配沙改良对粘质盐土盐分及离子吸附与淋洗的影响

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受人类不合理的开发和利用以及自然灾害等因素的影响,土壤盐碱化的面积正在不断增加,土壤盐碱化成为世界各国普遍面临的严重的生态环境问题,土壤盐碱化治理成为许多国家发展规划的重要内容。粘质盐土是黄河三角洲地区重要的土壤类型,土壤质地粘重,土壤盐分(Na+)大量积累,是粘质盐土改良利用的难点。黄河三角洲地区泥沙淤积、治理和利用困难,泥沙治理始终是影响引黄灌区长期安全、经济运行的首要问题。研究配沙改良对粘质盐土吸附和淋洗性能的影响,对提高粘质盐土产量,促进黄河三角洲经济可持续发展,保障国家粮食安全和社会稳定具有重要的意义。为研究引黄泥沙对滨海粘质盐土盐分及离子吸附与淋洗的影响机理,本文以黄河三角洲地区粘质盐土为研究对象,利用黄河三角洲引黄灌区亟需处理的大量淤积泥沙,对滨海粘质盐土进行室内和田间配沙改良试验。室内试验采用土柱模拟的方法,进行了土壤水盐吸附试验,主要研究配沙对土壤水分吸附、盐分及离子吸附淋洗的影响,确定适宜的配沙量范围进行田间试验。本研究的主要成果如下:(1)引黄泥沙与粘质盐土在颗粒组成上存在显著差异,引黄泥沙中沙粒1-0.05mm含量为95%,粒径<0.005mm的粘粒含量为0%,而粘质盐土中1-0.05mm的沙粒含量仅占3.8%,粘粒含量高达39.8%。随土壤配沙量的增加,混合土壤中沙粒和粉粒的含量呈线性递增趋势,而粘粒含量呈线性递减趋势。(2)引黄泥沙与粘质盐土在盐分含量及离子组成上差异明显,随土壤配沙量的增加,土壤盐分含量从全粘质盐土不加引黄泥沙到全引黄泥沙不加粘质盐土,共降低了70.1%,土壤中Na+、Mg2+、Ca2+、SO42-占阳(阴)离子的比例均显著降低,土壤中Na+占阳离子总量的比值降低了19%,Mg2+、Ca2+、SO42-占阳(阴)离子的比例分别降低了2%、10%、3.3%。土壤主要盐分离子占阴(阳)离子总量的比例均呈逐渐降低趋势,特别是Na+、Cl-分别降低了26.3%、8.5%。(3)配沙改良可以降低粘质盐土对水分、盐分及离子的吸附能力,土壤饱和含水量均与配沙量存在极显著负相关关系。土壤沙粒含量与盐分及离子含量存在极显著相关关系,其中土壤中Na+、Ca2+、SO42-随土壤沙粒含量的增加逐渐降低。建立土壤沙粒含量与盐分离子Na+、Cl-含量之间的线性回归模型,当土壤配沙量低于32.0kg/m2时,土壤中Na+、Cl-含量均逐渐降低。(4)随土壤配沙量的增加,咸水淋洗后和去离子水淋洗后,土壤的盐分离子比例和组成的变化差异性显著(p<0.05),研究表明,配沙改良能有效抑制土壤对盐分离子的吸附作用,改善土壤孔隙结构,促进盐分淋洗,降低土壤中Na+和Cl-的相对含量,提高土壤中Ca2+、Mg2+、K+等的相对含量。(5)田间配沙改良后,随配沙量的增加,土壤持水能力逐渐降低。与CK处理相比,随土壤配沙量的增加0-20cm表层土壤盐分及Na+、Cl-的含量均逐渐降低,差异性均达到显著水平(P<0.05);随土壤配沙量的增加,表层土壤总盐分中(Na++Cl-)的相对含量逐渐降低,2016年和2017年S7处理分别比CK处理降低了14%、11%。(6)配沙改良后,田间小麦产量显著提高(P<0.05),2016年S5处理小麦产量比CK处理提高了64.4%;2017年产量在S2处理小麦产量比CK处理提高了29.3%;2018年S5处理小麦产量比CK处理提高了33.9%。
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