不同有机物料对滩涂盐碱地有机碳损失•重金属含量及水稻产量的影响

摘要 通过田间小区试验，研究不同有机物料（对照CK、鸡粪T1、羊粪T2、菌菇渣T3、生物腐植酸T4）在等有机碳投入量下滩涂盐碱地中有机碳损失、土壤各类有机质分布及其对土壤重金属含量及水稻产量的影响。结果表明，不同有机物料施入土壤后，T1、T2、T3、T4有机碳损失率分别为64.52%、58.69%、47.04%和29.56%；未损失部分转化为土壤有机质，虽然T3处理有机碳损失率较低，但土壤中的活性有机质占比低于其他处理。T3、T4能降低滩涂盐碱地土壤中的有效态汞、砷、镉、铅、铬含量，其中以T4效果最好，T1、T2处理能降低汞、镉、铬有效态含量，但在一定程度上分别增加有效态砷、有效态铅含量。T1～T4对水稻有效穗、穗粒数有显著提高作用，较对照分别增产10.17%、14.03%、6.65%和24.52%，其中T4能显著增加水稻穗粒数。由此可见，在滩涂盐碱地综合改良利用中，生物腐植酸在有机碳损失率、增加土壤活性有机质、降低土壤重金属含量及提高水稻产量方面具有较显著优势，是滩涂盐碱地改良的优良有机物料投入品。

关键词 滩涂盐碱地；有机碳损失率；有机物料；重金属含量；水稻产量

中图分类号 S156 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）08-0083-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.08.019

Effects of Different Organic Materials on Organic Carbon Loss，Heavy Metal Content and Rice Yield in Saline-alkali Mudflats

WANG Fan，PENG Hao，LI Wen-ping et al

（Jiangsu Coastal Ecological Technology Development Co.，Ltd.，Nanjing，Jiangsu 210019）

Abstract A field plot experiment was conducted to study the loss of organic carbon，the distribution of soil organic matter，and their effects on soil heavy metal content and rice yield under the same amount of organic carbon input of different organic materials （CK，chicken manure T1，sheep manure T2，mushroom residue T3，and biological humic acid T4） in mudflat saline alkali land.The results showed that after applying different organic materials to the soil，the organic carbon loss rates of T1，T2，T3 and T4 were 64.52%，58.69%，47.04%，and 29.56%，respectively;the undisturbed portion was converted into soil organic matter.Although the T3 treatment had a lower organic carbon loss rate，the proportion of active organic matter in the soil was lower than other treatments.T3 and T4 could reduce the content of available mercury，arsenic，cadmium，lead and chromium in mudflat saline alkali soil，of which T4 was the best.T1 and T2 treatments could reduce the content of available mercury，cadmium and chromium，but to a certain extent，they could increase the content of available arsenic and available lead respectively.T1-T4 significantly increased the effective panicle and grain number of rice，with an increase of 10.17%，14.03%，6.65% and 24.52% compared to the control，respectively.Among them，T4 significantly increased the grain number of rice panicles.It could be seen that in the comprehensive improvement and utilization of mudflat saline alkali land，biological humic acid had significant advantages in terms of organic carbon loss rate，increasing soil active organic matter，reducing soil heavy metal content and improving rice yield，and was an excellent organic material input for the improvement of mudflat saline alkali land.

Key words Mudflat saline alkali land;Organic carbon loss rate;Organic materials;Heavy metal content;Rice yield

盐碱地是我国重要的耕地后备资源，其开发利用对于保障我国粮食安全、促进农业发展、改善生态环境具有重要意义［1］。江苏滩涂盐碱地约占全国海涂面积的1/4［2］，具有重要的开发价值，但是新开垦的滩涂盐碱地具有pH高、含盐量高、有机质低、结构差等问题，一直是制约江苏滩涂农业生产的关键因素［3-4］。滩涂盐碱地的综合改良利用一是外源投入大量有机物料以改善土壤的基本理化性状；二是种植具有一定耐盐碱能力的作物，水稻在盐碱胁迫下表现为中度敏感，因此种植水稻是有效利用盐碱地的重要途径。近些年，国内外学者关于有机物料对盐碱地改良方面进行了大量研究，严漪云等［4］研究表明施用污泥蚯蚓粪能有效培肥滩涂盐碱地土壤；左文刚［5］利用生活污泥来改良滩涂盐碱地，能显著降低土壤盐分和土壤pH，提高有机碳含量，且对水稻、玉米等作物具有显著的增产效果；安丰华等［6］研究表明植物秸秆能有效降低滨海盐土全盐含量和pH，增加土壤有机质含量、土壤微生物数量和酶活性。可见，通过外源投入不同有机物料来提高滩涂盐碱地中的有机质含量，可以明显改善土壤的物理性状，从而改变土壤水盐运移状况，促进土壤脱盐，并同时促进作物生长。然而，目前关于不同有机物料进入盐碱地后，在盐碱地中的矿化速率、对盐碱地土壤基本理化性状、土壤重金属含量以及水稻产量的影响鲜有研究。该试验以水稻为试验作物，在江苏滩涂盐碱地开展田间试验，从矿化损失率、土壤理化性状、土壤重金属含量及水稻产量等角度评价不同有机物料对盐碱土改良的综合效益，以期为盐碱土改良利用确定合适的有机物料和可持续发展提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于江苏省盐城市东台市金东台农场，属亚热带和暖温带的过渡区，季风显著，常年平均气温15.0 ℃，无霜期220 d，年降水量1 061.2 mm，年日照时数2 130.5 h。试验地为滩涂围垦后经过工程改良的轻度盐碱地，土壤具体理化性状为pH 8.66、含盐量0.153%、有机质11.9 g/kg、碱解氮25.61 mg/kg、有效磷12.00 mg/kg、速效钾320 mg/kg、速效钠660 mg/kg。

1.2 供试材料

试验所用鸡粪有机质含量为45.8%、pH 7.9，羊粪有机质含量为45.4%、pH 7.8，菌菇渣有机质含量为47.4%、pH 8.3，上述3种有机物料均为腐熟后的有机肥，购自江苏丰大肥业有限公司；所用生物腐植酸是餐厨废弃物经生物强化腐殖化发酵制备而成，有机质含量75.0%、pH 4.5，购自北京嘉博文生物科技有限公司。

1.3 试验设计

试验共设置5个处理：不使用外源有机物料处理（CK），施用鸡粪处理（T1），施用羊粪处理（T2），施用菌菇渣处理（T3），施用生物腐植酸处理（T4），4种有机物料按折纯有机质4 500 kg/hm2投入，每个处理4次重复，共计20个小区，小区面积为15 m2（3 m×5 m），采用随机区组方式排列。

氮肥施用总量为纯氮150 kg/hm2，氮肥施用时期与比例为基肥∶蘖肥∶调节肥∶穗肥=3∶4∶1∶2，钾肥施用总量为90 kg/hm2，钾肥按基肥∶穗肥＝1∶1施用，磷肥施用总量为120 kg/hm2，磷肥、有机物料均作为基肥一次性施入。

整地前将有机物料、肥料按照比例作为基肥撒施、旋耕，随后灌水沤田1～2 d，最后进行耙地和插秧，根据当地习惯进行移栽，秧苗行株距为30 cm×12 cm，每穴2～3株。水稻品种为 9108，于2022年6月10日插秧，10月25日收获，其他按田间生产常规管理进行。

1.4 测定内容与方法

1.4.1 有机碳损失率。有机物料施入土壤后，土壤微生物的作用下，会同时存在腐殖化、矿化2个过程，其中腐殖化过程中的一些中间产物在微生物作用下重新合成一种更复杂的有机化合物，形成土壤有机碳，是土壤有机质的重要来源。不同有机物料的腐殖化、矿化速率不同，施用等有机质物料后给土壤增加的有机质也有差异，为更好表述有机物料的有机碳损失，提出有机碳损失率，计算公式如下：

ω=[（S×h×（M1×ρ1-M2×ρ2）+W）/W]×100%

式中：ω为有机碳损失率（%）；S为单位面积（m2），取值1 m2；h为耕地耕层深度（m），取值0.2 m；M1为施肥前土壤有机质含量（%）； M2为收获后土壤有机质含量（%）；ρ1为施肥前土壤容重（kg/m3）；ρ2为水稻收获后土壤容重（kg/m3）；W为折纯有机质投入量（kg）。

1.4.2 土壤有机质、活性有机质。

于水稻收获后取0～20 cm耕层土壤，四分法取土、风干。土壤有机质检测方法参照文献［7］进行，土壤活性有机质参照文献［8］方法检测。

1.4.3 土壤汞、砷、镉等重金属含量  。

检测土壤中汞、砷、镉、铅、铬5类重金属含量，检测方法参照文献［7］进行。

1.4.4 水稻产量。于水稻收获期采用每块田对角线 3 点取样法；每点取连续 21 行、测量行距；选取连续 21 株、测量株距，计算穴数（穴/hm2）；顺序选取 20 穴计算穗数（穗/hm2）。在测产单元内取具有代表性的稻株 2～3 穴（不少于 50 穗），调查有效穗粒数，并取其中1 000粒有效籽粒烘干测定千粒重。理论产量计算如下：

产量（kg/hm2）= 有效穗数（万穗/hm2）×每穗粒数（粒）×千粒重（g）×10-2×85%