土壤調理劑對油菜產量、品質及酸性土壤改良的影響

范文靜，楊力，林海濤，宋效宗，劉蘋，陳劍秋，沈玉文,3,4

(1. 山東省農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所,山東 濟南 250100；2. 山東省農業科學院農業資源與環境研究所, 山東 濟南 250100；3. 農業部廢棄物基質化利用重點實驗室，山東 濟南 250100；4. 山東省植物營養與肥料重點實驗室，山東 濟南 250100；5. 金正大生態工程集團股份有限公司/養分資源高效開發與綜合利用國家重點實驗室，山東 臨沭 276700)

土壤調理劑對油菜產量、品質及酸性土壤改良的影響

范文靜1，楊力2，林海濤2，宋效宗2，劉蘋2，陳劍秋5，沈玉文2,3,4

(1. 山東省農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所,山東 濟南 250100；2. 山東省農業科學院農業資源與環境研究所, 山東 濟南 250100；3. 農業部廢棄物基質化利用重點實驗室，山東 濟南 250100；4. 山東省植物營養與肥料重點實驗室，山東 濟南 250100；5. 金正大生態工程集團股份有限公司/養分資源高效開發與綜合利用國家重點實驗室，山東 臨沭 276700)

采用盆栽試驗研究了以工業副產品硅鈣鎂磷鉀等為主要成分的酸性土壤調理劑對油菜產量、品質及土壤改良效果的影響。試驗結果表明，在油菜生育期內，調理劑可以顯著提高酸性土壤的pH值和電導率；與空白(CK)處理相比，僅施用調理劑(T)就可以使油菜產量提高13.0%，調理劑和復合肥配施(T+F)可以使油菜產量提高45.0%；僅用調理劑可以使油菜VC含量提高4.3%，硝酸鹽含量提高22.45%，對可溶性糖基本無影響。

土壤調理劑；酸性土壤；油菜；產量；品質

AbstractA pot experiment was conducted to study the effects of byproduct amendments containing silicon, calcium, magnesium, phosphorus and potassium on yield, quality of oilseed rape and improvement of acidic soil. The results showed that, during the growth period of oilseed rape, the pH value and conductivity of acidic soil could be significantly improved by amendments. Compared with the control (CK), the amendments (T) could significantly increase the yield of oilseed rape by 13.0%, and the amendments with fertilizer (T+F) could increase the yield of oilseed rape by 45.0%. The amendments could increase the content of vitamin C by 4.3%, and the nitrate content by 22.45%, but had little influence on the soluble sugar content.

KeywordsSoil conditioner; Acidic soil; Oilseed rape; Yield; Quality

土壤酸化主要是指土壤中的H+和Al3+數量增加，導致土壤陽離子庫的耗竭，是土壤質量退化的重要形式之一[1，2]。土壤酸化不僅造成土壤中Ca、Mg、P等營養元素的流失，土壤理化性質惡化，土壤微生物活性降低，而且使得土壤中重金屬化合物和金屬元素Al的有效性提高，而酸性土壤中Al的毒害是抑制作物生長和導致作物減產的主要原因[3-5]。近年來，中國土壤酸化在酸度和酸化面積上均呈加速擴大趨勢[6]，嚴重制約了我國農業的可持續發展[7，8]。Guo等[9]研究表明，我國農田土壤pH值在過去20年間平均下降了約0.5個單位，相當于土壤酸量(H+)在原有基礎上增加了2.2倍。

施用土壤調理劑是修復退化土壤的重要措施之一[10], 土壤調理劑能有效改善土壤物理、化學和生物性質，使其更適宜于作物生長[11-14]。石灰是傳統的改良酸性土壤的調理劑，但長期或大量使用石灰會引起土壤板結，導致土壤中部分養分失衡甚至引起作物減產[15]。硅鈣鎂鉀調理劑作為一種工業副產物，一方面可調理土壤酸堿度，改良酸性土壤; 另一方面其含有大量的硅、鈣、鎂中量元素以及鐵、鉬、鋅、硼等微量元素，養分全面[16，17]。因此，我們針對膠東地區酸性土壤存在的問題，以盆栽小油菜為試驗材料，研究硅鈣鎂鉀調理劑在改良土壤酸化、提高作物產量和改善作物品質等方面的作用，探索解決膠東地區土壤酸化的新途徑。

1 材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2016年8月23日至10月22日在山東省農業科學院實驗農場進行。 供試土壤來自膠東種植了8年的蘋果園，棕壤， pH值5.67，硝態氮含量49.89 mg/kg，氨態氮83.09 mg/kg，速效磷27.61 mg/kg，速效鉀164 mg/kg，有機質1.31%。

1.2試驗材料

供試材料為“蘇州青”油菜。硅鈣鎂鉀調理劑成分見表1，硝基復合肥，N- P2O5- K2O含量為15%-15%-15%。

表1硅鈣鎂鉀調理劑指標

1.3試驗設計

采用單因素隨機區組試驗設計, 設4個處理,分別為：空白對照CK, 不施用任何肥料和調理劑；T，單施土壤調理劑處理；F, 單施復合肥處理；T+F, 同時施用調理劑和復合肥處理。每處理重復3次。調理劑施用量為48.9 g/盆，全部基施；復合肥施用量為3.67 g/盆，全部基施。8月23日播種，盆直徑25 cm, 每盆裝土10 kg，播種若干粒，15天后間苗，每盆留10棵油菜。盆栽灌溉均使用pH值為6.78的去離子水。

1.4測定項目及數據分析

土壤pH值和電導率測定:盆栽試驗開始后，分別于0、1、2、5、10、30、60、120天測定土壤pH值及電導率，每盆分不同位置，同一高度測4個點，油菜收獲后仍定期灌溉及測定直至120天。

田間試驗結束時，每個處理隨機采取5棵油菜鮮樣用于測定硝酸鹽、VC、可溶性糖含量。硝酸鹽含量采用硫酸-水楊酸比色法測定；VC含量采用2, 6-二氯靛酚滴定法測定；可溶性糖采用蒽酮比色法測定。

試驗數據采用Micrsoft Excel和DPS軟件分析處理。

2 結果與分析

2.1土壤調理劑對土壤pH值及電導率的影響

由圖1看出，調理劑施入后， T、T+F處理的土壤pH值顯著升高，由原來的5.67提高到7.50以上；復合肥的施加可以使土壤pH值提高0.2左右；無調理劑處理(CK、F)土壤pH值處理在7天左右略微提高，30天后，所有處理土壤的pH值均降低，60天之后pH值基本保持不變。

由圖2可以看出， F、T+F處理土壤電導率升高明顯，這是由于復合肥中大量無機鹽溶解造成的；單施調理劑處理(T)土壤電導率在施用7天后才有顯著提高，說明調理劑中的枸溶性物質在土壤中逐漸溶解，從而提高了土壤的電導率。

圖1 土壤pH值隨時間變化曲線

圖2 土壤電導率值隨時間變化曲線

2.2土壤調理劑對油菜生長及產量的影響

由表2看出, 與空白對照(CK)處理相比, 單施復合肥和調理劑均能顯著提高油菜產量；單施調理劑處理(T)油菜產量比CK提高13.0%；單施復合肥處理(F)油菜產量比CK提高31.1%；調理劑和復合肥配合施用處理(T+F)油菜產量提高45.0%，說明調理劑和復合肥配合施用對作物增產效果明顯。

表2不同施肥處理對油菜株高及產量的影響

處理株高(cm)產量(g/盆)增產率(%)CK7.42a779.6dT7.89b881.2c13.0F8.22c1022.04b31.1T+F8.65d1130.4a45.0

2.3土壤調理劑對油菜營養品質的影響

人類膳食中90%以上的VC來自蔬菜和水果[18]，并且蔬菜對人體攝入硝酸鹽的貢獻率超過80%[19，20]。由表3可以看出，施用調理劑處理(T)油菜VC含量最高，比CK處理提高4.3%，調理劑和復合肥配施處理VC含量最低。與CK相比，施用調理劑和復合肥均可顯著提高油菜的硝酸鹽含量，其中調理劑處理硝酸鹽含量增加量最少，比CK高22.45%，而調理劑與復合肥配施硝酸鹽提高達56.16%。這是因為油菜是喜氮作物，復合肥中氮肥的施用會導致植株累積硝態氮，從而增加了油菜硝酸鹽含量。可溶性糖是參與細胞滲透調節的主要物質之一，糖的積累能提高細胞滲透濃度，增加植物的抗性。與CK和T處理相比， F、T+F處理顯著降低了油菜的可溶性糖含量，調理劑對油菜可溶性糖含量基本沒有負面影響。

表3不同施肥處理對油菜品質的影響

處理VC(mg/kg)硝酸鹽(mg/kg)可溶性糖(%)CK421.82a38.39c1.64aT439.85a47.01b1.61aF411.38a57.44a0.90bT+F342.78b59.95a0.87b

3 小 結

本試驗結果表明，施用調理劑短期內可以顯著提升酸性土壤的pH值和電導率，而復合肥對酸性土壤的pH值影響不大。調理劑的加入可以顯著提高油菜產量，調理劑和復合肥配合施用對油菜增產效果最為明顯；調理劑的加入可以提高油菜的VC含量并且對可溶性糖影響不大，改善了油菜品質。而復合肥的加入會降低油菜VC和可溶性糖含量，顯著提高硝酸鹽含量，可見過量施肥會降低油菜的品質。因此，調理劑可以作為酸性土壤調理劑來改善土壤生態系統，提高土壤質量，在農業上具有一定的應用前景。

[1] Breemen N V, Driscoll C T, Mulder J. Acidic deposition and internal proton in acidification of soils and water[J]. Nature, 1984, 307(5952): 599-604.

[2] Whalen J K, Chang C, Clayton G W. Cattle manure and lime amendments to improve crop production of acidic soils in northern Alberta[J]. Canadian Journal of Soil Science, 2002, 82(2): 227-238.

[3] 魏嵐，楊少海，鄒獻中．不同土壤調理劑對酸性土壤的改良效果[J]．湖南農業大學學報(自然科學版)，2010，36(1)：77-81．

[4] Ma J F, Ryan P R, Delhaize E. Aluminium tolerance in plants and the complexing role of organic acids[J]. Trends in Plant Science, 2001, 6(6): 273-278．

[5] 何龍飛，王愛勤，劉友良．植物耐鋁性機制的研究進展[J]．廣西農業生物科學，2003，22(1): 58-62.

[6] 陳廷欽．土壤調理劑及應用進展[J]．云南大學學報，2011，33(S1): 338-342.

[7] 李嵐濤，魯劍巍，任濤． 酸化土壤調理劑在油菜上的應用效果[J]. 華中農業大學學報，2014，33(5):57-60．

[8] Miao Y, Stewart B A, Zhang F S. Long-term experiments for sustainable nutrient management in China. A review[J]. Agronomy for Sustainable Development, 2011, 31(2): 397-414.

[9] Guo J H，Liu X J，Zhang F S． Significant acidification in major Chinese croplands[J]. Science, 2010, 327(5968): 1008-1010．

[10] 谷雨，蔣平，李志明．不同土壤調理劑對酸性土壤的改良效果[J]． 湖南農業科學，2015 (3) : 61-64．

[11] 吳增芳．土壤結構改良劑[M]．北京: 科學出版社，1976：24-34．

[12] 張曦，王旭．四種土壤調理劑對鎘、鉛的吸附效果研究[J]. 中國土壤與肥料，2012 (4) : 6-10．

[13] 王小彬，蔡典雄，張樹勤．土壤調理劑對旱、鹽條件下草種萌發的影響[J]．植物營養與肥料學報，2003，9(4):462-466．

[14] Bhardwaj A K, Mclaughlin R A, Levy G J. Depositional seals in polyacrylamide -amended soils of varying clay mineralogy and texture[J]．Journal of Soils and Sediments,2010,10:494-504．

[15] 孟賜福，水建國，吳益偉．紅壤旱地施用石灰對土壤酸度、油菜產量和肥料利用率的長期影響[J]．中國油料作物學報，1999，21(2):45-48．

[16] 馮琛． 硅鈣鎂鉀肥在陜西省農作物應用效果試驗研究初報[J]． 陜西農業科學，2005(6): 14-15, 23．

[17] 張艷紅，段彩霞，薛旗． 硅鈣鎂鉀肥在花生上的施用效果研究[J]．現代農業科技，2011(8): 278．

[18] Lee S K, Kader A A．Preharvest and postharvest factors influencing vitamin C content of horticultural crops [J]．Postharvest Biology and Technology, 2000, 20: 207-220．

[19] Gangolli S D, van den Brandt P，Feron V J．Nitrate, nitrite and N-nitroso compounds[J]. European Journal of Pharmacology，Environmental Toxicology and Pharmacology, 1994, 292(1):1-38．

[20] Eichholzer M, Gutzwiller F. Dietary nitrates，nitrites，and N-Nitroso compounds and cancer risk: a review of the epidemiologic evidence[J]. Nutrition Review,1998,56(4):95-105.

EffectofAmendmentsonYield,QualityofOilseedRapeandImprovementofAcidicSoil

Fan Wenjing1, Yang Li2, Lin Haitao2, Song Xiaozong2, Liu Ping2, Chen Jianqiu5, Shen Yuwen2,3,4

(1.InstituteofAgriculturalQualityStandardsandTestingTechnology,ShandongAcademyofAgriculturalSciences,Jinan250100,China; 2.InstituteofAgriculturalResourcesandEnvironment,ShandongAcademyofAgriculturalSciences,Jinan250100,China; 3.KeyLaboratoryofWastesMatrixUtilization,MinistryofAgriculture,Jinan250100,China; 4.ShandongProvincialKeyLaboratoryofPlantNutritionandFertilizer,Jinan250100,China; 5.KingentaEcologicalEngineeringGroupCo.,Ltd./StateKeyLaboratoryofEfficientDevelopmentandIntegratedUtilizationofNutritionResources,Linshu276700,China)

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.09.021

2017-08-06

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2011BAD11B02); 山東省自然科學基金青年基金項目“生物表面活性劑體系聚集行為及其對重金屬污染土壤淋洗修復效果的影響”(ZR2016BQ30)； 山東省農業科學院青年英才培養計劃項目 “陰陽離子表面活性劑復配體系對水溶肥料溶解度的影響”

范文靜(1988—)，女，學士，研究實習員，主要從事農產品質量安全檢測工作。E-mail：waini6627@sina.com

沈玉文(1982—)，女，博士，副研究員，主要從事新型肥料研制工作。E-mail：wendy_yws@163.com

S156.2：S634.3

A

1001-4942(2017)09-0114-04