木醋液對猴樟幼苗土壤養分有效性的影響

張麗華 韓浩章

( 宿遷學院建筑工程學院，江蘇 宿遷 223800)

猴樟（Cinnamomun bodinieri）為樟科（Lauraceae）、樟屬（Cinnamomum）常綠喬木，是我國亞熱帶常綠闊葉林中的伴生樹種之一，對土壤要求不嚴，具有生長迅速、材質優良、樹形美觀、抗病蟲害、抗污染、適應性強等優點[1]。猴樟主產我國，國外未見相關報道，國內最早將猴樟作為精油資源進行研究和應用[2]。2003年，貴州大學韋小麗課題組開始將猴樟作為林用樹種進行研究，并從光合特性和生長發育特性角度提出猴樟抗性和生長速度均優于香樟的結論[3-5]。李升星等[6]首次將猴樟作為園林綠化樹種進行引種栽培，并在江西地區相繼開展了猴樟越冬防寒技術和容器育苗技術研究，認為猴樟幼苗的生長速度優于香樟[7]。河南農業大學也嘗試將猴樟引入我國北方地區進行栽培，并通過抗寒性比較研究得出猴樟幼苗抗寒性優于香樟的結論[8]。因而，猴樟有可能替代香樟在我國北方地區園林綠化中推廣應用，其耐鹽堿、耐低溫品種選育和高效栽培技術研究也越來越受到學者的關注。樟屬植物一般較適宜生長在微酸性黏質土中，而我國蘇北地區城區綠地土壤有機質含量低、pH值在7.2～8.3，有效鉀、有效磷及微量元素等養分缺乏[9]，不利于樟屬植物養分吸收和生長發育，栽培過程中常發生缺鐵性黃化病，主要表現為葉片黃化，光合速率降低[10]，根系生長受到抑制，根系活力下降，Zn、Fe、N、Mn[11]、P、Mg[12]元素的吸收受到影響，土壤中養分有效性低成為限制樟屬植物在蘇北地區引種栽培的主要因素之一，通過外源化學藥劑改良樟屬植物生長的土壤環境、提高土壤養分的有效性也逐漸引起人們的關注，但硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨及螯合態鐵等外源化學藥劑的施用并未取得理想的效果[13]。近年來，人們發現木醋液作為一種含酸、酚、醛、酮、酯類等約200多種成分的可降解有機酸能改善土壤結構[14]，還可降低土壤pH值[15]，降低土壤鹽分[16]，提高土壤有機質含量[17]，調節土壤酶的活性[18-20]，通常被用于土壤改良，在上海地區也使得香樟黃化得到有效修復[21]。基于此，本研究以猴樟幼苗為材料，研究木醋液對其栽培土壤養分有效性的影響，以期為猴樟在蘇北地區引種推廣提供依據，為猴樟耐鹽堿機理研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

選取生長正常的1年生盆栽猴樟幼苗，盆高20 cm，上口直徑18 cm，苗高20～25 cm，栽培基質為基地田園土，土重3.0 kg、土壤pH 7.58、電導率（EC）817 μS/cm、有機質含量14.2 g/kg、有效鉀含量 15.64 μg/g、有效鐵含量 11.47 μg/g，銨態氮（NH4+-N）含量62.78 μg/g、硝態氮（NO3--N）含量 270.79 μg/g、有效磷含量 37.85 μg/g，每盆1株。2017年9月8日將幼苗移入盆中，在玻璃溫室中進行培養，共60盆，分4個處理，每處理15盆。2017年10月8日上午9：00以清水（0%）為對照，分別澆施體積比1%、2%、5%木醋液各800 mL/盆，清水pH為7.46，3個濃度木醋液的pH分別為3.49、4.25、5.04，此后進行正常水分管理。本試驗所用木醋液為東營潤益生物科技有限公司提供，pH為2.9，水分含量18.77%、酸類含量14.61%、酚類含量14.18%、醇類含量29.09%、醛酮類含量21%、酯類含量1.62%，烷烴類含量0.7%。

1.2 取樣方法

處理當天（記為0天）下午3：00開始取土，其后第7、14、21、28天分別取土檢測。取土時參考顏路明等[22]的方法略作修改，取0～15 cm深度距根部2 cm以內的根區土壤樣品，去除植物殘根，土樣過80目篩，作好標記并保存于4 ℃冰箱中，用于土壤pH值、EC值、有機質含量、有效鉀含量、有效鐵含量，NH4+-N含量、NO3--N含量和有效磷含量的測定。

1.3 測定方法

土壤pH值采用pH計（梅特勒FE20K）測定（m（土）∶m（水）=1∶5）；電導率采用電導率儀（上海越平DDS-307）測定（m（土）∶m（水）=1∶5）；土壤有機質含量采用外加熱硫酸法測定[23]；有效鉀含量采用火焰分光光度計法測定[23]；有效鐵含量采用原子吸收法測定[23]；NH4+-N含量采用靛酚藍比色法測定[23]；NO3--N含量采用紫外分光光度計法測定[23]；有效磷含量采用鉬銻抗比色法測定[23]。分別于第7、14、21、28天檢測以上各指標，3次重復測定，取平均值進行統計。

1.4 分析方法

采用Microsoft Excel制表，用SPSS 21.0進行數據統計分析。采用最小顯著差數法(LSD)分析數據之間的差異性。

2 結果與分析

2.1 木醋液對猴樟幼苗土壤pH值的影響

由表1可知，在處理0天時，1%濃度木醋液處理的土壤pH值比對照降的降低了1.06%，而2%和5%處理的土壤pH值分別比對照的提高了2.11%和3.17%。隨著培養時間的延長，對照的土壤pH值基本維持在7.49～7.65之間，而木醋液處理的呈緩慢下降趨勢。到第28天時，不同濃度木醋液處理的土壤pH值分別比對照的低了4.31%、2.22%、0.26%，其中2%和5%處理的土壤pH值與對照的差異不顯著，而1%木醋液處理的與對照的差異顯著(P＜0.05)。

表 1 不同濃度木醋液對猴樟幼苗土壤pH值的影響Table 1 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil pH value of C. bodinieri seedlings

2.2 木醋液對猴樟幼苗土壤EC值的影響

由表2可知，在處理0天時，1%濃度木醋液處理的土壤EC值比對照的降低了9.42%，而2%和5%處理的土壤EC值分別比對照的提高了0.12%和15.06%。隨著培養時間的延長，對照的土壤EC值呈緩慢先升高后下降趨勢，基本維持在815～833 μS/cm之間，而木醋液處理的呈緩慢下降趨勢。到第28天時，不同濃度木醋液處理的土壤EC值分別比對照的低了10.31%、5.03%、0.49%，其中5%處理的土壤EC值與對照的差異不顯著，而1%和2%木醋液處理的與對照的差異顯著 (P＜0.05)。

表 2 不同濃度木醋液對猴樟幼苗土壤EC值的影響Table 2 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil EC value of C. bodinieri seedlings

2.3 木醋液對猴樟幼苗土壤有機質含量的影響

由表3可知，在處理0天時，各濃度木醋液處理的土壤有機質含量分別比對照的提高了3.52%、7.75%和15.49%，其中1%濃度木醋液處理的土壤有機質含量與對照的差異不顯著。隨著培養時間的延長，各處理的土壤有機質含量均呈先升高后下降趨勢，對照的土壤有機質含量基本維持在13.2～14.8 g/kg之間，木醋液處理的在第7天時達到最高點，其土壤有機質含量分別比對照的提高了86.99%、133.56%、191.11%，之后開始下降。到第28天時，不同濃度木醋液處理的土壤有機質含量分別比對照的仍然提高了11.19%、14.93%、54.48%，均與對照的差異顯著(P＜0.05)。

表? 3 不同濃度木醋液對猴樟幼苗土壤有機質含量的影響Table 3 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil organic matter content of C. bodinieri seedlings

2.4 木醋液對猴樟幼苗土壤NH4+-N含量的影響

由表4可知，在處理0天時，1%濃度木醋液處理的土壤NH4+-N含量比對照的降低了14.91%，而2%和5%處理的土壤NH4+-N含量分別比對照的提高了58.84%和108.62%。隨著培養時間的延長，對照的土壤NH4+-N含量呈緩慢升高趨勢，基本維持在61.65～70.29 μg/g之間，而不同濃度木醋液處理的土壤NH4+-N含量呈緩慢下降趨勢。到第28天時，1%濃度木醋液處理的土壤NH4+-N含量比對照的低了33.02%，而2%和5%濃度木醋液處理的分別比對照的高21.23%和60.55%，3種處理的土壤NH4+-N含量均與對照的差異顯著 (P＜0.05)。

表 4 不同濃度木醋液對猴樟幼苗土壤NH4+-N含量的影響Table 4 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil NH4+-N content of C. bodinieri seedlings

2.5 木醋液對猴樟幼苗土壤NO3--N含量的影響

由表5可知，在處理0天時，各濃度木醋液處理的土壤NO3--N含量分別比對照的提高了7.95%、24.85%和48.45%。隨著培養時間的延長，對照的土壤NO3--N含量呈升高趨勢，而1%和2%濃度木醋液處理的呈先升高再下降趨勢，5%濃度木醋液處理的呈下降趨勢。到第28天時，1%和5%濃度木醋液處理的土壤NO3--N含量比對照的低了26.13%和34.61%，而2%濃度木醋液處理的比對照的高了1.83%，1%和5%濃度木醋液處理的土壤NO3--N含量與對照的差異顯著(P＜0.05)，2%濃度木醋液處理的與對照的差異不顯著。

2.6 木醋液對猴樟幼苗土壤有效磷含量的影響

由表6可知，在處理0天時，1%和2%濃度木醋液處理的土壤有效磷含量分別比對照的降低了11.57%和2.67%，但2%處理的土壤有效磷含量與對照的差異不顯著，而5%處理的土壤有效磷含量比對照的顯著提高了10.59%。隨著培養時間的延長，對照和木醋液處理的土壤有效磷含量

均呈緩慢升高趨勢。到第28天時，1%和2%濃度木醋液處理的土壤有效磷含量分別比對照的低了9.24%和0.97%，而5%濃度木醋液處理的比對照的提高了19.28%，其中2%木醋液處理的土壤有效磷含量與對照的差異不顯著，而1%和5%木醋液處理的與對照的差異顯著（P＜0.05）。

表 5 不同濃度木醋液對猴樟幼苗土壤NO3--N含量的影響Table 5 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil NO3--N content of C. bodinieri seedlings

表 6 不同濃度木醋液對猴樟幼苗土壤有效磷含量的影響Table 6 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil effective phosphorus content of C. bodinieri seedlings

2.7 木醋液對猴樟幼苗土壤有效鉀含量的影響

由表7可知，在處理0天時，不同濃度木醋液處理的土壤有效鉀含量分別比對照的提高了3.71%、4.80%和7.10%。隨著培養時間的延長，各處理的土壤有效鉀含量呈緩慢下降趨勢，木醋液處理的下降速率較快。到第28天時，不同濃度木醋液處理的土壤有效鉀含量分別比對照的低了8.63%、4.14%、21.23%，其中1%和5%處理的土壤有效鉀含量與對照的差異顯著(P＜0.05)，而2%木醋液處理的與對照的差異不顯著。

表 7 不同濃度木醋液對猴樟幼苗土壤有效鉀含量的影響Table 7 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil effective potassium content of C. bodinieri seedlings

2.8 木醋液對猴樟幼苗土壤有效鐵含量的影響

由表8可知，在處理0天時，各濃度木醋液處理的土壤有效鐵含量比對照的降低了2.01%、1.30%和4.01%，但差異不顯著。隨著培養時間的延長，對照和5%濃度木醋液處理的土壤有效鐵含量呈緩慢下降趨勢，分別維持10.09～11.47 μg/g和9.57～11.01 μg/g之間，而1%和2%濃度木醋液處理的呈緩慢上升趨勢。到第28天時，1%和2%濃度木醋液處理的土壤有效鐵含量分別比對照的提高了15.21%、20.36%，而5%濃度木醋液處理的土壤有效鐵含量比對照的降低了6.82%，均與對照的差異顯著（P＜0.05）。

表 8 不同濃度木醋液對猴樟幼苗土壤有效鐵含量的影響Table 8 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil effective iron content of C. bodinieri seedlings

3 結論與討論

近年來，木醋液作為一種可降解有機酸逐漸被用于改良土壤環境并取得成功，研究人員普遍認為木醋液處理能顯著降低鹽堿地pH值和可溶性鹽濃度，提高土壤有機碳、銨態氮及硝態氮的含量，提高土壤酶活性，但存在濃度效應[14-20]。從本研究結果來看，1%濃度木醋液處理在初期顯著降低了猴樟幼苗盆栽土壤的EC、有效磷含量和NH4+-N含量，顯著提高有效鉀含量和NO3--N含量，但對土壤有機質含量、土壤pH、有效鐵含量影響不顯著；而2%濃度木醋液處理在初期顯著提高猴樟幼苗盆栽土壤有效鉀含量、土壤有機質含量、NH4+-N含量、NO3--N含量，對土壤的EC、土壤pH、有效磷含量、有效鐵含量影響不顯著；5%濃度木醋液處理在初期顯著提高猴樟幼苗盆栽土壤的pH值、EC值、有效鉀含量、土壤有機質含量、NH4+-N含量、NO3--N含量、有效磷含量，顯著降低有效鐵含量，與周紅娟等[18]、范春麗等[19]的結果基本一致。木醋液中含有大量的有機活性成分[15]，能為土壤帶來有機碳、可溶性有機氮化合物及少量的K+、NH4+-N等養分[19,24]，并在有機酸類物質作用下，促進土壤有機物料分解轉化，改善土壤中NO3--N等速效養分的供應水平，且施用濃度越高，提供的養分越多[21]。木醋液中的H+進入土壤體系后存在多種去向[25]，當5%濃度木醋液處理后，土壤pH值上升，這表明土壤體系中存在質子的消耗過程[26]。一是土壤中存在大量鐵鋁氧化物和粘土礦物，通過其表面羥基(-OH)質子化過程使溶液中H+的濃度迅速降低；二是通過陽離子交換機制轉化為可交換性酸，使溶液中H+的濃度迅速降低。土壤中可溶性鹽濃度和土壤EC值會隨之升高[15]，而過高的EC值會對植物[27]和土壤微生物[28]產生危害；2%濃度木醋液含有的有機酸和有機活性分子較少[29]，質子的消耗過程偏弱，對土壤環境的影響不顯著，土壤有效磷、有效鐵等養分與對照差異不顯著；1%濃度木醋液含有的有機酸和有機活性分子更少，質子的消耗過程更弱，在增加土壤溶液H+濃度的同時，能通過交換作用使原本固定的部分養分得到釋放，這些養分可能又通過吸附作用與木醋液中攜帶的有機質絡合[16]，因而暫時降低NH4+、有效磷、有效鐵等養分的有效性。

研究表明，木醋液處理對土壤養分有效性的影響與土壤中微生物種類和數量的改變密切相關[30]。胡妍玢等[21]認為木醋肥能使香樟（Cinnamomum camphora）林下土壤微生物數量增加、酶活性提高、化學性質得到改良。但木醋液濃度對微生物數量具有促進與抑制的雙重功效[31]，濃度過高或過低，促進作用均會減弱[32]。在處理過程中，低濃度木醋液促進土壤中微生物含量和活性增加，消耗大量的有機質和氮素營養（主要是NH4+-N和NO3--N）等養分[33]，從而引起體系中養分離子含量下降，EC值也隨之下降；高濃度木醋液中的酚類和有機酸類化合物數量多，對微生物的毒害抑制強，抑制微生物的繁殖和生物活性[34]。從本試驗結果來看，隨著培養時間的延長，1%和2%濃度木醋液處理的土壤pH值、EC值、NH4+-N含量、有效鉀含量、土壤有機質含量、NO3--N含量呈緩慢下降趨勢，而有效磷含量和有效鐵含量呈緩慢上升趨勢；5%濃度木醋液處理的土壤有機質含量、NH4+-N含量、NO3--N含量、有效鐵含量、pH值、EC值、有效鉀含量呈下降趨勢，有效磷含量呈緩慢上升趨勢。在培養第14～21天時，1%濃度處理的土壤NH4+-N含量、有機質含量、NO3--N含量下降較快，這應該與木醋液促進土壤微生物活性的增加而暫時增加了微生物對土壤中碳氮的消耗有關[35]，并進一步導致土壤微生物與植物生長發育之間產生養分競爭；2%濃度木醋液處理后顯著提高土壤有機質含量、NH4+-N和NO3--N的含量，且這些養分含量顯著高于1%濃度處理，這能為土壤微生物與植物生長發育提供足夠的養分，土壤微生物與植物生長發育之間的養分競爭現象不顯著；而5%濃度木醋液處理過程中，隨著土壤中有機物逐漸被分解或揮發，毒害抑制作用逐漸減弱，微生物數量和活性逐漸開始恢復，從而引起養分數量緩慢減少，EC值也隨之緩慢下降。但5%濃度木醋液處理的微生物數量和活性低，降低了微生物對土壤碳氮的消耗，其有機質含量、NH4+-N含量均高于1%和2%濃度木醋液處理。5%濃度木醋液培養過程中，其NO3--N的含量迅速下降，低于1%和2%濃度木醋液處理，原因可能是高濃度木醋液處理影響了硝化細菌的數量和活性，或者是土壤N2O或NO等排放增加的緣故[36]。5%濃度木醋液處理過程中的有效鐵和有效鉀含量迅速下降，這可能與土壤中較高含量有機質的吸附及土壤固定作用有關[16]。另外，試驗中發現施用木醋液濃度越高，對提高土壤有效磷含量越有效，且在猴樟幼苗培養過程中土壤有效磷含量變化并不顯著，這與周紅娟等[18]、潘潔等[24]的研究結果類似。其原因可能是木醋液中的有機酸參與土壤有效磷的轉化過程[37]，幼苗培養過程中土壤有效磷含量變化不顯著的原因可能與微生物的繁殖和活性對磷的需求量少有關[38]，對于木醋液處理影響土壤磷素有效性的機理尚需要進一步研究。

綜合研究表明，不同濃度木醋液處理能影響猴樟幼苗土壤養分有效性，各土壤養分含量在木醋液處理第21天后基本處于迅速下降或趨于穩定的趨勢，此時，1%濃度處理的土壤pH值、EC值、NH4+-N含量、有效鉀含量、NO3--N含量和有效磷含量顯著低于對照，土壤有機質含量和有效鐵含量顯著高于對照；2%濃度處理的土壤有機質含量、NH4+-N含量、有效鐵含量顯著高于對照，而EC值顯著低于對照，土壤pH值、NO3--N含量、有效鉀含量和有效磷含量與對照差異不顯著；5%濃度處理的土壤有機質含量、NH4+-N含量和有效磷含量顯著高于對照，而NO3--N含量、有效鐵含量、有效鉀含量顯著低于對照，土壤pH值、EC值與對照差異不顯著。由此可以看出，2%濃度處理對改良盆栽猴樟幼苗土壤養分狀況效果最好，在處理時間上最好每21天施用1次。