碴石盲沟排水条件下潮滩盐土原土改良效果的定位试验研究

时间：2024-05-23

韩桂鸥+刘洪庆+李霞+赵娜+刘晓鸾+张亚南+赵玉

摘要：通过对碴石盲沟（填料暗沟）排水条件下潮滩盐土原土改良进行定位试验，研究其改良效果的有效性、持续性。结果表明，改良后种植时土壤的脱盐率达到76.00%。改良后3年内土壤的全盐含量保持在3.00 g·kg-1以下，pH值8.50以下；土壤盐分组成由改良前的氯化钠潮滩盐土演变为氯化物硫酸盐轻度盐渍土或硫酸盐盐渍土；土壤养分由改良前的Ⅵ级土壤演变为Ⅳ级及以上。可见，该技术可使土壤迅速脱盐，改变土壤盐分组成，增加土壤养分含量，且这种改良效果具有持续性。

关键词：潮滩盐土；碴石盲沟；原土改良；定位试验

中图分类号：S156.4 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.08.003

潮滩盐土，滨海盐土的亚类，处于滨海盐土发育的初级阶段，成土年龄极其短暂，为基本上没有生长高等植物的海滩（俗称“光滩”）[1]，多分布于海岸线外侧。中国拥有长达18 000 km的海岸线和众多岛屿，潮滩盐土资源丰富[2]，且由于河流入海口的不断淤长以及修筑海堤等活动，每年有面积可观的海滩形成[3]。随着全国耕地面积持续减少、建设用地日趋紧张，滩涂潮滩盐土成为宝贵的战略土地资源，对其改良利用成为解决中国面临的粮食、资源和环境等问题的重要措施[4]。

滨海盐土的原土改良一直被公认为是“世界性难题”。不换种植土原土改良技术是一项速成、速效、高效，适用于盐渍化淤泥质滨海平原的盐土与围海吹填新陆地的改土与绿化技术，可广泛应用于滨海城市的园林绿化和沿海防护林工程体系建设[5]。使用该技术改良曹妃甸新区滩涂土壤后2个月，土壤含盐量及地下水矿化度显著下降，土壤有机质、无机养分大幅提高，土壤容重降低，绿化成活率达到98%[6]，但对其改良效果持续性的研究鲜见报道。本文在研究碴石盲沟（填料暗沟）排水条件下潮滩盐土原土改良效果的基础上，通过3周年的定位跟踪监测，以探明该技术的有效性和持续性。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2010—2013年在天津市滨海新区临港产业区及南港工业区进行。滨海新区属于温带大陆季风性气候，年平均气温12 ℃，年平均风速4.5 m·s-1，年平均降水量602.9 mm，多集中在7—8月份，冬春干旱而蒸发量大，年平均蒸发量1 909.6 mm，为年降水量的3倍以上。两试验地均为滩涂吹填造陆仅半年时间的潮滩盐土。改良前吹填土壤全盐量、pH值、离子含量见表1，养分含量见表2。

1.2 土壤改良的技术要点

临港产业区试验地位于天津市滨海新区临港产业区纬一路，长400 m，宽10 m，面积为4 000 m2，该试验地距离渤海仅10 m；南港工业区试验地位于天津市滨海新区南港工业区，长150 m，宽10 m，面积为1 500 m2。两试验地均采用“不换种植土的吹填土改良与绿化技术”进行潮滩盐土原土改良。此技术是在天津海林园艺股份有限公司发明的专利技术“节水型盐碱滩地物理-化学-生态综合改良及植被构建技术”[7]基础上提出的针对潮滩盐土土壤改良与绿化的创新技术。该技术的工程要点是采用碴石盲沟（地面以下100～130 cm，截面积30 cm×30 cm的沟中填入直径3～4 cm建筑用石料构成的以碴石作为淋水材料的填料暗沟）进行地下排水。其农艺技术的要点是在改良前回填的土体中掺拌10%（体积比）的秸秆以增加土壤通透性加速脱盐速率，在改良后种植时掺拌10%（体积比）的有机肥进行培肥及添加脱硫石膏等土壤改良剂以抑制土壤脱盐碱化。

1.3 采样及定位监测方法

为了避免土壤盐分含量空间差异性的干扰，采取定点方式采集土样[8]。根据试验地的大小布设定位监测点。全盐量、pH值的定位监测：临港试验地设置定位点6个，南港试验地设置定位点3个，分别取0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm土壤进行分析。离子组成、养分含量定位监测：分别从临港、南港试验地定位点中随机选取一个定位点进行离子、养分分析，取0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm四层土壤分析离子组成变化，取0～20 cm土壤进行养分分析。分别于改良前、洗盐结束后（土壤中全盐含量3 g·kg-1作为洗盐临界指标[9]）、改良后1周年、改良后2周年、改良后3周年取样检测。

1.4 测定方法

土壤全盐量及盐离子的测定水样通过5∶l的水土比浸提抽滤得到，土壤全盐量用电导法测定；K+、Na+用火焰光度计法测定；Ca2+和Mg2+用EDTA滴定法测定；Cl-用硝酸银滴定法测定；CO32-和HCO3-用双指示剂中和滴定法测定；SO42-用EDTA间接络合滴定法测定；pH用酸度计法，水土比5∶1；全氮用半微量凯氏法；水解氮用碱解-扩散法；有效磷用碳酸氢钠浸提法；速效钾用乙酸铵浸提-火焰光度法。以上测定方法均采用森林土壤分析方法[10]。

2 结果分析

2.1 土壤剖面全盐与pH值动态变化规律

2.1.1 土壤盐化分级见表3。

2.1.2 土壤全盐含量与pH值变化土壤全盐含量的变化见表4、表5。

由表4、表5可以看出，临港产业区纬一路经过灌溉洗盐，改良后种植时0～80 cm土壤的含盐量由改良前的12.01 g·kg-1降至3.23 g·kg-1，脱盐率达73.1%；南港工业区土壤含盐量由改良前的21.60 g·kg-1降至4.45 g·kg-1，脱盐率达79.40%，表明碴石盲沟排水条件下的潮滩盐土原土改良技术可以迅速降低土壤含盐量（降至3.00 g·kg-1左右），适宜大部分苗木生长。

临港产业区纬一路改良后一周年、两周年、三周年土壤含盐量分别为2.77 g·kg-1、2.90 g·kg-1、1.43 g·kg-1；南港工业区改良后一周年、两周年、三周年土壤含盐量分别为2.34 g·kg-1、2.01 g·kg-1、0.85 g·kg-1，表明碴石盲沟排水条件下的潮滩盐土原土改良技术可以使土壤含盐量长期稳定保持在3.00 g·kg-1以下。

2.1.3 土壤pH值的变化表4、5显示临港产业区纬一路土壤pH值由改良前的8.40上升到8.70，南港工业区土壤pH值由改良前的8.59上升到9.18，表明土壤随着灌溉洗盐发生了脱盐碱化现象，应采取相应的农艺措施加以调控。本项技术在洗盐结束种植时结合土壤培肥添加一定量的脱硫石膏等土壤改良剂以抑制土壤碱化。临港产业区纬一路改良后1周年、2周年、3周年土壤pH值分别为8.35，8.36，8.24；南港工业区改良后1周年、2周年、3周年土壤pH值分别为8.67，8.37，8.42，表明该技术可以降低土壤pH值，并有效抑制土壤脱盐碱化。

2.2 土壤离子总量及盐分组成的变化

2.2.1 土壤盐分组成分类见表6、表7和表8。

表7、表8可以看出，临港产业区、南港工业区两块试验地改良前土壤盐分组成均以NaCl盐占绝对优势，比重分别达到86.04%和90.52%，而硫酸盐比重仅占10.29%和8.84%，Cl-∶SO42-分别为8.36和10.24，根据表3土壤盐化分级指标及表5土壤盐分组成分类，临港产业区、南港工业区试验地土壤均属于以氯化物为主的氯化物滨海潮滩盐土。

改良1周年后，临港产业区的土壤盐组分中，氯化物盐下降到18.76%，而硫酸盐比重上升到66.51%，Cl-∶SO42-下降到0.28，盐渍土类型由改良前的氯化物滨海潮滩盐土演变成了硫酸盐中度盐渍土；南港工业区的土壤盐组分中，氯化物盐下降到43.22%，硫酸盐比重上升到32.91%，Cl-∶SO42-下降到1.31，盐渍土类型由改良前的氯化物滨海潮滩盐土演变成了氯化物硫酸盐中度盐渍土；改良2周年后，临港产业区的土壤盐组分中，氯化物盐下降到17.51%，而硫酸盐比重为52.53%，Cl-∶SO42-为0.33，盐渍土类型为硫酸盐中度盐渍土；南港工业区的土壤盐组分中，氯化物盐下降到29.97%，硫酸盐比重上升到42.65%，Cl-∶SO42-下降到0.70，盐渍土类型由改良1周年后硫酸盐氯化物中度盐渍土变成了氯化物硫酸盐中度盐渍土；改良3周年后，临港产业区的土壤盐组分中，氯化物盐下降到8.67%，而硫酸盐比重为63.78%，Cl-∶SO42-为0.14，属于硫酸盐轻度盐渍土类型；南港工业区的土壤盐组分中，氯化物盐下降到21.77%，硫酸盐比重为22.58%，Cl-∶SO42-为0.96，属于氯化物硫酸盐轻度盐渍土。上述结果表明，潮滩盐土经过改良不仅土壤含盐量明显降低，而且土壤离子组成和盐组分发生了明显的变化，即由氯化钠滨海潮滩盐土演变为硫酸盐轻度盐渍土和氯化物硫酸盐轻度盐渍土。由于硫酸盐对植物的危害程度远远小于氯化物盐[11]，改良后的潮滩盐土可满足大多数乔灌木的生长。

2.3 土壤养分含量变化

2.3.1 土壤养分分级标准见表9、表10。

参照土壤养分含量分级标准，土壤养分均由缺乏、中等然后变为中等或丰富[12]。表10显示临港产业区、南港工业区两块试验地改良前土壤养分含量低，根据表9土壤养分分级标准，均属于Ⅵ级土壤。而改良1周年后临港产业区土壤养分含量上升至土壤Ⅳ级标准，改良2周年及3年周后土壤养分标准上升至Ⅱ级标准。南港工业区土壤改良一1周年后土壤养分含量上升至Ⅳ级标准，改良2周年、3周年后土壤养分含量维持在土壤Ⅳ级标准。综上所述，该技术改良后的潮滩盐土的土壤养分含量在改良后3年内呈逐年稳步上升趋势。

3 小结与讨论

（1）碴石盲沟排水条件下的潮滩盐土原土改良绿化技术，能够迅速降低潮滩盐土的土壤全盐含量，并在改良后三年内使潮滩盐土逐步演变为轻度盐化土壤，可满足大多数乔灌木的生长。

（2）碴石盲沟排水条件下的潮滩盐土原土改良绿化技术不但能够降低潮滩盐土的全盐含量，而且可以改变潮滩盐土的盐分组成，即由氯化物盐土演变成对乔灌木危害较轻的氯化物硫酸盐轻度盐渍土或硫酸盐轻度盐渍土。

（3）在碴石盲沟排水脱盐的基础上，采取洗盐前添加有机物料（碎秸秆、稻壳等），洗盐后增施有机肥料、树穴内构建和培育熟化土层等方法，使潮滩盐土的土壤养分稳步提升。

致谢：本项研究在天津市农业资源与环境研究所原所长毛建华研究员悉心指导下完成。本文承蒙毛先生多次修改，一并致谢！

参考文献：

[1] 巴逢辰，赵羿.中国海涂土壤资源[J].土壤通报，1997，28（2）：49-51.

[2] 万建华，徐悦，张莉莉，等.滨海盐碱土资源化利用的新探索与研究[J].国土与自然资源研究，2011（5）：53-55.

[3] 丁海荣，洪立洲，杨智青，等.盐碱地及其生物措施改良研究现状[J].现代农业科技，2010（6）：299-300，308.

[4] 陈影影，符跃鑫，张振克，等.中国滨海盐碱土治理相关专利技术评述[J].中国农学通报，2014，30（11）：279-285.

[5] 毛建华，王正祥，刘太祥，等.资源节约环境友好的滨海盐土改良与绿化创新技术[J].中国农学通报，2009，25（11）：169-172.

[6] 毛建华，刘太祥.曹妃甸填海造地新陆地的土壤及其改良与绿化[J].天津农业科学，2010，16（2）：1-4.