不同浓度硫酸铝淋洗对盐碱土的影响

不同浓度硫酸铝淋洗对盐碱土的影响

0化学改良剂改良碱性土壤是碱性土壤中对植物生长危害最大、难以改善的土壤类型。吉林省西部地区土壤受地质气候条件的影响,其盐碱化严重,苏打碱土面积约170万hm,是世界3大苏打盐碱土分布区之一,占松嫩平原总面积的34%。有关研究资料表明,国内外盐碱土的化学改良剂主要有3大类:石膏类物质、硫酸及酸性盐、风化煤或泥炭等有机物。在前人研究的基础上,近年来,赵兰坡等利用硫酸铝改良苏打盐碱土,效果明显。本试验以硫酸铝为改良剂,结合吉林本地种稻的实际情况,结合洗田这种改良方式,利用硫酸铝水解产生大量的OH-中和土壤中多余的H+,并促进土壤中碳酸盐的溶解,硫离子和钠离子产生交换作用,降低了土壤的碱化度之后,重复冲洗混合。根据“盐随水来,盐随水去”的原则,减少土壤中的碳酸根、碳酸氢根和钠离子等。通过本试验,以期使硫酸铝改良盐碱土的技术得到进一步完善,在实际生产中取得更好的效果,为吉林农业生产做出一定的贡献。1材料和方法1.1浩太乡的东南角采样地点为吉林省西部地区的松原市前郭县套浩太乡碱巴拉村北部的重度苏打碱土,属于草甸碱土类型。土壤pH值为10.48,碱化度为51.46%,有机质含量低,质地为轻粘壤。1.2试验材料改良剂为Al2(SO4)3·nH2O(工业用硫酸铝)。1.3测试方法2结果与分析2.1淋洗液中钠离子含量由图1可以看出,淋洗次数的不同对淋洗液中钠离子含量有较大的影响。首先,从每种添加量的3次淋洗结果相比,均为第1次淋洗液中钠离子含量最高,随着淋洗次数增加而迅速减少。其中,CK第1次淋洗液中钠离子含量为1.7cmol/kg,而第2次淋洗液中钠离子含量比第1次减少了58%,仅为0.7cmol/kg,第3次比第1次减少了71%。各处理中,Ⅳ(0.8%)处理钠离子含量降低最多,第2次淋洗液中钠离子含量比第1次减少68%,第2次淋洗液中钠离子含量比第1次减少72%。说明1次淋洗效率最高。其次,从各处理相比,施用硫酸铝处理淋洗液中钠离子含量明显要高于CK处理,表现为随着硫酸铝施用数量的增加,淋洗液中钠离子含量也呈逐渐增加的趋势,到Ⅳ(0.8%)处理以后,第1次淋洗液中钠离子含量比CK高出了95.4%,几乎为CK的2倍。当硫酸铝施用量继续增加,超过Ⅳ(0.8%)用量以后,淋洗液中钠离子含量增加不在显著,Ⅴ(1.0%)第1次淋洗液中钠离子含量仅仅比Ⅳ(0.8%)增加0.4%。且2、3次淋洗液中,钠离子的浓度反而逐步升高。可以看出,钠离子随着淋洗次数的增加而减少,由于硫酸铝的加入,增加了钠离子在土壤溶液中的含量,并减少了土壤中的钠离子含量。2.2硫酸铝的添加量由图2可以看出,随着淋洗次数增加,淋洗液中碳酸根和碳酸氢根的总含量呈现增加的趋势。从第1次淋洗来看,随着硫酸铝添加量的增加,淋洗液中碳酸根和碳酸氢根整体呈现减少趋势,且前2个处理的减小量较明显,分别25.32%、25.99%。后集中处理,随着硫酸铝用量的增加基本呈线性规律变化。通过第2次和第3次淋洗来看,趋势均为随硫酸铝加入量的增加而平稳下降,其中第2次和第3次淋洗溶液中的碳酸根和碳酸氢根都明显高于第1次淋洗溶液中的量,以空白值为例,分别比第1次淋洗增加了44.7%和21.4%。并且在第3次淋洗的最后1个处理,硫酸铝的添加量为1.2%时,碳酸根和碳酸氢根的含量仅为第3次淋洗空白量的19.41%。产生这样的现象的原因可能是:第1次淋洗液中,淋洗液中的碳酸盐大部分被加入的铝离子水解产生的氢离子中和,因而数量较少。而第1次淋洗后,大部分游离的铝离子也被淋洗出去,随着搅拌次数的增加,土壤颗粒内部的吸附的碳酸盐又被逐渐释放出来,导致淋洗液中的碳酸盐含量反而随着淋洗次数增加而出现增多,这一结果有待进一步验证。由图2同时可以看出,碳酸盐含量随着硫酸铝的施用而呈现逐渐降低的趋势,这主要是因为:施用硫酸铝后,铝离子水解产生氢离子,与土壤中的碳酸盐反应,产生二氧化碳和水,从而降低了土壤中碳酸盐的含量,这可以通过试验中加入硫酸铝后搅拌时,土壤产生大量气泡证明。这也说明盐碱土的淋洗结合硫酸铝,施用效果更佳。2.3淋洗液中阳离子的变化本研究的含盐量是指土壤中8大离子(氯离子、碳酸根、碳酸氢根、硫酸根、钙离子、镁离子、钾离子、钠离子)之和。由图3可知,第1次淋洗,淋洗液中含盐量随硫酸铝施用数量增加而增加。一方面说明硫酸铝施用后,置换了土壤中阳离子,从而增加了淋洗液中阳离子含量有关;另一方面,也与硫酸铝本身就是一种硫酸盐类,相当于加入后土壤中相应量的硫酸离子,各处理淋洗液中硫酸根的含量随硫酸铝施用量的提高而增加,也可以得到证明。第2次淋洗各处理含盐量差异开始不明显。由于第1次淋洗过程将多余的硫酸铝带出了土壤,第2次淋洗,由于硫酸铝的浓度大大降低,起作用也明显下降,之前通过硫酸铝胶体吸附的离子通过震荡开始释放出来,各个浓度水平的含盐量没有明显的区别。第3次淋洗则出现随硫酸铝施用量增加,淋洗液含盐量逐渐降低的趋势。这说明土壤洗盐过程中,结合硫酸铝的施用可以加快土壤中盐分的淋洗速度,从而达到快速脱盐的目的。2.4淋洗溶液ph的变化由图4可以看出,淋洗1次后,平衡溶液pH值下降分2个坡度,当硫酸铝的添加量为0%~0.4%时,pH值下降迅速,从10.84下降到8.68,下降了2.16个单位;而硫酸铝浓度为0.6%~1.2%时,仅下降了0.68个单位。淋洗2次、3次,下降也呈现明显的2种坡度。在第2次淋洗溶液中,硫酸铝浓度从0%~0.8%时称第1坡度,pH下降2.21个单位,硫酸铝浓度从1.0%~1.2%,pH仅下降0.31个单位,基本没有变化。第3次淋洗溶液中,硫酸铝浓度从0%~0.8%,pH下降1.96个单位,硫酸铝浓度从1.0%~1.2%,pH下降0.1个单位。对3次淋洗溶液pH横向比较,第1次淋洗溶液pH值最低。这主要是由于硫酸铝投入后,水解产生大量的氢离子,中和掉了溶液中的部分氢氧根,导致溶液的pH值降低。由图4可以看出,随着淋洗次数的增加,pH整体上反而呈现增加趋势。第1次淋洗后,大部分游离的铝离子水离开土壤混合液,在第2次的混合震荡过程中,土壤颗粒中的离子被释放出来,由于没有铝离子继续反应,而土壤颗粒不断释放,导致第2、3次淋洗溶液的pH不断增高。3淋洗效率的分析通过模拟田间试验过程,在盐碱土的洗盐脱碱过程中,并非淋洗的次数越多越好,随着淋洗次数的增加,不但增加了用水量,造成经济和资源的浪费,而且在不断搅拌混合过程中,反而使土壤颗粒中的盐类释放出来。本试验条件下,综合各离子的变化,以硫酸铝与土壤重量比0.8%施用量下,1次淋洗效率最高。(1)通过本研究的结果,在生产过程中应采用硫酸铝与土壤重量比0.8%施用量,并再洗田后,再次灌水后插秧。(2)在前人的研究中,得出的结论是使用量为硫酸铝与土壤重量之比0.6%,经本次研究得出的结论则比之前稍高,笔者认为与该地区近年来地下水位上升和降雨不足有关。(3)本试验未做相应的田间试验,对淋洗多次后释放土壤颗粒中的盐分后,是否减轻了生长过程中的盐渍危害未加证明,在实际应用中的影响应该加以考虑。1.3.1土样的离心处理主要采用试验室分析的方式,在试验室模拟田间情况,测定不同硫酸铝浓度下,土壤平衡溶液中各离子的量和pH值,确定使用量为0%、0.2%、0.4%……1.2%7个处理,每个处理重复3次,每次称取60g土样,按土:液=1:5的比例混合,震荡10min后,将混合物静置10min后,利用转速为5000r/min以上的离心机,离心多次,得到无色透明液体待测。并模拟田间洗田过程,