秸秆还田对宁夏引黄灌区土壤盐分离子的影响
2024-05-30
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46 ・宁夏农林科技,Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2016,57(12):46—49 土壤・肥料・ 秸秆还田对宁夏引黄灌区土壤盐分离子的影响 刘娜娜,杨波,李世忠,陈惠娟 宁夏农业勘查设计院,宁夏银川 750002 摘要:不合理灌溉和过量施用化肥是影响宁夏银川平原土壤盐渍化的重要因素,本试验通过研究秸秆还田对宁夏引黄灌 区耕地全盐含量、pH值和盐分离子组成特征及相互关系的影响。结果表明:秸秆还田后土壤pH值和全盐含量较2014年同 期下降了0.7%和51.3%;土壤中阴离子以so2一为主,阳离子主要是Na ,这两种离子是影响土壤全盐含量的重要因子;秸秆 还田后土壤中有效铜、锰、铁、锌有所下降;秸秆还田可以降低0—20 cm土层含盐量,并对土壤盐渍化有一定改善作用。 关键词:引黄灌区;秸秆还田;土壤含盐量;盐分离子;微量元素 中图分类号:¥141.4;¥156.4 文献标识码:A 文章编号:1002—204X(2016)12—0046—04 Effects of Straw Returning to Field on the Soi Sallt Ions in Ningxia Yellow River Irrigation Area LIU Na-na et a1.(Ningxia Designing Institute of Agricultural Investigation,Yinchuan,Ningxia 750002) Abstract Excessive irrigation and ove! ̄lse of chemical fertilizers are important influencing factors on soil salinization in irrigated region of Yinchuan plain in Ningxia.Effects of straw returning to field on total salt content,pH value and salt ion components were studied in血is paper.Resuhs showed that pH value and total salt after straw returning to field had decreased 0.7%and 513%,respectively than that of 2014.The predominant anions are so2一,while the predominant cations are Na ,both of which are main factors for the change of toil salt content.Cu,Mn,Fe,Zn were decreased after straw returning to field.Top soil salt accumulation after straw returning to field decreased by 0~20 am,improving soil salinization to some extent. Key words Yellow River irrigation area;Straw returning to field;Soil salt content;Salt ions;Microelement 宁夏引黄灌区气候干旱,降雨量少,蒸发强烈,农业生 北侧有昌渠灌溉,农业灌排基础设施较完善。项目区土壤为 产主要依靠黄河水灌溉。小麦、玉米等农作物大部分都采取 大水漫灌方式,大量多次灌水导致地下水位升高、土壤养分 灌淤土,较肥沃,轻度盐渍化,适宜种植小麦、玉米和蔬菜, 2015年种植玉米。 1.2试验材料 损失加重、蒸腾蒸发增强,水走盐留是土壤次生盐渍化的重 要原因。当地农民为冲洗土壤盐分不得不进行更大量的灌 水,造成土壤含盐量居高不下的恶性循环l1]。宁夏银川平原 氮肥施用量达到301 kg/hm (折纯量),是全国平均用量的 1.6倍[21,而过量施用氮肥是导致土壤酸化和板结的主要原 项目区秸秆还田材料为玉米收获后的玉米秸秆,还田 时间为2015年10月中旬。玉米品种为西蒙6号,产量为 10 500 kg/hm 。 1.3试验设计 因_3J。土壤酸化加速了土壤矿物质养分的淋失,土壤有毒金 属元素的释放和活化,降低了农产品品质,影响作物对氮素 的吸收和作物正常发育 。不合理的灌溉方式和过量施用化 肥是影响该地区生态环境和农业可持续发展的重要制约因 该试验共取土样3次,取样时间分别为2015年4月 14 Et(玉米种植前)、2015年10月10日(玉米秸秆还田 前)、2016年3月29日(玉米秸秆还田后)。每次取样4个, 斜线式等距(约200 m)取样,取样点为GPS定点取样,即每 次取样的位置相同,为定点监测。每个样点设置3个重复 (间距控制在1 m范围内),供试土样用1/2法混合均匀后 带回实验室化验;取样层次为0~20 am。 1.4试验实施 秸秆还田方法为机收玉米后,留茬15 cm,秸秆被当场 素[5-61。秸秆还田是综合治理土壤盐渍化的重要途径同,秸秆 覆盖还田可改善土壤结构、提高土壤养分、抑制蒸发和盐分 表聚[81,减轻土壤盐分过高对作物生长发育的抑制,有利于 作物产量的提高。 该项目主要研究秸秆还田措施下对农田土壤盐分离子 含量及动态变化的影响,以期为防止干旱区土壤生态环境 持续恶化、调控人地关系及秸秆等农业废弃物资源化高效 利用提供理论依据。 粉碎,打草机将部分碎秸秆拉走,留下的秸秆量为5 250 基金项目:作物高光效及秸秆生物还田作物安全生产技术示范推 1试验设计与方法 1.1试验地概况 广——秸秆生物还田项目区土壤质量监测与评价。 作者简介:刘娜娜(1980一),女,陕西韩城人,硕士,农业工程师,主要 收稿日期:2016—10—06 试验地位于平罗县宝丰镇陆渠村七队,地理位置为 从事土壤学方面的研究。 39。O2’E,106。43’N。试验地地势平坦开阔,海拔1 088 m, 57卷12期 刘娜娜,等秸秆还田对宁夏引黄灌区土壤盐分离子的影响 47 kg/hm2,施入尿素150 kg/h1112、腐熟剂45 kg/hm2,然后深翻。 O 11月灌水,以保证土壤湿度。开春后基施磷酸二铵300 廿, 0 kg/hm ,以保证碳氮比为20:1~25:1。 0 嘲0 1.5测试指标与方法 如 土壤容重测定使用的是100 c1TI 环刀取样,然后用 o c,) 0.01 g精度电子天平进行现场称重。土壤水分测定为现场 廿O !搿 -取样称重10 g,带回实验室烘干测定并计算土壤水分含量。 14 O 土壤pH值测定采用电位法,硫酸根采用阳离子交换树脂 法,碳酸根、碳酸氢根采用双指示剂中和法,氯离子采用硝 时间 酸银滴定法,钙、镁离子采用EDTA络和滴定法,钠、钾离子 O.3 一 0 采用火焰光度法,有效铜、锌、铁、锰采用DTPA(pH7.3)浸提 0 ~ 一塞曼火焰原子吸收分光光度计测定。 嘲 1.6数据分析方法 寸Ⅱ 1 采用Origin8做图,用SPSS软件进行方差分析。 0 0 B Z 2结果与分析 哥 翳 2,1 秸秆还田对土壤DH值、全盐含量的影响 试验区为轻微盐碱地,2015年4月14日至1O月10 2O1 5一O4—1 4 201 5~1 0—1 0 201 6~03-29 日,土壤pH值有显著降低(表1)。主要原因是该季种植玉 时间 O.2 米,而当地玉米种植过程中采用的是大水漫灌的种植方式, 玉米生育期灌水4~5次,每次灌水120~180 mm,大量的灌 水导致盐碱随水向下运移,导致土壤pH值显著下降2.4%、 全盐含量下降61.8%、阳离子代换量增加9.7%。当地冬季 嘲 钿 寒冷导致土壤冰冻,翌年开春冻土融化,盐分离子随地下水 一 O 蚤 向上运移,土壤化通后盐分离子留着土层表面,导致2016 蜷 制 年3月29日土壤pH值、全盐含量比2015年10月10 13升 高了1.7%、27.6%,阳离子代换量减少了4.O%。秸秆还田后 时间 有机质腐解过程中会产生有机酸,中和土壤中的一部分碱, 也就导致2016年3月29 13测定的土壤DH值、全盐含量 图1 秸秆还田对土壤盐分阴离子含量的影响 比2015年同期降低0.7%和51.3%,阳离子代换量增加 同期下降了13.3%。土壤阴离子中HCO,一减少最多,分析其 5.2%。说明秸秆还田可以抑制土壤盐碱化、降低土壤全盐 主要原因,可能是秸秆还田腐解过程中分泌的有机酸中和 含量、减少土壤盐渍化危害,但需要较长的时间和多次的秸 了部分碳酸根离子。 秆还田才能够实现。 2.3秸秆还田对土壤中阳离子含量的影响 表1 秸秆还田对土壤 从图2可以看出,秸秆还田后土壤中钠离子、钾离子、 pH值、全盐含量及阳离子含量的影响 钙离子、镁离子含量都比上年同期有明显的下降。其中钠离 子、钾离子达到了显著的水平。0~20 em土壤中钙离子较上 年同时期降低了3.6%,钾离子较上年同期下降了71.4%,镁 离子较上年同期下降了8.0%,钠离子较上年同期下降了 54.0%。 注:同列不同小写字母表示O.O5水平差异显著,同列不同大写字 土壤中有效锰、铁、铜、锌是作物生长必需的微量元素。 母表示O.O1水平差异显著。 从图3中可以看出,从2015年10月至2016年3月除土壤 2.2秸秆还田对土壤盐分阴离子含量的影响 有效锰减少16.1%#1-,O~20 em土壤中有效铁、铜、锌含量较 该研究区秸秆还田前土壤阴离子主要以SO42-、HCO 、 秸秆还田前有所增加,依次增加7.3%、9.8%、34.3%。但是 Cl一为主,且S042->HCO3->C1一;秸秆还田后土壤阴离子含 由于2015年4月14日为施入化肥后,2016年3月29日 量为SO2->C1一>HCO 一,土壤中硫酸根离子、碳酸根离子、 为施入化肥前,导致有效微量元素较2015年4月14日均 氯离子含量比上年同期有明显的下降(图I)。0 20 em土壤 有所下降。 中硫酸根离子含量较上年同期降低了30.7%,碳酸根离子 从表2中可以看出,与土壤全盐含量密切相关的主要 含量较上年同期有显著的降低,下降58.8%,氯离子较上年 有SO42-和Na+,影响土壤全盐含量的主要因子依次为 48 刘娜娜,等秸秆还田对宁夏引黄灌区土壤盐分离子的影响 57卷12期 嘲 Z 吾 骤 O 201 5-04—1 4 201 5-1 0—1 0 201 6-03—29 一 0一 一 B 时间 一 O.一±一 时间 一 一3 1 ●●● ,● 8一 ●』 一0, 0 一 . 0.056±0 015 aA 。加 0’ Tl 一几 OtO65±D O25 aA 1 l 0.054±0.026a J TI 删 如 o 岳 螂 制 2O1 5-04—1 4 2O1 5—1 0—1 O 201 6—03—29 岳 骤 刊 时闻 l l 一口 。时间 图2 秸秆还田对土壤钠、钙、镁、钾离子含量的影响 3一 一 9 8 一 一 一 一 0 ≮ __1 一 2 3 一~ o1 %] — 1 。.,。 ., .。.,,. , .● , 一 一 一n201 5-04-1 4 2O1 5—1 O一1 O 2O1 6-03~29 201 5-04-1 4 201 5—1 0—1 0 201 6—03—29 时间 2。 一 a) 里1一 1. ≤ 0 £1. E 一 删1. 喇 锄 姐1. 器 鳞0 刊 201 5-04-1 4 201 5—1 O一1 0 201 6-03—29 漆 辍 诹 廿 口 一几 一 ]』 一 一一口 辩问 O 一 ± 一 O工 , 一 一 一 ■ 1 一 ..一 6 一 ....。 。.。......。。。.....L一 {寻 一 2O1 5-04-1 4 2O1 5—1 O一1 O 201 6-03-29 时间 时闻 图3 秸秆还田对土壤中有效锰、铁、铜、锌含量的影响 盐在各层的分布,在温度冷暖交替变化的驱动下土壤中 sO42->Na+>C1一>Mg2+>K >pH值>有效铜>HC03一。pH值 水、与钠离子含量存在0.01水平上相关,而全盐含量、硫酸根 离子、钾离子在0.05水平上相关。硫酸根离子、氯离子、钠 离子、钾离子与土壤全盐含量有0.01水平上的相关性。硫 酸根与氯离子、钠离子、镁离子之间存在0.01水平显著的 的水分和盐分存在自下而上的运移,受蒸发作用的影响土 壤水分蒸发而盐分留在土层表面,致使土壤上部含盐量升 高,土壤趋于盐碱化,陈乃嘉 在东北的研究与此相似。农民 不得已用更多的引黄水进行灌溉洗盐,长此以往将造成土 并形成恶性循环l1ol。相关研究表明,秸 相关性。氯离子与钠离子、镁离子之间存在0.01水平显著 壤盐渍化愈发严重,秆还田能够减少地表水分散失,提高土壤有机碳含量和微 的相关性。 3结论与讨论 宁夏平原引黄灌区的土壤冻融过程改变了土壤中的 生物生物量 改善土壤通气状况和土壤水分入渗性能,增 加土壤蓄水量 ,同时减轻盐分在表层土壤的富集I13]。该试 全盐 l_000 Cu 0.643* 1.000 Zn 0.305 0.140 1.000 Mn 0.573 0.657* 一0.1 l9 1.000 Fe 0.497 0.734** 一0.375 0.797** 1.000 S042—0.977**0.627*0.449 0.497 0.371 1.000 HCO 一0.63l 0.500 —0.224 0.821 0.750* 0.550 1.000 C1—0.888**0.372 0.271 0.477 0.386 0.884**0.609 1.000 Na ̄0.942**0.751¥ 0.290 0.656*0.547 0.933**0.680 0.786 1.000 K+0.749**0.642* 一0.O18 0.781} 0.624*0.673*0.752**0.592*0.799* 1.000 Mg2+0.806**0.427 0.337 0.522 0.462 0.814"*0.561 0.907**0.716" 0.41 1 1.000 Ca2+ 、0.538 0.014 0.259 0.133 —0.021 0.599*0.463 0.684*0.526 0.210 0.567 1.000 DH 0.657*0.832** 一0.070 0.490 0.699*0.585*0.5 1 1 0.382 0.744 0.674*0.347 —0.014 1.000 注:}表示0.05水平差异显著, 表示O.Ol水平差异显著。 验表明:秸秆还田后盐碱地土壤pH值、全盐含量较上年同 水学报,2010,29(01):104-108 期降低了0.7%和51.3%,钠离子、钙离子、钾离子、镁离子都 [3]汪吉东,许仙菊,宁运旺,等.土壤加速酸化的主要农业驱动因素 比上年同期有明显的下降。说明秸秆还田对降低盐碱地pH 研究进展Ⅱ】.土壤,2ot5(o4):627—633. 值,减少土壤中全盐及盐分离子含量有明显的促进作用。 [4]周娟,袁珍贵,郭莉莉,等.土壤酸化对作物生长发育的影响及改 土壤中的盐分离子,如Cl一、S042-、C03-,HC03-,Na 、Ca2 ̄、 良措施[1 Jl作物研究,2013,27(01):96—102 5肖国举,张强,李裕,等.气候变暖对宁夏引黄灌区土壤盐分及其 M 、 以不同的形式、含量存在。影响土壤含盐量的因素 灌水量的影响卟农业工程学报,2010,26(06):7-13 很多,土壤质地、地下水埋深、气象状况等。土壤表面覆盖情 [6】杨淑静,张爱平,杨世琦,等.宁夏灌区农业非点源污染情况调查 况对土壤盐分离子含量及分布影响较大㈣。农业生产中,大 与原因分析Ⅱ].干旱地区农业研究,2009,27(05):256-260. 量施用复合肥和磷肥等也会给土壤带人大量的离子。过量 [71王海江,石建初,张花玲不同改良措施下新疆重度盐渍土壤盐分 施用化肥造成土壤的酸化,S042-含量高是土壤酸化的重要 变化与脱盐效果卟农业工程学报,2014,30(22):102—111. 标志。土壤中过多的盐分不仅会造成作物根际土壤溶液渗 I81鲁天平,史征,刘永萍,等.深沟造林条件下秸秆覆盖对土壤养分 透势下降,使作物发芽及根系对水、肥的吸收受到影响,还 和盐分变化的影响卟农业工程学报,2o15(12):165-172. 会引起作物体内硝酸盐积累、地下水污染等农产品安全和 [9]陈乃嘉,宋培源,李嘉瑞.冻融作用下的土壤水盐运移特征研究【】】. 生态安全等相关问题,对农作物的生长发育产生不同的影 节水灌溉,2o14(05):52—54,58. [10】张永宏,尹志荣,桂林国,等.宁夏引黄灌区盐碱地水稻节水控灌 响。该试验区土壤阴离子主要以S042-、HC03-,C1一为主,土壤 抑盐效应卟节水灌溉,2011(07):23—24,28. 阳离子以Na 为主。表明秸秆还田后能减少土壤中碱性物 [11]米迎宾,杨劲松,姚荣江,等不同措施对滨海盐渍土壤呼吸、电 质的流失[41,达到中和土壤中酸l生离子、缓解化肥过量施用对 导率和有机碳的影响Ⅱ】土壤学报,2016(03):612-620. 土壤酸化的影响作用。秸秆还田对盐碱土壤的改良需要一个 [12]张玉文,毛伟兵,刘鸿敏,等.秸秆还田对滨海粘质盐土物理性状 长期的过程,以后要增加试验年限和检测频率。 和棉花产量的影响Ⅱ】.中国农学通报,2o16(o6):75—80. [131李伟彤,孙福海,马献发.防治城市绿地土壤次生盐渍化的改良 参考文献: 材料研究ll1l腐植酸,2015(05):19—24. [1】张源沛,胡克林,李保国,等.银川平原土壤盐分及盐渍土的空间 [14】吕延波,何新林,辛明亮,等.玛纳斯河流域不同土壤质地土壤含 分布格局U].农业工程学报,2009,25(O7):19—24. 盐量分析【71l节水灌溉,2014(o5):4-6 【2刘国强,杨世琦2]宁夏引黄灌区农田退水污染现状分析U】.灌溉排 责任编辑:达海莉 (上接第42页) 牌创建,现已注册“伊群”、“塞上秀河”、“塞上鸟岛”3个水 保持水域生态的生物多样性,确保青铜峡市渔业资源数量, 产品牌,提高了青铜峡市水产品市场占有率和竞争力。 有效保护生态环境。 3.5.3实施平安渔业示范工程扎实抓好渔业生态、渔业 参考文献: 生产、水产品质量三大安全。开展常态化禁渔打非联合执法 [1]李斌,张朝阳.宁夏优质水产品标准化健康养殖技术[J .北京:中 行动,多方争取渔业司法办案支持,严厉打击渔业非法捕捞 国农业出版社,2015:59—174 行为,持续做好渔业资源环境保护宣传暨鱼类放生节活动, 责任编辑:李晓瑞 实习编辑:周慧