫鹽、抑制返鹽;楊明等[19]通過(guò)田間與盆栽模擬試驗(yàn)研究了有機(jī)肥對(duì)蘇打鹽堿土的改良效果，研究也表明施用有機(jī)肥后土壤 pH 顯著下降，土壤鹽基離子組分發(fā)生顯著變化，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量顯著增加;而徐陽(yáng)春和沈其榮[20]的研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥能夠改變土壤不同粒級(jí)的組成，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤的理化性質(zhì);周偉紅[21]通過(guò)研究施用有機(jī)肥對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，驗(yàn)證了施用有機(jī)肥使土壤的容重降低、孔隙度增大、透水性增強(qiáng)，促進(jìn)鹽分淋洗下移。
由此可見(jiàn)，前人的研究大部分集中在施用有機(jī)肥對(duì)鹽堿地土壤理化性質(zhì)的改良方面，而本文從減肥角度出發(fā)，通過(guò)在山東省濱州市無(wú)棣縣渤海糧倉(cāng)實(shí)驗(yàn)示范基地布置大田試驗(yàn)，研究有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)土壤鹽分和養(yǎng)分的影響，探討有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)鹽堿地土壤的改良效應(yīng);同時(shí)研究了有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)鹽堿地小麥產(chǎn)量的影響，為濱海鹽堿地改良與小麥的合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)區(qū)概況
試驗(yàn)在山東省濱州市無(wú)棣縣渤海糧倉(cāng)試驗(yàn)基地 (37º55′4″N，117º55′18″E)進(jìn)行。該試驗(yàn)點(diǎn)屬于溫帶季風(fēng)氣候，土壤類(lèi)型為濱海鹽漬土，土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn)表 1。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
該試驗(yàn)地耕作制度一年兩熟，前茬作物為玉米，秸稈還田。供試小麥品種為“山農(nóng) 22”。第一年在 2014 年 10 月 20 日播種，2015 年 6 月 13 日收獲。第二年在 2015 年 10 月 22 日播種，2016 年 6 月 17 日收獲。試驗(yàn)設(shè) 5 個(gè)處理(表 2)。試驗(yàn)小區(qū)面積為 40 m2 (4 m × 10 m)，小麥播種量為300 kg/hm2 ，行間距28.5 cm。每個(gè)處理重復(fù) 3 次，小區(qū)隨機(jī)排列。有機(jī)肥總養(yǎng)分(氮磷鉀)≥50 g/kg，速效氮含量 2.7 g/kg。有機(jī)肥氮含量以速效氮計(jì)，基施氮肥(化肥+有機(jī)肥)等氮量施入。
土壤樣本分別于小麥返青期、拔節(jié)期、開(kāi)花期、灌漿期、成熟期取樣，每個(gè)處理均用土鉆分別采集 0 ~ 20、20 ~ 40 cm 土層的土壤樣品，作為供試土樣。每個(gè)小區(qū)取 9 個(gè)樣點(diǎn)，混合均勻，作為一個(gè)重復(fù)。取得土壤樣品后，挑出土壤中的石塊和動(dòng)植物殘?bào)w，風(fēng)干，研磨，分別過(guò) 1 mm 和 0.25 mm 篩，用于測(cè)定土壤鹽分和養(yǎng)分。小麥于成熟期采集，測(cè)定產(chǎn)量。
1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法
1.3.1 土壤理化性質(zhì)測(cè)定 土壤水溶性鹽總量及 pH 的測(cè)定，水土比 5︰1;全氮采用半微量凱氏定氮法;有效磷采用 0.05 mol/L NaHCO3 溶液浸提-紫外分光光度計(jì)比色法;速效鉀采用 1 mol/L NH4Ac 溶液浸提-火焰光度計(jì)法;有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱法;測(cè)定方法參考鮑士旦[22]和魯如坤[23]。
1.3.2 小麥產(chǎn)量測(cè)定 成熟期在每個(gè)小區(qū) 1.0 m2 的微區(qū)內(nèi)進(jìn)行單位面積穗數(shù)的調(diào)查;在長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的區(qū)域隨機(jī)取 30 個(gè)單穗用于每穗粒數(shù)的調(diào)查;小麥?zhǔn)斋@后脫粒，風(fēng)干后調(diào)整為含水量為 12% 的籽粒產(chǎn)量(干物質(zhì)含量為 88%)，并用于籽粒千粒重的調(diào)查。
1.4 數(shù)據(jù)處理
采用 Excel 2003 軟件處理數(shù)據(jù)和繪表，采用 DPS 7.05 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用最小顯著極差法(LSD) 進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)。
2 結(jié)果與分析
2.1 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)鹽堿地土壤鹽分的影響
2.1.1 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)鹽堿地土壤水溶性鹽總量的影響 如圖 1 所示，4 月 5 日前后，由于氣候條件，水分蒸發(fā)量大，土壤水溶性鹽總量上升，其他時(shí)期相對(duì)穩(wěn)定。0 ~ 20 cm 和 20 ~ 40 cm 土層鹽分含量變化規(guī)律基本相同，且 0 ~ 20 cm 土層鹽分含量普遍高于 20 ~ 40 cm。在 0 ~ 20 cm 土層，4 月 5 日前土壤水溶性鹽總量呈現(xiàn)為 CK>CCF>各有機(jī)肥替代處理，4 月 5 日后土壤水溶性鹽總量呈現(xiàn)為 CCF>CK> 各有機(jī)肥替代處理，特別在 5 月 26 日小麥灌漿期，與 CK 相比，CCF 處理的土壤水溶性鹽總量上升了 20.4%，而LOM、MOM、HOM處理分別下降了28.3%、 21.2%、22.0%。在 20 ~ 40 cm 土層，土壤水溶性鹽總量基本呈現(xiàn) CK>CCF>LOM>HOM>MOM的趨勢(shì);且與 CK 相比，CCF 與之差距較小，而 LOM、 MOM、HOM 3 個(gè)處理土層水溶性鹽分含量普遍低于 CK，特別是在 5 月 9 日小麥返青期和 6 月 8 日小麥成熟期處理間差異顯著;小麥成熟期 LOM、MOM、 HOM 處理與 CK 相比土層水溶性鹽總量分別下降了 34.3%、36.7%、26.6%。0 ~ 20 cm 和 20 ~ 40 cm 土層水溶性鹽分含量變化均說(shuō)明有機(jī)肥替代部分化肥能夠降低鹽堿地耕層土壤鹽分含量，進(jìn)而改善鹽堿地土壤環(huán)境。
2.1.2 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)鹽堿地土壤 pH 的影響 如圖 2 所示，不同時(shí)期各個(gè)土層土壤 pH 差異明顯，4 月 5 日前后，土壤 pH 達(dá)到峰值，后期呈明顯下降趨勢(shì)。0 ~ 20 cm 土層 pH 在峰值時(shí)各處理均高于 CK，但在其他時(shí)期各處理的土壤 pH 均明顯低于 CK，特別是在 3 月 3 日、5 月 26 日及 6 月 8 日前后各處理間差異顯著，基本表現(xiàn)為 CK>CCF>LOM> MOM>HOM;在 6 月 8 日小麥成熟期時(shí)，有機(jī)肥替代處理 LOM、HOM、MOM 的 pH 較 CCF 處理分別下降了 27.7%、33.8%、31.4%。20 ~ 40 cm 土層各處理間 pH 差異不明顯。說(shuō)明有機(jī)肥替代化肥處理對(duì)鹽堿地 0 ~ 20 cm 土層 pH 影響明顯，且隨著有機(jī)肥替代量的增加土壤 pH 呈逐漸下降趨勢(shì)。
2.1.3 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)鹽堿地土壤 Na 離子的影響 如表 3 所示，ESP 值>15，說(shuō)明鹽堿化程度較高。但有機(jī)肥替代部分化肥的處理陽(yáng)離子交換量 CEC 值、交換性 Na 含量及二者比值 ESP 普遍低于 CCF 處理，且隨著有機(jī)肥替代量的增加而逐漸降低，表明有機(jī)肥可以改善土壤鹽堿化程度，促進(jìn)土壤脫鹽。各處理之間前期差異較小，后期差異較大，并隨著時(shí)間變化各指標(biāo)呈逐漸減小趨勢(shì)。
如表 4 所示，土壤在鹽堿化程度下，土層水溶性 Na 含量較高且 20 ~ 40 cm 土層高于 0 ~ 20 cm 土層，與 CK 相比，只施普通化肥的 CCF 處理在 0 ~ 20 cm 和 20 ~ 40 cm 土層均增加了土層水溶性 Na 含量，加劇了土壤的鹽堿化程度;而各土層有機(jī)肥替代化肥處理的土層水溶性 Na 含量普遍低于 CK 處理。說(shuō)明單施化肥處理只能加劇土壤的鹽堿化程度，而使用有機(jī)肥替代部分化肥則能夠明顯降低土層水溶性 Na 含量，改善土壤鹽堿環(huán)境。對(duì)于土層水溶性 Ca、Mg 離子 0 ~ 20 cm 土層含量高于 20 ~ 40 cm 土層，與 CK 相比，有機(jī)肥替代處理普遍高于 CK，CCF 與 CK 處理差異不明顯。說(shuō)明施用有機(jī)肥能夠增加土壤中水溶性 Ca、Mg 的含量，改善根際營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，有利于作物生長(zhǎng)。鈉吸收比率(SAR)20 ~ 40 cm 土層要高于 0 ~ 20 cm 土層，且隨著時(shí)間變化各處理的鈉吸收比率下降，各處理間的差異與土層水溶性 Na 含量變化趨勢(shì)基本一致。
2.2 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)鹽堿地土壤有機(jī)質(zhì)和 N、P、K 的影響
如圖 3A所示，由于秸稈還田等諸多因素的影響，各處理間土壤有機(jī)質(zhì)含量存在差異，但變化無(wú)明顯規(guī)律，可以看出各土層有機(jī)肥替代處理的有機(jī)質(zhì)含量高于 CK、CCF，說(shuō)明有機(jī)肥替代化肥，可增加土壤中有機(jī)質(zhì)的含量。如圖 3B、3C 所示，全氮和有效磷含量在施肥處理間存在一定差異但變化無(wú)明顯規(guī)律， 0 ~ 20 cm 土層全氮和有效磷含量普遍高于 20 ~ 40 cm。 0 ~ 20 cm 土層，4 月 5 日左右 CK 處理的全氮含量明顯高于其他處理，但在 6 月 8 日小麥?zhǔn)斋@期時(shí)，LOM、 MOM、HOM 處理的全氮含量已經(jīng)超過(guò) CK 處理，較 CK 處理分別提高 14.2%、2.4%、15.7%。6 月 8 日小麥?zhǔn)斋@期，0 ~ 20 cm 土層，CCF 處理有效磷含量最低，LOM、MOM、HOM 處理較 CCF 分別高 39.0%、 67.0%、46.8%;20 ~ 40 cm 土層，CK 處理有效磷含量最低，CCF、LOM、MOM、HOM 處理較 CK 分別高 241.8%、14.7%、309.5%、36.4%。如圖 3D 所示， 0 ~ 20 cm 土層速效鉀含量高于 20 ~ 40 cm 土層，0 ~ 20 cm 和 20 ~ 40 cm 土層速效鉀含量變化規(guī)律基本一致。在各個(gè)時(shí)期 HOM 處理土壤速效鉀含量均為最大值，且明顯高于其他處理;其次為 MOM 處理，其他處理間差異較小。到 6 月 8 日小麥?zhǔn)斋@期時(shí)，與 CK 處理相比，0 ~ 20 cm 土層 CCF、LOM、HOM、MOM 速效鉀含量分別高 13.2%、21.2%、27.2%、27.1%; 20 ~ 40 cm 土層 CCF、LOM、HOM、MOM 速效鉀含量分別高 17.7%、17.6%、17.9%、42.3%。
2.3 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)鹽堿地小麥產(chǎn)量的影響
由表 5 可知，2014—2016 年兩個(gè)生長(zhǎng)季小麥產(chǎn)量變化趨勢(shì)一致，試驗(yàn)處理從 CK 到 HOM，產(chǎn)量依次遞增，其中以高量有機(jī)肥替代處理效果最優(yōu)。與 CK 相比，施肥處理增產(chǎn) 58% 以上，說(shuō)明在鹽堿地上，肥料(有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥)的投入能夠獲得較高的產(chǎn)量。
與CCF相比，LOM、MOM、HOM分別增產(chǎn)7.5%、 18.8%、26.4%，說(shuō)明有機(jī)肥替代部分化肥能夠促進(jìn)小麥增產(chǎn)，并且產(chǎn)量隨有機(jī)肥替代化肥量的增加而增加。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)看，各處理間的穗粒數(shù)差異較小，穗數(shù)和粒重差異較大，且在小麥兩年的收獲季中，表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，說(shuō)明該試驗(yàn)條件下，穗數(shù)和粒重是影響鹽堿地小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。
3 討論
3.1 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)鹽堿地土壤鹽分的影響
土壤水溶性鹽分含量，是判斷土壤的鹽漬狀況的重要指標(biāo)，當(dāng)土壤中鹽分達(dá)到一定數(shù)量后，將直接影響作物種子的萌發(fā)和植株正常生長(zhǎng)，通常認(rèn)為土壤中可溶性鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 0.2% 時(shí)，農(nóng)作物受害[24]，本試驗(yàn)條件下土壤鹽濃度在 0.2% 左右，表明小麥?zhǔn)艿禁}害的影響。土壤 pH 對(duì)土壤微生物活性、有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化和土壤養(yǎng)分遷移具有重要影響，濱海鹽堿土 pH 在 8.0 ~ 8.8 之間變化，呈堿性環(huán)境，抑制了微生物活性，影響小麥對(duì)養(yǎng)分的吸收。前人研究表明增施有機(jī)肥料，有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合，可以改善鹽漬土土壤生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)脫鹽、抑制返鹽，以有機(jī)物質(zhì)調(diào)控土壤水鹽平衡和肥鹽平衡[25-28]。本研究結(jié)果表明，有機(jī)肥替代部分化肥能夠降低土壤耕層鹽分含量(圖 1)，使小麥在生長(zhǎng)發(fā)育部分時(shí)期鹽分含量低于 0.2%。而在 4 月 5 日左右，土壤鹽分較高，是因?yàn)檫@一時(shí)期氣溫升高，而降水稀少，使土壤水分蒸發(fā)劇烈;另一方面由于小麥處于拔節(jié)期，需水較多，導(dǎo)致土壤表層鹽分的積累。而有機(jī)肥對(duì)土壤的改良作用減少了土壤表層水分的蒸發(fā)，降低了鹽分從下層向表層的移動(dòng)速率，抑制了土壤返鹽。結(jié)合表 3 中 K、Na、Ca、Mg 等陽(yáng)離子含量的變化，可以看出有機(jī)肥替代部分化肥降低了土壤鹽分含量，同時(shí)促進(jìn)了離子含量的變化。Na 含量降低，K、Ca 和 Mg 升高，改善了根際養(yǎng)分狀況，有利于小麥的生長(zhǎng)。其中有機(jī)肥替代部分化肥降低土壤 pH，這與其減少土壤鹽分含量和促進(jìn)鹽離子比例變化有關(guān)。土壤鈉含量處于動(dòng)態(tài)變化，用有機(jī)肥替代部分化肥，可降低土壤表層水溶性鈉和交換性鈉的含量和比例(表 3)，有利于作物生長(zhǎng)。Beck 等人[29]認(rèn)為交換性鈉解離會(huì)產(chǎn)生 OH– ，OH– 是土壤堿度的重要來(lái)源，即交換性鈉解離會(huì)促進(jìn)土壤堿化，pH 升高。 SAR 和 ESP 值的降低表明有機(jī)肥替代部分化肥能夠降低根部 Na 引起的單鹽毒害，有利于增加小麥對(duì)其他礦質(zhì)元素的吸收。
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耿澤銘[30]研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥對(duì)土壤陽(yáng)離子交換量、水溶性鹽離子的含量、pH、堿化度具有明顯改善作用;劉媛媛等[31]通過(guò)室內(nèi)模擬培養(yǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)土壤含鹽量與有機(jī)肥施用量呈極顯著正相關(guān)，而與尿素用量無(wú)明顯的相關(guān)性;羅佳等[32]證實(shí)了等量供肥條件下，有機(jī)肥處理對(duì)不同生育期的土壤總鹽含量有一定影響，總體上呈減少趨勢(shì)。本研究結(jié)果與此一致，在等氮量施入水平條件下，以有機(jī)肥替代高量化肥對(duì)土壤鹽分的改良效果最顯著，并隨有機(jī)肥替代量的增加，土壤鹽分依次減少。這可能是隨著有機(jī)肥替代量增加，有機(jī)肥改良土壤結(jié)構(gòu)、吸收性能和理化性質(zhì)的作用加強(qiáng)，說(shuō)明有機(jī)肥確實(shí)有促進(jìn)脫鹽、抑制反鹽的作用。
3.2 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)鹽堿地土壤有機(jī)質(zhì)和 N、P、K 的影響
土壤有機(jī)質(zhì)含量是土壤肥力及土壤-作物生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的重要指標(biāo)，它是形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的粘合劑，它不僅能改良土壤結(jié)構(gòu)、吸收性能和理化性質(zhì)，而且還能為植物提供一定的養(yǎng)分[33]。大量研究表明，有機(jī)肥可以有目的地提高土壤表層中有機(jī)質(zhì)含量，使土壤形成良好的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分，從而增強(qiáng)土壤保肥供肥能力[34]，彌補(bǔ)長(zhǎng)期耕作或土壤貧瘠帶來(lái)的不利影響。本試驗(yàn)研究也表明，有機(jī)肥替代部分化肥能增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量，有利于有機(jī)質(zhì)的積累。而不同施肥處理之間有機(jī)質(zhì)含量存在差異，但變化無(wú)明顯規(guī)律，但可以看出各土層有機(jī)肥替代處理的有機(jī)質(zhì)含量要高于不施有機(jī)肥的處理，說(shuō)明有機(jī)肥替代部分化肥能夠提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，改良鹽堿地土壤理化性質(zhì)，但受到秸稈還田等諸多因素的影響，短期內(nèi)增加效果較小，需要長(zhǎng)期投入。
N、P、K 作為土壤肥力最重要的指標(biāo)，是影響作物生長(zhǎng)的重要大量元素，也是施肥的三大主要元素。與化肥相比，有機(jī)肥料在提供作物養(yǎng)分、維持地力、改善土壤結(jié)構(gòu)和保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境方面具有不可替代的作用[32]。前人研究表明施用有機(jī)肥能夠顯著提高土壤全效養(yǎng)分含量[35-36]，而田小明等[37]通過(guò)溫室盆栽試驗(yàn)，研究了連續(xù) 3 年施用不同量的有機(jī)肥對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響，結(jié)果表明隨著有機(jī)肥用量的增加, 土壤養(yǎng)分也在增加。本研究也表明有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)濱海鹽土 N、P、K 的含量有一定作用。在等氮量施入條件下，由于秸稈還田等諸多環(huán)境因素差異，不同有機(jī)肥替代部分化肥處理對(duì)土壤全氮、有效磷的影響存在一定差異但不明顯。而本試驗(yàn)中鹽堿土速效鉀含量較高(圖 3)，尤其有機(jī)肥替代高量化肥處理速效鉀明顯高于其他處理。K 作為小麥所需的大量元素，而同等量的 Na 則成為有害元素。由于有機(jī)肥對(duì)土壤的改良作用，使高含量的 K+ 存在，在一定程度上抑制了對(duì) Na+ 的吸收，減少了 Na 的毒害作用。 K 充足可以提高小麥的抗逆性，更有利于適應(yīng)鹽堿條件。因此，有機(jī)肥能夠一定程度提高土壤肥力，改善土壤環(huán)境。
3.3 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)鹽堿地小麥產(chǎn)量的影響
鹽堿環(huán)境下，土壤鹽分和不均勻的養(yǎng)分分布均會(huì)影響小麥的產(chǎn)量。劉艷等[38]通過(guò)在黃河三角洲鹽堿地上進(jìn)行增施有機(jī)肥對(duì)雜交狼尾草產(chǎn)量的研究表明，增施有機(jī)肥能明顯增加雜交狼尾草的產(chǎn)量，改善其飼草品質(zhì)。宿慶瑞等[26]也證實(shí)了在鹽漬化土壤上施用有機(jī)肥，有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合，可以改善鹽漬土土壤環(huán)境，提高水稻產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，在等氮量施入條件下，有機(jī)肥替代部分化肥能顯著提高小麥產(chǎn)量，并且隨著有機(jī)肥替代量的增加而增加。這主要是由于有機(jī)肥改善了土壤的理化性質(zhì)，增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量，培肥土壤，更新土壤腐殖質(zhì)組成，提高土壤的保墑和保肥能力[39]。等氮量施入條件下，有機(jī)肥替代部分化肥使土壤鹽分降低，改善土壤肥力和物理結(jié)構(gòu)，從而形成良好的土壤環(huán)境，從而為小麥生長(zhǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著有機(jī)肥替代量的增加，對(duì)土壤改良作用增強(qiáng)，根系獲得有效養(yǎng)分的能力提高，從而使小麥的氮素利用率得到提高，小麥產(chǎn)量逐漸增加。
孟祥浩等[40]通過(guò)鹽堿地上 8 個(gè)小麥品種(系)的研究，表明了穗數(shù)是影響鹽堿地小麥產(chǎn)量的重要因素;而李樹(shù)華等人[41]研究發(fā)現(xiàn)鹽脅迫導(dǎo)致產(chǎn)量下降的主要原因是穗數(shù)的減少和粒重的下降。本研究發(fā)現(xiàn)單位面積穗數(shù)和粒重是影響小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，其中不施肥處理產(chǎn)量最低，其畝穗數(shù)和粒重也最低;在等氮量施入水平條件下，隨有機(jī)肥替代量的增加，單位面積穗數(shù)和千粒重顯著增加，使產(chǎn)量也呈正相關(guān)增加。這與施用有機(jī)肥后增加了土壤養(yǎng)分積累、提高了土壤供肥能力密切相關(guān)。說(shuō)明在等氮量施入水平條件下，有機(jī)肥是通過(guò)對(duì)濱海鹽堿土的改良，改善了土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)小麥根系發(fā)育，根系獲得養(yǎng)分的能力提高，促進(jìn)小麥分蘗和小穗分化，來(lái)增加穗數(shù)和粒重，保障產(chǎn)量的增加。其中有機(jī)肥替代高量化肥處理使小麥產(chǎn)量達(dá)到最高，這可能是隨著有機(jī)肥替代量的增加，有機(jī)肥對(duì)鹽堿土的改良作用增強(qiáng)，改善了小麥根際營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，促進(jìn)了小麥生長(zhǎng)。
4 結(jié)論
有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)濱海鹽堿地有較好改良效果，能夠顯著降低土壤鹽堿化程度。不同有機(jī)肥替代處理間對(duì)土壤水溶性鹽和 pH 等影響顯著，并隨著有機(jī)肥替代量的增加，土壤鹽分依次降低，并顯著降低了土壤中水溶性鈉和交換性鈉的比例，使 ESP 和 SAR 值減小;施用有機(jī)肥能夠提高土壤肥力，雖對(duì)土壤全氮、有效磷的含量影響不明顯，但土壤速效鉀含量明顯高于其他處理，在一定程度上抑制了 Na 的毒害，還明顯提高了土壤有機(jī)質(zhì)的含量，改善了土壤環(huán)境。此外，鹽堿環(huán)境下，施用有機(jī)肥替代部分化肥可明顯提高小麥單位面積穗數(shù)和籽粒重量，從而提高小麥產(chǎn)量，且小麥產(chǎn)量隨著有機(jī)肥替代量的增加而增加。綜上所述，在減少化肥施用量的情況下，有機(jī)肥替代部分化肥既能通過(guò)降低土壤鹽分、提高土壤肥力，改良鹽堿地土壤理化性質(zhì)，又能使小麥產(chǎn)量得到提高。本研究表明，在等氮量施入水平條件下，有機(jī)肥替代高量化肥處理，即當(dāng)有機(jī)肥施用量為 15 t/hm2 時(shí)，對(duì)鹽堿地土壤改良效應(yīng)最強(qiáng)，小麥產(chǎn)量達(dá)到最高，但不一定會(huì)是最優(yōu)替代量。若要確定對(duì)土壤改良效應(yīng)的最優(yōu)替代量，則需要做進(jìn)一步研究。——論文作者：李 玉1 ，田憲藝1 ，王振林2 ，代興龍2 ，董元杰1*，賀明榮2*
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