蚯蚓糞與椰糠配施對鹽漬土的改良效應

鄧 曉，武春媛，吳永梅，李 怡，吳東明，譚華東，李勤奮*

（1.中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所，海南 海口 571101；2.國家農業環境儋州觀測實驗站，海南 儋州 571737；3.海南省熱帶生態循環農業重點實驗室，海南 海口 571101）

中國鹽漬土面積大，分布廣，特別是沿海地區，土地鹽漬化問題十分嚴峻［1］。沿海地區過高的土壤含鹽量是制約土地復墾的關鍵因素［2］。土壤的鹽漬化是制約鹽堿區域農業發展和生態環境改善的突出問題，土壤改良是高效利用鹽漬土資源的重要途徑［3］。現階段的改良措施主要包括工程［4-6］、化學［7-10］、物理［11-12］和生物措施［13-16］等。生物改良措施是利用耐鹽植物、微生物菌肥、有機肥來改良鹽漬土壤。通過植物或者微生物的生命活動改善土壤結構，增加土壤的孔隙度和養分，對土壤理化性質起到很好地調節作用。利用有機肥來改良鹽漬化土壤，一方面可以改變土壤物理性狀，改善團粒結構，增加農作物的產量；另一方面，有機肥的施用會增加土壤中微生物的活性和數量，促進土壤中鹽分的遷移和轉化，降低鹽分濃度［17-18］。蚯蚓糞具有良好的團粒結構，富含微生物、生物活性物質等，在施入土壤后通過對周圍土壤進行礦化作用，將土壤中的有效養分釋放出來，還能增加土壤腐殖質的含量，比一般有機肥更能發揮改良土壤的作用［19-20］。椰糠疏松、透氣，具有良好的孔隙結構和較強的保濕保溫能力等綜合優良的物理性質，同時也具有高有機質和營養化學吸收能力以及較強的緩沖作用，利于培育強壯健康無菌種苗［21］。本研究探討蚯蚓糞與椰糠配施對鹽漬土理化性質的直接影響，以期為鹽漬土改良提供一定的參考依據，為提高土壤質量，促進土壤的可持續利用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤采自海南省文昌市蘭溪村羅豆農場（N 19°59′28.4″，E 110°37′2.3″）；供試空心菜品種為臺灣竹葉種空心菜；供試蚯蚓糞和椰糠來自海南大學儋州校區農科基地。人工海水參照Shi等［22］的配方配制（每升水）：NaCl 26.726 g，MgCl22.26 g，MgSO43.248 g ，CaCl21.153 g，NaHCO30.198 g，KCl 0.721 g。

1.2 試驗設計

本試驗于2017年4月至5月在中國熱帶農業科學院儋州試驗基地溫室大棚內進行，取已經風干的土壤樣品分別用20%、60%和100%的人工海水淹泡7 d制成3種不同等級（輕度、中度和重度）的鹽漬土。然后按照表1分別加入不同比例的蚯蚓糞和椰糠，其中土壤占20份，蚯蚓糞和椰糠分別各占0、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4份。即對每種鹽漬土設置未施肥、單施蚯蚓糞、單施椰糠和蚯蚓糞+椰糠按不同組合配施64個處理，每個處理3次重復，共192個處理。蚯蚓糞、椰糠與不同鹽度的鹽漬土混合均勻后直接播種空心菜，每盆播種10顆種子。待種子出苗7 d后間苗，每盆留取長勢比較一致的空心菜苗5棵，每盆植株栽培條件與管理方式完全相同，種子出苗后30 d測量空心菜植株株高并采收空心菜，采收空心菜時，將每棵植株連根拔出，洗凈葉片及根部的泥土，測定根部和地上部質量。然后針對不同鹽度的鹽漬土選取未施肥處理、空心菜單株平均產量處于明顯優勢的蚯蚓糞+椰糠配施處理和與之對應的單施蚯蚓糞處理、單施椰糠處理，分別采集土壤樣品，風干后分析土壤pH值、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀和Cl-含量。

表1 蚯蚓糞-椰糠改良劑配方組合

1.3 土壤理化性狀測定方法

參照魯如坤［23］的方法，土壤pH值用土壤pH計測定；土壤有機質采用重鉻酸鉀法測定；土壤堿解氮采用堿解擴散法測定；土壤有效磷采用鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用火焰光度法測定；土壤Cl-采用離子色譜法HJ/T 84-2001測定。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 2010進行數據分析和圖表制作。采用Duncan法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 蚯蚓糞與椰糠配施對20%人工海水淹泡鹽漬土的改良效果

從表2和表3可以看出，20%人工海水淹泡的土壤種植空心菜后，E2處理的平均株高和單株平均產量均表現出最高值。空心菜平均株高達43.4 cm，單株平均產量達9.43 g/株。空心菜平均株高比未施肥處理A1、單施蚯蚓糞處理A2、單施椰糠處理E1分別提高56.1%、49.7%、48.6%，均達極顯著水平（P＜0.01）；單株空心菜平均產量分別是處理A1、A2和E1的2.8、2.1和2.6倍，均達極顯著水平（P＜0.01）。說明蚯蚓糞、椰糠與鹽漬土體積比為1∶2.5∶20的組合（E2）改良效果最好。圖1表明，未施肥處理A1的土壤pH值為5.43，屬于酸性土壤（表4），蚯蚓糞與椰糠按照1∶2.5（E2）配施后土壤pH值為6.37，屬于接近中性的微酸性土壤。最佳組合E2種植空心菜后土壤酸堿度得到明顯改善，pH值極顯著高于A1、A2和E1處理，分別提高0.94、0.47和0.49個單位（P＜0.01）。E2處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量也均得到明顯提高，而土壤Cl-含量卻極顯著降低（P＜0.01）。E2處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量比A1處理分別提高了13.5%、15.7%、34.9%和92.4%，達極顯著水平（P＜0.01）；比E1處理分別提高了12.0%、10.1%、37.0%和24.6%，達極顯著水平（P＜0.01）；比A2處理分別提高1.9%、6.0%、5.5%和9.3%，其中土壤pH值、堿解氮和速效鉀含量與A2處理差異達極顯著水平（P＜0.01），但有機質和有效磷含量與A2處理差異不顯著（P＞0.05）。E2處理的土壤Cl-含量比A1、A2和E1處理分別降低了71.4%、66.3%和36.5%，均達極顯著水平（P＜0.01）。結果同時表明，單施蚯蚓糞的A2處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量也均極顯著高于單施椰糠的E1和未施肥的A1處理（P＜0.01）。單施蚯蚓糞的A2處理土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量比單施椰糠的處理E1分別提高了9.9%、3.9%、30%和76.3%，比未施肥處理A1分別提高11.4%、9.2%、27.9%和151.2%。單施蚯蚓糞的A2處理和單施椰糠的E1處理土壤Cl-含量分別比A1極顯著降低15.2%和56.0%（P＜0.01）。以上結果說明，幾種施肥處理對20%人工海水淹泡的鹽漬土的改良效果表現為蚯蚓糞+椰糠＞單施蚯蚓糞＞單施椰糠＞未施肥。

表2 蚯蚓糞、椰糠與20%人工海水淹泡土壤不同比例組合下空心菜平均株高 （cm）

表3 蚯蚓糞、椰糠與20%人工海水淹泡土壤不同比例組合下空心菜平均產量 （g/株）

表4 全國第二次土壤普查pH分級標準

2.2 蚯蚓糞與椰糠配施對60%人工海水淹泡鹽漬土的改良效果

表5和表6表明，60%人工海水淹泡的土壤種植空心菜后，E6處理的平均株高和單株平均產量均表現出最高值。空心菜平均株高達38.4 cm，比未施肥處理A1、單施蚯蚓糞處理A6、單施椰糠處理E1分別提高56.1%、50.6%、51.8%，均達極顯著水平（P＜0.01）；單株空心菜平均產量達5.39 g/株，分 別 是 處 理A1、A6和E1的2.6、2.1和1.8倍，均達極顯著水平（P＜0.01）。說明蚯蚓糞、椰糠與鹽漬土體積比為3 ∶2.5∶20的組合（E6）改良效果最好。圖2也表明最佳組合E6種植空心菜后土壤pH值、有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均明顯提高，土壤Cl-含量卻極顯著降低（P＜0.01）。未施肥處理A1的土壤pH值為5.47，屬于酸性，蚯蚓糞和椰糠按3 ∶2.5配施的處理E6土壤pH值為6.81，屬于中性土壤。E6處理的土壤pH值比處理A1和E1分別提高1.34和1.30個單位，達極顯著水平（P＜0.01），比A6提高0.15個單位，差異不顯著（P＞0.05）。E6處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量比A1分別提高了48.6%、44.0%、190.2%和189.9%；比E1分別提高了39.2%、37.7%、137.8%和63.6%，均達極顯著水平（P＜0.01）；比A6提高了7.5%、16.4%、12.0%和17.6%，均達顯著水平（P＜0.05）。土壤Cl-含量比對照處理A1、A6和E1分別降低了64.0%、38.5%和32.6%。結果同時表明，單施蚯蚓糞處理A6的土壤pH值、有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量也均極顯著高于單施椰糠的E1和未施肥的A1（P＜0.01）。單施蚯蚓糞處理A6的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量比單施椰糠處理E1分別提高了29.4%、18.3%、112.3%和39.2%，比未施肥的處理A1分別提高38.2%、23.7%、159.1%和146.6%。單施蚯蚓糞的處理A6和單施椰糠的處理E1的土壤Cl-含量也分別比A1極顯著降低41.5%和46.6%（P＜0.01）。以上結果說明，幾種施肥處理對60%人工海水淹泡的鹽漬土的改良效果表現為蚯蚓糞+椰糠＞單施蚯蚓糞＞單施椰糠＞未施肥。

表5 蚯蚓糞、椰糠與60%人工海水淹泡土壤不同組合下空心菜平均株高 （cm）

表6 蚯蚓糞、椰糠與60%人工海水淹泡土壤不同組合下空心菜平均產量 （g/株）

2.3 蚯蚓糞與椰糠配施對100%人工海水淹泡鹽漬土的改良效果

空心菜種子在100%人工海水淹泡后的未施肥處理A1中不萌發，在單施蚯蚓糞的7個處理（A2～A8）中，空心菜種子雖有萌發但已出苗的種子生長速度很慢且很快枯萎死亡，其他處理中的空心菜種子均有萌發且能正常生長。從表7和表8中可以看出，G6處理的平均株高和單株平均產量均表現出最高值。空心菜平均株高達33.7 cm，單株平均產量達4.51 g/株。空心菜平均株高和單株平均產量比單施椰糠的處理G1分別提高66.0%和76.9%，均達極顯著水平（P＜0.01）。說明蚯蚓糞、椰糠與鹽漬土體積比為3∶3.5∶20的組合（G6）改良效果最好。圖3也表明，最佳組合G6種植空心菜后土壤酸堿度得到明顯改善，未施肥處理A1的土壤pH值為5.46，屬于酸性土壤，蚯蚓糞和椰糠按照3∶3.5配施后土壤pH值為6.82，屬于中性土壤。G6處理的土壤pH值比A1和G1兩個處理分別提高1.26和0.91個單位，達極顯著差異水平（P＜0.01）；比A6提高0.21個單位，但差異不顯著（P＞0.05）。G6處理比A6除有機質顯著提高外，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量也均得到極顯著提高（P＜0.01），而土壤Cl-含量卻極顯著降低（P＜0.01）。G6處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量比A1處理分別提高了41.4%、40.8%、125.0%和187.4%；比G1處理分別提高了33.0%、32.2%、92.5%和83.9%，均達極顯著水平（P＜0.01）；比A6處理分別提高8.1%、9.4%、5.8%和45.8%，除了有效磷差異不顯著外，有機質，堿解氮和速效鉀均達顯著水平（P＜0.05）；土壤Cl-含量比A1、A6和G1處理分別降低了88.3%、68.8%和40.6%，均達極顯著水平（P＜0.01）。結果同時表明，單施蚯蚓糞的A6處理的土壤pH值、有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量也均極顯著高于單施椰糠的G1處理和未施肥的A1處理（P＜0.01）。單施蚯蚓糞的A6處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量比單施椰糠的G1處理分別提高了23.1%、20.8%、81.9%和26.1%，比未施肥處理A1分別提高30.8%、28.7%、112.6%和97.1%。單施蚯蚓糞的A6處理和單施椰糠的G1處理的土壤Cl-含量也分別比A1極顯著降低62.5%和80.3%（P＜0.01）。以上結果說明，幾種施肥處理對100%人工海水淹泡的鹽漬土的改良效果表現為蚯蚓糞+椰糠＞單施蚯蚓糞＞單施椰糠＞未施肥。

表7 蚯蚓糞、椰糠與100%人工海水淹泡土壤不同組合下空心菜平均株高 （cm）

表8 蚯蚓糞、椰糠與100%人工海水淹泡土壤不同組合下空心菜平均產量 （g/株）

3 討論

酸性土壤有降低土壤養分有效性、破壞土壤結構、不利于土壤微生物的活動，也不利于作物生長發育的缺點。一般來說，中性或近中性的土壤最適宜作物的生長。本研究的濱海鹽漬土屬于強酸性土壤，不利于作物的生長發育。3種不同鹽度的濱海鹽漬土通過配施蚯蚓糞和椰糠后土壤pH值得到明顯改善，均由強酸性變為中性或近中性。說明蚯蚓糞和椰糠配施能改善土壤pH值，更有利于一般作物的生長發育。

土壤有機質是土壤肥沃度的一個重要指標，它不僅能為作物提供所需的各種營養元素，同時對土壤團粒結構的形成、土壤水分、養分的供應和保持土壤肥力的演變產生重要影響；也對土壤鹽分的組成和性質、鹽漬土的改良產生重要影響［24］。本研究結果顯示，通過配施蚯蚓糞和椰糠后濱海鹽漬土的有機質含量均得到了顯著提高，未施用蚯蚓糞和椰糠的濱海鹽漬土有機質含量少于1%，屬于全國土壤養分含量分級標準中的5級很缺乏水平，通過配施蚯蚓糞和椰糠后土壤有機質含量大于1%但小于2%，但總體仍較低，處于4級缺乏的水平（表9），說明濱海鹽漬土添加不同比例蚯蚓糞和椰糠后土壤有機質仍缺乏，因此在濱海鹽漬土改良上要重視施用有機肥。

濱海鹽漬地土壤肥力低下，缺磷少氮［25］。通過配施蚯蚓糞和椰糠后，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量都得到顯著提高，這表明蚯蚓糞和椰糠能增加鹽漬土的堿解氮、有效磷和速效鉀含量。但從試驗結果來看，雖然施用蚯蚓糞和椰糠后鹽漬土的堿解氮、有效磷和速效鉀含量均得到顯著提高，但堿解氮的含量仍然很缺乏（30～50 mg/kg），處于全國土壤養分含量分級標準中的5級水平［26］。在未施肥的處理A1中土壤有效磷含量處于2級豐富水平（20～40 mg/kg），通過配施不同比例蚯蚓糞和椰糠后土壤有效磷含量均處于1級很豐富的水平（＞40 mg/kg）；在未施用蚯蚓糞和椰糠的A1處理中速效鉀的含量處于3級中等水平（110～130 mg/kg），配施不同比例的蚯蚓糞和椰糠后土壤速效鉀含量屬于1級很豐富水平（＞200 mg/kg）。所以，在應用蚯蚓糞和椰糠改良濱海鹽漬土時還應重視施用氮肥。

表9 全國土壤養分含量分級標準［25］

4 結論

本研究發現，對于20%、60%和100%人工海水淹泡的鹽漬土，蚯蚓糞與椰糠分別按1∶2.5、3∶2.5和3∶3.5的比例配施種植空心菜的效果最好。通過蚯蚓糞與椰糠不同比例配施處理的土壤pH值、有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均顯著高于未施肥、單施蚯蚓糞和單施椰糠的處理。單施蚯蚓糞的處理也極顯著高于未施肥、單施椰糠的處理。綜上，蚯蚓糞與椰糠配施可顯著改善鹽漬土的pH值，并能顯著提高鹽漬土的養分含量，顯著降低土壤Cl-含量，更有利于作物的生長發育。幾種不同處理對鹽漬土的改良效果表現為蚯蚓糞與椰糠配施＞單施蚯蚓糞＞單施椰糠＞未施肥。