土壤改良剂对风沙土性质及植物生长的影响研究

Abstract

为探究土壤改良剂对风沙土性质特别是力学性质及植物生长的影响， 本研究选取羧甲基纤维素钠、磷石膏和生物炭三种常用的土壤改良剂与沙漠边缘的风沙土混合， 进行盆栽实验种植棉花， 测定植物生长指标， 并在实验前后测定土壤理化及力学指标， 同时对土壤理化指标和植物生长指标进行主成分分析及加权求和计算， 建立综合改良评价体系。 得到如下结论：土壤理化性质： （1） 在相同灌水量条件下， 改良处理后风沙土容重均比对照小， 孔隙度均比对照大， 且各改良处理的容重均随着改良剂添加量的增加而降低， 孔隙度均随着改良剂添加量的增加而增大， 灌水量对土壤容重和孔隙度影响都不大。 三组处理中对风沙土容重和孔隙度影响最大的是生物炭处理， 与空白对照相比， C3 处理容重降低了 12.06%， 孔隙度增加了 39.03%。 （2） 土壤改良剂能使强碱性的风沙土碱性变弱， 但不同土壤改良剂对风沙土电导率的影响不同。无论灌水量高低， 三组改良剂处理的风沙土 pH 均小于对照处理， 且 pH 均随改良剂添加量的增大而减小， 而灌水量对风沙土 pH 值的影响均为高灌水量条件下pH 更小。 对风沙土 pH 和电导率影响最大的是磷石膏处理， BG3 处理风沙土 pH降低至 7.79， BD2 处理风沙土电导率增幅高达 147.67%。 （3） 土壤改良剂能使几乎无肥力的风沙土肥力增强， 在相同灌水量条件下， 改良剂处理使风沙土有机质及养分含量大部分有所增加， 其中有机质、 全氮、 全磷、 速效磷及速效钾含量均随着改良剂添加量的增加而增大， 全钾含量变化不大。 不同灌水量处理下风沙土有机质及养分含量变化不大。 对风沙土有机质、 全氮、 速效磷和速效钾影响最明显的是生物炭处理， 增幅高达 855.78%、 621.64%、 330.43%及 46.95%。 而对风沙土全磷影响最大的是磷石膏处理， 增幅高达 182.31%。土壤力学性质： （1） 无论含水量高低， 三种改良处理的风沙土内聚力均大于对照， 且羧甲基纤维素钠&gt;磷石膏&gt;生物炭， 但改良处理与对照相比对内摩擦角无显著影响。 随着改良剂添加量的增加， 内聚力随之增大， 对其进行回归分析，也都得到了较好的拟合效果， 但内摩擦角的变化不明显。 同一添加量下， 低水处理下风沙土内聚力和内摩擦角均大于高水处理， 但大多数处理间差异不显著（p&gt;0.05） 。 土壤改良剂及含水量主要是通过增大内聚力来提高土壤抗剪强度，但各因素间交互作用均对内聚力无显著影响； 其中施用羧甲基纤维素钠对风沙土抗剪强度改良效果最佳，AD3 的风沙土内聚力与对照相比增幅高达 246.18%。（2）各改良处理的风沙土压缩系数均大于对照土体， 对照风沙土为低压缩性土， 改良处理后部分变为中压缩性土， 且随着土壤改良剂添加量的增加， 风沙土压缩性能逐渐增强， 但显著性水平随改良剂的不同而发生变化， 同时含水量对压缩系数的影响不大。 对压缩系数影响最大的是羧甲基纤维素处理， AG3 处理与对照相比压缩系数增幅高达 83.89%。植物生长指标： （1） 土壤改良剂对棉花出苗率影响不大， 而灌水量对棉花出苗率有较大影响， 高灌水量下棉花出苗率均大于低灌水量下。 （2） 土壤改良剂在棉花生长初期对株高影响不大， 主要在生长中后期影响植株生长。 改良剂处理后棉花的株高及基茎均大于对照处理， 且随着改良剂添加量的增大而提高， 在高含水量时改良剂对植物生长的影响尤为显著。 灌水量对棉花生长有极大的影响， 低灌水量严重抑制了植物生长。 生物炭处理对棉花生长状况影响最大， 棉花长势最好， 与对照相比， 株高涨幅高达 78.73%， 基茎涨幅高达 36%。 （3） 三种改良剂处理后棉花生物量均大于对照处理， 三种改良剂对棉花生物量的增长率由大到小为生物炭处理&gt;磷石膏处理&gt;羧甲基纤维素钠处理， 且随着土壤改良剂添加量的增大， 棉花生物量基本呈逐渐增加趋势， C3 处理生物量比对照提高了386.93%。 同时灌水量对生物量有显著的影响， 低灌水量处理下的棉花生物量明显小于高灌水量处理。生物量对土壤改良剂和灌水量的响应规律与株高基茎的变化一致。综合改良体系： 由综合评价方程计算得出， 无论含水量高低， 生物炭处理综合得分最高， 其次为磷石膏处理， 羧甲基纤维素钠处理得分最低， 高灌水量下改良处理综合得分均大于低灌水量下， 在高灌水量下综合得分进行排序为 CG3&gt;CG2&gt; CG1&gt; BG3&gt; BG2&gt; AG3&gt; BG1&gt; AG2&gt; AG1， 其中施加生物炭 45 g/kg 处理的改良效果最好。</p