滨海重度盐碱地突然改良剂的筛选

天津农学院

毕业论文

中文题目：滨海重度盐碱地土壤改良剂筛选

英文题目：C oastal heavy saline-alkali soil conditioner filtering 学生姓名李春元

二级学院农学与资源环境学院

系别环境科学系

专业班级2011 级环境科学专业2班

指导教师田秀平

成绩评定

2015年６月

目录

1 引言 (1)

2 试验材料和方法 (2)

2.1 试验区概况 (2)

2.2 试验设计 (3)

2.3 样品分析及数据处理 (3)

3 结果与分析 (3)

3.1 不同改良剂对土壤物理性状的影响 (3)

3.1.1不同改良剂对土壤容重的影响 (3)

3.1.2不同改良剂对土壤容积率的影响 (4)

3.1.3不同改良剂对土壤渗透系数的影响 (4)

3.2不同改良剂对土壤含盐量及pH的影响 (5)

3.2.1不同改良剂对土壤含盐量的影响 (5)

3.2.2不同改良剂对土壤pH的影响 (5)

3.3 不同改良剂对玉米株高和生物量的影响 (6)

4 结论 (7)

5 讨论 (7)

参考文献 (8)

致谢 (9)

附录1：相关英文文献 (10)

附录2；英文文献中文翻译 (13)

摘要

本论通过对比三种不同改良剂秸秆还田（500 kg/亩），黑炭（500 kg/亩）+木醋液(200 kg/亩)和黑炭（500 kg/亩）+木醋液(200 kg/亩)+脱硫石膏（200 kg/亩）在天津滨海新区大港农场进行试验的数据，得出三种土壤改良剂在降低土壤容重，提高土壤的容积率和渗透系数，降低土壤含盐量及改善土壤pH均有作用，施过土壤改良剂处理后的土壤种出来的玉米株高，玉米生物量均高，以木醋液（200 kg/亩）+脱硫石膏（200 kg/亩）+黑炭（500 kg/亩）和木醋液（200 kg/亩）+黑炭（500 kg/亩）的处理最好。

关键字：土壤改良剂；重度盐碱地；土壤性质

ABSTRACT

This thesis mainly by comparing three different modifier straw returned (500 kg/mu), black carbon (500 kg/mu) + wood vinegar liquid (200 kg/mu) and black carbon (500 kg/mu) + (200 kg/mu) + wood vinegar liquid FGD Gypsum (200 kg/mu) in tianjin coastal region dagang farm experiment data, it is concluded that three kinds of soil conditioner in lower soil bulk density, increase the volume rate and the coefficient of permeability of the soil, reduce soil salt content and improving soil pH have effect, after the handling soil conditioner of soil out of corn plant height, corn biomass are high, with wood vinegar liquid (200 kg/mu) + FGD Gypsum (200 kg/mu), black carbon (500 kg/mu) and wood vinegar liquid (200 kg/mu) + black carbon (500 kg/mu) treatment is best.

Key words:Soil conditioner; Severe degree of saline soil; soil property

滨海重度盐碱地土壤改良剂筛选

李春元

（天津农学院环境科学系）

1 引言

伴随着我国城市化的进程，我国人均所占自然资源十分的缺少而且呈现越来越严重的趋势,环境问题人均自然资源短缺以及全球粮食生产如何解决更显得更加重要。其中土壤盐渍化的改善是一条尤为重要的出路，但是如何改善盐渍土,也是土壤利用和开发的一个十分重要的障碍。中国盐碱化土壤分布可以说是遍布中国徒弟,从热带到寒温带、从内陆带到滨海、从湿润地区到干旱、半干旱的荒漠化地区,都存在许多盐碱化土壤的分布。土壤盐碱化问题和灌溉引起的次生盐渍化问题早已经成为制约干旱区农业发展主要的因素,也是干旱区农业可持续发展主要的问题问题。因此应用土壤改良剂去修复退化土壤是十分重要的。

盐渍土是各种盐土、碱土以及各种盐化土和碱化土的统称，又称为盐碱土。土地盐渍化是21世纪人类面临的十分突出的问题，而其中很大一部分是滨海盐渍土。滨海土壤盐渍化是一种严重的土地退化类型，面积大，范围广，是世界上许多干旱、半干旱地区农业产量下降的主要原因。滨海盐渍土是一种重要土地资源，是发展农牧业生产的潜在基地。在我国人口多，土地资源相对较少的这种国情下，这样大范围的土地资源不能得到充分的利用，大大限制了农林经济的发展[1]，土壤盐渍化更是限制滨海地区土地资源优化利用的主要障碍，随着滨海地区经济和城市化的快速发展，农林用地面积不断减少，因为改良和利用盐碱地早己被提上科学研究日程[2] 。

我国大陆海岸线长达18000 km，北起鸭绿江口，南至北仑河口，范围涉及150 余个县，总面积2270 km2是一个滨海盐碱地资源丰富的国家[3]，滨海盐碱地是在海洋和陆地的相互作用下由大量泥沙沉积而形成的连接陆地和海洋的缓冲地带，地貌以平原河口三角洲和滩涂为主，绝大多数属泥质海岸带，土壤类型主要为滨海盐土类潮土类和水稻土类[4]。玉米作为粮饲兼用作物，具有一定的经济价值和研究价值。夏玉米一般生长期短，但生物量较大，对养分的需求强大[5]。由于农民施肥结构上面的不合理与土壤营养的失衡，影响了整个玉米产量提高，降低了施肥的效益。

因此，及时掌握盐碱地土壤供肥的能力，研究高强度利用下玉米需有关研究表明：盐胁迫对于不同品种的玉米的根、茎和叶子的干重、鲜重以及含水量均有不同程度的影响[7]。盐胁迫危害是农业生产史上最主要的非生物的逆境之一[8]。肥规律和施肥效应，对指导该区夏玉米的科学施肥和农业的可持续发展都具有一定的意义。但是盐渍土自身的特点，导致了土壤中有含量过高的可溶性盐类，它危害主要表现为以下几个方面：破坏了土壤结构，导致土壤的孔径分布不均匀，土质变得过于板结，不利于自然的排水，植物供水供养也变得不足，造成了植物的生理干旱，大面积的耕地、草原和森林发生严重的退化，大片的良田产量开始下降，甚至沦为了废弃地，草原牧草的产量降低，草场的载畜量减少，抑制了土壤中微生物的生长繁殖，降低了土壤生物的生物活性，并进而加剧了温室效应。

因此研究改良盐渍土的有效方法变的尤为关键。土壤改良剂的选择更显得尤为重要，土壤改良剂的研究始于19世纪末，常见的土壤改良剂有粉煤灰、污泥、腐殖酸、堆肥、绿肥、聚丙烯酰胺等改良剂1-3石膏、过磷酸钙等无机物能够缓冲土壤的pH，降低碱化度，降低土壤全盐含量，改善盐分离子的组成[6]。如果将秸秆、枯叶等有机物直接施用在盐碱土表面，在增加土壤有机质含量的同时，还能够起到隔绝热量传递，稳定土表的温度，减少土壤水分的蒸发，抑制盐分的上升作用。此外，有机覆盖物还可以缓解雨[7-9] 。

土壤改良剂能有效地改善土壤理化性状和土壤养分状况，并对土壤盐碱的改善产生积极影响，从而提高退化土壤的生产力，因此土壤改良剂的研究与发展对于土壤退化有着极其重要的作用。通过试验的方法，选择最适合的土壤改良剂，从而使得盐化土的合理利用使得土壤资源充分得到利用，绿色、生态、节约的理念得以传播。

但到目前为止，在盐碱地的玉米种植中，土壤改良剂的的筛选参考的数据极为有限。为此本课题由此出发，研究滨海重度盐碱地土壤改良剂筛选，该选题的研究成果可为盐碱地农业生产和研究提供一定的参考依据。

2 试验材料和方法

2.1 试验区概况

试验设在天津滨海新区大港农场，该地处于北纬38044′15″,东经117013′48″，该地区是属于温带大陆性季风气候，滨海冲积平原，全年平均气温12℃，无霜期7个月。年降水量570～690 mm，但分布不均，70％集中在6～8月份，年均蒸发量1100

mm。地下水位0.9～1.5 m。试验田土壤属于中壤土，供试土壤基本性质，水解氮70.36 mg/kg，有效磷17.07 mg/kg，速效钾531.00 mg/kg，有机质17.07 g/kg，全盐4.32 g/kg，pH 8.20。

2.2 试验设计

试验采用盆栽试验，共设4个处理，分别是不施改良剂的对照处理，代号为CK；秸秆直接还田（500 kg/亩）处理，代号为T1；黑炭（500 kg/亩）+木醋液(200 kg/亩)处理，代号T2；黑炭（500 kg/亩）+木醋液(200 kg/亩)+脱硫石膏（200 kg/亩）处理，代号T3，重复3次，共12个盆。

供试秸秆为小麦秸秆，截成3 cm小段，与土混合均匀。黑炭为棉花秸秆在300-400度摄氏度厌氧炭化形成的固体物质；木醋液为黑炭生产过程中产生的冷凝液体。

2014年7月24日种植玉米，品种密糯8号。均使磷酸二铵20 kg/亩做底肥。种植盆：直径29 cm，深度20 cm，（均为可用尺寸）。按需浇水，全生育期共灌水10次。2014年11月4日收获。收获后分3层（0-5 cm，5-10 cm，10-20 cm）采集土壤样品，分析土壤全盐及pH变化；表层土壤测定土壤物理性状（容重，空隙度，渗透系数）；同时测定玉米生物量及株高。

2.3 样品分析及数据处理

土壤容重采用环刀法；土壤总孔隙度采用计算法；土壤渗透系数采用室内环刀法；全盐采用土水比1：5烘干质量法；pH值采用土水比1：2.5玻璃电极法。

数据处理采用EXCEL软件进行相关数据的处理和分析。

3 结果与分析

3.1不同改良剂对土壤物理性状的影响

3.1.1不同改良剂对土壤容重的影响

从表1看出，三种改良剂对土壤容重的改良效果均好于对照，增施各种改良剂土壤容重与对照容重之间达到了极显著差异水平，充分肯定了改良剂在滨海盐土上的改

表1不同改良剂土壤中容重的差异

处理均值（g/cm3）5%显著水平1%极显著水平

CK 1.30 a A

T3 1.26 b B

T2 1.26 b B

T1 1.24 c C

良效果。三种改良剂对土壤容重改良的效果也不一样，其中，秸秆还田（500 kg/亩）处理对容重降低最大（1.24 g/cm3），其次是黑炭（500 kg/亩）+木醋液(200 kg/亩)和黑炭（500 kg/亩）+木醋液(200 kg/亩)+脱硫石膏（200 kg/亩）处理，均是1.26 g/cm3，两者之间也达到了极显著差异水平。

3.1.2不同改良剂对土壤容积率的影响

从表2看出，三种改良剂对土壤容积率的影响与容重基本一致，即三种改良剂对土壤容积率的改良效果均好于对照，增施各种改良剂的土壤容积率与对照容积率之间达到了极显著差异水平，再一次证明了改良剂在滨海盐土上的改良效果。三种改良剂对土壤容积率改良的效果也是以秸秆还田（500 kg/亩）处理最好（54.78 ％），其次是黑炭（500 kg/亩）+木醋液(200 kg/亩)+脱硫石膏（200 kg/亩）处理，最后是黑炭（500 kg/亩）+木醋液(200 kg/亩)，三者之间也达到了显著或极显著差异水平。

表2 不同改良剂土壤中容积率的差异

处理均值（％）5%显著水平1%极显著水平

T1 54.78 a A

T3 53.67 ab A

T2 52.41 b B

CK 50.75 c C

3.1.3不同改良剂对土壤渗透系数的影响

从表3看出，三种改良剂对土壤渗透系数的改良效果均好于对照，增施各种改良剂土壤渗透系数与对照之间达到了显著和极显著差异水平，说明改良剂在滨海盐土的渗透系数效果良好。三种改良剂对土壤渗透系数改良的效果也不一样，其中，秸秆还田（/亩）处理对渗透系数处理效果最好为（0.2460 mm/min），其次是黑炭（500 kg/亩）＋木醋液（200 kg/亩）+脱硫石膏（200 kg/亩），为（0.1757mm/min）最后为黑炭（500 kg/亩）+木醋液(200 kg/亩)，是（0.0937mm/min），三者存在着显著的差异水平。

表3 不同改良剂土壤中渗透系数的差异

处理均值渗透系数

K10（mm/min)

5%显著水平1%极显著水平

T1 0.2560 a A

T3 0.1757 b A

T2 0.0937 c B

CK 0.0047 d C

3.2不同改良剂对土壤含盐量及pH的影响

3.2.1不同改良剂对土壤含盐量的影响

从表4看出，三种改良剂对土壤剖面中含盐量的改良效果均好于对照，增施各种改良剂0-5 cm土层中含盐量与对照之间达到了极显著差异水平，5-10 cm和10-20 cm 土层中含盐量与对照之间达到了显著差异水平，充分肯定了改良剂的脱盐效果，并且对0-5 cm脱盐效果最好。三种改良剂对土壤中含盐量的效果也不一样，其中，秸秆还田（500 kg/亩）处理对0-5 cm土层含盐量降低最差（3.73g/kg），其次是黑炭（500 kg/亩）＋木醋液(200 kg/亩)+脱硫石膏（200 kg/亩）处理，为（3.70 g/kg），最后木醋液(200 kg/亩)和黑炭（500 kg/亩）处理效果最好为（2.86 g /kg），但三者之间没达到显著差异。

表4 不同改良剂土壤中含盐量的差异（g/kg）

处理0-5cm 5-10cm 10-20cm

CK 5.07aA 1.90aA 2.30aA

T1 3.73bB 1.43bA 1.73bA

T2 3.70bB 1.46bA 1.65bA

T3 2.86bB 1.43bA 1.68bA

注：表中小写字母表示5%显著差异水平；大写字母表示1%极显著差异水平

3.2.2不同改良剂对土壤pH的影响

从表5看出，施三种改良剂土壤的pH与对照相比均有所下降，但由于时间短，降幅很小，随着改良时间的加长，对降低土壤pH会起到良好的效果。

表5 不同改良剂土壤pH的变化

土层CK T1 T2 T3

0-5cm 8.65 8.50 8.46 8.47

5-10cm 8.82 8.92 8.85 8.63

10-20cm 8.77 8.69 8.69 8.47

3.3 不同改良剂对玉米株高和生物量的影响

从表6看出，三种改良剂对玉米株高有一定影响，增施各种改良剂玉米株高与对照之间达到了极显著差异水平。三种改良剂对玉米株高的影响也不一样，其中，秸秆还田（500kg/亩）处理后玉米株高为68.00 cm，其次是黑炭（500 kg/亩）＋木醋液(200 kg/亩)+脱硫石膏（200 kg/亩）处理（66.83 cm），最后是木醋液(200 kg/亩)和黑炭（500 kg/亩）（63.00 cm），但三者之间差异不显著。

表6 不同改良剂玉米株高的差异

处理株高(cm)5%显著水平1%极显著水平

T1 68.00 a A

T2 66.83 ab A

T3 63.00 ab B

CK 60.16 b C

表7表明的是不同改良剂玉米生物量的差异，从中可以看出，不同处理玉米生物量高低的排列顺序CK

表7 不同改良剂玉米生物量的差异

处理生物量(g)5%显著水平1%极显著水平

T2 55.33 a A

T1 54.00 a A

T3 52.33 ab A

CK 48.33 b A

4 结论

本试验将三种不同的改良剂，秸秆还田（500 kg/亩）、木醋液（200 kg/亩）+脱硫石膏（200 kg/亩）+黑炭（500 kg/亩）、木醋液（200 kg/亩）+黑炭（500 kg/亩）。施到重度盐碱地上，三种土壤改良剂在降低土壤容重，提高土壤的容积率和渗透系数，降低土壤含盐量及改善土壤pH均有作用，施过土壤改良剂处理后的土壤种出来的玉米株高，玉米生物量均高，以木醋液（200 kg/亩）+脱硫石膏（200 kg/亩）+黑炭（500 kg/亩）和木醋液（200 kg/亩）+黑炭（500 kg/亩）的处理最好。

5 讨论

1秸秆还田降低了该土壤的粒径含量，同秸秆量不同深度还田随深度增加粒径百分比含量降低越为明显。秸秆具有疏松多孔的特点，对于提高土壤的容积率和渗透系数有着很好的效果。

2 三种改良剂土壤的pH与对照相比均有所下降，但由于时间短，改良剂的使用量不足，所以降幅很小，相信随着改良时间的加长，对降低土壤pH会起到良好的效果。

3 硫石膏中的Ca2+可以与土壤胶体吸附的Na+发生代换反应，调节土壤离子平衡；而木醋液对土壤离子代换反应和缓冲土壤酸碱度有显著的促进作用也会起到降低土壤含量的作用，黑炭具有吸附作用。

【参考文献】

[1] 王晓洋.抑盐专用肥和改良与调理制剂对滨海盐渍土的改良效果研究[D].南京农业大学,2012. 1-20.

[2] 王琳琳.天津滨海盐土隔盐修复有机改良及造林效果评估[D].北京林业大学, 2014. 1-20.

[3] 李广毅,高国雄,尹忠东.国内外关于防护林体系结构研究动态综述[J].水土保持研究,1995, 2(2): 1-9.

[4] 陆宏,厉仁安.杭州湾南岸土壤演变及其开发利用研究[J].土壤通报,2009,2(40): 1-3.

[5] 张效朴, 詹其厚. 淮北砂姜黑土区玉米高产施肥的理论与实践[J]. 土壤通报, 1998, 30(4): 198-204.

[6] 赵秋.适用于滨海盐碱土改良剂的应用研究[J].西北农业学报,2014,23(3): 107-111.

[7] 俞仁培,陈德明.我国盐渍土资源及其开发利用[J].土壤通报,1999,30(4):158-159.

[8] 王利民,陈金林,梁珍海,等.盐碱土改良利用技术研究进展[J].浙江林学院学报,2010,27(1):143-148.

[9] 李焕珍,张中原,梁成华,等.磷石膏改良盐碱上效果的研究[J].土壤通报,1994,25(6):218-251.

致谢

本论文是在我的导师田秀平教授以及生物研究所肖辉老师的悉心指导下完成的。田老师在我的试验和论文写作中给与了极大的帮助和倾注了大量心血。无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了田老师悉心细致的教诲和无私的帮助，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。而在完成试验的过程中，农业资源环境研究所的肖辉老师及其同事给予我许多的帮助，不论是试验进行中还是论文的写作过程中，他们都耐心的为我解答疑难困惑，让我能及时的完成试验和按期完成论文。

其次，我要感谢与我一同完成试验的两位同学何佳，张丽丽，是她们与我一起解决在试验中遇到的问题，并与我一起讨论论文的写作细节，在论文的写作过程中我的室友也给我提供了极大的帮助，非常感谢我的组员们、室友和同学。

借此论文完成之际，我要向所有帮助过我的老师、同学、朋友以及家人道一声由衷的感谢。

最后，感谢各位对本文进行评审并提出宝贵意见的专家、老师们。谢谢！

附录1：相关英文文献

Morphological Variations in Maize (Zea mays L.)Under Different Levels of Nacl at Germinating Stage

附录2；英文文献中文翻译

在不同的氯化钠浓度下玉米萌芽阶段的形态学变化摘要：perti菜肴实验于2010年在古吉拉-巴基斯坦大学的植物学实验室进行，研究氯化钠对玉米萌芽阶段的影响。有三种不同浓度（0,40,80毫克）的氯化钠用在发芽种子的培养基。这个实验中用了两种品种的玉米：i.e.EV-1098 和 Agaiti。所有的生长属性如发芽率、根和胚芽鞘长度以及植株鲜重减少与增加盐度水平。独处的结论是盐度对玉米生长有不利影响。氯化钠浓度在萌芽阶段比生长后期对玉米的影响更不利。

关键字：氯化钠浓度，玉米产量，发芽率，生长

引言

许多种高等植物包括大多数作物在高盐条件受到生长抑制。盐胁迫造成的植物生长抑制，不仅由于水吸收的渗透影响，还由于盐胁迫条件下植物细胞新陈代谢的变量的影响。植物生长的减少主要是因为盐度对各种生化和生理过程的严重影响。这可能是由于盐造成的渗透和毒性作用，最小化的吸收矿物营养物质如氮、钾、钙。根，茎和叶的离子浓度是由调节离子转运维持以适应盐胁迫。

在巴基斯坦，玉米是重要的作物之一，是粮食和人类食用的玉米油、家禽家畜的饲料和农基工业的原材料。玉米是一个对咸水灌溉比较敏感的植物。EC 3.9 dS mX1显示50%减少产量。盐度对植物有双重影响：土壤溶液中的盐减少根部水分的利用率（胁迫），被植物吸收的盐分累积到某些组织中的有毒含量（离子压力）。在盐碱条件下生长的减少是是一些生理反应的结果，包括修改离子平衡，水分状况，矿质营养，气孔行为，光合效率和碳分配和利用。

根据许多报告玉米在早期生长阶段对咸水灌溉是敏感的。一些报告中出现的文献显示，盐度对珍珠粟的形态、解剖和生理学会造成不良影响。例如，珍珠粟的发芽率，高度，籽粒和秸秆产量随盐度的增加而减少。盐胁迫干扰必要营养的吸收和积累。

综上所述，本研究的目的是评估盐胁迫在玉米萌芽阶段的形态学的影响。

实验材料和方法

从费萨拉巴德巴基斯坦农业大学获得玉米种子。共有2个品种:EV-1098和agaiti 在本实验使用。种子表面浸泡在10 %次氯酸钠溶液中进行消毒，然后在实验室的环境温度为32℃的条件下，用杀菌蒸馏水冲洗并风干。10个种子被放在各自的培养皿中，有六个重复。用氯化钠盐处理后使用。

T0= 对照

T 1= 40毫克氯化钠

T2=80毫克氯化钠

植物在10天的处理后收获随后进行研究。发芽率是用发芽种子的数量除以种子总量。根系和胚芽鞘长度是在刻度尺的帮助下测量的。植株鲜重（克）是用电子天平衡量的。

结果和讨论

根据培养皿中不同程度的胁迫，盐度对玉米的生长属性有非常重要的影响。结果如下。

发芽率（%）：氯化钠对两种玉米品种的发芽率的影响都很严重（表1）。最大发芽率在V2中出现，被控制在100%，最小发芽率在EV-1098品种的T2中可计算出（表1）。发芽是植物生长过程中对盐最敏感的阶段之一，淡土植物和盐土植物的发芽都被渐增的盐度严重抑制。

根系长度（cm）：关于玉米根系长度的数据在表2中显示。氯化钠胁迫对本研究的两种玉米品种的根系长度都有重要影响。根系长度随着氯化钠浓度的增加而减少。根系长度减少的最大值在氯化钠浓度为80毫克的V1（EV-1098）中显示出。同样的，侯赛因等人发现盐胁迫下黑籽的根系长度减少。这可能由于培养基中盐浓度所造成的水势的变化。

胚芽鞘长度（cm）：本研究的两种玉米品种的胚芽鞘长度都随着氯化钠浓度的增加而减少（表三）。据观察，减少的最大量在T2(氯化钠浓度为80mg)中，EV-1098是4.90，Agaiti是4.47（表3）。人们普遍认为，植物生长在各个生长阶段的发展水平及盐度的敏感度是不同的。根据许多报告，玉米在初期是敏感的。但可以在以后的生长阶段承受盐水条件。

植株鲜重：两种玉米的植株鲜重也都被标出（表4）。减少量的最大值出现在氯化钠80毫克时的V2中出现。这些结果与先前关于玉米的调查结果相类似。

表1：玉米发芽率对不同氯化钠浓度的反应

表2：不同氯化钠浓度对玉米根系长度的影响

表3：不同氯化钠浓度对玉米胚芽鞘长度的影响

表4：不同氯化钠浓度对玉米鲜重的影响

氯化钠的加入对玉米生长产生了不利影响。盐度对所有的生长属性产生重大影响。黑籽的产量减少的原因可能是由于盐度造成的水资源短缺和离子的毒性。植物生长的增长可能是由于膨压潜力，土壤中高浓度的盐产生水赤字减少了彭压潜力。在一个物种中的有毒离子的积累模式的评估是至关重要要了解的，无论物种在生长介质中是否使用部分排除或列入机制容忍有毒离子。

结论：得出的结论是，盐度对玉米生长具有不利影响。氯化钠含量在玉米萌芽期的影

响可能比其他阶段更严重。