不同改良技术对松嫩平原盐碱地土壤盐碱特征的影响

来源 :中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:q51525779
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松嫩平原不仅是我国重要的粮食生产基地,也是世界上主要的盐碱土分布区之一。本地区土壤盐碱化问题的发展势必对粮食安全产生负面影响。因此,土壤改良作为减轻土壤盐碱化,恢复农业生产的重要手段受到人们的广泛关注。以科学认识松嫩平原土壤的盐碱化特征为前提,研究不同方法对盐碱土的改良效果,并提出合理的技术措施,对促进本地区土壤盐碱化的治理及土地资源的合理开发利用具有重要的意义。本研究首先通过野外调查,对松嫩平原碱化草地的土壤盐碱特征进行科学的认识。然后,开展野外试验,验证喷淋覆沙措施对盐碱地的改良效果。其次,在室内进行淋洗试验,明确盐碱土添加沙土、秸秆对土壤脱盐效率的影响。最后,以松嫩平原盐碱化草地的土地多途径利用长期实验平台为研究对象,探究不同土地利用方式对土壤盐碱性状的影响。主要取得以下几方面研究结果:(1)裸地、星星草、羊草、虎尾草和碱蓬群落之间的土壤盐碱特征具有一定程度上的差异,尤其在土壤表层(0-10 cm)。羊草群落的表层土壤pH值是9.76,比其他植被群落低4.2%~7.0%;表层土壤电导率为279μS/cm,比其他植被群落低68.1%~87.3%。此外,羊草群落的表层土壤Na+、HCO3-和总碱度也表现出相似的规律,其中Na+含量为0.343 g kg-1、HCO3-含量为0.773 g kg-1、总碱度为2.53mmolc L-1,分别较其他植被群落低70.2%~81.0%、65.6%~76.0%和67.4%~76.9%。与裸地相比,植物生长改变了0-100 cm土层电导率的分布规律。裸地土壤电导率随土层的加深逐渐减小,而有植被群落生长的土壤电导率在剖面内呈现“>”型分布。在本研究中不同植被群落土壤的可溶性盐离子以Na+和HCO3-为主,并且与土壤pH和电导率呈显著正相关关系。(2)喷淋处理能显著降低盐碱地0-20 cm土层的pH值、电导率、总盐含量和可溶性盐离子含量,但20-50 cm土层的pH值、电导率和总盐含量均呈现增加趋势。与喷淋处理相比,喷淋覆沙10 cm后土壤0-20 cm土层的pH值减小6.2%;电导率减小67.1%;Na+含量减小37.3%,两种处理之间差异显著。当覆沙厚度从10 cm增加到15 cm后,土壤0-30 cm土层的pH值、总盐含量和HCO3-含量明显减小;燕麦、苜蓿和苏丹草的株数分别为15,115,33,增加150%,167%和313%;株高分别为56 cm,37 cm,165 cm,增加30.4%,19.5%和23.8%;地上生物量分别为87g,62g,270g,增长191%,69.5%和32.2%,并且两种处理之间差异显著。在喷淋条件下,当覆沙厚度从15 cm增加到20 cm后,0-20 cm土层的电导率、总盐含量、可溶性盐离子含量、钠吸附比(SAR)和总碱度没有表现出明显减小的趋势,燕麦、苜蓿、苏丹草的株数、株高和地上生物量没有明显差异。(3)在本研究中,盐碱土添加0.2%、0.4%、0.6%和0.8%的秸秆均可以明显提高土壤的脱盐效率。添加秸秆后土壤淋洗液的pH值和电导率明显增大;淋洗后0-25 cm土层电导率降低54.4%~84.7%,数值范围在134~487μS/cm之间;总碱度降低16.2%~93.6%,数值范围在0.73~16.82 mmolc L-1之间;Na+含量降低12.0%~94.6%,数值范围在0.055~1.009 g kg-1之间,HCO3-含量降低14.3%~93.0%,数值范围在0.220~4.745 g kg-1之间,并且各秸秆处理与对照处理之间差异显著。随着秸秆添加量的增加,土壤的脱盐效率表现出增大的趋势。与0.2%秸秆处理相比,0.8%秸秆处理淋洗液电导率提高26.3%~65.8%;淋洗后0-25 cm土层电导率降低26.0%~42.3%,Na+含量降低20.2%~91.2%,HCO3-含量降低58.0%~91.9%。添加沙土对盐碱土脱盐效果的提升具有一定的促进作用。与对照处理相比,添加40%和60%沙土处理淋洗液pH值明显增大;淋洗后0-25 cm土层的pH值、电导率、可溶性盐离子含量和总碱度明显减小。在40%、60%和80%沙土处理之间,土壤淋洗液的pH值和电导率随沙土添加量的增加而逐渐减小,土壤0-25 cm土层的pH值、电导率和总碱度也表现出减小的趋势。(4)在时间尺度上,羊草地、苜蓿地、玉米地和自然恢复草地0-50 cm土层的土壤含水量变化趋势基本相似,0-10 cm土层的土壤电导率较小,主要集中在162~179μS/cm之间。四种土地利用方式之间0-10 cm土层平均电导率和总盐含量均没有显著差异。与其他土地利用方式相比,10-50 cm土层羊草地平均pH值高1.6%~8.3%,数值范围在9.80~9.95之间;平均电导率高19.2%~130.9%,数值范围在397~553μS/cm之间,并且具有显著差异。不同土地利用方式下土壤中Na+和HCO3-含量在可溶性阳离子和阴离子中所占比例可达50%~70%。土地利用方式的变化对0-10 cm土层可溶性阳离子和阴离子总量、HCO3-和CO32-含量、总碱度也没有显著差异。但羊草地0-20 cm土层的Na+含量高和SAR明显大于其他土地利用方式。
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