





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (20): 4231-4245.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.20.015
李明珠1,2(
), 田荣荣1,2, 李然1, 王淑娟1,2, 王伟妮3, 王婧4,5, 刘俊梅3, 刘嘉1,2,6, 李玉义4,5, 徐立珍1,2,6, 李彦1,2, 赵永敢1,2,6(
)
收稿日期:2025-08-25
接受日期:2025-09-30
出版日期:2025-10-16
发布日期:2025-10-14
通信作者:
联系方式:
李明珠,E-mail:516097813@qq.com。
基金资助:
LI MingZhu1,2(
), TIAN RongRong1,2, LI Ran1, WANG ShuJuan1,2, WANG WeiNi3, WANG Jing4,5, LIU JunMei3, LIU Jia1,2,6, LI YuYi4,5, XU LiZhen1,2,6, LI Yan1,2, ZHAO YongGan1,2,6(
)
Received:2025-08-25
Accepted:2025-09-30
Published:2025-10-16
Online:2025-10-14
摘要:
【目的】探究钙/铝基改良剂对内蒙古河套灌区盐碱土质量和向日葵产量的影响,为该区盐碱地综合治理提供理论依据和技术支撑。【方法】在内蒙古鄂尔多斯市开展两年(2022—2023年)田间小区定位试验,设置对照(CK)及钙基(Ca-based)、铝基(Al-based)和钙铝复合(Ca+Al-based)3种改良剂处理,系统分析收获期0—20 cm土层盐碱指标、养分含量及向日葵农艺性状与籽粒产量;采用主成分分析法构建土壤质量指数(SQI),并结合结构方程模型解析改良剂对SQI和向日葵产量的影响路径。【结果】与CK相比,3种改良剂均能提高SQI和向日葵产量。其中,Ca+Al-based处理在降低土壤pH值(0.09—0.24单位)、钠吸附比(14.3%—24.9%)及提高土壤速效磷(72.7%—147.0%)、硝态氮(0.6%—89.6%)等方面的效果最优,其SQI和产量也较CK显著提高了51.0%—58.0%和30.0%—51.4%。而Ca-based处理的效果次之,其SQI提高了36.3%—51.0%,产量仅在2022年提高了29.3%。值得注意的是,含钙处理(Ca+Al-based和Ca-based)虽使土壤电导率较CK升高了16.0%—70.4%,但主要源于水溶性Ca2+、Mg2+、SO42-等离子浓度的增加,未对作物产生盐害。结构方程模型表明,改良剂通过直接调控土壤盐碱和养分指标,间接提升SQI和向日葵产量。其中,土壤盐碱障碍消减对向日葵产量的贡献率(79.2%)高于养分的提高对产量的贡献率(20.8%)。【结论】钙铝复合改良剂通过协同增效作用,显著改善盐碱地质量并提高向日葵产量,适于在内蒙古河套灌区及生态条件类似区域的盐碱地上推广应用。
李明珠, 田荣荣, 李然, 王淑娟, 王伟妮, 王婧, 刘俊梅, 刘嘉, 李玉义, 徐立珍, 李彦, 赵永敢. 钙/铝基改良剂对河套灌区盐碱土质量及向日葵产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(20): 4231-4245.
LI MingZhu, TIAN RongRong, LI Ran, WANG ShuJuan, WANG WeiNi, WANG Jing, LIU JunMei, LIU Jia, LI YuYi, XU LiZhen, LI Yan, ZHAO YongGan. Effects of Calcium/Aluminum-Based Amendments on Saline-Alkali Soil Quality and Sunflower Yield in the Hetao Irrigation District[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(20): 4231-4245.
表1
0—20 cm土层土壤基本理化性质"
| pH | 电导率 EC (μS·cm-1) | 钠吸附比 SAR ((mmol·L-1)1/2) | 水溶性离子 Water-soluble ions (cmol·kg-1) | 养分含量 Nutrient status | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| K+ | Na+ | Ca2+ | Mg2+ | Cl- | SO42- | HCO3- | 有机碳SOC (g·kg-1) | 铵态氮NH4+-N (mg·kg-1) | 硝态氮NO3--N (mg·kg-1) | 有效磷 AP (mg·kg-1) | 速效钾 AK (mg·kg-1) | |||
| 8.8 | 541 | 7.2 | <0.1 | 1.5 | 0.5 | 0.4 | 0.4 | 1.1 | 0.6 | 6.6 | 8.1 | 27.1 | 8.0 | 154.3 |
表2
不同类型土壤改良剂的主要元素比例"
| 改良剂 Amendment | 主要元素比例 Proportion of major element (%) | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ca | Al | S | C | O | N | P | K | Si | Mg | Fe | Cl | Na | 其他Other | |
| Ca-based | 13.9 | 2.4 | 8.2 | 13.2 | 49.6 | 1.7 | 0.2 | 1.6 | 6.3 | 0.7 | 0.9 | 0.4 | 0.4 | 0.5 |
| Al-based | 4.8 | 5.3 | 8.9 | 10.2 | 51.1 | 1.4 | 0.2 | 6.7 | 8.0 | 0.6 | 1.6 | 0.2 | 0.7 | 0.5 |
| Ca+Al-based | 12.2 | 4.8 | 10.7 | 7.3 | 53.6 | 1.2 | 0.2 | 2.8 | 5.2 | 0.4 | 0.8 | 0.1 | 0.3 | 0.5 |
表3
土壤质量评价指标综合得分系数和权重"
| 指标 Indicators | 综合得分系数 Comprehensive score coefficient | 权重 Weight | ||
|---|---|---|---|---|
| 2022 | 2023 | 2022 | 2023 | |
| pH | 0.208 | 0.256 | 0.063 | 0.072 |
| 电导率EC | 0.212 | 0.253 | 0.065 | 0.072 |
| K+ | 0.189 | 0.255 | 0.057 | 0.072 |
| Na+ | 0.213 | 0.252 | 0.065 | 0.071 |
| Ca2+ | 0.245 | 0.250 | 0.075 | 0.071 |
| Mg2+ | 0.263 | 0.258 | 0.080 | 0.073 |
| Cl- | 0.262 | 0.214 | 0.080 | 0.06 |
| SO42- | 0.210 | 0.276 | 0.064 | 0.078 |
| HCO3- | 0.161 | 0.204 | 0.049 | 0.058 |
| 有机碳SOC | 0.204 | 0.214 | 0.062 | 0.061 |
| 全氮TN | 0.224 | 0.161 | 0.068 | 0.046 |
| 铵态氮NH4+-N | 0.193 | 0.238 | 0.059 | 0.067 |
| 硝态氮NO3--N | 0.252 | 0.251 | 0.077 | 0.071 |
| 有效磷AP | 0.262 | 0.238 | 0.080 | 0.067 |
| 速效钾AK | 0.191 | 0.216 | 0.058 | 0.061 |
表4
2022—2023年改良剂对土壤养分含量的影响"
| 年份 Year | 处理 Treatment | 有机碳 SOC (g·kg-1) | 全氮 TN (g·kg-1) | 铵态氮 NH4+-N (mg·kg-1) | 硝态氮 NO3--N (mg·kg-1) | 速效磷 AP (mg·kg-1) | 速效钾 AK (mg·kg-1) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2022 | CK | 6.79±0.4a | 0.81±0.05a | 8.87±0.77a | 18.0±4.12b | 7.55±0.3b | 160±0.98b |
| Ca-based | 7.24±0.15a | 0.83±0.12a | 6.46±0.63b | 35.3±1.98a | 13.6±0.97a | 246±10.6a | |
| Al-based | 6.93±0.32a | 0.78±0.04a | 7.35±0.69ab | 35.2±2.48a | 7.38±0.53b | 162±1.28b | |
| Ca+Al-based | 7.07±0.34a | 0.76±0.06a | 6.08±0.58b | 34.2±2.23a | 13.0±1.87a | 167±2.49b | |
| 2023 | CK | 6.44±0.18a | 0.73±0.01a | 4.02±0.33a | 69.9±2.73a | 5.49±0.98b | 115±3.27a |
| Ca-based | 6.45±0.15a | 0.80±0.12a | 3.43±0.32a | 39.3±11.81b | 8.57±0.31b | 126±2.45a | |
| Al-based | 6.82±0.43a | 0.76±0.03a | 4.12±0.28a | 67.8±3.54a | 8.14±0.75b | 97.7±2.08b | |
| Ca+Al-based | 6.74±0.23a | 0.80±0.05a | 4.12±0.24a | 70.4±2.19a | 13.6±1.95a | 123±5.33a | |
| 方差分析 ANOVA (P-value) | |||||||
| 处理(改良剂)Treatment (T) | 0.57 | 0.49 | 0.03 | 0.002 | <0.001 | <0.001 | |
| 年份Year (Y) | 0.03 | 0.51 | <0.001 | <0.001 | 0.02 | <0.001 | |
| 处理×年份T×Y | 0.43 | 0.49 | 0.01 | <0.001 | 0.01 | <0.001 | |
表5
2022—2023年改良剂对向日葵农艺性状及籽粒产量的影响"
| 年份 Year | 处理 Treatment | 出苗率 Emergence rate (%) | 株高 Plant height (cm) | 花盘直径 Disk diameter (cm) | 百粒重 Hundred-grain weight (g) | 籽粒产量 Seed yield (kg·hm-2) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2022 | CK | 76.0±7.1a | 123.3±4.7d | 18.7±1.2b | 14.7±0.2b | 2656.5±217.5b |
| Ca-based | 77.3±1.9a | 220.0±12.6a | 21.3±0.5ab | 17.4±0.6a | 3453.1±288.7a | |
| Al-based | 79.7±2.9a | 197.3±3.3b | 24.3±1.2a | 15.0±0.6b | 3129.8±219.8ab | |
| Ca+Al-based | 84.0±2.8a | 166.7±6.9c | 23.7±1.2a | 17.0±0.4a | 3434.3±296.1a | |
| 2023 | CK | 71.7±13.1b | 205.8±9.5ab | 21.9±1.8a | 15.5±0.9a | 3375.7±329.3b |
| Ca-based | 86.7±12.5a | 217.2±7.3a | 21.7±1.5a | 18.9±0.8a | 4780.1±434.6ab | |
| Al-based | 73.3±2.4b | 223.3±1.8a | 24.3±1.8a | 17.5±1.3a | 4523.2±332.5ab | |
| Ca+Al-based | 85.0±4.1a | 190.7±14.9b | 24.1±0.6a | 18.5±0.3a | 5110.3±630.1a | |
| 方差分析ANOVA (P-value) | ||||||
| 处理(改良剂)Treatment (T) | 0.18 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | |
| 年份Year (Y) | 0.98 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | <0.001 | |
| 处理×年份T×Y | 0.45 | 0.001 | 0.321 | 0.425 | 0.008 | |
| [1] |
|
| [2] |
刘传孝, 李克升, 耿雨晗, 李全新. 黄河三角洲不同土地利用类型土壤微观结构特征. 农业工程学报, 2020, 36(6): 81-87.
|
|
|
|
| [3] |
乔钲岩, 于淼, 唐玉劼, 石贵山, 刘新宇, 刘晓涵, 王新鼎, 李扬, 王鼐, 陈冰嬬. 粒用高粱幼苗期耐苏打盐碱综合评价与指标鉴选. 中国农业科学, 2025, 58(1): 30-49. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.01.003.
|
|
|
|
| [4] |
高英波, 张慧, 刘开昌, 张华斌, 李源方, 付希强, 薛艳芳, 钱欣, 代红翠, 李宗新. 优化氮素与品种匹配可协同提高盐碱地夏玉米产量和氮肥利用率. 中国农业科学, 2020, 53(21): 4388-4398. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.21.008.
|
|
|
|
| [5] |
国务院. 关于推动盐碱地综合利用的指导意见. (2022-08-16)[2025-09-28].http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-08/16/content_5690897.htm
|
|
|
|
| [6] |
周利颖, 李瑞平, 苗庆丰, 窦旭, 田峰, 于丹丹, 孙晨云. 河套灌区不同掺沙量对重度盐碱土壤水盐运移的影响. 农业工程学报, 2020, 36(10): 116-123.
|
|
|
|
| [7] |
|
| [8] |
|
| [9] |
田荣荣, 张文超, 李烨, 徐立珍, 孙振涛, 李彦, 赵呈刚, 赵永敢, 王淑娟. 燃煤烟气脱硫石膏改良盐碱地技术研究与工程化应用进展. 燃烧科学与技术, 2022, 28(6): 736-748.
|
|
|
|
| [10] |
苗月, 杨帆, 王志春, 邵玺文, 耿艳秋. 酸性物质对苏打盐碱土改良的研究进展. 中国生态农业学报(中英文), 2023, 31(3): 373-384.
|
|
|
|
| [11] |
|
| [12] |
|
| [13] |
范定慷, 王永亮, 张强, 杨治平, 严国辉. 不同含硫物料对盐碱地的改良效果. 山西农业科学, 2017, 45(5): 786-790.
|
|
|
|
| [14] |
司振江, 张忠学, 李芳花, 黄彦. 松嫩平原盐碱土集成治理技术的研究. 灌溉排水学报, 2010, 29(3): 80-84.
|
|
|
|
| [15] |
赵兰坡, 王宇, 马晶, 李春林, 郄瑞卿, 韩兴. 吉林省西部苏打盐碱土改良研究. 土壤通报, 2001, 32(S1): 91-96.
|
|
|
|
| [16] |
李鑫, 张文菊, 邬磊, 任意, 张骏达, 徐明岗. 土壤质量评价指标体系的构建及评价方法. 中国农业科学, 2021, 54(14): 3043-3056. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.14.010.
|
|
|
|
| [17] |
李明珠, 张文超, 王淑娟, 李彦, 赵永敢, 刘娟, 李二珍, 仲生柱. 适宜脱硫石膏施用方式改良河套灌区盐碱土提高向日葵产量. 农业工程学报, 2022, 38(6): 89-95.
|
|
|
|
| [18] |
李彦, 衣怀峰, 赵博, 王淑娟, 禚玉群, 陈昌和, 徐旭常. 燃煤烟气脱硫石膏在新疆盐碱土壤改良中的应用研究. 生态环境学报, 2010, 19(7): 1682-1685.
doi: 10.16258/j.cnki.1674-5906(2010)07-1682-04 |
|
|
|
| [19] |
张菁, 田荣荣, 王淑娟, 李彦, 王伟妮, 刘俊梅, 陈玉琳, 赵永敢. 钙基型土壤改良剂对盐碱土壤改良和向日葵产量的影响. 中国土壤与肥料, 2022(11): 68-76.
|
|
|
|
| [20] |
鲍士旦. 土壤农化分析. 3版. 北京: 中国农业出版社, 2000: 49-56, 178-199.
|
|
|
|
| [21] |
|
| [22] |
|
| [23] |
|
| [24] |
|
| [25] |
王小彬, 闫湘, 李秀英, 蔡典雄, 雷梅. 燃煤烟气脱硫石膏农用的环境安全风险. 中国农业科学, 2018, 51(5): 926-939. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.05.011.
|
|
|
|
| [26] |
田荣荣, 王淑娟, 刘嘉, 徐立珍, 孙振涛, 李彦, 李二珍, 温晓亮, 杨晶, 赵永敢. 根区施用生物炭和脱硫石膏提高盐碱土壤质量及向日葵产量. 农业工程学报, 2024, 40(5): 148-157.
|
|
|
|
| [27] |
|
| [28] |
|
| [29] |
|
| [30] |
|
| [31] |
王宇, 韩兴, 赵兰坡, 马晶. 硫酸铝对苏打盐碱土化学性质及水稻产量的影响. 吉林农业大学学报, 2006, 28(6): 652-655, 659.
|
|
|
|
| [32] |
|
| [33] |
|
| [34] |
|
| [35] |
李杰, 姬景红, 李玉影, 刘双全, 任翠梅, 刘冰, 杨丽, 孙兴荣. 施用改良剂对大庆盐碱土的改良效果研究. 中国土壤与肥料, 2016(2): 50-54.
|
|
|
|
| [36] |
马红燕, 张伟华. 脱硫副产物与腐植酸混合施用对盐碱土速效养分的影响. 内蒙古民族大学学报(自然科学版), 2013, 28(3): 291-295.
|
|
|
|
| [37] |
|
| [38] |
|
| [39] |
|
| [40] |
|
| [41] |
|
| [42] |
|
| [43] |
程镜润, 陈小华, 刘振鸿, 李小平, 付融冰, 陈泉源. 脱硫石膏改良滨海盐碱土的脱盐过程与效果实验研究. 中国环境科学, 2014, 34(6): 1505-1513.
|
|
|
| [1] | 蒲丽霞, 张佳芮, 叶建萍, 黄秀兰, 樊高琼, 杨洪坤. 二氢赤霉素与秸秆覆盖对旱地小麦分蘖成穗与产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1735-1748. |
| [2] | 郭晨荔, 刘扬, 陈燕, 胡伟, 王友华, 周治国, 赵文青. 减氮条件下适当磷肥后移对滴灌棉花产量和磷肥利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1749-1766. |
| [3] | 刘劲松, 伍龙梅, 包晓哲, 刘志霞, 张彬, 杨陶陶. 短期减施氮肥对华南地区早晚兼用型水稻产量和稻米品质的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1508-1520. |
| [4] | 韦文华, 李盼, 邵冠贵, 樊志龙, 胡发龙, 范虹, 何蔚, 柴强, 殷文, 赵连豪. 西北灌区青贮玉米产量及品质对减量灌水与有机无机肥配施的响应[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1521-1534. |
| [5] | 薛钰琦, 赵继玉, 孙旺胜, 任佰朝, 赵斌, 刘鹏, 张吉旺. 不同氮素形态对夏玉米产量和品质的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1535-1549. |
| [6] | 李绍兴, 宋稳锋, 魏泽煜, 周玉玲, 宋李霞, 任可, 马群, 王龙昌. 秸秆与紫云英覆盖对土壤肥力及甘薯产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(8): 1591-1603. |
| [7] | 尹波, 于爱忠, 王鹏飞, 杨学慧, 王玉珑, 尚永盼, 张冬玲, 刘亚龙, 李悦, 王凤. 绿肥还田结合氮肥减施对干旱灌区麦田土壤水热特征及小麦产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1366-1380. |
| [8] | 陈桂平, 李盼, 邵冠贵, 吴霞玉, 殷文, 赵连豪, 樊志龙, 胡发龙. 减量灌水与有机无机肥配施对青贮玉米吐丝期后叶片持绿特性的调控作用[J]. 中国农业科学, 2025, 58(7): 1381-1396. |
| [9] | 张洪程, 邢志鹏, 张瑞宏, 单翔, 奚小波, 程爽, 翁文安, 胡群, 崔培媛, 魏海燕. 小麦整合化无人化丰产栽培的特征与技术途径[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 864-876. |
| [10] | 张涵, 张玉琪, 黎景来, 徐虹, 李维环, 李涛. LED补光对日光温室基质栽培草莓生产及叶片生理特性的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 975-990. |
| [11] | 陈鸽, 谷雨, 文炯, 傅岳峰, 何兮, 李薇, 周峻宇, 刘琼峰, 吴海勇. 冬闲杂草还田对水稻光合物质生产和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 647-659. |
| [12] | 苏明, 李翻过, 洪自强, 周甜, 柳强娟, 班文慧, 吴宏亮, 康建宏. 施氮缓解旱地马铃薯花后高温早衰的抗氧化特性研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 660-675. |
| [13] | 史帆, 李文广, 易树生, 杨娜, 陈玉萌, 郑伟, 张雪辰, 李紫燕, 翟丙年. 有机无机肥配施下旱地麦田土壤有机碳组分含量的变化特征[J]. 中国农业科学, 2025, 58(4): 719-732. |
| [14] | 罗一诺, 李艳霏, 李文虎, 张思琦, 牟文燕, 黄宁, 孙蕊卿, 丁玉兰, 佘文婷, 宋文斌, 李小涵, 石美, 王朝辉. 我国新育成小麦品种(系)籽粒不同部位铁含量及影响因素[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 416-430. |
| [15] | 仇海龙, 李盼, 张殿凯, 樊志龙, 胡发龙, 陈桂平, 范虹, 何蔚, 殷文, 赵连豪. 西北绿洲灌区麦后复种绿肥对减量施氮春小麦生长及产量的补偿效应[J]. 中国农业科学, 2025, 58(3): 443-459. |
|
||