玉米秸稈隔層對土壤溶液鹽濃度與離子運(yùn)動(dòng)的影響.pdf

1、內(nèi)蒙古河套灌區(qū)鹽漬化耕地面積占耕地總面積的68.65％，開發(fā)潛力較大。本課題組在河套灌區(qū)通過多年研究發(fā)現(xiàn)，在地表下35-40cm處埋設(shè)5cm厚的玉米秸稈隔層結(jié)合地表地膜覆蓋（簡稱“上膜下秸”）具有明顯的根系分布層控鹽效果，極大改善了作物生長狀況。目前該技術(shù)措施在當(dāng)?shù)氐玫搅藦V泛認(rèn)可。然而，該技術(shù)尚有很大的完善空間:“上膜下秸”的調(diào)控效應(yīng)很可能是由秸稈層本身的結(jié)構(gòu)決定的，若秸稈的形態(tài)發(fā)生變化，其物理特征和結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之改變，進(jìn)而可能會(huì)對它的控

2、鹽效果產(chǎn)生影響;而且秸稈進(jìn)入土壤后會(huì)逐漸腐解，對土壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生影響，此時(shí)其控鹽效果是否依然存在？目前有關(guān)秸稈隔層的系列問題尚缺乏試驗(yàn)驗(yàn)證。另外，在評價(jià)指標(biāo)上，前期多通過測定土壤質(zhì)量含鹽量來對改良效果進(jìn)行評價(jià)，實(shí)際上鹽害的診斷以土壤溶液鹽濃度和鹽分離子作為指標(biāo)會(huì)更科學(xué)，因此有必要對秸稈隔層條件下的土壤溶液鹽濃度和離子變化進(jìn)行研究。本論文通過室內(nèi)土柱模擬試驗(yàn)、秸稈隔層調(diào)控微區(qū)試驗(yàn)以及秸稈隔層自然腐解田間輔助試驗(yàn)等方法開展研究，結(jié)果將為揭

3、示秸稈隔層控鹽的作用機(jī)理以及秸稈隔層控鹽技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化提供依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　1、采用室內(nèi)土柱模擬試驗(yàn)方法，研究了不同秸稈長度(原狀風(fēng)干玉米秸稈，長度5cm，3cm，1.5cm)、不同形狀（5cm原狀風(fēng)干玉米秸稈，秸稈壓縮顆粒，秸稈粉末）、不同排列方式(5cm秸稈無序排列，5cm秸稈橫排，5cm秸稈豎排)和不同腐解程度（新鮮玉米秸稈，半腐解秸稈，全腐解秸稈）秸稈隔層（厚度均為5cm，埋設(shè)在地表下40-45cm處）對土壤

4、水分入滲以及入滲后的水分、鹽分、鈉離子和氯離子分布的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與無隔層均質(zhì)土壤相比，不同形態(tài)玉米秸稈隔層均能夠起到阻水減滲促溶的作用，但隔層不同作用效果不同:玉米秸稈長度越短，水分入滲速度越慢，0-40cm土層淋鹽效果越強(qiáng);與5cm長度的新鮮無序排列秸稈隔層(L5)相比，顆粒隔層前期阻水效果較差，后期水分入滲速度減慢，入滲結(jié)束后0-40cm土壤含水率降低10.96％，鹽分和鈉離子含量分別提高2.71％，5.57％;粉末隔層水分

5、入滲速度總體較慢，0-40cm含水率較L5低2.48％，含鹽量相差不大;橫排秸稈隔層阻水淋鹽效果較好，水分入滲速度較慢，隔層上部土壤含水率較L5高1.68％，土壤含鹽量、鈉離子和氯離子分別降低6.06％、18.31％、16.79％;豎排秸稈隔層因連通性較好的垂直向孔隙較多，有利重力水下行，但隔層上部蓄水能力較差，0-40cm土壤含水率較L5低1.88％，土壤鹽分和鈉離子含量與L5無較大差異;半腐解秸稈隔層阻水淋鹽效果差，水分入滲速度快，

6、0-40cm土壤含水率較L5低6.24％，鹽分、鈉離子和氯離子含量分別較L5高1.41％、2.63％、1.68％;全腐解秸稈隔層水分入滲速度較L5慢，阻水效果較好，0-40cm土壤鹽分，鈉離子和氯離子含量分別較L5低5.48％、12.75％、9.38％。
　　2、通過田間微區(qū)試驗(yàn)，設(shè)置四種玉米秸稈隔層用量處理(CK:無隔層;S400:秸稈用量400kg/667m2; S800:秸稈用量800kg/667m2; S1200:秸稈用量

7、1200kg/667m2)，研究了不同用量秸稈隔層對土壤水鹽運(yùn)移及土壤鹽溶液、離子濃度的影響。兩年試驗(yàn)結(jié)果表明玉米秸稈隔層可提高灌溉脫鹽效率，隔層用量越大，根系分布層土壤保水淋鹽效果越強(qiáng)，灌溉后土壤含鹽量、土壤溶液鹽濃度及土壤溶液中鈉離子和氯離子含量越低，其中S1200處理脫鹽效果最好，2015年灌溉后S1200處理土壤溶液，鈉離子和氯離子濃度分別較CK低35.61％、34.24％、53.59％;2016年灌溉后S1200處理土壤溶液，

8、鈉離子和氯離子濃度分別較CK低27.54％、43.85％、52.96％。隔層的灌溉脫鹽效果為作物出苗創(chuàng)造了低鹽高水的環(huán)境，出苗率隨隔層用量的增大而增大，2016年CK、S400、S800和S1200處理出苗率分別為45.83％，70.83％，83.75％，87.50％。
　　秸稈隔層打斷毛管，抑制水鹽上行，降低了收獲期根系分布層土壤溶液鹽濃度和離子含量，且隔層用量越大抑制作用越強(qiáng)，鹽溶液濃度越低，S1200處理抑制返鹽作用最明顯，

9、2015年收獲后S1200處理土壤溶液，鈉離子和氯離子濃度分別較CK低30.23％、13.32％、38.66％;2016年收獲后S1200處理土壤溶液，鈉離子和氯離子濃度分別較CK低35.65％、39.01％、31.70％。從作物生長角度來看，S1200處理由于隔層用量過大，阻隔了過多的深層水分上行，以至作物關(guān)鍵生育期供水不足，影響了產(chǎn)量，而S800處理秸稈用量適中，既具有一定的淋鹽抑鹽作用，又能為作物生長提供必要的水分，作物產(chǎn)量最高，

10、2016年S800處理株高、盤莖、根重、百粒重和產(chǎn)量分別較CK高7.75％、6.22％、15.25％、4.56％、11.72％。
　　3、通過秸稈隔層自然腐解田間輔助試驗(yàn)，進(jìn)一步明確了大田環(huán)境條件下秸稈腐解程度對土壤水鹽運(yùn)移的影響。對秸稈隔層埋設(shè)兩年以及三年后秸稈隔層上部（15-35cm土層）、隔層處（35-40cm土層）、隔層下部（40-60cm土層）土壤進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)秸稈隔層經(jīng)兩年及三年腐解變化后有效改善了秸稈所在土層的土壤團(tuán)

11、聚體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)微團(tuán)聚體向大團(tuán)聚體轉(zhuǎn)變，兩年后秸稈隔層上部、隔層處和隔層下部粒徑＞0.25mm團(tuán)聚體含量分別為9.064％，15.732％，2.816％;三年后秸稈隔層上部、隔層處和隔層下部粒徑＞0.25mm團(tuán)聚體含量分別為3.974％，10.997％，6.731％;腐解秸稈隔層還提高了秸稈層處土壤有機(jī)質(zhì)，腐殖酸，堿解氮和速效鉀含量，提升了土壤肥力。從土壤鹽分來看，秸稈隔層埋設(shè)兩年后，0-40cm根系分布層土壤含鹽量較無隔層土壤低11.5