脱硫石膏和生物炭联合改良滨海滩涂围垦耕地的耦合作用

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随着沿海经济飞速发展,建设用地占用了大量土地,农业用地日渐不足,开垦新的耕地资源成为日益迫切的需求。福建省山多地少,而滨海滩涂资源丰富,对滨海滩涂资源进行围垦能够有效缓解人地紧张矛盾,对福建省经济健康持续发展和耕地资源保护都有重大意义。但受海洋影响,滨海滩涂常常含有大量盐分,不利于一般作物生长,通过自然淋洗需要大量时间才能完成,因此,本研究利用脱硫石膏和生物炭改良剂不同配比方案对滨海滩涂围垦耕地进行改良。研究分为室内盆栽实验和野外田间实验,其中,室内盆栽实验设置8个处理,分别为CK:不施用任何改良剂;A:施用脱硫石膏100g/kg;B:施用脱硫石膏75g/kg+生物炭30g/kg;C:施用脱硫石膏75g/kg+生物炭20g/kg;D:施用脱硫石膏50g/kg+生物炭20g/kg;E:施用脱硫石膏50g/kg+生物炭30g/kg;F:施用生物炭50g/kg;G:多年改良农田土,不施用任何改良剂。通过室内盆栽实验,对土壤理化性质、养分性质和作物长势的影响进行研究,并建立滨海滩涂围垦耕地评价指标体系,对改良效果进行综合评价。通过盆栽实验筛选出四种较好配比,分别为A:施用脱硫石膏100g/kg;B:施用脱硫石膏75g/kg+生物炭30g/kg;C:施用脱硫石膏75g/kg+生物炭20g/kg;E:施用脱硫石膏50g/kg+生物炭30g/kg。在野外布设实验小区,将筛选出的几种较好配比进行野外田间实验验证。获得以下结论:(一)脱硫石膏和生物炭显著改善了土壤理化性质,脱硫石膏单施、脱硫石膏和生物炭联合施用处理均显著提升了土壤Ca2+、SO42-、Mg2+含量,并显著降低了土壤p H值、SAR和土壤容重;生物炭单施、脱硫石膏和生物炭联合施用处理均显著降低了土壤容重,并显著提升了水溶性K+、田间持水率、土壤速效钾、有效磷和有机质含量。脱硫石膏和生物炭联合处理能吸纳两种改良剂优点,达到更好改良效果。室内盆栽实验中和野外田间试验改良效果均以处理C(脱硫石膏75g/kg+生物炭20g/kg)为最佳。(二)室内盆栽实验中,脱硫石膏和生物炭改善了花生生存环境,均显著提升了花生的鲜重、干重、株高和叶面积,促进花生的生长。其中处理A(脱硫石膏100g/kg)提升花生鲜重和干重效果最为显著,分别提升了152.5%和130%。而处理C(脱硫石膏75g/kg+生物炭20g/kg)对花生株高和叶面积提升效果最为显著,分别提升了58.7%、291.6%。野外大田实验中,种植50天前,各处理相较于CK无显著变化,在50天后各处理鲜重、干重、株高和叶面积相较于CK有所提升,其中处理C(脱硫石膏75g/kg+生物炭20g/kg)效果最佳,分别提升10.73%、42.6%、17.33%、43.3%。(三)脱硫石膏和生物炭联合处理具有较好的耦合作用。在理化性质和养分提供等方面能够弥补对方的不足,脱硫石膏降低p H值有利于生物炭提供的有效磷的吸收,生物炭降低土壤容重,提升土壤田间持水率有利于脱硫石膏置换反应的加速和盐分的淋洗,且能提供脱硫石膏缺乏的速效钾、有效磷和有机质等营养物质,还能够降低脱硫石膏带来的重金属污染风险;两者联合施用能更好地促进碱解氮和有机质等营养的吸收,为植物提供更好的生存空间。(四)根据Topsis-熵权法模型综合评价,室内盆栽实验中,各处理改良效果排序为C>E>A>B>D>F>G>CK。田间处理中,处理C(脱硫石膏75g/kg+生物炭20g/kg)贴合度最高,为最佳处理,其次为处理E(脱硫石膏50g/kg+生物炭30g/kg)、A(脱硫石膏100g/kg)、B(脱硫石膏75g/kg+生物炭30g/kg)。根据室内盆栽实验和野外田间实验结果看,处理C(脱硫石膏75g/kg+生物炭20g/kg)为最佳配比方案。
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