1. 引言
我国可利用的盐碱地面积达 3.7×107 hm2，约占全球盐碱地面积的 10.4%，其中 69%集中分布在西北地区[1]。陕北地区盐碱地多分布在河流沿岸阶地的低平地形、爽槽形、滩洼地形中，具有次生性质[2]。如何做好盐碱地的治理开发一直是众多学者的研究热点。现阶段针对盐碱地的改良治理方法有物理方法、水利工程方法、化学方法和生物方法[3]。前三者集中在通过改善土壤结构、建立排灌系统、添加化学试剂等方法，主动改良盐碱地。生物方法主要是通过种植耐盐碱植被先适应盐碱地，进而改良盐碱地。其中苜蓿表现突出，有研究表明，苜蓿在含盐量1‰-8‰的盐碱土中能够保持正常生长，更有甚者能在含盐量3.5‰一下的土壤中正常生长[4]。有研究表明在盐碱地种植紫花苜蓿，表层的土壤盐分明显降低约40%，总氮、有机质含量均有提高，印证了盐碱地栽种紫花苜蓿是生物改良盐碱土壤的有效措施，且联系种植有利于提高土壤有机质和总氮含量，改良土壤，降低盐碱化程度[5-6]。紫花苜蓿耐盐碱和耐干旱的特点，也让苜蓿成为恢复盐碱地的代表作物[7]。但这些改良措施同时也存在一定的局限性和缺点，例如改良成本高、改良过程长、技术难度大难以大规模推广等。秸秆生物炭作为能源类的土壤改良剂一直是研究的热点，研究表明其能够显著提高土壤细菌群落的随机性选择，降低盐分对土壤细菌群落主导性影响，使土壤生态系统更适合多种细菌类群定殖。此外，还能够显著提高涉及土壤碳氮循环相关的细菌类群丰度，该类细菌通常都是参与作物营养吸收过程的重要细菌类群，对提高作物自身抗盐性和生长能力具有重要作用，且发挥效果快[8-10]。
结合紫花苜蓿和秸秆生物炭在改良盐碱地的特点，在陕北地区试验探究秸秆生物炭配施条件下紫花苜蓿对陕北地区盐碱地改良效果，为盐碱地治理探寻新方法。
2. 试验方法
在陕北榆林市靖边县杨桥畔镇九里滩村选择一处盐碱地，开展试验。考虑经济性因素，秸秆生物炭选用价格便宜当地常见的玉米秸秆生物碳。苜蓿选用北京正道生态科技有限公司的WL525HQ和WL343HQ两种耐盐碱紫花苜蓿种子，每种紫花苜蓿配施5g/m2、10g/m2、20g/m2和40g/m2玉米秸秆生物炭，充分搅拌均匀后，在试验田块中按照株距、行距均为5cm，进行穴播，每穴3粒，后续管理过程保持一致，正常施肥。待苜蓿长成后，用土钻取深度10cm、20cm、30cm、40cm的土样进行盐碱地土壤含盐量、pH值、有机质的检测，并另取对应深度未种植的盐碱土样进行检测比对，验证不同秸秆生物炭和不同品种紫花苜蓿协同作用下对陕北地区盐碱地的改良效果。共检测36个土壤样品。土壤含盐量、有机质采用质量测定法（NY/T1121.16-2006、NY/T1121.6-2006），pH值采用pH计法（NY/T1377-2007）。试验场地不同深度土壤相关指标如表1所示，可知土壤为碱性土
表1试验场地不同深度土壤相关指标
3. 试验结果及分析
3.1试验结果
两种紫花苜蓿配施5g/m2、10g/m2、20g/m2和40g/m2四种玉米秸秆生物炭，种植一年后取10-40cm不同深度土壤测定pH值、含盐量和有机质三项指标。相关数据如下表2、表3所示。
表2 WL525HQ紫花苜蓿土壤指标
表3 WL343HQ紫花苜蓿土壤指标
通过对比施加玉米秸秆生物碳和未施加玉米秸秆生物碳获得的pH值、含盐量和有机质指标，可知施加生物炭对pH值和含盐量总体上有降低的趋势，而有机质有所增加。对比施加不同量的玉米秸秆生物碳获得的三项指标（如图1、2、3所示）。通过图1对比发现在土壤深度0-30cm范围内，随着秸秆生物碳用量的增加pH值逐渐减小，但在40cm深度时pH值有所上升。两种紫花苜蓿对pH值的影响基本相同。对比原状土壤，施加生物碳后pH值总体有所降低，在30cm土壤深度内效果明显。通过图2对比发现在0-30cm范围内，随着秸秆生物碳用量的增加土壤含盐量逐渐减小，但在40cm深度时土壤含盐量与30cm时基本相同。pH值和含盐量在土壤深度30cm内随着深度增加值减小，但在40cm时值与30cm时变化不大。通过图3发现随着秸秆生物炭用量的增加，土壤有机质含量均有所增加，两者成正相关。在30cm范围内土壤有机质含量相差不大，在40cm时出现显著降低。
图1、四种秸秆生物炭配施条件下两种紫花苜蓿不同土壤深度pH变化情况
图2、四种秸秆生物炭配施条件下两种紫花苜蓿不同土壤深度含盐量变化情况
图3、四种秸秆生物炭配施条件下两种紫花苜蓿不同土壤深度有机质变化情况
3.2结果分析
不同玉米秸秆生物碳配施量下，在土壤深度30cm范围内pH值、含盐量和有机质变化受碳量影响显著，而40cm时变化不大这与试验场地翻耕深度有关，试验场地翻耕深度约为30cm，相应的秸秆生物炭也达到同一深度，故30cm土壤范围内秸秆生物炭对土壤含盐量、pH值和有机质影响显著。证明施加秸秆生物炭能够降低土壤含盐量和pH值，同时能够增加有机质，达到改良盐碱地的目的对比不同秸秆生物炭用量下土壤含盐量、pH值和有机质变化情况，并不是生物炭施加量越多指标变化越大，当施配量为20g/m2和40g/m2时指标相差较小，故玉米秸秆生物炭最佳施配量为20g/m2。两种紫花苜蓿对土壤含盐量、pH值和有机质影响不大，可能与生长周期过短有关，测量发现根系长度10cm左右，难以对下部土壤产生影响，后续需继续种植并开展研究。
4. 结语
通过试验证明了秸秆生物炭配施条件下紫花苜蓿对盐碱地改良具有一定的效果。生物施加土层土壤含盐量和pH值降低有机质增加，使得土壤更适用于农作物生长。但由于试验时间较短对紫花苜蓿对盐碱地的改良效果尚不明显，后续将持续种植探究苜蓿种植的改良效果，同时对改良后的盐碱地种植多种农作物进行验证，探究不同农作物最佳玉米秸秆生物炭配施量。
参考文献
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