盐碱地改良模式研究（精选7篇）
盐碱地改良模式研究 篇1
盐碱地治理是一个全球性的难题。面对土地资源匮乏和粮食短缺的双重压力, 人类已有半个多世纪对盐碱地改造和治理的不断探索和实践, 在工程方法、化学方法和生物修复等技术方面均具有很多成功的经验积累, 同时在盐碱地水盐运移规律、土壤肥力质量、生物多样性等机理方面都有大量深入的研究。但是, 由于受自然条件、投资成本等不同因素的影响, 迄今没有发现一种有投资成本相对较低、适应范围广、可操作性强和时效性长等特点的成熟技术。
笔者选用了一种工业脱硫副产品通过加工生产的DS盐碱地改良剂, 分别在浙江省慈溪市庵东镇的江南村和十塘江南选择试验基地, 通过改良剂的施用, 结合种植不同植物, 进行滨海盐碱荒地综合修复应用研究。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料DS盐碱地改良剂选自宁波太极环保有限公司, 是国家重点环境保护技术“DS-二氧化硫烟气治理技术”应用的副产品, 是利用工业碱性固体废物经加工后再用于吸附工业烟气中硫、碳、氮元素氧化物的一种产品, 制造方法已获得国家发明专利。主要成分:硫含量12.75%, 铁13.89%, 氧化钙24.11%, 氧化镁2.85%, 铜0.23%, 二氧化硅18.77%, 铝1.98%。主要重金属元素砷含量29.79mg/kg, 铬161.11 mg/kg, 铅89.71mg/kg, 镉未检出, 分别低于国家农用污泥标准GB-4284规定限值。
1.2 试验地概况
浙江省慈溪市慈溪市位于东海之滨, 杭州湾南岸, 属亚热带季风型气候区, 所辖范围多属滨海盐碱地。四季气候分明, 冬夏稍长, 春秋略短。平均年日照时数2 038h, 年日照百分率47%。年平均气温16.0℃, 7月最高, 平均28.2℃, 1月最低, 平均3.8℃。历史极端最高气温38.5℃, 最低-9.3℃。年平均降雨量1 200mm左右。据有关资料记载, 试验基地过去是盐仓, 土壤中钾、钠含量很高, p H值在9.1~9.4, 由于无法利用, 长期搁置撂荒, 植被主要是芦苇、碱蓬等少数几种盐生植物。
2002年7月, 选择位于慈溪市杭州湾跨海大桥南岸庵东镇江南村6 666.7m2滨海盐碱荒地作试验示范基地, 位于东经121°12′22.3″~121°12′27.6″, 北纬30°18′03.7″~30°18′06.0″, 为试验基地Ⅰ。2005年2月, 为进一步在大范围内应用和示范研究, 承接了位于慈溪市十塘江南侧的10hm2滨海盐碱地改造工程与示范研究, 位于东经121°13′25.3″~121°13′56.5″, 北纬30°20′21.2″~30°20′27.8″, 为试验基地Ⅱ。
1.3 试验设计
分别在试验基地Ⅰ和Ⅱ改造区域内挖排水沟, 土壤经深翻、平整, 根据盐碱地的p H值及含盐量的初始检测值, 按耕作层深度 (0~20cm) 土壤的10%~12%添加改良剂。试验基地Ⅰ共用了改良剂240t, 平均施用量为360t/hm2, 均匀地撒施在地表, 然后悬耕3~4次, 使表层20cm土与改良剂充分混合。适量浇水后约3个月, 于2003年春按正常耕种方法进行种植。试验基地Ⅱ共用了改良剂3 000t, 平均施用量为300t/hm2, 撒施、悬耕充分混匀后经过20d的平衡, 于当年5月按常规方法进行耕种。
试验基地Ⅰ使用该改良剂后, 种植了海桐、冬青、蜀荟等十几个品种的花木, 并留有667m2地专门根据季节每年种植蔬菜和农作物。试验基地Ⅱ在经过改良剂改造后, 按工程要求比例种植了垂柳、木槿、臭椿、国槐、栾树、喜树、夹竹桃等十几个品种的绿化苗木, 在绿化间距空地每年种植了西瓜、毛豆、萝卜、白菜等作物。
1.4 采样与分析
每年分别在2个试验基地上采集0~20cm耕层土壤混合样品, 风干后过40目筛。测定土壤p H值、有机质、总含盐量、速效氮磷养分含量。分析方法参考土壤农业化学分析方法。2008年5月分别采集2个试验基地0~20cm耕层土壤混合样品, 风干后过200目筛, 进行土壤粒度分析, 分析仪器为英国Malvern Instruments Ltd生产的粒度分析仪。
2 结果与分析
2.1 土壤pH值与含盐量
土壤pH值是用来判断土壤酸碱性的基本指标, 试验分别对基地Ⅰ对照处理和使用改良剂处理的土壤p H值和含盐量进行了8年的跟踪分析 (见图1) 。试验基地Ⅰ经过施用改良剂并有植被的条件下, 土壤p H值由9.25下降至7.55, 下降了18.4%, 呈现明显的下降趋势。对照处理p H值由9.25下降8.51, 下降了8.0%。由图1可知, 2002~2004年土壤p H值基本保持稳定, 但从2005年开始有下降趋势, 这主要是由于2005年以来当地降雨量较大, 由此而产生的自然淋溶所造成的 (见图2) 。试验基地Ⅰ在施用改良剂并有植被的条件下, 8年后土壤含盐量降低了77%。这说明施用改良剂对降低土壤p H值和含盐量具有较长时间的效果。
对试验基地Ⅱ施用改良剂同时在种植植物的条件下, 4年后土壤p H值和土壤含盐量的总体变化进行了分析, 结果表明, 4年后土壤p H值降低了1.57个单位, 下降了17%。土壤含盐量由9.50mg/kg降低至2.10mg/kg, 下降了78%。
2.2 土壤有机质与速效氮磷钾养分含量
土壤有机质在施用改良剂4年 (试验基地Ⅱ) 和8年 (试验基地Ⅰ) 后分别降低了33%和19%, 水解性氮在施用改良剂4年和8年后分别降低了57%和66%, 这主要是受改土后多年种植植物的影响。从土壤有机质的变化结果看, 种植植物8年后有机质下降的趋势减缓。土壤速效磷在施用改良剂4年 (试验基地Ⅱ) 和8年 (试验基地Ⅰ) 后分别增加了315%和481%, 速效钾在施用改良剂4年后略有下降, 而8年后增加了220%, 说明施用改良剂能够明显改善盐碱地土壤磷、钾养分状况。
2.3 土壤颗粒组成
土壤颗粒的粒径大小、不同粒径的土壤颗粒含量比例是土壤的重要物理性质, 也是反映土壤质地变化和耕作性能的标志特性之一。它与土壤固持矿质养分能力直接相关, 还具有调节土壤水、肥、气和热的功能, 也是评价土壤农业质量的指标之一。
利用土壤粒度分析仪对试验基地Ⅰ和试验基地Ⅱ表层 (0~20cm) 土壤进行取样分析, 结果表明, 试验基地Ⅰ施用改良剂8年后, 土壤颗粒组成发生由较大粒径向小粒径的明显变化, 粒径为100~1 000μm的颗粒由19.63%下降至5.85%, 下降了13.78个百分点;粒径为10~100μm的颗粒由66.82%增加至75.06%, 增加了8.24个百分点;粒径为1~10μm的颗粒由12.84%增加至18.56%, 增加了5.72个百分点;粒径为0.1~1.0μm的颗粒由0.95%增加至1.51%, 增加了0.56个百分点。可见, 施用改良剂主要增加了1~100μm粒径的颗粒组成, 提高了土壤对养分的固持能力, 改善了土壤水、肥、气和热的条件。
试验基地Ⅱ表层 (0~20cm) 土壤在施用改良剂4年后, 土壤颗粒组成同样发生由较大粒径向小粒径的明显变化, 粒径为100~1 000μm的颗粒由15.08%下降至5.72%, 下降了9.36个百分点;粒径为10~100μm的颗粒由79.07%增加至85.59%, 增加了6.52个百分点;粒径为1~10μm的颗粒由5.06%增加至7.71%, 增加了2.65个百分点;粒径为0.1~1.0μm的颗粒由0.79%增加至0.87%, 增加了0.08个百分点。可见, 施用改良剂也是主要增加了1~100μm粒径的颗粒组成。
3 结论与讨论
试验结果表明, 施用改良剂对降低土壤p H值和含盐量具有较长时间的效果。试验基地Ⅰ在施用改良剂并有植被的条件下, 8年后土壤p H由9.25下降至7.55, 下降了18.4%, 含盐量降低了77%;试验基地Ⅱ施用改良剂同时在种植植物的条件下, 4年后土壤p H值降低了1.57个单位, 下降了17%。土壤含盐量由9.50mg/kg降低至2.10mg/kg, 下降了78%。
试验基地Ⅰ在施用改良剂并有植被的条件下, 8年后土壤有机质呈下降趋势, 但下降有减缓的趋势, 能否维持或提升土壤有机质需要继续进行长期检测分析。土壤速效磷、速效钾在施用改良剂4年 (试验基地Ⅱ) 和8年 (试验基地Ⅰ) 都有明显增加趋势, 说明通过施用改良剂能够有效改善盐碱地土壤磷、钾养分状况。
试验基地Ⅰ和试验基地Ⅱ表层 (0~20cm) 土壤粒度分析结果表明, 试验基地分别施用改良剂4年和8年后, 土壤颗粒组成发生由较大粒径向小粒径的明显变化, 主要增加了1~100μm粒径的颗粒组成, 提高了土壤对养分的固持能力, 改善了土壤水、肥、气和热的条件。
酸雨石改良盐碱地施用技术 篇2
关键词：酸雨石；盐碱地；改良
中图分类号：S512.1文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-09-0120-1
酸雨石是改良盐碱化土壤的一种专利新产品（20111021715
7.6）。近几年，经吉林省名优新特产品专业委员会盐碱地改良办公室的大力推广，已经成为白城和松原等地农民改良盐碱地的首选产品，尤其在镇赉县和长岭县多地多点水旱田多年对比试验，都证明酸雨石具有“强力降盐、速效解碱、深度除硝”的改良效果。2012年是全国农业科技创新年，在德惠市科技局和农业局的支持下，我们选定在天台镇引进应用酸雨石改良连片盐碱地120亩，和等面积对照田种植玉米“统一地块、统一品种、统一肥料、统一技术、统一植保、统一收获”共同参加市科技局主办的创高产竞赛活动。10月15日实地测产，用酸雨石改良的盐碱地玉米平均亩产599公斤，未用酸雨石改良的对照田平均亩产414公斤，用酸雨石改良后平均每亩增产185公斤，增产幅度是44.68%。
目前市场上流通的盐碱地改良产品有很多，但改良效果都是只解碱不降盐。农民好不容易找到了酸雨石这种既解碱又降盐的好产品，酸雨石的增产效果又十分明显，就被有些人传得神乎其神，似乎有了酸雨石就等于大丰收。其实盐碱地土壤粘结，透水透气性差，湿时泥泞，干旱梆硬，直接影响作物发芽、生根、生长和结实。用上酸雨石之后，土头松了，地发暄了，盐碱轻了，地也有劲了，种植什么作物都能正常生长了。但是酸雨石产品只是一种新型盐碱化土壤改良剂，只能用于改良盐碱地，或者用于酸化土壤。作用就是消除盐碱障碍，而不能为作物生长提供充足养分，因此他不能代替任何一种常规肥料的正常使用，而只能是配合化肥或有机肥的正常使用。
1 用酸雨石改良盐碱地是一项集成技术而不只是靠单一的改良剂
以酸雨石降盐解碱、疏松土壤为基础，依靠抗盐碱的作物品种加上科学的栽培技术，同时需要合理的排灌设施，形成“酸雨石+抗盐碱品种+水利设施+科学施肥+科学栽培”的集成技术。用集成技术改良盐碱地才能取得投入少收入大的理想效果。不采用集成技术，只用酸雨石去改良盐碱地，改良的只能是土壤，无法达到增产增收的目的。
2 改良效果表现在土壤的理化改变而不是增产幅度
我省盐碱地大部分属于苏打盐碱土。据测定，苏打盐碱土可溶性盐含量高，其电导率>4毫姆欧/厘米（25℃），碱化度 >15%，pH8左右，地下矿化度1～1.5克/升，地下水土壤中含有大量碳酸钠与碳酸氢钠，约占全盐量的80%～90%。盐碱地的主要特点有：可溶性盐含量高、酸碱度高，交换性纳的含量高，土壤分散性高。用酸雨石改良苏打盐碱地要根据碱斑比例和pH值确定施用量，一般轻度盐碱土每公顷用量为1000公斤，中度盐碱土每公顷用量为2000～3000公斤，重度盐碱土每公顷用量为4000～5000公斤。改良效果表现在，土壤盐基交换量提高10%～25%，氮肥利用率提高10～25%，土壤pH值降至中性，土壤团粒结构明显增多。土壤密度下降0.1g/cm3，土壤总孔隙度增加1.7%。旱田施用酸雨石60天后碱斑消失了，土质疏松了，土壤透水了，作物可以正常发芽出苗生根生长了。用酸雨石改良盐碱地是一个改土工程，增产幅度大小要靠灌水条件、品种抗性、肥料多少、栽培密度和栽培技术等集成技术。
3 具体施用方法
旱田在头一年的秋整地时施用效果明显好于当年春整地，因为酸雨石改良盐碱地要充分发挥效果需要2个月时间。整地前每公顷先留出500公斤酸雨石配合化肥或有机肥做底肥，便于为每颗种苗发芽生根创造无盐碱的土壤环境。整地时往盐碱地中碱斑处均匀撒10毫米厚的酸雨石，哪里有碱斑就往哪里撒，然后翻耙20厘米表土层，使酸雨石和表土充分搅拌均匀，以加大碱斑处酸雨石的使用量来消除局部重度盐碱危害，促进盐碱地整体的均衡改良。酸雨石改良盐碱地种植水稻，如果是盐碱荒地开发水田，也要像旱田一样，整地时往盐碱地中碱斑处均匀撒10毫米厚的酸雨石，哪里有碱斑就往哪里撒，然后翻耙20厘米表土层，使酸雨石和表土充分搅拌均匀，以加大碱斑处的使用量来消除局部重度盐碱危害，促进盐碱地整体的均衡改良；春季泡田时再和底肥一起施用，酸雨石施用量视盐碱轻重每公顷在500～1000公斤。如果是盐碱耕地，只在春季泡田时和底肥一起施用，酸雨石施用量视盐碱轻重每公顷在500～1000公斤。无论是盐碱荒地和盐碱耕地种植水稻都必须追施两次酸雨石，第一次是在插完秧后7～10天，和返青肥一起施入酸雨石每公顷200～400公斤；第二次是在分蘖前7～10天，每公顷追施酸雨石200～400公斤。实践证明，酸雨石作为盐碱土壤改良剂，对中重度盐碱和貧瘠地块的改良效果要明显好于轻度盐碱和高肥力地块。
盐碱地改良利用技术研究 篇3
开发利用盐碱地不仅可以扩大耕地面积,增加单位面积产量,从而提高粮食总产量,缓解粮食危机,而且还可以扩大绿化面积,改良生态环境,改善人们生活。因此,笔者对盐碱地改良技术包括传统技术和新工艺进行介绍,以期为盐碱地改良利用及相关领域的研究提供帮助。
1 盐碱地改良技术
1.1 利用传统技术改良盐碱地
1.1.1 物理改良技术
平整土地可有效减少盐碱斑,防治土壤次生盐渍化;水旱轮作不仅可以调节土壤水盐运动,抑制返盐,促进脱盐,而且还可以改善土壤结构,提高土壤肥力[1];微区改土绿化技术可形成淡化微区,局部控制土壤返盐;合理耕作、及时松土,可减少蒸发、破除板结、改善通气、抑制返盐,利于种子萌发和根系吸引[2]。此外,深耕晒垡、抬高地形、上农下渔等措施,都能不同程度地减轻土壤盐害[3,4]。
1.1.2 水利工程改良技术
地下渗管排盐是耕地盐碱化改良的常用方法之一,通过铺设暗管将土壤中的盐分随水排走,并将地下水位控制在临界深度以下,从而使土壤脱盐和防止次生盐渍化[5]。此外灌排配套技术,应先建立科学的灌溉制度,适时适量的进行灌溉,同时完善排水系统,充分协调灌排关系,有效降低地下水位[6]。水利措施遵循“盐随水来,盐随水去”的运行规律,效果显著,但若灌排结合并做到充分协调,投资相对昂贵且维护费用很高[7,8]。因此,近代水利工程措施也由明渠排水向暗管排水、竖井排灌相结合方向以及大水漫灌向膜下滴灌方向发展[9]。
1.1.3 化学改良技术
使用化学改良剂能有效降低土壤含盐量[10]。施入石膏、磷石膏可代换土壤交换性钠离子,使钠质亲水胶体变为钙质疏水胶体,增加土壤透水性,改善土壤结构,达到改良盐碱地的目的[11,12]。施入泥炭和风化煤,可提高土壤孔隙度、降低p H、激活离子、增加养分和增强酶活性等,同时既可以减轻土壤中的盐分对作物的胁迫,又可以改善土壤结构、土壤培肥能力,提高作物产量[13]。沸石和糠醛渣可提高土壤通透性,降低土壤盐分总量[14]。
1.1.4 生物改良技术
普遍认为采用生物技术治理盐碱地,是最有效的改良途径[15]。通过种植耐盐作物,正常灌溉,将土壤盐分从上层淋洗到中下层土壤,可改善耕层土壤结构状况,同时将种植业与养殖业结合,以生物循环为机制,提高土壤肥力、改良盐碱地,而且具有较好的经济效益[16]。施用微生物菌肥能显著影响土壤铵态氮的含量,菌剂处理后土壤酸碱度由碱性降至中性[17]。植被恢复技术也是常用的治理盐碱地的生物技术之一。
1.2 改良盐碱地新工艺
1.2.1 耐盐植物栽培技术集成
江苏绿宝林业发展有限公司[18]在从潮间带到近内陆初步脱盐的滩涂地,通过耐盐经济植物的品种筛选、栽培技术配置以及合理的栽培模式选择等技术集成,形成了沿海滩涂连续的农业种植带,并建立了产业示范基地。在新品种筛选、技术集成应用以及相关植物产业链的关键技术研究等方面,共选育苏杨7号、绿苑海篷子等耐盐经济植物新品种5个,耐盐性更强、产量更高。在品种选育方面,选用耐盐杨树无性系35杨、新选育的苏杨7号、海篷子新品种“绿苑海篷子”、碱蓬新品种“绿海碱蓬1号”、菊芋新品种南芋2号和海滨锦葵新品种。
在技术研发与集成方面,取得较大突破,包括:(1)综合应用杨树抗逆性品种、耐荫药材(经济作物)与农林高效复合经营技术、林禽复合经营等技术,较大规模地示范和推广了海岸带高效林农复合经营模式,经济效益提高20%~40%;(2)利用菊芋、海葵新品种,采用海水灌溉,构建海涂能源植物种植复合清洁生产新模式;(3)利用高产品种和设施栽培技术集成应用,构建了高产、高效的海水蔬菜栽培模式,产量增加33%~88%;(4)在耐盐纤维植物栽培方面,将黄麻良种繁育技术、黄麻种植和初加工相关机械设备选配、栽培技术和管理体系、生物脱胶技术的引进与改良等环节有效集成,形成一体化模式,提高生产效率21.62%。
1.2.2 海水养殖废水利用
赵耕毛等[19]在半干旱的莱州地区,利用微区试验研究了海水养殖废水灌溉及秸秆覆盖双重作用下滨海盐土水盐行为及其耐盐能源作物(菊芋)效应。结果表明,海水养殖废水灌溉后土壤水分明显增加,同时秸秆覆盖能有效减少土壤表层水分蒸发,不仅含蓄水分还能明显减弱土壤盐分的表聚作用,有效缓解盐分对作物的直接接触危害。研究采用高矿化度海水养殖废水灌溉,覆盖条件下菊芋产量大幅提高,表明了海水养殖废水灌溉的可行性。
1.2.3 利用作物秸秆埋设隔层
王胜利等[20]在内蒙古河套灌区通过在耕层设隔层,分别利用玉米和麦秸秆完成不同深度的埋设。对土壤盐分、地下水位埋深变化及土壤养分进行测定。结果表明,埋设玉米秸秆比麦秸秆的土壤脱盐效果明显;埋设隔层材料对潜水位升降变化没有影响;隔层材料经过2个周期年后基本腐蚀变为有机肥料;设置隔层对小麦根系生长发育略有影响。利用作物秸秆隔层,可以切断潜水蒸发、抑制耕层土壤返盐、增加土壤肥力,且成本低、见效快,是改良盐碱地的新途径。
1.2.4 DS土壤改良剂
史汉祥等[21]选用了一种工业脱硫副产品通过加工生产出的DS盐碱地改良剂,分别在浙江省慈溪市庵东镇的江南村和十塘江南选择试验基地,通过改良剂的使用,结合种植不同植物,进行滨海盐碱荒地综合修复应用研究。试验基地I在施用改良剂并覆盖秸杆的条件下,8年后土壤p H值下降了18.4%,含盐量降低了77.0%;试验基地II施用改良剂同时在种植植物的条件下,4年后土壤p H值下降了17.0%,含盐量下降78.0%。试验结果表明,施用改良剂对降低土壤p H和含盐量具有较长期的效应。1.2.5喷滴共用安志荣[22]提出在盐碱地节水灌溉中喷滴共用,阐述了3年盐碱地实际应用的过程和效果,分析得出喷滴共用不仅能够提高水、肥、土地的利用率,节省各项开支,而且提高了农业产量。推广应用喷滴灌共用技术,可提高农业抵御自然灾害的能力,作物增产显著,节约水资源的同时,又能够防止由于过度灌溉引起的水分渗漏造成的地下水位上升和土壤次生盐碱化,减轻了各种肥料、农药对土壤和地下水资源的污染,改善田间小气候及农业生态环境。喷滴共用灌溉技术具有高效性,是解决盐碱地地力及快速改良土壤的一项重要措施。
1.2.6 快速培肥
黄建成等[23]在施脱硫渣与不施脱硫渣的基础上,研究施糠醛渣、生物有机肥、腐殖酸肥、秸秆、农家肥的改土效果。结果表明:(1)施脱硫渣0.9 t/hm2,可将强碱性土(p H 8.87)改良为微碱性土(p H7.96),使速效氮、速效磷从31.5、3.0mg/kg提高到38.6、5.4 mg/kg,较不施脱硫渣枸杞平均增产20.8%。在施脱硫渣基础上以施糠醛渣改土效果最优;不施脱硫渣,各有机物改碱效果较差。(2)当土壤含盐量达10 g/kg左右时,施脱硫渣0.4 t/hm2,可使土壤脱盐至中盐渍化,再增施其他有机物不会提高脱盐率。(3)强碱性土(p H8.88)在“改良剂、改良剂+化肥、改良剂+有机肥”等施用下,测定得出施脱硫渣改良土壤效果明显,土壤含盐量从4.83 g/kg降至3.18 g/kg,脱盐率降低34.16%,土壤p H下降0.7,其中改良剂+有机肥处理效果最好;同时不施脱硫渣处理改良效果微弱。
2 盐碱地改良利用研究进展
水利工程措施、物理改良措施、化学改良等盐碱地改良的传统技术和措施具有不同的改良效果。但由于盐碱地的改良是一个较为复杂的综合治理系统工程,所以对于改良盐碱土多采取以水肥为中心,包括水利工程措施、农业技术措施、种树种草等综合治理方法,这是改良和治理盐碱地的主要方向。在改良盐碱土的各项措施中,从盐碱地的整治力度、排盐效果和推广使用范围看,在多种盐碱地改良技术方法中,利用工程排水洗盐是一项重要的水利技术措施,只有健全排水设施,其他措施才能充分发挥作用。
伴随着科学技术的发展,新的研究方法和手段将不断涌现,如耐盐植物栽培技术,对耐盐的遗传基础、盐害机理、耐盐生理等方面研究会有更多的突破,从而促进耐盐品种的选育工作,许多植物的耐盐品种将应用于生产,从而加快盐碱地改良利用的步伐。此外,在盐碱地林业作用、高矿化地下水利用、沿海防护林建设等方面也有新的进展。
3 展望
盐碱地改良模式研究 篇4
摘 要：中海油二期绿化项目地处天津滨海新区西中环西侧，土壤环境恶劣。在该项目中，北方园林大胆将海绵城市理念与排盐工程结合到一起，成为该绿化项目最大创新点。本文全面介绍了该绿化项目的实施难点、设计思路及保障措施，并为重盐碱地绿化提出有针对性的养管措施。
关键词：重盐碱地；原土改良；海绵城市；滨海盐渍土
中图分类号：S156.4 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.10.029
Abstract：Cnooc Ⅱ phase of greening which has poor soil conditions is located on west of Xizhonghuan in Binhai new area in Tianjin.The concept of sponge city and brine engineering were combined in the project.In this research，practical difficulties， design ideas and safeguard measures were introduced for maintenance management in heavy saline soli.
Key words： heavy saline soil； soil improvement； sponge city； coastal saline soil
随着滨海新区经济的迅猛发展，京津冀一体化的提出，土地资源紧张与客土绿化之间的矛盾日益突出，促使园林人在原土改良方向投入更多力量。天津北方园林多年脚踏实地的研究，总结出一套适应原土绿化整体方案。中海油二期绿化项目是海绵城市与该技术结合的典型代表。因此，笔者总结整个项目从设计施工到养护要点，为原土绿化提供实践经验。
1 项目概况
本工程位于天津市滨海新区西中环内侧；所处区域为温带半湿润大陆性季风气候，四季明显，年平均气温13℃。全年平均降雨量为550～650 mm，主要集中在夏季。整个区域内土壤平均pH值为8.2，含盐量为9.3%，为典型滨海盐土，地下水位在1.4～2.2 m，地下水矿化度15.5 g·L-1，次生盐渍化较重，整体绿化面积21万m2。
2 项目指标分析
2.1 现场状况
项目现场所取土样为一期施工部分原土。现场取样4个，其中3个在南侧，一个在北侧。据现场取样观测，取样现场表层土壤较疏松，土壤质地较好，深层土壤黏重，质地坚硬，土样处理过程中很难打碎。
2.2 土样分析
对送来的4份土样进行土壤pH值及土壤含盐量检测并分析，结果见图1和图2。
如图所示，除去供试土壤1号含盐69.11‰，pH值7.8，这组数据规律性差异外，其他3组数据符合正常滨海盐土特征。分析1号点位取样为返盐区域不具代表性。图2中1～3号土壤应该分别是30～60 cm、0～30 cm、60～90 cm土层所测数据，这3组数据含盐最高的是3号土样，含盐量达12.64‰；最低的是2号土样，含盐量为7.35‰；土壤pH最高为8.8，出现在图2的1号土壤中，最低7.9，出现在图1的1号土壤中。说明项目地经过雨季淋洗，现表层土壤含盐量已经有所下降，同时随着盐分的下降，土壤出现次生碱化的现象。由于没有检测八大离子，我们仅仅是推测得出下列结论：阳离子中可能Na+占优势，可溶性阴离子中Cl-和HCO3-占优势，粗略判断土壤中的盐分组成以NaCl和NaHCO3为主，土壤的碱性主要是由HCO3-引起，土壤在用作种植土时必须进行改良，除了排盐之外需要降低HCO3-的含量，并抑制NaHCO3量的继续增加，防治次生碱化的发生。
2.3 存在问题
经以上分析，本改良区域的土壤在种植利用前需解决以下问题：首先是土壤的含盐量，供试土样含盐超过7‰，影响苗木根系的生长，改良时必须降至3‰以下；其次取土范围内部分土壤的pH值较高，利用时需添加改良调理剂降低其pH值，避免土壤过高的碱性对苗木造成危害；最后是回填利用时注意土壤的培肥，适当增施有机肥在降低土壤碱性的同时还促进土壤中多余离子的洗出，土壤中充足的养分也是提高苗木成活率的关键。
3 方案设计
3.1 设计目标
3.2.1 满足文化与美学的通达性 结合海洋文化，以鱼和浪花的形式体现在设计中，同时体现大地艺术的形式，在设计中将产业文化与海洋文化融合一起。
3.2.2 为后期绿化项目培育驯化耐盐碱苗木 考虑后期其他项目情况，在本项目中减少构筑物的设计，利用多彩的耐盐碱植物形成季相景观差异，并规划设计了一片草本耐盐碱示范区，填补市场上耐盐草本植物的空白。
3.2 设计理念
3.2.1 对当地文化与暗色的研究与提炼 天津杨柳青传统文化中年年有鱼，鱼的形象与海洋文化结合在一起，寓意资源与活力。
3.2.2 与海绵城市、湿地景观完美结合 设计中考虑原有地形，微调整形成坑塘、草沟、湿地等可以吸水、蓄水、净水的低影响开发排水系统，打造原生态的芦苇荡、碱蓬地等生态景观。见图3和图4。
4 排盐工程
4.1 排水设计
由于天津滨海地区属于典型滨海潜水盐土地区，土体含盐量高、地下水位高、土壤pH值高、有机质含量低；风速大、蒸发量大、地下水矿化度大。做好排盐工程是绿化景观工程中保证长远效果的关键。
本项目中采取3种有效的排水措施：（1）抬高地形形成有起伏的种植面，种植面内侧向坑塘内排水；（2）种植面外侧向草沟（在园路两侧设30 cm×30 cm的草沟）内排水；（3）整体绿化区域外围向市政排水井排水（图5）。
4.2 治碱措施[2]
（1）前期可栽植耐盐碱植物（紫苜蓿、紫花地丁、紫穗槐等），后期加酸性有机物治碱。（2）挖渠排水，抬高栽植层，深翻晾晒土壤。（3）在土壤中加土酸性有机物、无机物、有机肥按一定比例混合改良——添加改良剂。（4）有条件的地方可在绿肥内加一定比例的酸性溶液，加速碱性土的改良。
4.3 原土改良工艺流程
5 养护方案
俗话说“三分种，七分管”。树木栽植后成活率的高低，能否尽快体现设计要求及景观效果，在很大程度上取决于养管水平[3]。本项目特殊土壤条件建议采取一些特殊养护措施，如下。
5.1 打孔特殊措施
根据种植的不同地被植物及区域土壤含盐量，开展打孔作业。打破滞水层，加快盐分淋洗。
5.2 灌溉特殊措施
5.2.1 灌溉水质要求 应采用符合植物生长需要的水源，矿化度不得大于2.5 g·L-1，pH值在6.5～8.5之间[4]。采用再生水水源时，水质中有害离子的含量不得超过符合植物生长要求的临界值。根据“盐随水来，盐随水去”的水盐运动规律，采取灌水洗盐，蓄淡压碱措施。
5.2.2 灌水时期要求 半湿润季风气候影响下的滨海盐渍土，水盐运动的主要表现就是蒸发积盐、淋洗脱盐和相对稳定3种形式，并规律地出现在周年之中。春季（3—5月）强烈蒸发积盐阶段[1]，其中根据土壤墒情，建议4月初开始大量灌水，3月初补充表层水；夏季（6—8月）淋洗脱盐阶段，注意小雨过后补水，防治过度蒸发导致盐碱上升；秋季（9—12月）蒸发积盐阶段，可以采取中耕配合灌溉；冬季（12—2月）注意大雪过后，起伏高处土壤保墒。
5.3 修 剪
通过对树木合理的整形修剪，动态控制地上、下部生长使得树木生长发育所必需的光照、温度、水分、土壤等环境因子得到调节控制，使栽植群体的结构达到和接近生态环境需求的最佳状态。在本项目中重视修剪工作可以控制根系纵向生长，促进横向生长，使其在改良土得以健康生长，以获得优质的景观效果。
5.4 施肥特殊措施
研究表明，随着土壤培肥和有机质的提高可以抑制土壤盐分向上表聚和加强向下淋洗。连续3年的大田试验结果表明，经过使用牛粪和麦秸后能有效降低0～40 cm土层的含盐量。土壤脱盐效果依次是麦秸>牛粪>化肥。试验还显示，随着无机化肥使用量的增加，土壤盐分有增加的趋势。土壤有机质对土体水分蒸发和盐分表聚有抑制作用，并随着有机质含量的增加其抑制作用在加强。故在肥料选择上偏重有机肥料。
参考文献：
[1] 刘太祥.盐碱滩地生态植被构建技术集成[M].天津：天津科学技术出版社，：41-43.
[2] 高学刚.基础知识与技术[M].天津科学技术出版社：27-29.
[3] 郭育文.园林树木的整形修剪技术及研究方法[M].北京：中国建筑工业出版社，2013：10-17.
盐碱地改良模式研究 篇5
为了合理利用黄河三角洲盐碱土地资源, 改善盐碱地的生态环境, 从2010年10月基于水利部公益性行业科研专项经费课题“黄河三角洲盐碱地综合治理技术与装备研究”对山东省滨州市阳信县盐碱地示范区进行了生物措施改良试验。分别选用田菁、紫花苜蓿、菊苣、甜高粱、白花草木樨5种耐盐植物进行土壤改良种植试验。系统研究不同类型耐盐植物对盐碱地土壤物理、化学性状的改良效果, 进一步探求植物的改良机理, 为盐碱地改良利用提供新思路。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
本试验设在黄河三角洲小开河灌区阳信县, 属暖温带季风型大陆性气候, 雨热同季, 四季分明, 光照资源充足。全年平均日照时数2 729.7h, 年日照率62%, 年辐射量125.0 KCal/cm2。年平均气温12℃, 无霜期211d左右, ≥0℃的积温4 762.8℃, ≥10℃的积温4 339.0℃。历年平均降水538.2mm[5], 其中约63.9%的降水集中于夏季, 年蒸发量1 962.1mm, 是降水量的3.6倍。试验区土壤为盐化潮土, 处地势低平, 排水不畅, 地下水位高, 埋深在1.0~1.5m, 且地下水矿化度较高, 补给土壤中的盐分较多, 造成土壤严重的盐分聚集现象[6]。试验区土壤类型为弱碱性, 基本性质见表1。
1.2 试验材料
本试验选取5种不同类型代表性的耐盐植物:田菁、紫花苜蓿、将军菊苣、甜高粱、白花草木樨。
1.3 试验设计
试验区土壤分配较均匀, 各成分含量相差不大, 属于弱碱性盐土。以播种前盐碱土基础数据为对照, 采用完全随机试验设计, 各试验小区面积5m×10m, 5个处理各重复3次, 共15个小区。种植模式如图1。
通过3年 (2011-2013) 春季的种植, 分别于2011年4月、9月, 2012年4月、9月, 2013年4月、9月共6次取土样监测土壤容重、全盐和pH的变化。田菁于每年 (2011-2013) 4月10日均匀撒播, 种植密度:3.85×107株/hm2, 待出苗整齐后定苗。紫花苜蓿2011年4月10日条播播种, 每公顷播量15kg, 行距30cm, 播深2.0cm, 使用细砂子与种子5∶1混合, 调出播量后播种。紫花苜蓿年收割4次, 分别在5月20日, 6月20日, 8月15日和9月20日。菊苣于2011年4月10日条播播种, 每公顷播量15kg, 定株行距30×15cm, 播深1.0cm, 使用细砂子与种子5∶1, 年收割3次, 分别在6月20日、8月1日和9月10日。甜高粱于每年 (2011-2013) 4月20日点播, 株行距30×30cm, 播深3.0cm。白花草木樨为2年生草本植物于2011年和2013年4月10日条播播种, 每公顷播量22.5kg, 条播行距30cm, 播深2.0cm, 每年7月、9月刈割。
各处理田间管理主要为灌水, 每年灌3次, 分别为播种前、生长旺盛期和秋收后, 各处理同时灌水且灌水量相同。
1.4 测定指标与方法
试验地 (0~60cm) 土壤分层取样, 于每年4月初、9月初各试验小区随机选取3个代表性的点, 每点取两类土样分测物理、化学指标。
(1) 物理指标: (1) 土壤容重测定土样分5层为0~5, 5~10, 10~20, 20~40, 40~60cm。其中0~5, 5~10cm用容积为100cm3的环刀取出, 10~20, 20~40, 40~60cm层由钻头内径为36mm的土壤容重钻取样5cm深。容重土样在105℃下烘干24h, 在干燥器中冷却后称重至恒量 (精确至0.01g) , 分别计算各层平均值。 (2) 土壤水分入渗率采用双环入渗仪测定。
(2) 化学指标。每区3点土混为一个土样, 各土样分5层为0~5, 5~10, 10~20, 20~40, 40~60cm, 都由钻头内径为36mm的土钻取样, 风干土样分析化学指标。 (1) 土壤全盐[9]采用5∶1的水土比提取待测液, 由电导率仪测定。 (2) 土壤pH值[10]采用5∶1水土混合液, 由pH计测定。
1.5 数据分析
采用Microsoft Excel 2007和SPSS16.0专业统计分析软件进行试验数据分析和差异显著性比较。
2 结果与分析
试验从定量的角度研究了不同耐盐植物对表层 (0~20mm) 及以下 (20~40, 40~60cm) 土壤理化性质的影响。从土壤容重、土壤水分入渗率、全盐含量及pH值变化等几个方面探讨5种耐盐植物对黄河三角洲试验示范区盐碱地的改良效果。
2.1 对土壤物理性质的影响
2.1.1 土壤容重
土壤容重是土壤的最基本的物理性质之一, 容重数值本身又可作为土壤肥力指标。一般土壤容重大, 表明土体紧实, 结构性差, 孔隙少, 耕性, 透水性, 通气性不良, 保水保肥能力差;反之土壤容重小, 表明土壤比较疏松, 孔隙多, 透水性、通气性良好, 保水保肥能力强。
黄河三角洲试验示范区生物措施改良前后土壤容重变化见表2。
g/cm3
注:表中数量指标均为3个样地平均值 (下同) 。
黄河三角洲试验示范区5种耐盐植物改良后土壤容重降低率见表3。
生物措施改良后, 不同耐盐植物各层0~5, 5~10, 10~20, 20~40, 40~60cm的土壤容重降低率曲线见图2。
从表2、3和图2可以看出, 不同类型耐盐植物种植3年后, 耕作层土壤容重均发生了不同程度的降低。土壤表层0~20cm容重降低显著, 降低率分别是田菁28.65%、紫花苜蓿29.57%、菊苣28.15%、甜高粱27.57%、白花草木樨27.88%, 均大于20~40cm和40~60cm土层容重的降低率。土壤0~60cm容重平均降低率不同:紫花苜蓿21.27%>白花草木樨20.69%>田菁16.77%>甜高粱10.58%>菊苣10.31%。
耐盐植物对盐渍化土壤容重的影响较为复杂。由于耐盐植物根系的穿透作用及残留于土壤中腐殖质的胶结作用, 使土壤疏松, 增加了团聚体含量, 降低土壤容重, 土壤结构得到改善[11]。不同类型耐盐植物对土壤容重的改善效果不同, 主要与不同土层植物根系分布深度、根系生长活动分泌物及根系穿插活动程度有关[12]。
2.1.2 土壤水分入渗率
土壤水分入渗率是土壤盐分淋洗效果的关键性因子, 也是衡量土壤结构改善的重要指标。在降雨或灌溉时, 土壤入渗率越高越利于土壤盐分随水分下渗而迁移出耕作层, 进而淡化土壤耕作层, 达到改善土壤性状的目的。经过3年改良后, 土壤入渗能力都有不同程度的增强。与对照相比, 田菁、紫花苜蓿、菊苣、甜高粱、白花草木樨5种处理的土壤初始入渗率分别是对照的2.53倍、3.80倍、2.30倍2.46倍和3.55倍, 稳定入渗率分别为对照的2.88倍、4.76倍、2.39倍、2.42倍和4.08倍, 不同耐盐植物处理较CK缩短了稳定入渗时间 (表4) 。
2.2 对土壤化学指标的影响
2.2.1 土壤全盐
盐碱地生物措施改良后, 耐盐植物通过对盐渍化土壤的一系列作用, 最终达到土壤脱盐的效果。 (1) 耐盐植物根系对土壤的穿插和挤压作用, 改善了土壤的结构, 使土壤疏松, 增加了团聚体含量, 促进了盐分向下淋溶作用; (2) 耐盐植物覆盖地表, 植物蒸腾代替土壤蒸发, 从而抑制了土壤返盐; (3) 由于耐盐植物对土壤盐分的吸收和体内累积作用, 土壤中部分盐分被耐盐植物吸收后, 通过收割带去盐分; (4) 种植耐盐植物后, 随着土壤耕层根量增加, 提高了有机物含量, 使土壤中阴阳离子溶解度增加, 有利于脱盐。
黄河三角洲试验示范区2011-2013年耐盐碱植物对土壤脱盐效果见表5。
图3为2011-2013年田菁、紫花苜蓿、菊苣、甜高粱、白花草木樨对试验区盐碱土盐分的影响。
黄河三角洲试验示范区生物措施改良后土壤盐分降低率见表6。
从表5、6和图3可以分析得:通过3年改良耐盐植物对盐碱土具有明显的脱盐效果。不同植物在不同时期的脱盐效果不同:2011年>2012年>2013年;各植物表层土壤0~20cm的脱盐效果显著, 盐分降低率分别对应田菁56.11%、紫花苜蓿62.03%、菊苣50.39%、甜高粱47.29%、白花草木樨45.68%均大于深层20~40cm和40~60cm的;整体土层0~60cm各植物的脱盐降低率:紫花苜蓿41.81%>田菁35.93%>白花草木樨30.82%>菊苣27.52%>甜高粱24.21%。
注:不同大写字母表示在0.01水平显著差异, 不同小写字母表示在0.05水平显著差异 (下同) 。
因不同类型耐盐植物降低土壤盐分的机理不同, 脱盐效果具有一定差异。有些通过根系的选择性吸收积累到体内, 不同植物带走盐分含量不同。有些通过调节小气候, 减少水分蒸发抑制盐分上升, 防止土壤返盐, 不同植物对盐分的抑制效果也有差别。
2.3 土壤pH值
pH值是土壤的一个重要指标, 其变化将直接影响土壤养分动态以及土壤微生物群落的种类、数量和活性等, 影响着植物根系的生长发育[13]。盐碱地种植耐盐作物后, 土壤物理性质和化学性质发生改变, 影响土壤的pH值。
黄河三角洲试验示范区耐盐碱植物对土壤pH值的影响见表7。
不同耐盐植物在不同深度土层上pH值的降低量不同, 降低率情况如图4。
从表7和图4可以看出:不同生物措施改良后土壤pH值轻度降低, 0~20cm土层pH值的降低率大于20~40cm和40~60cm的。耐盐碱植物根系分泌的有机酸及植物残体经微生物分解产生各种有机酸对土壤碱度有一定中和作用, 使土壤的pH值有所下降。
3 结论与讨论
3.1 讨论
不同耐盐碱植物对黄河三角洲试验区盐碱地土壤理化性质的影响差异明显, 且在不同的理化指标上的反映不同。经3年生物措施改良后, 5种植物对盐碱地的影响:
(1) 表2、3和图2可分析得土壤容重平均降低率分别为:紫花苜蓿21.27%>白花草木樨20.69%>田菁16.77%>甜高粱10.58%>菊苣10.31%。0~20cm土层容重降低明显高于20~40、40~60cm。张永宏[14]在宁夏银北盐碱地上种植耐盐牧草的结果也表明, 种植耐盐牧草可促进土壤团粒结构的形成, 改善土壤理化性质, 使土壤有机质、速效氮增加。胡发成[15]研究表明, 种植苜蓿改善了土壤物理性质、土壤容重下降, 孔隙度提高, 土壤的颗粒结构更趋合理, 水分渗透性土壤通气状况改善, 提高了保肥蓄水功能, 土壤养分发生变化, 全氮、有机质含量明显提高。
(2) 表4可分析得土壤入渗能力都有不同程度的增强。田菁、紫花苜蓿、菊苣、甜高粱、白花草木樨5种处理的土壤初始入渗率分别是对照的2.53倍、3.80倍、2.30倍2.46倍和3.55倍, 稳定入渗率分别为对照的2.88倍、4.76倍、2.39倍、2.42倍和4.08倍。雷金银[17]不同类型耐盐植物对土壤入渗率的影响实验也表明, 经过3年治理后, 植物措施下的土壤入渗能力都有不同程度的增强。
(3) 表5、6和图3可分析得不同植物在不同时期的脱盐效果不同, 分别是:2011年>2012年>2013年;各植物表层土壤0~20cm的脱盐效果显著, 均大于深层20~40cm和40~60cm的。整体土层0~60cm各植物的脱盐效果:紫花苜蓿41.81%>田菁35.93%>白花草木樨30.82%>菊苣27.52%>甜高粱24.21%。这与班乃荣[17]耐盐植物对盐碱地的改良效果试验表明表层土壤的脱盐效果大于深层的, 不同耐盐植物的脱盐效果差异较大, 如苜蓿、菊苣和甜高粱的脱盐率在不同土层或不同种植年份表现各不相同。结论与Novikova[18]通过大量牧草的生物量积累, 可以带走土壤表层大量盐分的观点基本一致。
(4) 表7和图4看出:土壤pH值在不同植物改良下轻度降低, 0~20cm土层pH值的降低率大于20~40cm和40~60cm的。同时魏忠平等[19]采用工程措施为先导、生物措施为核心, 在北方泥质海岸盐碱荒地上种植田菁、苜蓿两种牧草对土壤进行培肥效果研究, 结果也表明种植田菁、苜蓿一个生长季结束后, 土壤盐分和pH值下降。李志丹[11]盐渍化土壤种植耐盐牧草后, 土壤物理性质和化学性质发生改变, 影响土壤的pH值, 但从总体上来说, pH值轻度降低或并无显著变化。
3.2 结论
黄河三角洲滨州试验区盐碱地上, 所种田菁、紫花苜蓿、菊苣、甜高粱、白花草木樨5种耐盐植物对土壤理化性质具有良好的改善作用。土壤容重降低, 土壤入渗率提高, 土壤结构得到改善;同时促进盐分向下淋溶, 抑制土壤盐分向地表积累, 植物吸收收割带去部分盐分, 使土壤耕层逐渐脱盐;土壤pH值也轻度降低虽并不显著。各处理均表现为表层 (0~20cm) 改良效果显著, 依次为底层 (20~40cm) 和 (40~60cm) 递减。通过比较可得, 甜高粱、菊苣由于根系分布较浅, 只对土壤表层理化性质影响较大;田菁、紫花苜蓿、白花草木樨根系粗壮发达, 主根入土较深, 有助于吸收土壤深处的盐分改变理化性质, 对深层土壤改良效果较好。
盐碱地改良模式研究 篇6
目前我国盐碱地绿化普遍采用“工程避盐+客土置换”的工程措施, 虽然取得一些成效, 但是也存在严重问题。一是不仅成本极高, 而且对取土地域的土壤、生态条件造成破坏。二是栽种的一些传统的耐盐树种其耐盐能力较低, 甚至栽种云杉、雪松等不当树种, 景观效果也难以持久, 出现“一年绿、二年黄、三年进灶膛”的现象。
如何实现滨海泥质重盐碱地低成本原土直栽绿化成为当前滨海泥质重盐碱生态环境改良亟待解决的重大关键技术问题。该研究通过筛选耐盐能力较强的适生绿化植物、提高土壤透性、生物改良、微工程技术、物理改良、化学改良等治盐措施的综合利用, 实现滨海泥质重盐碱地环境友好型绿化, 为该类型区原土直栽低成本绿化探索出一条新途径[3,4,5]。
1 耐盐绿化植物资源的引进及生态适应性鉴定
生态适应性鉴定就是将外引的植物在当地生态环境下, 经过连续3年的种植, 依据其生长发育状况 (是否可以成活、正常生长、完成其生活史) 对其作出评价。
从2004年以来, 先后引进乔木类资源20种、灌木类资源35种、草花类资源20种。经过试验场3年的观察, 适应滨海黏土中度盐碱地的植物资源如下。一是乔木类。国槐、大叶垂榆、刺槐、金叶刺槐、绒毛白蜡、多花海棠、西府海棠、红叶椿、金枝槐、梓树、杜梨、竹柳、合欢、香花槐、沼泽小叶桦等15种。二是灌木类。接骨木、金叶榆、珍珠梅、醉鱼木、金银花、欧洲大花连翅、兰草莓、红花锦带、沙柳、杠柳、直立扶芳藤、连翅、地锦、红王子锦带、中华柽柳、甘蒙柽柳、柠条、榆叶梅、大果蔷薇、黄刺梅、沙棘、匍地榆、柠条、耐盐玫瑰、月季、金山绣线菊、金焰绣线菊等26种。三是草花类。芙蓉葵、甲龙头、金边玉带草、北景天、佛甲草、细叶芒、椒样薄荷、狗尾草、德国景天、醉鱼草、大叶补血草、野花组合、千屈草、费菜、鸢尾、萱草、马蔺、荷兰菊、波斯菊、大花金鸡菊、百日草、观赏向日葵、菊苣、费菜等24种。
2 几种绿化植物的耐盐能力精准鉴定
采用盆栽、沙培、过量浇灌设计浓度盐溶液的方法, 对17种适应冀东滨海地区生态条件的耐盐绿化植物进行了耐盐能力的精准鉴定, 得出了各自的耐盐阈值和存活阈值 (表1) , 为苗木繁育和生产应用提供科学依据[6,7,8]。
(%)
3 几种土壤改良剂改土效果研究
3.1 磷石膏适宜用量及应用效果试验
3.1.1 磷石膏对土壤渗透速率的影响。
施用磷石膏能有效地改善土壤的通透性和结构, 降低土壤容重, 增加土壤总孔隙度和毛管孔隙度, 降低非毛管空隙度。提高土壤结构系数。从表2可知, 适量施用磷石膏, 增加了土壤透水性能, 非常有利于洗盐淋碱。
(mL/10 cm2·10 min)
3.1.2 磷石膏对土壤电导率的影响。
由表3可知, 磷石膏施用量与土壤电导率成正比, 说明磷石膏越多, 则土壤全盐含量也越高。
(μs/cm)
3.1.3 磷石膏对土壤pH值的影响。
磷石膏呈酸性, pH值为3~6, 能降低土壤的pH值, 磷石膏中Ca2+可与土壤中游离的Na2CO3、NaHCO3作用, 生成Ca (HCO3) 2、Ca3 (PO4) 2、Na2SO4, 既降低了土壤的碱性, 也消除了碳酸盐对农作物的毒害。由表4可知, 盐碱土施用磷石膏后, pH值明显降低。
总之, 施用磷石膏不能降低土壤盐分总量, 但可以增加钙离子, 改变离子比例, 可有效改善土壤通透性和渗水性。田间试验表明, 可以提高洗盐的效率。通常灌水洗盐有pH值增加的趋势, 磷石膏相对减少了洗盐对pH值的影响。
3.2 不同疏松剂对滨海粉砂淤泥质土壤渗透效果研究
3.2.1 加入不同疏松材料后的渗水速度。
利用有机玻璃管土柱模拟田间试验的方法, 研究了在滨海粉砂淤泥质土壤中加入不同厚度的半腐熟玉米秸秆肥、稻壳和河沙对提高土壤渗透性的效应。结果表明, 施入河沙后水分入渗速度和单位时间渗水量与对照差异不显著;施入稻壳后对提高水分入渗速度和单位时间渗水量与对照相比虽有显著效果, 但远不及施入半腐熟玉米秸秆肥。适宜用量为铺5 cm半腐熟玉米秸秆肥, 混入0~40 cm土层 (表5) 。
通过对所得原始数据进行方差分析, 加入半腐熟玉米秸秆肥和稻壳处理, 初始下渗速度处理间差异不显著 (P值分别为0.248 9和0.461 4) , 分析其原因, 主要是半腐熟玉米秸秆和稻壳均具有吸水性, 延缓了水分下渗速度。加入河沙处理水分下渗速度显著低于对照 (P=0.000 1) 。
3.2.2 加入不同疏松材料后的渗出量。
加入不同疏松材料后渗同量如表6所示。通过对所得原始数据进行方差分析, 加入半腐熟玉米秸秆肥和稻壳处理, 2 h渗出量与对照的差异达到极显著水平 (P值分别为0.004 6和0.000 1) , 如加入河沙处理与对照差异不显著 (P=0.124) 。处理间进行LSD多重比较, 结果见表7、8。
3.2.3 加入半腐熟玉米秸秆肥对土壤脱盐效果的影响。
唐山湾国际生态城青龙河东岸原土直栽绿化示范基地, 加入半腐熟玉米秸秆肥处理较对照, 加速脱盐效果明显 (表9) 。
3.2.4加入半腐熟玉米秸秆肥对土壤容重的影响。
在唐山湾国际生态城青龙河东岸原土直栽绿化示范基地, 2009年春季原土固相55%、液相34%、气相11%, 土壤容重在1.4~1.6 g/cm3, 固相偏高, 液相适宜, 气相偏低, 表明该土壤的孔隙度偏低, 渗透性极差。2010年早春加入5.0 cm半腐熟玉米秸秆肥, 混入40 cm土层, 10月12日取样进行分析, 土壤容重平均为1.12 g/cm3, 土壤疏松度得到明显改善。
4 地表覆盖不同材料的抑盐效果研究
通过在滨海泥质重盐碱地区挖深60 cm的集雨池, 并覆盖不同厚度的河沙 (5、10、15 cm) 和苇草 (15 cm) , 研究了利用雨季自然降雨洗盐和冬春季节抑制返盐的效果。结果表明:各覆盖处理均能起到一定的洗盐、抑盐效果, 且洗盐效果和抑盐效果随河沙厚度的增加而提高, 但以覆盖15 cm苇草处理的洗盐、抑盐效果最佳。
5 个处理5 个层次雨季前、雨季后及翌年雨季前的全盐含量如表10所示。可以看出, 雨季结束后所有覆盖处理各层次的全盐含量均呈现不同程度的下降, 表层的降幅高于下层, 而对照表层的全盐含量则增加了20.0%左右。第2年春天, 表层的盐分含量均有不同程度的升高, 但覆盖处理远远低于对照。在3个覆盖大沙子处理中, 随着覆盖厚度的增加, 压盐效果也随之提高, 效果最好的处理是覆盖草处理。
(%)
2004年秋 (10月13日) 取样处理, 2005年4月24日取样, 在唐海县农科所四农台田进行了简单的麦草 (15 cm左右) 覆盖试验, 结果如表11所示。可以看出, 增加地表覆盖后, 可显著降低春季表层土壤的盐分积累。
5 种植盐地碱蓬改良盐碱地效果研究
生物覆盖对土壤改良及抑制盐分表聚的作用也很明显。据北京林业大学邹桂梅、苏德荣等研究, 种植盐地碱蓬能显著增加各层土壤的总孔隙度, 显著减少各层土壤容重及提高土壤的含水量, 且土壤表层的含水量增加最为明显;显著降低各层土壤盐分, 盐地碱蓬种植地从表层、中层到深层脱盐率依次为50.54%、43.74%和27.23%, 而对照地各层盐分反而增加。土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾分别增加了17.55%、5.03%、20.54%和1.49%;显著增加各层土壤细菌和放线菌数量, 而真菌数量只中层和深层才显著增加。
6月29日在曹妃甸国际生态城滨海农业研究所承担的原土绿化示范基地东侧重盐碱地上自然生长的盐地碱蓬群落进行多点取样调查, 株高16~25 cm, 平均含水量88.20%, Na+含量8.95 g/1 000 g鲜重或73.87 g/1 000 g干重。地上部留3 cm刈割, 产鲜草22.33 t/hm2, 可带走Na+199.8 kg/hm2。目前看1年至少可刈割2次, 可带走Na+399.6 kg/hm2。于7月16日取样, 平均株高33.5 cm, 产鲜草37.17 t/hm2, 1次可带走Na+332.55 kg/hm2。
6 咸水结冰灌溉洗盐效果研究
所用咸水矿化度7.53 g/L, 融化后为2.79 g/L。在温度最低的1月上旬灌水结冰, 结冰厚度16~20 cm, 分2~3次抽水完成。从表12可以看出, 播种前0~20 cm表层土壤全盐含量较灌水前大幅下降了65.34%, 20~40 cm下降了10.22%, 0~40 cm主根系层平均下降了41.21%。40 cm以下层次土壤全盐含量有不同程度的上升, 但0~100 cm土体平均土壤全盐含量仍较灌水前下降了0.56%。而相邻自然状态对照, 0~20 cm表层土壤全盐含量较冬前大幅升高了68.97%, 20~40cm升高了18.69%, 0~40 cm主根系层平均升高了47.61%, 0~100 cm土体平均土壤全盐含量较冬前升高34.51%。微咸水结冰降低表层土壤盐分具有极其显著的作用[9,10]。各处理pH值变化不显著。
通过上述措施的综合应用, 有效解决了滨海泥质重盐碱地改良的技术难题, 实现了滨海泥质重盐碱地低成本原土直栽绿化。在唐山湾生态城示范面积达到20.0万m2, 示范区土壤类型为滨海泥质海岸带, 0~50 cm土层全盐含量平均达到3.41%, 经1年治理、第2年栽苗、第3年形成绿化景观, 成活率达90%以上, 绿化成本仅100元/m2左右, 实现了重盐碱地低成本快速绿化, 示范效果非常显著, 取得了良好的社会、经济、生态效益。可见, 上述措施的推广前景广阔。
摘要：为实现滨海泥质重盐碱地低成本原土直栽绿化的目的, 筛选出适应冀东滨海地区生态环境、耐盐能力较强的绿化植物品种65个;明确了17种绿化植物的存活阈值及耐盐阈值;加入磷石膏0.45% (2.0 t/666.67 m2) 、半腐熟玉米秸秆肥5 cm (33 m3/666.67 m2) , 混入0~40 cm土层, 以提高黏土的通透性;冬春季节地表覆盖粉碎秸秆5.0~10.0 cm抑制返盐;在盐碱含量较高的地块可先种植盐地碱蓬吸盐、降盐;在淡水资源匮乏的地区可利用咸水结冰淋洗盐碱。通过上述措施的综合应用, 有效地解决了滨海泥质重盐碱地改良的技术难题, 实现了滨海泥质重盐碱地低成本原土直栽绿化。
关键词：滨海泥质重盐碱地,原土直栽绿化,磷石膏,半腐熟玉米秸秆肥,盐地碱蓬
参考文献
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振动深松改良苏打盐碱土效果研究 篇7
我国盐碱地改良工作起步较晚,主要的改良措施有灌溉排水措施[1,2,3,4]、利用覆盖物改良[5,6,7,8,9,10,11,12]、施加改良剂[13,14,15,16,17,18,19,20,21]等。但灌排措施必须具备充足的水源和良好的排水出路,做到灌排相结合,并且水利投资和维护代价也很高,同时还要面对处理含盐排出水的问题,对于干旱半干旱地区的雨少、蒸降比高、财力有限的地区并不适用。另外,利用覆盖物和化学改良剂,由于投资高、见效慢,也难以广泛推广。
振动深松改土技术能够使容重大,孔隙少,通气、透水和蓄水能力极差的苏打盐碱土的土壤结构改善,松土率达到70%以上,从而有效改善苏打盐碱土的生物生长环境[22,23]。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验区设在黑龙江省安达市万宝山镇,位于黑龙江省松嫩平原中部地区,属松花江流域。该区水资源缺乏,雨量稀少,降雨分布不均,主要集中在7—9月,占全年雨量的80%。年均降雨量430 mm,年均蒸发量1 645 mm,年蒸发量是降水量的3～4倍。试验区属于松嫩平原西部苏打盐碱土地带,土壤中盐含量达1.12%,平均p H值为9.92,其中重度盐碱化面积占总面积的35%左右,其余为中、轻度盐碱化。
1.2 试验方法
田间试验设2个处理,分别为振动深松、未深松,3次重复,小区面积0.33 hm2。振动深松区采用1SZ-280型多功能振动深松机在当年春季进行深松。
1.3 测定项目
在振动深松区和未振动深松区分别设3次重复点取样,田间土壤含水量用土钻取土烘干法测定;土壤含盐量用意大利哈纳公司生产的土壤原位盐分计,现场直接测量;在0～10、10～20、20～40、40～60 cm土层取土样,每层取6个点,采用环刀法测定各层土壤容重;土壤三相用日本产土壤三相仪测定,并相应计算出孔隙率;土壤硬度利用中山硬度计进行现场测定。该试验田间数据为一次性连续降雨量53.9 mm前后测定的试验数据。
2 结果与分析
2.1 田间土壤水分动态分析
从图1可以看出,雨前、雨后未深松土壤含水量曲线只是在0～10 cm厚土层上有显著增加,在20～40 cm土层上含水量增加比较小。而雨前、雨后深松土壤含水量虽然0～10 cm土层土壤含水量增加较未深松的小,但20～40 cm土层土壤含水量增加较大,说明土壤经过深松增加了雨水的入渗。此外,经过振动深松的土壤含水量增加幅度明显高于未经过振动深松的土壤,说明振动深松使得土壤空隙加大,提高了土壤的蓄水容量,含蓄了更多的天然降雨,未经过振动深松的土壤由于其通透性不好,降水只蓄积在表层,仅有少量向下渗透,多数会随地表径流流失或蒸发。
2.2 田间土壤盐分动态分析
从图2可以看出,未深松土壤盐分浓度在降雨前后变化不大。深松土壤在降雨后0～10 cm土层土壤盐分浓度降低较少,但20～40 cm土层土壤盐分浓度降低的较多。这说明了振动深松使得土壤空隙增大,加大了降水的入渗率,从而加强了雨水对盐分的冲洗和淋溶,体现了盐随水走的特性。
2.3 振动深松措施的改土效果
由表1可以看出,苏打盐碱土壤经过振动深松改良后,固相、液相降低,气相增加,在0～20 cm土层内,固相降低了23%,液相降低了9%,而气相增加了105%,土壤孔隙率增加了27%;在20～40 cm土层内,固相降低了13%,液相降低了12%,而气相增加了178%,土壤孔隙率增加了17%,这说明在0～40 cm土层内,其三相比例结构更加合理,有利于植物生长。不仅如此,土壤蓄水量也由振动深松前的68.4 mm增加到深松后的117.0 mm,增加了48.6 cm,在0～40 cm土层内,其蓄水能力比原来提高了71%;0～20 cm和20～40 cm土层内土壤容重分别降低了21%和11%,土壤硬度分别降低了87%和75%。通过以上指标的改善,也大大增加了土壤的渗透性能,在0～20 cm土层内渗透系数提高了1279%,渗透能力是深松前的14倍,而在20～40 cm土层内渗透系数提高了2 088%,渗透能力是深松前的22倍。
从图3可以看出,一次降雨后12 d内土壤振动深松区与未振动深松区电导率的变化情况,电导率越高,说明土壤的盐分浓度就越高。因为土壤是在春季4—5月进行深松,而此数据是在夏季7月进行测定。因此,未深松区的电导率已明显高于深松区,这也进一步说明了振动深松改土措施的效果。从图3可以看出,在0～20 cm土层内未深松区电导率开始并无明显降低,后期有增加的趋势,这是由于蒸发造成的;但在深松区电导率基本呈下降趋势。在20～40 cm土层内,未深松区电导率虽然开始有所下降,但由于蒸发作用,后期反而升高,而深松区却大幅降低。在40～60 cm土层内,未深松区电导率虽然有所增加,但同样由于蒸发作用,又略有下降;相反,深松区却普遍呈增加趋势,说明土壤在经过振动深松改良以后,一旦降雨盐分将随着雨水向下运移,并在这一层进行累积,即使在蒸发作用下,也只是有非常少量的盐分向上运移,返盐现象已经非常不明显。
振动深松提高了土壤的渗透能力,从而加速了雨水的入渗,使土壤中的盐分随着雨水向下运移、沉淀、积累到40～60 cm土层内,达到洗碱、降盐、改土的目的,并且振动深松只是改善了土壤的物理性能,不会给土壤带来任何负效应。
3 结论与讨论
(1)经过振动深松的土壤,由于土壤空隙加大,增加了雨水入渗,从而促进了土壤盐分向下层的运移、积累。相反,振动深松切断了盐分随水分向上的运移通道——毛细管,阻止了土壤返盐,达到了改良苏打盐碱土的效果。
(2)振动深松改善了土壤的物理性能,不会给土壤带来负效应,是一种生态、环保、高效的盐碱土改良技术。
摘要：松嫩平原苏打盐碱土土壤紧实、容重高,作物难以生长,采用振动深松改良措施能够有效降低苏打盐碱化土壤的容重,改善土壤结构,增强通气、透水性能,从而增加雨水的入渗性能,促进土壤盐分向下层的运移、积累,达到改良苏打盐碱土的效果。