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江苏滨海盐碱滩涂是重要的后备土地资源,但由于其土壤物理结构差、盐碱重、肥力低下、地下水埋深浅且矿化度高、地表淡水资源匮乏,严重影响该区农业生产发展与生态环境改善,因而亟需对该区盐渍土壤开展改良治理与利用研究。改良剂的施用是盐渍土壤改良利用的重要方法之一,可以通过其物理、化学和生物学作用来实现盐渍土壤治理。深入研究改良剂对滨海盐渍土壤质量的调控作用,对阐明不同类型改良剂提升盐渍土壤质量的作用规律、实现盐渍土壤改良剂的合理和安全利用、加速盐渍土壤质量提升进程具有重要科学意义和现实意义。 本论文以两种不同盐碱程度的江苏滨海盐渍土壤为研究对象,采用盆栽、田间微区试验方式,重点研究了生物炭、石膏、EM菌剂和黄腐酸等四种改良剂对土壤盐碱障碍的消减作用,分析和比较了改良剂施用对滨海滩涂土壤肥力和作物养分利用效率的提升作用,评估了粉煤灰、脱硫石膏、生活污泥施用的安全风险,综合评价了改良剂施用对滨海滩涂盐渍土壤的改良效果,提出了提高作物产量和提升养分利用效率的优化措施,提出了滨海盐渍土改良剂的安全施用建议。主要结果如下: 1.不同改良剂对土壤盐碱障碍的消减作用 改良剂的添加能有效降低土壤盐分含量,促进作物增产,且不同改良剂改良效果差异显著。黄腐酸对pH的降低效果最显著,与利用黄腐酸自身具有的酸性特性可以中和盐渍土壤中的碱性物质有关,且随着施用量的增加,pH降低效果越好。不同改良剂对不同盐碱程度土壤的降盐效果不同。轻度盐渍土中(1~3g/kg),石膏处理量为3.8t/hm2时土壤中Na+淋洗效果和土壤盐分含量降低效果最显著,且作物增产效果最佳。重度盐渍土中(>3g/kg),施入10t/hm2生物炭施入量和1.5t/hm2黄腐酸施入量时,土壤表层盐分含量与施肥对照相比均可降低80%以上。粉煤灰、生活污泥、脱硫石膏三种改良剂处理后,作物的生物量显著增加,且在重度盐渍土中,污泥处理的作物生物量远高于其他处理。轻、重度盐渍土中,粉煤灰、石膏和生物炭两种不同施用量实验结果均表明随着施用量增加土壤改良效果减弱,且作物增产受到限制主要是由于它们含有较多的盐分离子,增加了土壤盐分障碍。因此改良剂施用量并不是越多越好,需合理考虑用量。 2.不同改良剂对滨海盐渍土壤肥力质量提升和养分增效的作用 改良剂的添加促进土壤有机碳和速效氮的积累,提升土壤肥力质量,增强作物生长能力,使得作物氮磷吸收量显著提高。虽然作物对养分的利用远低于我国正常水平,但改良剂的施入大幅度提高了滨海盐渍土壤上作物养分的吸收和利用效率,降低肥料的损失,减少污染。生物炭、石膏、EM、黄腐酸这4种改良剂施用条件下肥料利用效率提升幅度均超40%。轻度盐渍土中,石膏施用量为3.8t/hm2时,作物氮吸收量、土壤有机碳含量和氮肥利用率提高最多。重度盐渍土中,施用10t/hm2的生物炭和3.8t/hm2的黄腐酸后作物氮吸收量和氮肥利用率显著高于其他处理,该结论与降盐、增产效果一致。 3.不同类型盐渍土壤改良剂施用的安全性评估 粉煤灰、生活污泥、脱硫石膏等工业/生活副产物的改良剂施入土壤后,能明显增加土壤和作物中主要重金属元素含量。经过污泥处理,土壤中Cd残留量较高,超过pH>7.5的条件下农用地环境质量标准,处于污染状态。土壤中其它重金属元素虽有增加,但均没有超过环境质量二级标准。不同改良剂的施用,作物对重金属吸收效应存在差异。污泥属于高风险改良剂,污泥添加时作物对Cd、Pb、As富集系数均较高;粉煤灰添加条件下作物对Cr的富集系数较高;脱硫石膏添加情况下作物对Hg的富集系数较高。但在试验周期内作物中主要重金属元素含量也均未超过我国粮食污染物标准。建议在施用改良剂时,需明确改良剂中各金属元素含量是否超标,且重点考虑富集系数较高的重金属元素以及毒性较高的重金属元素在作物中的吸收状况。