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吉林省西部地区集中分布了大量的苏打盐碱地[1]，土壤盐分和碱化度高，植物出苗难，土壤养分极度匮乏，地表植被的退化裸露以及肥料的过度施用，导致土壤盐碱化的面积逐年增加，土壤盐碱化愈发严重[2]，制约了农业的发展。因此，研究人员聚焦改良盐碱地这一课题，意在找出科学改良盐碱地，提高土壤肥力，提升农业产能的方法。
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通过研究发现，对盐碱土进行改良多采用以下几种方法，如生物改良、物理改良、化学改良等，并取得了较好的效果[3-5]。如今改良盐碱地土壤普遍采用化学改良的方法，化学改良的主要原理：一是通过改变吸附性阳离子，从而使土壤团聚体结构更稳定，增加了土壤的通透性；二是通过调节土壤溶液的酸碱度，改变土壤溶液中的化学反应，从而防止碱害的发生。现在市面上比较普遍的化学改良剂有很多，例如脱硫石膏、过磷酸钙、腐植酸、硫酸铝、硫酸铁以及各种有机、无机肥料等，通过这些改良剂的作用，可以使其与土壤中的盐离子发生反应，从而实现盐碱地改良[6-12]。虽然目前市面上的土壤改良剂种类众多，但是施用效果却有很大差异，所以找到真正合适的土壤改良剂是土壤改良工作的重中之重。
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沼液是一种优质液体肥，王康等[13]通过试验研究沼液对盐碱地的改良效果，结果表明，施用沼液能够促进植被生长，使土壤 pH 值、土壤电导率、氯离子含量降低，有效增加有机质含量；孙芹菊等[14] 研究沼液改良滨海盐碱土的应用效果，结果表明，施用适量的沼液能够有效降低盐碱地土壤的 pH 值，有机质含量较未施用沼液处理得到显著提升。为此，本试验以吉林省大安市盐碱地为试验对象，研究改良剂与沼液配施对苏打盐碱土理化性质的影响，探讨其机理，为改良盐碱土提供理论依据。
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1 材料与方法
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1.1 供试材料
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试验地点在吉林省大安市叉干镇东六合堂村，土壤类型为苏打盐碱土，土壤容重 1.69 g/cm3，有机质含量 9.3 g/kg，水溶性盐总量 4.1 g/kg，土壤 pH 值 9.3，碱化度 45.6%。试验沼液由吉林省大安牧原农牧有限公司提供，沼液 pH 值 6.9。沼液养分含量为全氮 497 mg/L、全磷 64.89 mg/L、全钾 261.67 mg/L，Na+ 含量为 0.013%，总碳含量为 87.21 mg/L。脱硫石膏、有机肥和商品调理剂分别由榆树奇特生物有机混合肥业有限公司提供。其中，有机肥原料为农作物秸秆、鸡粪，其成分符合国家标准 NY/T525— 2021；商品调理剂成分为硫酸铝 30%、腐植酸 10% 和糠醛渣 60%。供试水稻品种为哈 417。
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1.2 试验设计
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本试验于 2021 年 3—10 月进行，试验区域内土壤基础理化数值均一，土壤盐分、碱化度等初始值接近。试验分为 5 个处理：传统施肥（CK）、沼液（T1）处理、沼液 + 脱硫石膏（T2）处理、沼液 + 有机肥（T3）处理、沼液 + 商品调理剂（T4） 处理，每个处理面积为 6000 m2，重复 3 次，小区面积为 2000 m2。试验处理及沼液、改良剂用量及处理时间见表1，肥料处理及使用方式均为常规方法。所有处理整个生育期氮肥（N）施入总量为 200 kg/hm2，其中基肥用量为 150 kg/hm2，返青肥用量为 10 kg/hm2，分蘖肥用量为 30 kg/hm2，穗肥用量为 10 kg/hm2；磷肥（P2O5）施入总量为 60 kg/hm2，全部作基肥施入；钾肥（K2O）施入总量为 100 kg/hm2，其中基肥用量为 60 kg/hm2，分蘖肥用量为 20 kg/hm2，穗肥用量为 20 kg/hm2。正常匀浆整地后施用基肥。泥浆沉降 5 d 后插秧，正常栽培管理。
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1.3 试验样品采集和测定
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试验土壤为 2021 年水稻收获后按蛇形法采集的 0～20 cm 耕层土壤，采用四分法取土，风干，去除植株残体并过 2 mm 筛，置于室温保存。在水稻收获时，将各小区随机选取 5 m2 水稻收获，测定产量。随机选取 10 株测定株高、穗长、穗粒数、秕粒数、千粒重等。土壤测定指标及方法见表2。
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1.4 数据整理与分析
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数据统计采用 Excel 2017、GraphPad Prism 7、 SPSS 20.0 进行整理及邓肯新复极差法进行方差分析。
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2 结果与分析
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2.1 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤有机质含量的影响
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植被健康生长必须保证充足的营养，土壤有机质是植物营养的主要来源之一，能促进植物的生长发育，改善土壤的物理性质。施用改良剂对土壤有机质会有一定影响。本试验中土壤有机质含量的变化如图1 所示。与 CK 相比，T1、T2、T3、 T4 处理中土壤有机质含量均得到提升，差异达显著水平（P<0.05），有机质含量从 12.3 g/kg 分别增加到 20.47、24.57、21.67、20.23 g/kg。其中，T2 处理效果最好，与其他改良剂处理相比差异显著 （P<0.05）。其原因可能是施入脱硫石膏改良土壤后，土壤胶体发生凝聚、收缩，总孔隙度增加，土壤物理状况和通气透水状况改善，促进土壤中的微生物活动，导致有机质的含量有所提升。
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图1 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤有机质含量的影响
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注：不同小写字母代表处理间差异显著（P<0.05）。下同。
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2.2 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土速效养分含量的影响
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2.2.1 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土有效磷含量的影响
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有效磷指从土壤中较容易被植物吸收利用的磷，有效磷含量代表了土壤供磷水平。施用改良剂对土壤中有效磷的含量会有一定影响，本试验中有效磷含量的变化如图2 所示。施用不同的改良剂处理后，有效磷的含量均比 CK 增加，差异达显著水平（P<0.05），有效磷含量从 1.96 mg/kg 分别增加到 6.43、2.62、2.65、5.05 mg/kg，其中，T1 处理效果最好，与其他改良剂处理相比差异显著 （P<0.05）。其原因可能是其他改良剂对土壤中的磷进行了吸附作用。
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图2 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤有效磷含量的影响
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2.2.2 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土速效钾含量的影响
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速效钾指从土壤中较容易被植物吸收利用的钾，速效钾含量代表了土壤供钾水平。施用改良剂对土壤中速效钾的含量会有一定影响，本试验中速效钾的变化如图3 所示。与 CK 相比，T1、T2、 T3、T4 处理中，土壤速效钾的含量均得到提升，差异达显著水平（P<0.05），速效钾含量从 150.5 mg/kg 分别增加到 197.33、239.01、215.67、229.01 mg/kg，其中，T2 处理效果最好，与其他改良剂处理相比差异显著（P<0.05），速效钾含量比 CK 提升了 1.59 倍。改良剂和沼液配施对盐碱地速效钾含量的影响程度大小依次为 T2>T4>T3>T1。综上，沼液和改良剂配施能够有效增加土壤中速效钾含量。
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图3 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤速效钾含量的影响
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2.2.3 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土碱解氮含量的影响
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碱解氮指从土壤中较容易被植物吸收利用的氮素，碱解氮含量代表了土壤供氮水平。施用改良剂对土壤中碱解氮的含量会有一定影响，本试验中碱解氮的变化如图4 所示。与 CK 相比，T1、 T2、T3、T4 处理中，土壤碱解氮的含量均得到提升，差异达显著水平（P<0.05），碱解氮含量从 31.4 mg/kg 分别增加到 52.24、64.06、50.22、53.98 mg/kg，改良剂和沼液配施对盐碱地碱解氮含量的影响程度大小依次为 T2>T4>T1>T3。其中，T2 处理效果最好，与其他改良剂处理相比差异显著 （P<0.05），碱解氮含量比 CK 提升了 2.04 倍。综上，沼液和改良剂配施能够有效增加土壤中碱解氮含量。
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图4 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤碱解氮含量的影响
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2.3 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤 pH 值的影响
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土壤 pH 值是土壤酸碱度的指标。施用改良剂对土壤 pH 值有一定的影响，本试验中土壤 pH 值的变化如图5 所示。在种植水稻后，CK 土壤 pH 值为 9.11，与 CK 相比，T1、T2、T3、T4 处理中，土壤 pH 值均得到下降，差异达显著水平（P<0.05），分别降至 9.01、8.02、8.67、8.88，其中 T2 处理效果最好，与其他改良剂处理相比差异显著（P<0.05），说明改良剂与沼液配施能在一定程度上降低当地盐碱土壤的 pH 值。
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图5 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤 pH 值的影响
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2.4 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土物理性状的影响
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2.4.1 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土土壤容重的影响
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土壤容重在一定程度上反映了土壤的通透性以及土壤固-液-气三相比。施用改良剂对土壤容重有一定的影响，本试验中土壤容重的变化如图6 所示。在试验开始之前的土壤容重为 1.69 g/cm3。在种植水稻后，CK 土壤容重为 1.61 g/cm3，与 CK 相比，T1、T2、 T3、T4 处理中，土壤 pH 值均得到下降，差异达显著水平（P<0.05），其中 T2 处理效果最好，与其他改良剂处理相比差异显著（P<0.05），综上，改良剂与沼液配施能在一定程度上降低盐碱土土壤容重。
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图6 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤容重的影响
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2.4.2 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤总孔隙度的影响
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施用改良剂对土壤总孔隙度有一定的影响，本试验中土壤总孔隙度的变化如图7 所示。对比 CK，土壤总孔隙度均有所增大，差异达显著水平 （P<0.05），分别增长为 41.02%、44.37%、40.09%、 42.32%。其中 T2 处理效果最好，与其他改良剂处理相比差异显著（P<0.05）。综上，改良剂与沼液配施能在一定程度上使当地盐碱土壤总孔隙度增长。
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图7 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤总孔隙度的影响
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2.5 不同改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤碱化度的影响
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土壤碱化度越低，说明对盐碱地改良效果越好，施用改良剂对土壤碱化度有一定影响，在未种植水稻前，土壤碱化度为 45.6%，本试验中土壤碱化度的变化如图8 所示。在种植水稻后，CK 组土壤碱化度为 8.1%，其余 4 种处理，土壤碱化度与 CK 相比分别降低为 7.5%、7.2%、7.7%、7.9%，所有处理土壤中碱化度有了明显的下降，差异达显著水平（P<0.05）。其中 T2 处理效果最好，与其他改良剂处理相比差异显著（P<0.05），碱化度降低为 7.2%。综上，改良剂与沼液配施能在一定程度上降低土壤碱化度。
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图8 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤碱化度的影响
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2.6 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤水溶性盐含量的影响
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土壤中水溶性盐的含量过高会抑制植物的正常生长。施用改良剂对土壤中水溶性盐的含量有一定的影响，本试验中水溶性盐含量的变化如图9 所示。经不同处理后的土壤中，水溶性盐的含量均得到显著降低，与 CK 相比差异显著（P<0.05），水溶性盐含量分别为 2.8、2.2、3.7、3.9 g/kg。其中 T2 处理效果最好，与其他改良剂处理相比差异显著（P<0.05）。综上，改良剂与沼液配施能在一定程度上降低土壤水溶性盐含量。
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图9 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土壤水溶性盐含量的影响
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2.7 改良剂与沼液配施对苏打盐碱土土壤团聚体及稳定性的影响
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土壤团聚体的数量在一定程度上可以代表土壤团聚体结构的稳定性，数量越多，土壤团聚体结构越稳定。由表3 可见，沼液和改良剂配施对盐碱地土壤水稳性团聚体有显著影响。土壤水稳性团聚体粒径主要集中分布在 0.053～0.25 mm 粒级，>2 mm 粒级数量最少。各处理水稳性团聚体筛分结果为 >2 mm 粒级占 6.43%～8.76%，0.25～2 mm 粒级占 23.12%～26.75%，0.053～0.25 mm 粒级占 43.43%～44.86%，<0.053 mm 粒级占 21.77%～25.27%。与 CK 相比，T2 处理土壤团聚体 >2 mm 粒级和 0.25～2 mm 粒级土壤团聚体数量显著增加 （P<0.05），<0.053 mm 粒级土壤团聚体的数量 CK 有显著下降（P<0.05）。由表4 可见，土壤团聚体稳定性结果表明，与 CK 相比，T2 处理效果最好，平均重量直径以及 0.25 mm 粒级团聚体含量均提高。综上，改良剂与沼液配施能在一定程度上提高土壤团聚体的稳定性。
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2.8 改良剂与沼液配施对水稻产量的影响
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施入改良剂对土壤影响最根本的表现是体现在作物产量上，本试验中水稻产量的变化如表5 所示。与 CK 相比，T1、T2、T3、T4 处理中，水稻千粒重、有效穗数、穗粒数、结实率、产量均得到提升，差异达显著水平（P<0.05），其中 T2 处理效果最好，与其他改良剂处理相比差异显著 （P<0.05）。T2 处理的增产率为 76.77%。综上，改良剂与沼液配施能够有效提高水稻产量。
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注：小写字母不同表示处理间差异显著（P<0.05）。下同。
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3 讨论
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随着规模化畜禽养殖的不断扩大，大量的畜禽粪尿处理措施滞后。我国一般采用厌氧发酵技术来集中处理畜禽粪污，在产生沼气的同时，还产生了大量的沼液，长时间使用厌氧发酵液作为肥料，由于硝化作用非常缓慢，使土壤中的硝态氮含量不断降低，改变了土壤的理化性质。沼液含有胡敏酸和富里酸等具有高官能团的物质，能够提高土壤缓冲酸碱变化的能力，可以有效改良盐碱地[15]。
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3.1 沼液施用对土壤养分的影响
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张媛等[16] 研究发现，沼液改善了土壤的速效养分，使土壤养分显著提升。张明来等[17]探讨沼液对稻田土壤肥力、水稻产量和经济效益的影响，结果表明，沼液可适量减少化肥施用量，并且能够提升水稻产量及千粒重。这些试验结果均与本研究结果一致，沼液能够显著增加土壤的有机质含量，提高土壤肥力，提升作物产量。脱硫石膏是一种土壤改良剂，其中的钙离子可与土壤胶体中的离子交换，这不仅能降低土壤的 pH 值，还可缓解土壤因缺钙引起的离子间拮抗作用，减少盐分对植物的伤害，降低土壤的碱度，并干预其中所含的高价离子，以减少土壤胶体负表面相互排斥所产生的潜在电位，其通过相互吸附促进土壤胶体的凝聚，有利于土壤团聚体结构的形成，降低土壤容重，提高土壤持水能力[18]。
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3.2 改良剂与沼液配施对土壤化学性质的影响
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王成刚等[19]利用脱硫石膏和腐植酸对改良盐碱地进行试验。确定脱硫石膏与腐植酸对盐碱地 pH 值、全盐量、有机质的影响，提出降低土壤 pH 值、有机质、全盐量，提升植物长势的方案；刘祖香等[20]在改良滨海盐碱土研究结果中表明，将多种改良剂混合配施的效果比单独施用一种改良剂的效果要明显。王磊元等[21]通过试验研究了对准格尔盆地盐碱地施用改良剂均能降低土壤 pH 值，张文新等[22]施用钙基改良剂对重度盐碱地进行改良，研究结果表明，脱硫石膏和羊粪均能降低重度盐碱地 pH 值。pH 值反映了土壤的酸碱程度，影响着土壤中各物质的有效性，尤其是对阳离子的影响较大。覃舟[23]通过试验表明，将沼液与化肥配施提高了有机质含量，降低了土壤 pH 值，土壤养分含量也与 CK 对比得到显著提升。这与本试验研究结果一致，沼液和改良剂配施均能降低土壤 pH 值。土壤碱化度越高，危害就越大，土壤胶体会随着碱化程度的增加呈现分散状态，从而影响了土壤的通透性，改良盐碱土，碱化度是关键指标。侯福银等[24]试验研究结果表明，用沼液代替氮肥，土壤碱化度明显下降。水溶性盐含量代表着土壤中的盐离子含量，盐离子能够抑制植物的生长，因此，降低土壤中水溶性盐的含量是改良土壤的关键。王涵等[25]通过盆栽试验对苏打盐碱土进行研究，结果表明，石膏和腐植酸均能够有效降低土壤 pH 值、碱化度、水溶性盐含量，这与本试验研究结果一致，改良剂与沼液配施显著降低土壤 pH 值、碱化度、水溶性盐含量。
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3.3 改良剂对土壤改良的作用
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土壤团聚体结构的稳定性关系到土壤的通透性以及土壤保水能力，土壤团聚体稳定，对植被生长有积极的影响。本研究表明，施用改良剂有效增加土壤水稳性大团聚体数量和团聚体稳定性，这与前人[26-27]研究结果一致。许毅等[28]发现，在改良盐碱地时，同时种植羊草和施用脱硫石膏会使盐碱地改良的进程大大加快，但是为了避免养分不足，需要施用磷、钾肥。国内外研究结果证明，施用脱硫石膏可以直接或间接提高作物的产量。在稻田中施用脱硫石膏，土壤中的细菌丰富度和多样性在一定程度上会增加，细菌参与有机物的分解以及各种矿质元素的合成，有利于植物的生长。就目前的研究来看，脱硫石膏在改良盐碱土壤时的作用显著，会在降低土壤盐碱度的同时提高土壤肥力，对土壤的理化性质大大改善，这与本试验研究结果一致。本试验还发现，对于土壤中有效磷的含量，单独施加沼液的处理提升效果较好，这可能是由于改良剂吸附了土壤中的磷元素，其具体机理有待进一步研究。
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4 结论
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试验结果表明，改良剂与沼液配施均能够有效提高土壤有机质、有效磷、速效钾、碱解氮的含量，增大总孔隙度，增加土壤团聚体的数量，改善土壤团聚体稳定性，水稻产量显著提升，并有效降低土壤 pH 值、土壤容重、碱化度、水溶性盐含量。综合分析，脱硫石膏与沼液配施对苏打盐碱土改良效果最好。其中：
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（1）土壤 pH 值降低 12%，土壤容重降低 9.9%，碱化度降低 11%，水溶性盐含量降低 48%。
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（2）有机质含量提升 100%，有效磷含量提升 34%，速效钾含量提升 59%，碱解氮含量提升 104%，总孔隙度提升 14%，土壤团聚体数量显著增加，土壤团聚体稳定性得到明显改善，增产率为 76.77%。
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摘要
为了探究改良剂与沼液配施的合理方案，实现盐碱地改良，针对吉林省大安市盐碱地，通过大田试验，研究沼液与改良剂配施对苏打盐碱土的改良效果。试验结果表明，改良剂与沼液配施均能够有效提高土壤有机质、有效磷、速效钾、碱解氮的含量，增大总孔隙度，增加了土壤团聚体的数量，改善了土壤团聚体稳定性，水稻产量显著提升，并有效降低土壤 pH 值、土壤容重、碱化度、水溶性盐含量。综合分析，脱硫石膏与沼液配施对苏打盐碱土改良效果最好，对比未施用沼液的处理，有机质含量提升 100%，有效磷含量提升 34%，速效钾含量提升 59%，碱解氮含量提升 104%，总孔隙度提升 14%，土壤团聚体数量显著增加，土壤团聚体稳定性得到明显改善，增产率为 76.77%，土壤 pH 值降低 12%，土壤容重降低 9.9%，碱化度降低 11%，水溶性盐含量降低 48%。
Abstract
In order to explore the reasonable scheme of combined application of modifier and biogas slurry and realize the improvement of saline-alkali land，this experiment aimed at saline-alkali land in Da’an City，Jilin Province，and studied the improvement effect of combined application of biogas slurry and modifier on soda saline-alkali soil through field experiment． The results showed that the combined application of amendments and biogas slurry effectively increased the content of soil organic matter，available phosphorus，available potassium and alkali-hydrolyzable nitrogen，increased the total porosity and the number of soil aggregates，improved the stability of soil aggregates，significantly increased the rice yield，and effectively reduced soil pH，soil bulk density，alkalinity and water-soluble salt content．Comprehensive analysis showed that the combined application of desulfurized gypsum and biogas slurry had the best effect on the improvement of soda saline-alkali soil． Compared with the treatment without biogas slurry，the content of organic matter was increased by 100%，the content of available phosphorus was increased by 34%，the content of available potassium was increased by 59%，the content of alkali-hydrolyzable nitrogen was increased by 104%，the total porosity was increased by 14%，the number of soil aggregates was increased significantly，and the stability of soil aggregates was significantly improved；The yield increase rate was 76.77%， the soil pH was decreased by 12%，the soil bulk density was decreased by 9.9%，the alkalinity was decreased by 11%，and the water-soluble salt content was decreased by 48%.