碳調節劑對次生鹽漬化土壤理化性質及白菜幼苗生長的影響

孫凱文++施凱峰++時佩佩++戴葉亮+++夏雨薇++盛海君++錢曉晴

摘要：為了解決蔬菜大棚土壤次生鹽漬化問題，通過向次生鹽漬化土壤中添加碳調節劑，并對培養后土壤中種植的白菜實際生長過程進行考察，探討碳調節劑對次生鹽漬化土壤理化性質及白菜幼苗生長的影響。結果表明，添加碳調節劑可明顯降低土壤中可溶性鹽含量；隨著碳調節劑用量的增加，土壤容重逐漸減小，孔隙度逐漸增加；土壤有機質、速效鉀、速效磷含量也明顯增加；銨態氮含量變化趨勢不明顯；硝態氮含量則顯著下降；碳調節劑用量在T2處理時最有利于白菜生長，此時白菜生物量、根系特征參數如根長、根表面積、根體積等最大。綜合考慮白菜產量和硝酸鹽含量安全衛生標準，在本試驗條件下，碳調節劑用量在T2和T3之間比較合理。

關鍵詞：碳調節劑；適宜用量；次生鹽漬化土壤；理化性質；白菜；可溶性鹽；硝酸根；幼苗生長

中圖分類號： S634.306；S156.4文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）02-0206-03

收稿日期：2015-01-18

基金項目：國家重點基礎研究發展計劃（編號：2013CB127404）；江蘇省蘇北科技發展計劃（編號：BN2012004）。

作者簡介：孫凱文（1989—），男，江蘇鹽城人，碩士研究生，主要從事植物營養與環境研究。E-mail：861077941@qq.com。

通信作者：盛海君（1966—），女，江蘇宜興人，高級農藝師，主要從事有機固廢資源化利用研究。E-mail：hjsheng@yzu.edu.cn。目前蔬菜大棚土壤的鹽漬化問題非常普遍，且日益嚴重，不但影響蔬菜的食用品質，而且直接影響農民的經濟收入。當蔬菜大棚土壤發生次生鹽漬化后，其在物理性質上，土壤耕作層變淺，土壤板結，透水透氣性下降；在化學性質上，土壤酸化，Ca2+和NO-3含量顯著增加。同時，由于鹽漬化的危害，蔬菜作物生長通常表現為植株矮小，發育遲緩，產量嚴重降低[1-2]；鹽害嚴重時會直接導致植株的發芽率過低[3-9]。并且由于土壤中存在過多的硝酸鹽，蔬菜在生長過程中會大量積累硝酸鹽，食用這一類蔬菜更會對人體健康產生危害[10-11]。

雖然目前已有多種快速解決土壤次生鹽漬化的方法[12-14]，但一些措施會給周圍環境帶來二次污染[15-16]，如淹水排鹽雖然可以將大部分鹽淋洗出土壤表層，但這種措施增加了對地下水和地表水的污染，同時在高溫、日照的條件下，硝酸鹽又會隨水分的蒸發而表聚，并不能完全解決次生鹽漬化問題[17]。從氮素資源利用方面來說，這樣的處理并不符合當代農業可持續發展的需求[17-21]。

本試驗以江蘇常州某蔬菜大棚發生次生鹽漬化的表層0～20 cm 的土壤作為研究對象，向土壤中添加由秸稈和菌劑制備成調節劑，在培養過程中對土壤的理化性質加以測定，并在穩定后采用盆缽試驗的方式對植物的實際生長狀況進行考察，從而探究碳調節劑對次生鹽漬化土壤的改良效果。

1材料與方法

試驗于2014年9—11月在揚州大學人工氣候室中進行。

1.1試驗材料

試驗土壤取自常州某發生次生鹽漬化問題的蔬菜大棚中表層0～20 cm的土壤，其有機質含量19.4 g/kg、全氮含量1.841 g/kg、硝態氮含量825 mg/kg、銨態氮含量13.6 mg/kg、速效磷含量131.236 mg/kg、速效鉀含量158.934 mg/kg、可溶性鹽含量10.689 g/kg（電導率1 528 μS/cm）。試驗前風干、磨細、過篩。

碳調節劑的主要成分為秸稈粉（成熟期小麥秸稈磨成的粉末）和快腐菌劑。其中，快腐菌劑（南京寧糧生物工程有限公司生產的秸稈速腐劑）可以促進秸稈粉末快速分解，為土壤中微生物的繁殖提供大量的可利用碳源；秸稈粉中有機碳含量450 g/kg、全氮含量7.94 g/kg、磷含量0.91 g/kg、鉀含量17.83 g/kg；無孔塑料盆，避免因澆水導致可溶性鹽隨水流失；蔬菜為白菜（蘇州青）。

1.2試驗設計

1.2.1土壤培養試驗試驗設有5個處理，即50 g秸稈+20 g菌劑+7.0 kg土壤（T1）、100 g秸稈+20 g菌劑+7.0 kg土壤（T2）、150 g秸稈+20 g菌劑+7.0 kg土壤（T3）、200 g秸稈+20 g菌劑+7.0 kg土壤（T4）以及不加調節劑的土壤作為對照（CK）。試驗土壤充分攪拌均勻并保持土壤的含水量在25%左右，在盆口覆蓋保鮮膜以減少水分蒸發，在25～35 ℃條件下連續培養30 d，培養結束后取樣測定土壤的容重、毛管孔隙度、可溶性鹽含量及組成、有機質含量、速效氮含量、速效磷含量、速效鉀含量等。

1.2.2白菜盆栽試驗培養穩定后進行白菜盆栽試驗，裝培養土1.5 kg/盆，均勻播種100粒白菜種子，重復3次。播種后灑水至土壤濕潤，之后視土壤狀況適時補水。1周后計算出苗率并間苗，均勻留幼苗30株/盆；20 d后取樣，分析測定白菜生物量、根系參數、莖葉中NO-3含量等。

1.3測定項目與方法

1.3.1土壤理化性質的測定采用環刀法對土壤的容重與毛管孔隙度進行測定；土壤水溶性鹽含量采用水土比5 ∶1浸提獲得待測液，使用鹽分計測定電導率；采用火焰分光光度法對K+、Na+含量進行測定；火焰原子吸收法對Ca2+、Mg2+含量進行測定；采用中和滴定法測定HCO3-含量；采用硝酸銀滴定法測定Cl-含量；采用硫酸鋇比濁法測定SO42-含量；采用紫外分光光度法測定NO-3含量。

1.3.2土壤有機質及硝態氮、銨態氮、速效磷、速效鉀養分含量的測定重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定土壤有機質的含量；紫外分光法測定硝態氮含量；靛酚藍比色法測定土壤銨態氮的含量；鉬藍比色法測定土壤速效磷的含量；速效鉀含量采用火焰光度法進行測定。

1.3.3白菜根系參數分析各處理采樣后用流水沖洗白菜根系，運用數字化掃描儀（STD1600 Epson USA）對根系圖像進行掃描，并采用與掃描儀配套的WinRHIZO（Version 5.0a）根系分析系統（WinRhizo regent instruments，Canada）進行分析，測定植株的根表面積、根長、根體積、根平均直徑、根尖數等根系參數。

1.3.4白菜鮮質量（包括地上部和地下部）、莖葉中硝酸根含量生物量采用鮮質量稱重法測定；硝酸鹽含量用水楊酸法進行測定。

1.3.5數據分析與統計方法采用Excel 2003軟件對數據進行處理和繪圖，并采用SPSS統計軟件對數據進行統計分析。

2結果與分析

2.1碳調節劑對土壤理化性質的影響

通過土壤容重的測定，可以估算出土壤的有機質含量、質地狀況以及土壤結構的好壞。試驗結果（表1）表明，隨著碳調節劑用量的增加，土壤容重逐漸減小，土壤孔隙度逐漸增加，可溶性鹽含量逐漸下降，與CK相比差異均達到極顯著水平。

表2至表5同。

通過對表2中鹽分組成的結果進一步分析發現，當土壤加入碳調節劑進行一定時間培養后，碳調節劑用量最大（T4處理）可使土壤的可溶性鹽總量減少42.69%；與CK相比，陽離子中K+、Na+含量顯著增加，其中K+含量增加尤其明顯，主要是秸稈中大量的鉀元素釋放所導致的，Ca2+、Mg2+含量減少，其中鈣含量減少極其明顯；陰離子中，HCO3-、Cl-、SO42-含量顯著增加，而NO-3含量大幅降低，與CK相比，T4處理中NO-3下降92.34%，同時由于NO-3是離子中含量最高的，約占整個離子總量的48.78%，由此可以推斷導致可溶性鹽下降的主要原因是NO-3含量的降低。

2.2碳調節劑對土壤有機質及速效養分含量的影響

培養30 d后，土壤中有機質及速效養分的測定結果如表3所示，土壤有機質、速效磷、速效鉀含量隨碳調節劑用量的增加而增加；銨態氮含量在添加碳調節劑后變化規律不明顯；硝態氮含量顯著下降。

2.3碳調節劑用量對白菜出苗率、生物量及NO-3含量的影響

表4表明，在本試驗條件下，碳調節劑用量對白菜出苗影響明顯，與CK相比，隨碳調節劑用量的增加，白菜出苗率顯著提高。植株取樣分析結果表明，隨碳調節劑用量的增加，白菜幼苗鮮質量（包括根、莖葉質量）呈先增加后下降的趨勢，其中，T2最大，為1.128 g/株，較對照增加1 488.7%，而T4處理只有0.058 g/株，較對照下降18.3%。硝酸鹽含量隨碳調節劑用量的增加而逐漸減少。

2.4碳調節劑用量對白菜幼苗根系特征參數的影響

根系分析結果（表5）表明，隨碳調節劑用量的增加，白菜幼苗的根尖數（根條數）、根長、根表面積、根體積均呈先增加后下降的趨勢，與CK相比，T2、T3處理優勢最明顯；當碳調節劑用量達到200 g/盆（T4處理）時，白菜幼苗根尖數（根條數）、根長、根表面積、根體積均極顯著下降。說明可通過碳調節劑用量來降低土壤可溶性鹽含量，從而促進白菜根系生長，在一定范圍內（T2～T3處理），碳調節劑用量越高，促進根系生長的作用越明顯。

3小結

3.1碳調節劑用量對次生鹽漬化土壤理化性質的影響

蔬菜大棚由于過于依賴氮肥的施用，造成營養元素不平衡[3]。本試驗隨著碳調節劑用量的增加，土壤速效鉀得到充分的補充，最大量處理（T4）使土壤水溶性鉀含量在原有基礎上提高了2倍（表3），同時土壤有機質、速效磷、速效鉀含量也明顯增加。根據杜連鳳等的試驗結果可知，施用腐熟秸稈可一定程度上增加土壤各鹽分含量[16]。但本試驗結果表明，土壤中可溶性鹽含量隨著碳調節劑用量的增加而逐漸降低，本試驗說明碳調節劑的增加可以降低土壤中的鹽含量，同時可以顯著改善因施肥不當而造成營養元素不平衡的問題。

3.2碳調節劑適用量的確定

蔬菜生長對鹽分含量具有一定的范圍要求，并不是鹽含量越低越好[1]。本試驗隨著碳調節劑用量的增加，各處理的可溶性鹽含量逐漸降低。采用盆栽試驗對植物在處理后土壤里的實際生長過程進行研究，發現碳調節劑用量對白菜幼苗的生長具有明顯的影響，其中T2處理的白菜莖葉生物量、根系各項特征參數及葉綠素積累量具有最明顯的優勢，但T4處理的各項指標都呈明顯下降趨勢，說明鹽含量并不是越低越好，而應具有一定的范圍要求。

目前人們食用的蔬菜大多硝酸鹽含量超標，對人體健康具有嚴重的危害[3]。本試驗中T3、T4處理達到我國蔬菜硝酸鹽污染程度和衛生評價標準的要求（3 100 mg/kg），允許熟食。綜合考慮白菜產量和食用品質，本試驗推薦碳調節劑用量在T2和T3之間。

本試驗結果表明，通過添加碳調節劑可顯著降低土壤中可溶性鹽含量；隨著碳調節劑用量的增加，土壤容重逐漸減小，孔隙度逐漸增加，可以較好地改變土壤物理性質；土壤有機質、速效磷、速效鉀含量明顯增加；而硝態氮含量則顯著下降。碳調節劑用量在T2處理時最有利于白菜生長，此時白菜生物量、根系特征參數如根長、根表面積、根體積等最大。綜合考慮白菜產量和硝酸鹽含量安全衛生標準，本試驗條件下推薦碳調節劑用量在T2和T3之間。

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