改良營(yíng)養(yǎng)液對(duì)大棚酸性土壤交換性鈣鎂和有效態(tài)銅錳鋅鐵的影響

鄧愛(ài)妮 周聰 趙敏 范瓊

摘 要 研究施用酸性土壤改良營(yíng)養(yǎng)液后大棚酸性土壤交換性鈣、鎂和有效態(tài)銅、錳、鋅、鐵含量的變化趨勢(shì)。依照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和土壤農(nóng)化分析方法，測(cè)試了不同月份土壤pH值、交換性鈣、鎂和有效態(tài)銅、錳、鋅、鐵含量。結(jié)果表明：與對(duì)照區(qū)相比，酸性土壤改良營(yíng)養(yǎng)液能有效提高試驗(yàn)區(qū)土壤pH值；隨著改良液施用時(shí)間延長(zhǎng)，試驗(yàn)區(qū)土壤交換性鈣、鎂和有效鐵含量呈上升趨勢(shì)；試驗(yàn)區(qū)土壤有效鋅、銅、錳含量呈降低趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞 大棚酸性土壤；改良營(yíng)養(yǎng)液；交換性鈣鎂；有效態(tài)銅錳鋅鐵

中圖分類號(hào) S602.04 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Effect of Improved Liquid Fertilizer on the Exchangeable Calcium

and Magensium and the Content of Available Copper，

Manganese，Zinc，Iron in Greenhouse Acid Soil

DENG Aini， ZHOU Cong*， ZHAO Min， FAN Qiong

Analysis & Testing Center， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Center of Inspection and Testing for

Agricultural Products， Ministry of Agriculture / Hainan Provincial Key Laboratory of Quality and Safety for Tropical

Fruits and Vegetables， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract The application effect of improved liquid fertilizer on the concentration of exchangeable calcium， magenesium and available copper， manganese， zinc， iron in greenhouse acid soil were studied. The results showed that application of improved liquid fertilizer could increase the soil pH. In comparison with the control plot， the application of improved liquid fertilizer increased the concentration of exchangeable calcium， magenesium and available iron， and reduced the concentration of available zinc， copper， manganese in the treated plot.

Key words Greenhouse acid soil； Improved liquid fertilizer； Exchangeable calcium； Magensium； Available copper； manganese； Zinc； Iron

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.02.009

鈣、鎂、銅、錳、鋅、鐵等是植物生長(zhǎng)必需的礦物質(zhì)元素。植物對(duì)礦物質(zhì)元素的吸收和利用與元素有效態(tài)含量有關(guān)，其中土壤交換性鈣、鎂離子和有效態(tài)銅、錳、鋅、鐵含量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的理化指標(biāo)。大量研究表明[1-4]，土壤交換性鈣、鎂離子和有效態(tài)銅錳鋅鐵含量主要受土壤pH值、氧化還原電位等條件的影響。其中，土壤pH值是重要影響因素，也是影響肥力的因素之一。土壤酸化程度的加劇不僅加快了鹽基離子的流失[3]，使得微生物活性和有機(jī)質(zhì)分解速度下降[4]，而且還可增加土壤中重金屬化合物的溶解度[5-7]，加大重金屬元素對(duì)環(huán)境和蔬菜的危害。傳統(tǒng)酸性土壤改良方法是施用石灰、蒙脫石、生物炭等固體土壤改良劑[8-13]。Laird等[14]研究生物炭改良劑對(duì)美國(guó)中西部農(nóng)田土壤影響發(fā)現(xiàn)，生物炭有效地提高了土壤pH值和交換性鈣、鎂含量，但對(duì)土壤銅、鋅有效態(tài)含量沒(méi)有顯著影響。邱瓊瑤等[15]研究了施用組配改良劑（石灰石和海泡石）后紅壤化學(xué)性質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)施用組配改良劑能顯著提高土壤pH值，增加鈣鎂離子有效態(tài)含量，降低鐵有效態(tài)含量。但是，土壤固體改良劑成分和功能單一，不能同時(shí)調(diào)節(jié)土壤酸性和保持土壤的肥力，其結(jié)構(gòu)隨著追肥不斷改變，改良土壤效果不穩(wěn)定，另外，含有的大量鈣鹽容易與所施的化學(xué)肥料形成難溶化合物[16]，導(dǎo)致土壤板結(jié)，影響植株對(duì)土壤礦物質(zhì)元素的吸收。

針對(duì)固體改良劑的局限和不足，中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析測(cè)試中心設(shè)計(jì)了一種酸性土壤改良營(yíng)養(yǎng)液[17]（以下簡(jiǎn)稱改良液），其含有作物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素和活性物質(zhì)，有效調(diào)控土壤pH值的同時(shí)保持土壤的肥力。前期研究結(jié)果表明，在酸性土壤中施用改良液能減少作物根系對(duì)鎘離子的吸收量，但改良液在有效控制鎘遷移能力的同時(shí)，對(duì)土壤交換性鈣、鎂離子和有效態(tài)銅、錳、鋅、鐵含量的影響暫未進(jìn)行過(guò)相關(guān)研究。據(jù)此，本試驗(yàn)將此改良液施用于樹(shù)仔菜大棚土壤，研究施用改良液條件下大棚土壤pH值、交換性鈣鎂和有效態(tài)銅錳鋅鐵含量的變化趨勢(shì)，為科學(xué)治理酸性土壤提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤：來(lái)源于五指山市南圣鎮(zhèn)什蘭村（北緯18.747234，東經(jīng)109.595725）樹(shù)仔菜大棚基地耕種層土（0～20 cm）。

試劑：酸性土壤改良營(yíng)養(yǎng)液（ZL201010170926.7）（N，14.1%； P2O5，5.3%； K2O，10.9%），復(fù)合肥（N ∶ P ∶ K=1 ∶ 1 ∶ 1，三亞南新富斯復(fù)合肥發(fā)展有限公司）；乙酸銨（分析純），廣州化學(xué)試劑廠；鹽酸（分析純），廣州化學(xué)試劑廠；對(duì)苯二酚（分析純），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

儀器：FE20實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)，METTLER TOLEDO公司；MK II M6原子吸收光譜儀，Thermo Electron公司。

1.2 方法

1.2.1 田間試驗(yàn) 試驗(yàn)共設(shè)2個(gè)處理：（1）試驗(yàn)區(qū)，施用改良液，改良液稀釋500倍后采用滴灌方式施肥，相隔1周施加1次；（2）對(duì)照區(qū)，施用普通復(fù)合肥，施用方法同試驗(yàn)區(qū)。試驗(yàn)區(qū)和對(duì)照區(qū)各設(shè)3個(gè)平行小區(qū)，面積（666.7 m2）等同，區(qū)組排列。改良液和復(fù)合肥于樹(shù)仔菜定植（3月份）前1周作基肥施入土壤。各處理小區(qū)統(tǒng)一施肥，統(tǒng)一管理。

1.2.2 取樣方法 采集同年6～12月份試驗(yàn)區(qū)和對(duì)照區(qū)土壤樣品，每隔1個(gè)月采集土壤樣品，參照土壤農(nóng)化分析方法[1]采樣，取土層深度為0～20 cm的土樣，混勻后選取待分析試樣，研磨過(guò)篩保存供分析測(cè)試用。

1.2.3 測(cè)試方法 土壤pH值采用酸度計(jì)測(cè)定（NY/T 1121.2-2006）[18]，固液比1 ∶ 2.5；土壤交換性鈣和鎂的測(cè)定采用1 mol/L乙酸銨交換-原子吸收分光光度法（NY/T 1121.13-2006）[19]、土壤有效鋅[20]和銅[21]采用0.1 mol/L HCl浸提-原子吸收分光光度法、土壤有效錳的測(cè)定采用含對(duì)苯二酚的1 mol/L乙酸銨提取-原子吸收分光光度法[22]、土壤有效鐵測(cè)定采用1 mol/L乙酸銨（pH4.8）提取-原子吸收分光光度法[22]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 改良液對(duì)酸性土壤pH值的影響

測(cè)定同年6～12月份試驗(yàn)區(qū)和對(duì)照區(qū)耕層土壤pH值（圖1）。由圖1可知，改良液能有效提高試驗(yàn)區(qū)土壤pH值，改良液利用配方組分之間的化學(xué)反應(yīng)釋放氫氧根，中和土壤溶液的氫離子，調(diào)節(jié)土壤pH值，且具有明顯的緩沖能力。6～12月試驗(yàn)區(qū)土壤pH平均值為5.21～6.01，其變異系數(shù)為2.12%～6.99%；對(duì)照區(qū)土壤pH平均值為4.42～5.33，變異系數(shù)為2.62%～5.65%。

2.2 改良液對(duì)酸性土壤交換性鈣、交換性鎂含量的影響

從圖2可以看出，施用改良液后6～8月份，試驗(yàn)區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量呈上升趨勢(shì)，對(duì)照區(qū)的呈下降趨勢(shì)。從8月份開(kāi)始，試驗(yàn)區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量呈下降趨勢(shì)，與對(duì)照區(qū)的變化趨勢(shì)相似。

由于施用改良液調(diào)節(jié)土壤酸堿度需要有一定的時(shí)間，試驗(yàn)區(qū)耕層土壤（0～20 cm）交換性鈣含量在10月之前緩慢上升（圖2-a），10月份達(dá)到最高值，然后隨著時(shí)間的推移降低。隨著改良液施用時(shí)間的累積，試驗(yàn)區(qū)表層土壤交換性鎂含量呈上升趨勢(shì)（圖2-b）。對(duì)照區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量變化趨勢(shì)相似，可能是土壤pH變化導(dǎo)致的鹽基離子淋失、土壤膠體吸附鹽基離子、土壤中某些礦物釋放相應(yīng)鹽基離子等因素[4]相互作用，維持系統(tǒng)中離子的平衡。

2.3 改良液對(duì)酸性土壤有效鋅、銅、鐵、錳含量的影響

微量營(yíng)養(yǎng)元素銅、錳、鋅、鐵等在植物體內(nèi)含量雖少，但它們具有與大量元素同等的重要性，是不可替代的，有效態(tài)銅、錳、鋅、鐵的含量分別代表了土壤中這些營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)作物的有效性[23]。在土壤中，pH直接影響土壤中銅、錳、鋅、鐵的有效性。施肥處理后，試驗(yàn)區(qū)和對(duì)照區(qū)耕層土壤有效鐵、鋅、錳、銅金屬元素的含量及其隨時(shí)間推移的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3。施用改良液后，試驗(yàn)區(qū)耕層土壤有效鋅（圖3-a）、銅（圖3-b）、鐵（圖3-c）、錳（圖3-d）含量變化趨勢(shì)較平緩，尤其是有效銅含量，幾乎沒(méi)有明顯變化，其平均值為1.60 mg/kg，而對(duì)照區(qū)土壤有效銅含量平均值為2.85 mg/kg。

3 討論與結(jié)論

pH是土壤重要的基本性質(zhì)，也是影響肥力的因素之一。土壤酸堿度的變化會(huì)直接影響到土壤中與植物的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的形態(tài)、含量、遷移過(guò)程及其之間的相互作用[24]。中國(guó)南方土壤多為酸性至強(qiáng)酸性，化肥的投入使用是加快土壤酸化的重要原因之一[25]。樹(shù)仔菜為多年生小灌木，對(duì)土壤適應(yīng)性廣，土壤pH值以5～8為宜[26]。參照土壤酸堿度分級(jí)表[27]，土壤pH值4.5～5.5，為強(qiáng)酸性土壤；pH值為5.0～6.5，為弱酸性土壤。在供試條件下，施用改良液的試驗(yàn)區(qū)土壤pH值平均值為5.21～6.01，為弱酸性土壤；施用普通肥料的對(duì)照區(qū)土壤pH平均值為4.42～5.33，為強(qiáng)酸性土壤。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改良液有效提高或保持土壤pH值。改良液為液體土壤改良劑，采用滴灌方式施用于試驗(yàn)區(qū)，其耕層土壤pH值變異系數(shù)為2.12%～6.99%，改良液對(duì)土壤酸堿度的改良較為均勻。

在施用改良液提高土壤pH值基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)定土壤交換性鈣、鎂離子含量來(lái)探討改良液對(duì)土壤交換性能的影響。結(jié)果表明，施用酸性土壤改良營(yíng)養(yǎng)液有效增加了試驗(yàn)區(qū)土壤交換性鈣、鎂離子含量，其可能原因包括：（1）改良液配方組分之間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的OH-結(jié)合土壤中的H+，使得土壤中的交換位點(diǎn)增加，從而增加對(duì)鈣、鎂鹽基離子的吸附保護(hù)，減少淋溶；（2）改良液施用到土壤中后，銨態(tài)氮的形成過(guò)程消耗H+，是鹽基含量增加的因素之一。圖2所示，改良液對(duì)試驗(yàn)區(qū)大棚土壤交換性鈣含量的影響具有時(shí)效特征，總體呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，9～10月其含量到達(dá)峰值，隨后降低。

影響土壤銅、錳、鋅、鐵有效態(tài)含量的條件包括土壤酸堿度、氧化還原電位、土壤通透性和水分狀況等，其中以土壤的酸堿度影響最大。土壤pH值過(guò)低或過(guò)高，常使土壤元素有效性發(fā)生變化[28]。有研究表明，土壤鋅、鐵、錳的有效性及植物對(duì)Zn、Cd等元素的吸收與土壤pH值成反比[29-30]，施用石灰改良酸性土壤有時(shí)會(huì)引起錳、硼等的“誘發(fā)性缺乏”現(xiàn)象[31]。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（圖3）可知，與對(duì)照區(qū)相比，試驗(yàn)區(qū)土壤有效銅、錳、鋅、鐵含量變化趨勢(shì)較平緩，改良液對(duì)土壤有效銅、錳、鋅、鐵含量具有一定的穩(wěn)定作用。目前，對(duì)于土壤微量元素的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要采用“中國(guó)科學(xué)院微量元素組的土壤有效態(tài)微量元素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（1989年）”[32]，該方法將土壤微量元素分為5個(gè)等級(jí)，土壤有效錳、鋅、銅、鐵的臨界值分別為10、1.0、0.2、7.0 mg/kg，低于臨界值為低水平，高于臨界值為高水平。雖然施用改良液后的試驗(yàn)區(qū)土壤有效鋅、銅、錳含量呈低于對(duì)照區(qū)的趨勢(shì)，但與全國(guó)土壤有效態(tài)微量元素含量水平相比，這3種有效態(tài)微量元素含量仍處于高水平。施用該改良液時(shí)，應(yīng)適當(dāng)關(guān)注土壤有效態(tài)微量元素含量的變化，如果其含量呈下降趨勢(shì)，必要時(shí)可通過(guò)噴施葉面肥[33-34]等措施保持蔬菜必需的微量元素含量。

酸性土壤改良營(yíng)養(yǎng)液有效地提高和保持大棚酸性土壤pH值，改良效果較為均勻。隨著改良液施用時(shí)間的增加，試驗(yàn)區(qū)土壤交換性鈣、鎂和有效鐵含量呈上升趨勢(shì)，而有效鋅、銅和錳含量呈降低的趨勢(shì)，建議通過(guò)葉面噴施微肥以保持作物微量元素的平衡。

參考文獻(xiàn)

[1] 鮑士旦主編. 土壤農(nóng)化分析（第三版）[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2000， 12

[2] 張如蓮， 李 艷， 劉國(guó)道， 等. 豆科綠肥對(duì)磚紅壤交換性鹽基組成的動(dòng)態(tài)影響[J]. 熱帶作物， 2011， 32（7）： 1 282-1 286.

[3] 張俊平， 張新明， 王長(zhǎng)委， 等. 模擬酸雨對(duì)果園土壤交換性陽(yáng)離子遷移及其對(duì)土壤酸化的影響[J]. 水土保持， 2007， 21（1）： 14-17.

[4] 趙 靜. 土壤酸化對(duì)土壤有效養(yǎng)分、 酶活性及黃金梨品質(zhì)的影響[D]. 泰安： 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2011.

[5] 趙 明， 蔡 葵， 王文嬌， 等. 施肥對(duì)大棚土壤有效態(tài)重金屬含量及生物效應(yīng)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2010， 29： 26-31.

[6] Bosea J， Babourinaa O， Shabalab S， et al. Aluminum-dependent dynamics of ion transport in Arabidopsis： specificity of low pH and aluminum responses[J]. Physiologia Plantarum， 2010， 139： 401-412.

[7] 周 聰， 趙 敏. 蔬菜產(chǎn)地酸性土壤中Pb、 Cd、 Cr形態(tài)分析研究[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2011， 32（7）： 1 272-1 277.

[8] 董寧宇， 陳中敏， 宋麗娜， 等. 施用石灰和有機(jī)物質(zhì)對(duì)酸性鎘污染土壤的改良效果及其影響因素[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2008， 27（2）： 590-595.

[9] 郇恒福， 劉國(guó)道， Suzane Berthelsane， 等. 施用不同土壤改良劑對(duì)磚紅壤酸度的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 2009， 30（8）： 1 099-1 104.

[10] 劉 方， 馮仕江， 張雷一， 等. 生物質(zhì)炭對(duì)喀斯山區(qū)連作蔬菜地有效養(yǎng)分及水分的影響[J]. 北方園藝， 2014， （07）： 158-162.

[11] Chan K Y， Van Zwieten L， Meszaros I， et al. Agronomic values of greenwaste biochar as a soil amendment[J]. Australian Journal of Soil Research， 2007， 45： 629-634.

[12] Amine Hmid， Ziad Al Chami， Wouter Sillen， et al. Olive mill waste biochar： a promising soil amendment for metal immobilization in contaminated soils[J]. Environmental Science and Pollution Research， 2015， 22（2）： 1 444-1 456.

[13] James Weifu Lee， Bob Hawkins， Xiaonian Li， et al. Biochar Fertilizer for Soil Amendment and Carbon Sequestration[J]. Advanced Biofuels and Bioproducts， 2013： 57-68.

[14] Laird D A， Fleming P， Davis D D， et al. Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil[J]. Geoderma， 2010， 158： 443-449.

[15] 邱瓊瑤， 周 航， 曾 卉， 等. 組配改良劑對(duì)重金屬污染土壤理化性質(zhì)及有效養(yǎng)分的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2014， 33（5）： 907-912.

[16] 趙儉波. 土壤板結(jié)的成因與解決途徑[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， 2014， （13）： 261， 264.

[17] 周 聰， 趙 敏. 一種減少蔬菜重金屬鎘含量的土壤改良營(yíng)養(yǎng)液[P]： 中國(guó)， ZL201010170926.7

[18] 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——土壤檢測(cè)第2部分： 土壤pH的測(cè)定[S]. NY/T 1121.2-2006. 北京： 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部， 2006.

[19] 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——土壤檢測(cè)第13部分： 土壤交換性鈣和鎂的測(cè)定[S]. NY/T 1121.13-2006. 北京： 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部， 2006.

[20] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——森林土壤有效銅的測(cè)定[S]. GB 7879-1987. 北京： 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局， 1987.

[21] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——森林土壤有效鋅的測(cè)定[S]. GB 7880-1987. 北京： 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局， 1987.

[22] 鮑士旦主編. 土壤農(nóng)化分析（第三版）[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2000.12

[23] 王東勝， 劉貫山， 李章海. 煙草栽培學(xué)[M]. 合肥： 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社， 2002： 106-109.

[24] 王嬡華， 段增強(qiáng)， 趙 宇， 等. 積鹽條件下土壤酸化過(guò)程的特異性研究[J]. 土壤學(xué)報(bào)， 2015， （01）. DOI： 10.11766/trxb201404010146

[25] Guo J H， Liu X Y， Zhang Y， et al. Significant Acidification in Major Chinese Croplands[J]. Science， 2010， 327（5968）： 1 008-1 010.

[26] 韓文海. 樹(shù)仔菜的主要特性及其栽培技術(shù)[J]. 福建熱作科技， 2010， 35（4）： 52-55.

[27] 林成谷. 土壤學(xué)（北方本）[M]. 北京： 農(nóng)業(yè)出版社， 1996.

[28] 陳朝陽(yáng). 南平市植煙土壤pH狀況及其與土壤有效養(yǎng)分的關(guān)系[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2011， 27（05）： 149-153.

[29] Eriksson J E. The influence of pH， soil type and time on adsorption and uptake by plants of Cd added to the soil[J]. Water Air and Soil Pollution， 1989， 48（3）： 317-335.

[30] He Q B， Singh B R. Crop uptake of cadmium from phosphorus fertilizers： I. Yield and cadmium content[J]. Water Air and Soil Pollution， 1994， 74（3）： 251-265.

[31] 陸 欣. 土壤肥料學(xué)[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社， 2007.

[32] 劉洪來(lái)， 楊 豐， 黃 頂， 等. 農(nóng)牧交錯(cuò)帶草地開(kāi)墾對(duì)土壤有效態(tài)微量元素的影響及評(píng)價(jià)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2012， 28（7）： 155-160.

[33] 孫 婷. 葉面肥在蔬菜上的應(yīng)用初探[J]. 上海農(nóng)業(yè)科技， 2014， 5： 137.

[34] 王少鵬， 洪煜丞， 黃福先， 等. 葉面肥發(fā)展綜述[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2015， 43（4）： 96-98.