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天津滨海盐土隔盐修复、有机改良及造林效果评估

王琳琳  
【摘要】:土壤盐渍化是限制滨海地区土地资源优化利用的主要障碍,随着滨海地区经济和城市化的快速发展,农林用地面积不断减少,改良和利用盐碱地早已被提上了科学研究日程。基于此,本文在对研究区土壤盐分特征进行本底调查以及室内模拟分析的基础上,采用多种有机改良剂和无机盐分隔离材料对天津滨海盐碱地土壤进行有机改良和生态治理,并评估其造林效果。最终目的是为滨海地区盐渍土改良和沿海防护林营造等林业工程建设提供理论依据和技术支持。主要结果和结论如下: 研究区土壤盐分表聚现象严重且总体含盐量较高,土壤呈碱性。土壤中主要盐分组成为氯化钠和氯化钙,而表层土壤中盐分以氯化物和硫酸盐为主。Na+、Cl-和SO42-为研究区0-40cm土层中的主要盐分离子,其三者可反映该地区土壤可溶性盐分离子的变化情况。 室内土柱模拟试验表明,利用五种无机材料(沸石、陶粒、河沙、蛭石和海泡石绒)设置的隔盐层能显著降低毛管水上升速率和最大高度,其中沸石和陶粒作为隔盐材料对毛管水的阻滞作用优于传统材料河沙。隔盐材料对土壤水分蒸发抑制率的大小顺序为沸石陶粒河沙蛭石海泡石绒,随蒸发历时的延长,隔层对水分的抑制作用均有所减弱。不同隔盐处理下的潜水蒸发均为非稳定蒸发。沸石隔盐处理具有最高的土表盐分抑制率,其次是陶粒,但是随蒸发历时的延长,沸石盐分抑制率增加,而陶粒降低。蛭石处理随着蒸发历时的延长,盐分抑制率略有升高;河沙和海泡石绒处理,从蒸发第20d开始到蒸发结束,盐分抑制率保持不变。五种隔盐材料对研究区四种盐渍化特征因子(Cl-、S042-、Na+和Ca2+)向土表的运动过程均具有阻滞作用,但阻滞程度大小各异,并最终在土壤表层形成以氯化物为主的中性盐土。沸石作为隔盐材料能显著降低隔盐层上部土壤盐分离子含量,陶粒的阻水隔盐作用仅次于沸石。沸石隔盐处理下的盐分抑制率大于其水分抑制率,而其他隔盐材料处理下的盐分抑制率均小于水分抑制率,说明水分和盐分的运动具有不同步性。 长达四年的大田试验研究表明,在树木种植穴底部和侧壁铺设无机隔盐材料作为隔盐层,可以明显降低土壤盐分含量并显著增加树穴内部土壤水分含量。沸石隔盐处理能显著降低土体内盐分含量,控抑盐效果明显优于其他(陶粒、蛭石和河沙)处理。陶粒处理在40-80cm土层有显著的降盐效果。蛭石处理仅在40-60cm土体内显著降低土壤含盐量。河沙处理降盐效果最差。研究区土壤中主要的盐分离子为Na+、Cl-和SO42-,隔盐层处理能显著降低土壤中各离子含量,并使其在土层中重新分布。此外,隔盐层能有效改善刺槐、国槐、香花槐和红叶臭椿根区土壤物理性质,提高各树种的成活率和保存率,并且明显促进植物生长。可将沸石作为滨海地区剌槐、国槐、香花槐和红叶臭椿隔盐层材料的最优选择。 沸石隔盐处理能显著提高刺槐净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)及叶片水分利用效率(LWUE),降低胞间CO2浓度(Ci)。陶粒处理可显著提高刺槐叶片的Pn、Tr,但改善效果不及沸石,并且其对Gs、Ci和LWUE没有显著影响。与对照相比,河沙处理虽然能显著增加刺槐叶片Pn和Tr,但却导致LWUE显著降低。因此,对于刺槐而言,采用沸石或陶粒作为隔盐层材料,是改善其在滨海盐碱地生长状况的首选。 有机液体改良剂(天然高聚物竹醋液)添加能够改善盐碱土理化性质,但效果不是非常显著;并且,不同浓度的竹醋液添加对盐碱地改良效果也不同,其中竹醋液稀释150倍后(处理T2)的改良效果较好,具体体现在,T2处理增加了土壤养分含量,减小土壤容重,增加毛管孔隙度,降低土壤pH值和电导率,促进树木生长。竹醋液对树木生长环境的改善可能是竹醋液多种化学成分综合作用的结果。 有机固体改良剂(绿色废弃物堆肥,GWC;莎草草炭,SP;糠醛渣,FR;以上三种有机改良剂的混合物,GSF)极大促进了国槐生长,改良了土壤物理结构,增加了阳离子交换能力(CEC)、有机碳含量和有效养分;降低了盐分含量、电导率(EC)和碱化度(ESP)。在试验末期,与对照相比,GSF处理中的土壤容重、EC和ESP分别下降了11%,87%和71%;总孔隙度和有机碳含量分别增加了25%和96%。GSF处理中的Na+K+含量显著低于其他所有处理。GSF处理中的CEC以及有效氮、有效磷和有效钾含量都显著高于对照,并且他们也是所有处理中最高的。FR处理中的pH值和Ca2+浓度最低,与对照相比,他们各自下降了8%和39%。


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