不同粒度珊瑚鈣質砂對小白菜生長、品質及土壤性質的影響

史云峰　王帥　王慧　楊智慧　鄂俊豐　趙牧秋

摘 ? 要 ? 采用盆栽試驗，以碳酸鈣為參比，探討了不同粉碎粒度珊瑚鈣質砂對小白菜生長、品質及土壤理化性質和酶活性的影響。研究結果表明，酸性磚紅壤添加5.0 mg·kg-1的不同粒度鈣質砂，能有效提升小白菜生長指標（株高、葉長、葉寬、葉片數、地上部鮮重、地上部干重、根長、SPAD）和品質指標（可溶性糖、可溶性蛋白、VC），提高土壤pH值、交換性鈣鎂含量和電導率，降低土壤交換性酸和交換性鋁含量，同時增強土壤脲酶、過氧化氫酶和脫氫酶活性，且改善效果隨鈣質砂粒徑的減小而加強。總體而言，粒徑為0.075～0.25 mm鈣質砂的施用效果與碳酸鈣相當，而粒徑<0.075 mm鈣質砂的施用效果優于碳酸鈣。

關鍵詞 ? ?珊瑚砂;鈣質砂;土壤改良;小白菜;生長;品質

中圖分類號：S606.1;S156 ? ?文獻標志碼：A ? ?DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.13.002

由于氣候特征和長期不合理施肥、不合理耕作等原因，熱帶土壤表現出嚴重的酸、瘦、砂、黏等不利于作物生長、發育的問題[1]。施用石灰或石灰石粉改良是降低土壤酸性、提高土壤可持續利用的傳統方法[2]，但長期大量施用會導致土壤板結、中微量元素失衡等問題[3]。

在熱帶淺海區域堆積著大量珊瑚鈣質砂，其主要來源為珊瑚碎屑、貝殼、有孔蟲等海洋動物，主要化學成分是碳酸鈣和碳酸鎂，還含有鍶、鋅、錳、銅等微量元素和少量氮、磷、鉀元素[4]。珊瑚鈣質砂通常在港灣、航道建設或沿海工程開挖過程大量產生，如將其丟棄或閑置不僅會占用寶貴的土地或海域資源，還會影響周圍景觀;如將其用于熱帶酸性土壤改良，則不僅能變廢為寶、節約占地，還能保護耕地、提高作物產量，可謂一舉兩得。本研究通過小白菜盆栽試驗，探討向熱帶酸性土壤（磚紅壤）添加不同粉碎粒度的珊瑚鈣質砂對作物生長和土壤理化性質的影響，以期為鈣質砂的農業應用提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小白菜（Brassica chinensis L.）品種為京研快菜5號。

供試土壤為酸性花崗巖磚紅壤，取自海南省三亞市天涯區妙林村，其基本理化性質為：pH值4.53，電導率1.54 mS·cm-1，有機質12.7 g·kg-1，有效磷14.3 mg·kg-1，速效鉀28.5 mg·kg-1，NH4+-N 3.5 mg·kg-1，NO3--N 11.6 mg·kg-1。土壤取回實驗室后，去除石塊及植物殘體，粉碎過2 mm篩，風干備用。

供試珊瑚鈣質砂取自三亞小東海，取回實驗室后用清水洗凈、烘干、粉碎、篩分備用。

1.2 試驗設計

盆栽試驗在海南熱帶海洋學院園藝基地進行。試驗共設5個處理：CK（不添加鈣質砂和碳酸鈣），T35（鈣質砂過35目篩而被60目篩截留，粒徑0.25～0.5 mm），T60（鈣質砂過60目篩而被200目篩截留，粒徑0.075～0.25 mm），T200（鈣質砂過200目篩，粒徑<0.075 mm），CC（參比處理，純碳酸鈣粉過200目篩）;鈣質砂或碳酸鈣的添加量均為5.0 g·kg-1土壤，每處理重復5次。所有處理氮（100 mg·kg-1）、磷（50 mg·kg-1）、鉀（50 mg·kg-1）肥用量一致并做基肥一次性施用。取風干磚紅壤5 kg與基肥和鈣質砂（或碳酸鈣）混合均勻后，裝入聚乙烯盆（上口徑25 cm，下口徑20 cm，高18 cm）中，用水濕透。2019年7月4日播種;7月12日間苗定植，每盆留取長勢基本一致的小白菜幼苗3株;8月10日一次性收獲并測定小白菜生長和品質指標。土壤過2 mm篩，部分風干后保存用于測定理化性質，部分保存于4 ℃用于測定酶活性。

1.3 測定方法和指標

小白菜生長指標，包括株高、葉長、葉寬、根長、地上部鮮重、根鮮重等直接用直尺或天平測定;植物鮮樣105 ℃殺青后70 ℃烘干稱量干重;根冠比采用根干重與地上部干重的比值;葉綠素應用便攜式葉綠素測定儀（SPAD-502plus）在采收前測定;可溶性糖、可溶性蛋白和硝酸鹽含量分別采用蒽酮法、BCA法和水楊酸法測定[5]，VC含量采用二氯靛酚法測定（GB 5009.86-2016）。

土壤理化性質指標，包括pH值、電導率、有機質、有效磷、速效鉀、NH4+-N、NO3--N、交換性酸、交換性鋁和交換性鈣鎂等，參照文獻[6]進行;土壤脲酶、蔗糖酶及過氧化氫酶活性采用文獻[7]推薦的方法測定;脫氫酶的測定方法參見文獻[8]。

1.4 數據處理

所有試驗數據采用Excel 2010處理，采用SPSS 22.0進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同粒度珊瑚鈣質砂對小白菜生長的影響

由表1可見，添加不同粒徑鈣質砂（T35、T60、T200）和碳酸鈣（CC）處理小白菜株高、葉長、葉寬、葉片數、地上部鮮重、地上部干重、根長、SPAD等指標均顯著高于CK（P<0.05），根冠比顯著低于CK（P<0.05），只有根鮮重和根干重各處理間無顯著性差異。T60處理在促進小白菜生長方面的表現總體與參比CC一致，而T200處理小白菜的株高、葉寬、地上部鮮重、地上部干重和SPAD均顯著高于T35、T60和CC（P<0.05）。總體而言，酸性磚紅壤添加5.0 g·kg-1不同粒徑的鈣質砂，均能有效提升小白菜的生長指標，且隨粒徑的減小增產趨勢增強。

2.2 不同粒度珊瑚鈣質砂對小白菜品質的影響

由圖1可知，不同粒度珊瑚鈣質砂的施用，能顯著提升小白菜可溶性糖、可溶性蛋白、VC和硝酸鹽含量，且含量隨鈣質砂粒徑的減小而升高。參比CC處理小白菜的可溶性糖含量與T60和T200接近，可溶性蛋白和VC含量與T35接近，而硝酸鹽含量與T200無顯著性差異。

2.3 不同粒度珊瑚鈣質砂對土壤理化性質的影響

由表2可見，鈣質砂的添加顯著提升了酸性土壤的pH值，且提升幅度隨粒徑的減小而增大。與此同時土壤電導率和交換性鈣鎂含量增加，而交換性酸和交換性鋁含量降低。隨鈣質砂粒徑的減小，土壤有機質、速效鉀和NH4+-N含量有所降低，而有效磷和NO3--N含量基本不變。參比CC改變磚紅壤理化性質的能力大體上與T200處理表現一致。

2.4 不同粒度珊瑚鈣質砂對土壤酶活性的影響

由圖2可知，隨鈣質砂粒徑的減小，土壤脲酶、過氧化氫酶和脫氫酶活性總體呈增強趨勢且顯著高于對照（P<0.05），而蔗糖酶活性呈降低趨勢。參比CC蔗糖酶活性顯著低于其他處理（P<0.05），脲酶活性與T60基本一致，而過氧化氫酶、脫氫酶與T60和T200均無顯著性差異。

3 小結與討論

本研究結果表明，土壤中添加鈣質砂：1）能有效提升小白菜的生長指標，增加其營養物質（可溶性糖、可溶性蛋白和VC）含量，但不能降低其硝酸鹽含量;2）能有效提升酸性土壤pH值、交換性鈣鎂含量和電導率，降低其交換性酸和交換性鋁含量;3）提高土壤NO3--N含量，降低土壤有機質、速效鉀和NH4+-N含量，而對有效磷含量無影響;4）提升脲酶、過氧化氫酶和脫氫酶活性，降低蔗糖酶活性;5）隨鈣質砂粒徑的減小，其對土壤理化性質和小白菜生長的改善能力增強;6）T60處理的效果與CC相當，T200處理的效果優于CC。

土壤中有機質、氮、磷、鉀和微量元素等都會影響蔬菜的生長及品質[9]。施用鈣質砂能有效促進作物生長的原因有：1）與市售碳酸鈣相比，珊瑚砂的鈣含量稍低，但卻含有較豐富的鎂、鍶、硼、鋅、錳、銅等中微量營養元素，這些元素的加入不僅能夠更好地滿足作物的生長需求，還能有效提升其產量和品質[10];2）施用鈣質砂提升了酸性土壤的pH值，增加了部分養分的可利用性[11];3）降低了強酸性土壤對作物的酸害和鋁毒。

鈣質砂的主要成分是碳酸鈣和碳酸鎂，其施入后可中和土壤中的活性H+，生成HCO3-或CO2，對土壤酸性具有顯著的降低作用;同時隨土壤pH值的升高，Al3+與OH-形成沉淀，活性Al3+含量降低[12]。難溶的碳酸鹽進入酸性土壤后逐漸溶解，Ca2+、Mg2+等離子釋放，可向土壤提供大量交換性陽離子，使土壤可交換性鈣鎂含量增加，同時土壤電導率亦隨之提高。

珊瑚鈣質砂是一種疏松多孔材料[13]。隨鈣質砂粉碎粒徑的減小，其比表面積顯著提升，與酸性土壤接觸和反應的頻率加快，故而其改善土壤理化性質的能力增強。各地開挖疏浚得到的鈣質砂的天然粒徑分布多有不同，但<2 mm的細粒部分往往占50%以上，其中又以0.1～0.5 mm部分居多[14]。因此可推斷，如果天然鈣質砂不加以粉碎直接施用，其對土壤的改善效果應介于本研究的T35和T60之間。

鈣質砂的施用對土壤養分含量的影響較為復雜。一方面，隨土壤酸性的降低，土壤微生物數量和多樣性得到改善[15]，酶活性增強，土壤礦化速率升高，這導致其有機質含量降低，速效養分含量提升;另一方面，隨土壤pH值的升高，氨揮發和硝化作用增強[16]，有效磷被鈣化固定的比例上升，又導致部分速效養分含量降低;加之各處理作物生長狀況有所不同，對各種營養元素的吸收量亦存在差異，最終導致土壤養分含量隨鈣質砂的添加趨勢各異。

參考文獻：

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（責任編輯：丁志祥）

收稿日期：2020-02-07

基金項目：三亞市農業科技創新項目“常年蔬菜土壤質量提升關鍵技術研究與推廣”（2018NK05）;海南省大學生創新創業計劃項目“海洋鈣質砂改良對酸性土壤質量及蔬菜產量和品質的影響”（2017155）、“濱海農用沙地土壤微生物和酶活性對施用有機肥的響應”（2017143）。

作者簡介：史云峰（1981—），男，內蒙古赤峰人，博士，教授，主要從事土壤與植物營養學研究。E-mail： shiyunfeng8189@sina.com。