不同改良剂对滨海盐碱地的改良效果

王立艳 潘洁 赵杰 李梦琦 张慧 王春水 董昱辰 肖辉

王立艷，潘 洁，赵 杰，等. 不同改良剂对滨海盐碱地的改良效果［J］. 湖北农业科学，2024，63（2）：31-35．

摘要：为了探讨不同改良剂对滨海盐碱地的改良效果，采用盆栽试验研究了硫酸钙、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、硫磺对土壤全盐、pH及离子组成的影响。结果表明，改良剂的种类不同，下渗水离子含量差异较大；第一次淋洗，硫酸钙、硫酸铝、硫酸铁处理下渗水中Na⁺和Cl^-含量分别比CK高54.78%和58.25%、35.44%和39.22%、32.65%和34.82%，表明添加这3种改良剂对土壤的降盐效果较好，其中硫酸钙处理效果最好；第二次淋洗，硫酸铁、硫酸钙和硫酸铝处理的Na⁺含量比CK高75.14%～347.76%。综合2次淋洗效果，表明硫酸钙处理对土壤中的Na⁺淋洗效果更明显。与CK相比，各改良剂土壤pH均有不同程度的降低，pH降低2.23%～3.84%；不同改良剂对土壤离子的影响各不相同，添加改良剂各处理土壤中的Ca²⁺和Mg²⁺含量均高于CK。综合考虑到不同改良剂对土壤pH、Na⁺和Cl^-含量的影响，建议用硫酸铁和硫酸钙组合对滨海盐碱地进行改良。

关键词：土壤；滨海盐碱地；改良剂；可溶性盐分；盐分离子

中图分类号：S153.5； S156.4         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）02-0031-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.02.006 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Improving effect of different amendments on coastal saline-alkali soil

WANG Li-yan1，PAN Jie1， ZHAO Jie1， LI Meng-qi1， ZHANG Hui1， WANG Chun-shui2 ， DONG Yu-chen3， XIAO Hui1

（1.Institute of Agricultural Resources and Environment， Tianjin  Academy of  Agricultural Sciences， Tianjin  300384， China； 2.Tianjin Sino-Finnish Dairy Foods Research & Training Center， Tianjin  300270， China； 3.Tianjin Yapai Green Manure Biotechnology Development Co.， Ltd.， Tianjin  300384， China）

Abstract： In  order to study the improvement effect of different amendments on coastal soil， a pot experiment was conducted to study the effects of calcium sulfate， aluminium sulfate， ferric sulfate， ferrous sulfate and sulfur on soil total salt， pH and ion composition. The results showed that  with the different amendments  applied， the content of ions in the infiltration water varied greatly. In the first leaching， the contents of Na⁺and Cl^-in the infiltration water treated with calcium sulfate， aluminum sulfate and ferric sulfate were 54.78% and 58.25%， 35.44% and 39.22%， 32.65% and 34.82% higher than those of CK， respectively， indicating that the addition of these three amendments had a better effect on soil salinity reduction， and calcium sulfate treatment had the best effect. In the second leaching， the Na⁺content of ferric sulfate， calcium sulfate and aluminum sulfate treatment was 75.14%～347.76% higher than that of  CK. Combined with two times of leaching， the results showed that calcium sulfate treatment had a more significant effect on the leaching of  Na⁺in soil. Compared with CK， the soil pH of each amendment treatment decreased to varying degrees， and the pH decreased by 2.23%～3.84%. Different amendments had different effects on soil ions. The contents of  Ca²⁺and Mg²⁺in soil treated with amendments were higher than those of CK. Considering the effects of different amendments on soil pH， Na⁺and Cl^-， it was suggested that ferric sulfate and calcium sulfate should be combined to improve coastal saline-alkali land.

Key words： soil； coastal saline-alkali soil； amendment； soluble salt； salt ions

中国滨海盐碱土面积约为106万 hm^2［1］，是中国重要的后备土地资源。滨海盐碱土地处海陆之交，具有土壤含盐量高、结构性差、土壤肥力低、生态环境恶劣的特点，土壤中盐分的组成以钠离子含量相对较高，导致土壤的物理性状恶化，严重影响到土壤微生物的代谢，降低土壤中各种酶的活性，致使养分释放慢，有机质含量低，土壤肥力下降，严重制约中国滨海地区农林业发展^［2，3］。

土壤资源的改良是土壤水盐状态的调节、土壤保肥能力的提升、作物生长的促进、作物高产的实现，是保证盐碱地生产力可持续发展的基础。已有研究表明，化学改良可以通过离子取代、络合和螯合作用，改善土壤理化性质，增加阳离子交换量，缓解盐胁迫对作物生长的抑制作用^［4］。已有研究证明，脱硫石膏是改良盐碱土壤的有效措施，且有害重金属含量低，对农田不会造成有害影响^［5］。硫酸钙有很好的排盐效果，可以降低土壤pH^［6］。硫酸铝也是较常用的盐碱地土壤改良剂，通过改变土壤可溶性盐分及平衡溶液pH改良土壤，可明显提高玉米出苗率^［7，8］。硫酸亚铁作为防病又肥田的土壤改良剂，能有效改良土壤的酸碱度，提高水稻产量^［9，10］。硫磺含硫量高，作为硫肥在许多地方受到重视，施用硫肥可以增加水稻、油菜、花生、甘蔗等产量，同时硫磺可以降低土壤pH，提高土壤中有效磷含量，促进作物的生长和发育^{［11，12］}。

鉴于以往研究，本研究针对滨海盐碱土的特点，选择不同特性的改良剂，通过盆栽试验研究了几种改良剂对土壤淋洗效果以及离子组成的变化，筛选出适合滨海盐碱地的改良剂，旨在为滨海盐碱地作物种植提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地设在天津市农业科学院农业资源与环境研究所。试验所用盆钵（不封底）直径14.6 cm、深度12.0 cm，按容重为1.30 g/cm³装盆，每盆装土1.4 kg，改良剂的施用量为0.3%，即每盆施改良剂4.2 g。

试验共设6个处理，各处理分别为硫酸钙、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、硫磺和不施改良剂对照，代码分别为T1、T2、T3、T4、T5、CK，每个处理3次重复。将各种改良剂与土壤混合均匀后装盆，按照600 m³/hm²的灌水量进行灌水，灌溉2次，间隔时间为12 h。每次灌水后检测下渗水离子组成、盐分淋洗量、pH。试验用水pH为7.04，电导率为9.90 μS/cm。供试土壤全盐含量为34.70 g/kg，pH为8.26，HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺含量分别为0.138、10.560、4.921、2.356、0.786、0.073、7.560 g/kg，未检出CO₃^2-。

1.2 样品采集与测定

第二次灌水平衡1周后，将盆内土样全部取出，在室内风干并过2 mm筛，用于pH、可溶性盐总量及盐离子的测定。土壤和下渗水中可溶性盐总量（EC）采用电导法测定；Na⁺、K⁺含量采用火焰光度计法测定；Ca²⁺、Mg²⁺含量采用EDTA络合滴定法测定；HCO₃^-含量采用双指示剂滴定法测定；Cl^-含量采用AgNO₃滴定法测定；SO₄^2-含量采用间接络合滴定法测定^［13］。

1.3 数据处理及分析

试验数据采用Excel 2019软件进行处理，采用SPSS 22.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对第一次下渗水离子组成的影响

不同处理第一次下渗水离子组成及差异见表1。由表1可知，第一次下渗水中HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺含量因施入改良剂的种类不同，离子含量差异较大。

第一次下渗水中除T5的HCO₃^-含量低于CK外，其他几个处理含量均高于CK，表明第一次灌水后，下渗水中HCO₃^-被淋洗出，经差异显著性分析可知， T2和T3显著高于其他几个处理（P<0.05）。T1、T2、T3下渗水中Cl^-含量高于CK，且T1显著高于CK（P<0.05），T4和T5下渗水中的Cl^-含量低于CK。T1、T2、T3下渗水中Cl^-含量分别比CK高58.26%、39.22%、34.82%，表明添加这3种改良剂能淋洗出土壤中的Cl^-。各处理下渗水中的SO₄^2-含量变化不大，差异均不显著，SO₄^2-含量范围为3.984～4.183 g/L。各处理下渗水中的Ca²⁺含量范围为0.507～0.550 g/L，其中T2的Ca²⁺含量最高，为0.550 g/L，比CK高5.97%，但各处理间Ca²⁺含量差异均不显著。各处理下渗水中Mg²⁺含量范围为0.927～1.771 g/L，其中T1、T2和T3的Mg²⁺含量分别比CK高60.13%、50.72%、45.57%，且与CK差異显著（P<0.05），T4和T5的Mg²⁺含量分别比CK降低6.24%和16.18%，但差异均不显著。下渗水中K⁺含量范围为0.030～0.042 g/L，其中T1、T2和T3的K⁺含量分别比CK高12.12%、27.27%、24.24%，T4和T5的Mg²⁺含量均比CK低9.09%，但各处理间差异均不显著。下渗水中的Na⁺含量由高到低依次为T1、T2、T3、CK、T4、T5，其中T1、T2和T3的Na⁺含量分别比CK高54.78%、35.41%、32.68%，T4和T5的Na⁺含量分别比CK低2.39%和12.71%，且T1显著高于CK（P<0.05）。

2.2 不同处理对第二次下渗水离子组成的影响

添加不同改良剂第二次下渗水离子组成及差异见图1。从图1可以看出，第二次下渗水中HCO₃^-含量范围为0.120～0.294 g/L，其中T3的HCO₃^-含量显著高于CK（P<0.05）。T1、T2、T3下渗水中Cl^-含量范围为0.046～0.235 g/L，T4、T5下渗水中Cl^-含量极低，表明添加改良剂且经过2次淋洗后，T4、T5的Cl^-含量趋于平衡状态。添加改良剂处理，第二次下渗水中的SO₄^2-含量均低于CK，T1、T2、T3、T4、T5的SO₄^2-含量分别比CK低4.59%、7.76%、6.96%、6.11%和4.50%，但各处理间差异均不显著。下渗水中的Ca²⁺含量范围为0.482～0.550 g/L，其中T1、T2、T3的Ca²⁺含量分别比CK低5.00%、3.33%和10.74%，但差异均不显著。下渗水中Mg²⁺含量范围为0.171～0.237 g/L，其中T2、T3和T4的Mg²⁺含量分别比CK高3.28%、22.80%、6.22%，T1和T5的Mg²⁺含量分别比CK低5.35%和11.57%。下渗水中K⁺含量范围为0.013～0.018 g/L，T3在第二次灌水后的下渗水中K⁺含量最高，各处理间无显著差异。各处理Na⁺含量范围为0.072～1.191 g/L，由高到低依次为T3、T1、T2、CK、T5、T4，其中T3、T1和T2的Na⁺含量分别比CK高347.76%、103.42%、75.14%，T4和T5的Na⁺含量分别比CK低74.07%和66.67%，表明硫酸钙、硫酸铝和硫酸铁处理第二次下渗水淋洗出的Na⁺效果更好。

2.3 不同处理对土壤离子组成的影响

添加不同改良剂对土壤离子组成的影响见表2。不同改良剂对土壤离子的影响整体表现为阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主，K⁺和Na⁺含量低；阴离子以SO₄^2-为主，与改良剂处理加入的无机盐以硫酸盐为主有关。

各处理土壤HCO₃^-含量为0.152～0.160 g/kg，各处理间差异均不显著。各处理土壤Cl^-含量为0.004～0.019 g/kg， 其中T3的Cl^-含量最高，与其他几个处理间差异显著（P<0.05）。由于加入的无机盐离子以硫酸盐为主，土壤中SO₄^2-的含量表现为添加改良剂处理均大于CK，加入改良剂处理土壤中SO₄^2-含量由高到低依次为T3、T1、T2、T4、T5，分別比CK高36.56%、33.77%、22.72%、18.28%、3.43%，T1、T2、T3显著高于CK（P<0.05）。各处理土壤Ca²⁺含量范围为1.238～1.779 g/kg，T1、T2、T3、T4、T5的Ca²⁺含量分别比CK增加39.01%、25.61%、43.70%、23.26%、4.52%，且T1、T2、T3、T4与T5和CK间差异均达显著水平（P<0.05）。各处理土壤Mg²⁺含量范围为0.163～0.213 g/kg，T1、T2、T3、T4、T5分别比CK增加28.83%、21.47%、30.67%、11.66%、15.34%，差异均不显著。各处理土壤K⁺含量范围为0.049～0.053 g/kg，各处理间差异不显著。T1、T2和T3土壤Na⁺含量高于CK，T4和T5土壤Na⁺含量分别比CK低22.92%和14.58%，其中T3与CK差异达显著水平（P<0.05）。

2.4 不同改良剂对土壤pH的影响

从图2可以看出，添加改良剂处理且经过2次淋洗后，土壤pH均有不同程度降低。与CK相比，各添加改良剂处理降低土壤pH的能力由高到低依次为硫磺和硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸钙，分别比CK降低3.84%、3.84%、3.38%、3.09%、2.23%。经多重比较得出，各改良剂处理土壤pH与CK间的差异均达显著水平（P<0.05），表明这5种改良剂均有显著降低土壤pH的作用。

3 小结与讨论

硫酸钙作为土壤改良剂，通过其所含的Ca²⁺置换土壤胶体中的Na⁺，促进盐分淋洗，降低土壤交换性钠百分率和钠离子吸附比，起到改善盐碱土的作用^{［14，15］}；硫酸亚铁能够水解出H⁺，快速降低土壤pH，还可以提高土壤中的Ca²⁺、Mg²⁺，与吸附在土壤胶体表面的Na⁺发生置换反应，降低土壤中Na⁺含量^［16］；硫磺作为一种新型的土壤改良剂，已被证实在对土壤元素活化和植物营养元素吸收方面有重要作用，它不但能降低土壤pH，改善土壤的理化性状，同时能活化土壤养分，从而提高土壤中有效养分的含量，促进作物的生长和发育，降低作物NO₃^--N积累^［11］。本研究施加5种改良剂之后土壤pH均比对照有不同程度的降低，这与以往的研究结果一致^［4，17］，说明硫酸钙、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、硫磺对改善土壤酸碱度具有一定效果。本研究中，硫磺、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸钙的土壤pH分别比对照低3.84%、3.84%、3.38%、3.09%、2.23%，表明单一施用这几种改良剂对土壤pH具有明显的改善效果。

本研究结果表明，随着改良剂施入的种类不同，下渗水离子含量差异较大，表明改良剂的种类不同，对土壤离子的淋洗作用差异大。第一次淋洗，硫酸钙、硫酸铝、硫酸铁处理下渗水中Na⁺和Cl^-含量分别比对照高54.78%和58.26%、35.41%和39.22%、32.68和34.82%，表明添加这3种改良剂对土壤的降盐效果较好，其中硫酸钙处理效果最好。 第二次淋洗，硫酸铁、硫酸钙和硫酸铝处理下渗水中Na⁺含量分别比对照高374.76%、103.42%和75.14%。本研究结果表明，经过2次淋洗，硫酸钙、硫酸铝、硫酸铁处理对土壤中的Na⁺淋洗效果更明显。硫酸钙作为一种土壤改良剂，Ca²⁺可把土壤胶体表面吸附的代换性Na⁺置换下来，随水淋洗掉，促进土壤团聚体的形成，改善盐渍土壤的通气透水性。SO₄^2-可平衡盐渍土壤中的CO₃^-和HCO₃^-，降低土壤pH，改善土壤理化性质^［18］。同时，硫酸钙补充了土壤中钙素和硫素营养，促进作物生长^［15］。

不同改良剂对土壤离子的影响各不相同，整体上土壤中阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主，各添加改良剂处理土壤的Ca²⁺和Mg²⁺含量均高于CK，表明施用改良剂对土壤Ca²⁺和Mg²⁺具有提升作用。阴离子以SO₄^2-为主，这和改良剂处理加入的无机盐离子以硫酸盐为主有关。经过2次淋洗后，土壤中的Cl^-含量均不高，各处理间HCO₃^-差异不显著。SO₄^2-的含量表现为各改良剂处理均大于CK， 各处理土壤SO₄^2-含量由高到低依次为硫酸铁、硫酸钙、硫酸铝、硫酸亚铁、硫磺。各施用改良剂处理土壤Ca²⁺、Mg²⁺含量均高于CK，表明施用改良剂对土壤Ca²⁺、Mg²⁺具有提升作用。

不同改良剂对滨海盐碱地的改良效果存在差异，因此选择适宜的改良剂对滨海盐碱地的改良起着关键作用。考虑到土壤中加入过多的硫酸铝可能会引起土壤的铝毒害，结合本研究结果表明添加硫酸铁对土壤pH改良效果和降盐效果较好，硫酸钙处理对降低土壤盐分效果最好。综合考虑到改良剂对土壤pH、Na⁺和Cl^-含量的影响，本研究推荐用硫酸铁和硫酸钙组合对滨海盐碱地进行改良。

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收稿日期：2023-02-15

基金项目：国家重点研发计划项目（2021YFD1900905）

作者简介：王立艳（1981-），女，黑龙江海伦人，助理研究员，硕士，主要从事盐碱地改良及植物营养研究，（电话）13622152362（电子信箱）

wangly2021@sina.com；通信作者，肖 辉（1981-），男，山东泰安人，副研究员，博士，主要从事盐碱地改良研究，（电子信箱）

xiaohui-81@163.com。