噴施羧甲基纖維素鉀對寧夏引黃灌區(qū)土壤及其作物的影響

王永杰 顏 鑫 王 英 劉根紅 楊世琦*

(1．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)環(huán)境與氣候變化重點開放實驗室，北京 100081; 3.寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，銀川 750021)

羧甲基纖維素應(yīng)用于新材料開發(fā)的潛力很大，以此為基礎(chǔ)的化工材料和產(chǎn)品很多，用途十分廣泛，主要有化工、醫(yī)學(xué)和食品科學(xué)領(lǐng)域，環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用很少，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用才剛剛開始。改性纖維素材料是依靠纖維素表面的羥基通過引入官能團(tuán)或者其他元素改變纖維素部分化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能使其成為具有特殊功能的大分子物質(zhì)。改性后的纖維素在保持原有優(yōu)良特性的基礎(chǔ)上又具有引入官能團(tuán)或其他元素賦予的新性能，在眾多改性纖維素材料中，用量較大和用途較為廣泛的是羧甲基纖維素鉀(Potassium carboxymethyl cellulose， CMC-K)、羧甲基纖維素鈉(Sodium carboxymethyl cellulose，CMC-Na)以及羧甲基纖維素銨(Ammonium carboxymethyl cellulose， CMC-NH)。改性纖維素材料CMC-Na、CMC-K和CMC-NH首次作為土壤改良劑，應(yīng)用在黃土高原新造耕地上能夠改善土壤理化性狀，提高水土保肥性能，提升新造耕地作物產(chǎn)量。邢磊的研究結(jié)果表明，上述研究發(fā)現(xiàn)3種改性羧甲基纖維素材料通過灑施方式，提高新造耕地土壤含水量8.40%～22.80%，提高谷子產(chǎn)量6.70%～7.50%，能夠提高土壤氮磷養(yǎng)分含量，其中：CMC-K可以增加土壤有效鉀含量；CMC-NH可以增加土壤堿解氮含量；隨著改性材料施用量的增加，土壤改良效果顯著提升，推薦施用量為100 kg/hm。

羧甲基纖維素鉀(CMC-K)無臭、無味、無毒；可溶于冷水或熱水，形成具有一定粘度的透明溶液，其水溶液具有增稠、成膜、黏接、水分保持、膠體保護(hù)、乳化及懸浮等特性。CMC-K的生產(chǎn)原料為纖維素，作為天然基吸附劑，纖維素來源十分廣泛，包括綠色的陸生、海底植物和動物體內(nèi)，種類繁多，其在地球上年產(chǎn)量也高達(dá)750億t，占植物界碳含量50%以上。此外，纖維素是一種可再生資源，是目前地球上最為豐富的資源。

寧夏引黃灌區(qū)位于寧夏回族自治區(qū)中北部，南北長320 km，東西寬40 km，總面積6 600 km，整體呈南高北低、西高東低走向。寧夏引黃灌區(qū)地處中溫帶干旱區(qū)，大陸性氣候，干旱少雨，平均年降水量 289 mm，蒸發(fā)量1 250 mm，水資源短缺且時空分布不均。灌區(qū)農(nóng)田土壤質(zhì)地較砂松，灌淤土疏松多孔，有機(jī)質(zhì)含量較低約1%，土壤保水保肥能力差，易發(fā)土壤養(yǎng)分淋溶，導(dǎo)致土壤氮素含量較低和有效磷不足，降低養(yǎng)分利用效率，其中灌區(qū)代表性作物水稻和玉米的氮肥利用率22.4%與23.5%，灌溉水利用率0.3低于全國平均水平0.45。

由于改性纖維素材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域剛剛起步，此前的研究報道尚少，根據(jù)其獨特的性質(zhì)和寧夏引黃灌區(qū)存在水溫環(huán)境不好的問題。本研究擬以改性纖維素CMC-K為例，采用噴施方式，設(shè)置不同噴施量為不同處理，調(diào)查不同噴施量對灌區(qū)土壤和作物的影響，以期為灌區(qū)的糧食生產(chǎn)、改善種植結(jié)構(gòu)發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年6—11月在寧夏回族自治區(qū)銀川市平吉堡鎮(zhèn)平吉堡農(nóng)場試驗田(38°25′25″ N，106°1′45″ E，平均海拔1 100 m)進(jìn)行。該地屬中溫帶大陸性氣候，年平均氣溫8.5 ℃，日溫差12～15 ℃，年平均日照時數(shù)2 800～3 000 h，年平均降水量203 mm，無霜期157 d左右，土壤質(zhì)地為沙壤土(砂粒74%、粉粒15%、黏粒11%),土壤類型為灌淤土。試驗地土壤耕層(0～20 cm)化學(xué)性質(zhì)如下：pH 8.90；有機(jī)質(zhì)含量為13.05 g/kg;全氮含量為0.80 g/kg；全磷含量為0.74 g/kg；銨態(tài)氮含量為0.96 mg/kg；硝態(tài)氮含量為4.30 mg/kg；速效磷含量為13.39 mg/kg；速效鉀含量為90.09 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試品種為當(dāng)?shù)匮帑溨魍骑暡菅帑溒贩N‘甜燕1號’，生育期110 d。供試材料為羧甲基纖維素鉀(CMC-K)，由北京理工大學(xué)材料學(xué)院提供,基本性質(zhì)如下:鉀含量為24.4%;碳含量為27.5%;1%B型粘度(25 ℃)為300～800 mPa·s；取代度為0.6～0.8；干燥減量≤10%；pH 9～11；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.7%；形態(tài)為白色絮狀。

1.3 試驗設(shè)計及方法

本研究CMC-K施用量共設(shè)置5個處理，分別為0 kg/hm(CK)、50 kg/hm(T1)、100 kg/hm(T2)、200 kg/hm(T3)、300 kg/hm(T4)，重復(fù)3次。采用噴施的方式，各處理噴施濃度均為1%，其他處理均與T4保持相同的噴施用水量，噴施時間為2020年7月28日。試驗小區(qū)面積為30 m(5 m×6 m)，小區(qū)間用土埂分隔開。飼草燕麥在2020年6月1日播種，于2020年10月9日收獲。所有處理飼草燕麥氮肥施用量為225 kg/hm，不施磷肥。氮肥基施40%，追施60%，8月5日結(jié)合灌水追肥1次，占總量25%，8月31日追肥1次，占總量25%，9月20日追肥1次，占總量10%。各小區(qū)為獨立的滴灌單元，每兩行鋪設(shè)1根滴灌帶, 滴灌帶鋪設(shè)在窄行內(nèi), 試驗區(qū)四周種植保護(hù)行, 由潛水泵將水通過75 mm PE管抽送到試驗小區(qū), 與75 mm PE管接口處安裝水表準(zhǔn)確計量, 3 mm PE管做支管連接到16 mm毛管, 施肥溶于水用水泵施入。灌水總量160 m，滴灌分8次。

分別于飼草燕麥拔節(jié)期(08-17)和收獲期(10-08)，采用儀器TDR350測定20 cm土層處的土壤含水量、土壤溫度和電導(dǎo)率。收獲飼草燕麥的同時，利用環(huán)刀法測量土壤容重，在每個小區(qū)采用對角線法取3個點，進(jìn)行取樣并采集0～10 cm、10～20 cm土層土樣，帶回實驗室測定土壤養(yǎng)分含量。采用NaOH熔融-火焰光度計法測定全鉀含量，中性1 mol/L乙酸銨溶液浸提，火焰光度計測定速效鉀含量，碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗分光光度法進(jìn)行測量土壤有效磷含量，半微量凱氏定氮法測定全氮含量，采用堿解-擴(kuò)散法測定水解性氮含量，AA3流動分析儀測定土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量，碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定全磷含量，重鉻酸鉀容量法測定有機(jī)質(zhì)含量，梅特勒-托利多pH計將水土比按照

V

(水)∶

V

(土)=5∶1體積比充分震蕩靜置后測pH，以上具體方法見文獻(xiàn)。積溫計算具體方法參照肖靜等。每個小區(qū)隨機(jī)取10株帶回實驗室測產(chǎn),作物株高和產(chǎn)量測定方法參照趙玉花。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2019和SPSS 21.0，對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，對土壤含水量、溫度、電導(dǎo)率、容重、各項養(yǎng)分指標(biāo)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)、獨立樣本

T

檢驗和Duncan多重比較；利用Origin 2018C對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施CMC-K對土壤特性的影響

不同CMC-K處理的土壤含水量、溫度、電導(dǎo)率以及容重變化見表1。可知：8月17日(拔節(jié)期)，CK處理土壤含水量為19.89%，T1、T2、T3、T4處理相較于CK處理分別提高了39.78%、68.27%、98.16%和116.8%，各處理與CK處理表現(xiàn)出顯著性差異(

P

<0.05)，不同處理之間也達(dá)到了顯著差異(

P

<0.05)；10月9日(成熟期)，CK處理土壤含水量為47.72%，T1、T2、T3、T4處理相較于CK處理土壤含水量分別提高了2.42%、6.80%和2.75%、2.03%，各處理與CK處理之間無顯著性差異(

P

>0.05)。該研究結(jié)果表明，噴施CMC-K具有土壤水分保持功效，且隨著噴施量的增加，土壤含水量顯著增加。在飼草燕麥?zhǔn)斋@期，處理與對照以及各處理之間的土壤含水量無顯著差異，主要原因可能是從9月中旬開始，田間封行抑制了土壤蒸發(fā)，減少了土壤水分損失，導(dǎo)致不同處理的土壤含水量差異性降低。8月17日，CK處理土壤溫度為26.02 ℃，T1、T2、T3、T4處理較CK處理土壤溫度分別提高了0.46、0.48、0.46、0.50 ℃，四組處理均與CK有顯著性差異(

P

<0.05)；10月9日，CK處理的土壤溫度為18.57 ℃，T1、T2、T3、T4處理較CK處理土壤溫度分別提高了0.64、0.97、1.04和0.44 ℃，各處理與CK處理也表現(xiàn)出顯著性差異(

P

<0.05)，其中T2、T3處理顯著提高了土壤溫度，T4處理提高不多。噴施CMC-K可以形成土壤固化層，類似土膜；由于土膜降低了土壤的透氣性，因而產(chǎn)生保溫效果，增加土壤溫度。對四組不同處理土壤積溫的估算結(jié)果表明，T1、T2、T3和T4處理可以分別為飼草燕麥的整個生育期貢獻(xiàn)積溫50.60～70.40、52.80～106.70、50.60～114.40、48.40～55.00 ℃。10月9日測得CK處理的土壤電導(dǎo)率為0.46 mS/cm，T1處理比CK處理降低了4.57%，而T2、T3、T4處理比CK處理分別提高了32.93%、23.32%、0.48%，其中T2、T3處理與CK處理差異達(dá)顯著水平(

P

<0.05)，T1、T4處理與CK處理則無顯著性差異(

P

>0.05)，并且從T2處理開始，土壤電導(dǎo)率隨著噴施量的增加而降低。在飼草燕麥?zhǔn)斋@期測量土壤容重，結(jié)果見表1。可知：噴施CMC-K對土壤容重影響較小，CK處理的土壤容重為1.68 g/cm，T1、T2、T3、T4處理的土壤容重分別為1.85、1.79、1.92和1.82 g/cm；T3處理較CK處理土壤容重增加了14.12%，與CK處理表現(xiàn)出顯著性差異(

P

<0.05)。

表1 噴施CMC-K對寧夏引黃灌區(qū)土壤物理特性的影響
Table 1 Effects of CMC-K spraying on soil physical properties in Ningxia Yellow River Irrigation Area

處理Treatment土壤含水量/%Soil water content土壤溫度/℃Soil temperature08-1710-0908-1710-09土壤電導(dǎo)率/(mS/cm)Soil electricalconductivity土壤容重/(g/cm3)Soil bulk densityCK19.89±1.09 e47.72±1.18 a26.02±0.02 b18.57±0.03 d0.462±0.023 b1.68±0.08 bT127.80±1.35 d48.88±0.65 a26.48±0.03 a19.20±0.03 b0.441±0.044 b1.85±0.04 abT233.47±1.41 c50.97±1.39 a26.50±0.02 a19.54±0.03 a0.614±0.095 a1.79±0.05 bT339.41±1.23 b49.03±1.19 a26.48±0.01 a19.61±0.07 a0.570±0.035 a1.91±0.06 aT443.11±1.15 a48.69±0.74 a26.52±0.01 a19.01±0.01 c0.464±0.039 b1.82±0.06 ab

注：表中標(biāo)不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant difference between different treatments (<0.05). The same below.

2.2 噴施CMC-K對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2

.

2

.

1

CMC

-

K對土壤全鉀和速效鉀含量的影響不同處理的土壤全鉀含量和速效鉀含量變化如圖1所示。由圖1(a)可知：0～10 cm土層中，各處理全鉀含量較CK處理分別增加28.31%、39.62%、47.71%和63.07%；在10～20 cm土層中，各處理全鉀含量較CK處理分別增加12.30%、41.25%、60.78%和75.05%，可以看到噴施CMC-K在兩個土層中均表現(xiàn)出顯著性差異(

P

<0.05)，由圖1(b)可知：施用CMC-K對0～20 cm土層速效鉀含量的影響顯著增加。其中，在0～10 cm土層中，各處理速效鉀含量分別增加34.72%、56.36%、79.89%和95.45%；在10～20 cm土層中，各處理速效鉀含量分別增加25.65%、54.61%和96.29%、125.37%。CMC-K的不同施用量對土壤速效鉀含量影響具有顯著性差異(

P

<0.05)。全鉀含量和速效鉀含量隨著CMC-K的噴施量增加而增加，由于CMC-K自身帶有鉀元素的化學(xué)特性，可以為作物提供鉀元素，因此，顯著增加了土壤全鉀和速效鉀含量。

2

.

2

.

2

噴施CMC

-

K對土壤有效磷、全氮、水解性氮的影響

圖1 噴施CMC-K對寧夏引黃灌區(qū)土壤全鉀和速效鉀的影響Fig.1 Effects of CMC-K spraying on soil total potassium and available potassium in Ningxia Yellow River Irrigation Area

圖2 噴施CMC-K對寧夏引黃灌區(qū)土壤有效磷、全氮、水解性氮的影響Fig.2 Effects of CMC-K spraying on soil available P, total N and hydrolytic N in Ningxia Yellow River Irrigation Area.

在作物成熟期(10月9日)取樣，調(diào)查不同處理對土壤有效磷、全氮、水解性氮的影響，結(jié)果見圖2。由圖2(a)可知：在0～10 cm土層中，CK處理的土壤有效磷含量為17.37 mg/kg，T1、T2、T3、T4處理土壤有效磷含分別為23.33、19.50、20.03和20.61 mg/kg，各處理與CK處理無顯著性差異(

P

>0.05)。在10～20 cm土層中，CK處理的土壤有效磷含量為14.67 mg/kg，T1、T2、T3、T4處理土壤有效磷含量分別為12.87、14.67、15.97和14.00 mg/kg，各處理與CK處理無顯著性差異(

P

>0.05)。0～10 cm土壤有效磷含量明顯高于10～20 cm土層的有效磷含量。正是由于CMC-K具有吸附性，能夠固持土壤有效磷，減少土壤淋溶的結(jié)果。土壤中全氮調(diào)查結(jié)果見圖2(b)。可知：在0～10 cm土層中，CK處理的土壤全氮含量為0.88 g/kg，T1、T2、T3、T4處理土壤全氮含量分別為0.81、0.80、0.81和0.81 g/kg，各處理與CK處理表現(xiàn)出無顯著性差異(

P

>0.05)；在10～20 cm土層中，CK處理的土壤全氮含量為0.87 g/kg，T1、T2、T3、T4處理土壤全氮含量分別為0.83、0.80、0.81和0.81 g/kg，各處理與CK處理之間無顯著性差異(

P

>0.05)。由于CMC-K主要對陽離子態(tài)氮有固持作用，在全氮中包含各種離子態(tài)氮，因此，在不同層土壤中，各處理全氮含量與CK處理無顯著性差異(

P

>0.05)。不同處理對土壤水解性氮的影響如圖2(c)所示：在0～10 cm土層中，CK處理的土壤水解性氮含量為53.83 mg/kg，T1、T2、T3、T4處理土壤水解性氮含量分別為53.50、48.67、50.60和55.37 mg/kg，各處理與CK處理表現(xiàn)出無顯著性差異(

P

>0.05)。在10～20 cm土層中，CK處理的土壤水解性氮含量為59.40 mg/kg，T1、T2、T3、T4處理土壤水解性氮含量分別為47.87、48.93、44.70和45.97 mg/kg，T1、T2、T3、T4處理相較于CK處理土壤水解性氮含量分別減少了19.42%、17.62%、24.75%和22.62%，與CK處理表現(xiàn)出顯著性差異(

P

<0.05)。

2.3 噴施CMC-K對飼草燕麥株高的影響

調(diào)查噴施不同濃度CMC-K對飼草燕麥株高的影響，結(jié)果見圖3。可知：在作物成熟期(10月9日)進(jìn)行田間取樣CK處理的作物株高為103.44 cm，T1、T2、T3、T4處理處理作物株高分別為124.00、111.78、121.78、113.78 cm，其中T1、T2、T3、T4處理將作物株高分別提高了19.88%、8.06%、17.73%和10.00%，T1、T3、T4處理相較于CK處理具有顯著性差異(

P

<0.05)，T2處理與CK處理無顯著性差異(

P

>0.05)。T2處理無顯著差異，主要是因為在田間測定作物株高時存在取樣誤差。

2.4 噴施CMC-K對飼草燕麥產(chǎn)量的影響

圖3 不同噴施量的CMC-K對飼草燕麥株高的影響Fig.3 Effect of different amounts of CMC-K on the plant height of forage oat

噴施不同濃度CMC-K對飼草燕麥產(chǎn)量的影響結(jié)果見圖4。可知：CK處理的產(chǎn)量(干重)為1 847.67 kg/hm，T1、T2、T3、T4處理的產(chǎn)量分別為2 194.85、2 396.20、2 563.73、2 847.52 kg/hm，各處理相較于CK處理分別將產(chǎn)量提高了18.80%、29.69%、38.75%、54.11%，四組處理與CK處理表現(xiàn)出顯著性差異(

P

<0.05)。隨著噴施量的增加，飼草燕麥的產(chǎn)量也隨之增加。由于CMC-K提高了土壤電導(dǎo)率、土壤溫度，施入土壤還可以形成一層薄的土膜，相較于CK處理，為植物生長提供了適宜的環(huán)境和養(yǎng)分，因而在產(chǎn)量方面表現(xiàn)較好。CMC-K成本約2～3萬元/t，T4處理的產(chǎn)量達(dá)到最高，但由于CMC-K用量太大，投入成本增加；同時，T1處理雖然用量小，但效果不太理想，因此，選擇中間噴施量100 kg/hm為推薦施用量。

圖4 噴施CMC-K對飼草燕麥產(chǎn)量的影響Fig.4 Effect of spraying CMC-K on forage oat yield

2.5 CMC-K施用量與土壤理化性質(zhì)及飼草燕麥產(chǎn)量的相關(guān)性

CMC-K施用量與土壤理化性質(zhì)及飼草燕麥產(chǎn)量的相關(guān)性分析的結(jié)果見表2。可知：CMC-K施用量與土壤含水量、飼草燕麥產(chǎn)量、土壤全鉀含量和速效鉀含量呈顯著性正相關(guān)，表明噴施CMC-K可以顯著影響寧夏引黃灌區(qū)的土壤含水量、全鉀含量、速效鉀含量以及作物產(chǎn)量，對增加引黃灌區(qū)養(yǎng)分和水分利用率有很好的作用，同時對作物產(chǎn)量也具有一定貢獻(xiàn)。其中，土壤溫度與飼草燕麥產(chǎn)量呈現(xiàn)顯著性正相關(guān)。

3 討 論

3.1 噴施CMC-K對土壤理化性狀的影響

黃化剛等研究表明不同土壤改良劑均能不同程度的影響土壤理化性質(zhì)，提高土壤保肥能力進(jìn)而增加土壤肥力。纖維素改性后具有吸水性，能夠吸附自身質(zhì)量幾十到幾百倍的水分，不同改性纖維素吸水倍率不同，其中在已研究的羧甲基改性纖維素材料中，CMC-K吸水倍率較高。研究發(fā)現(xiàn)，施用CMC-NH對土壤水分產(chǎn)生明顯影響，且隨著CMC-NH的施用量的增加，土壤含水量也隨之增大。本研究結(jié)果表明，試驗處理在拔節(jié)期的土壤含水量較CK產(chǎn)生明顯差異，且隨著噴施量的增加，土壤含水量顯著增加，表明噴施CMC-K具有土壤水分保持功效，與上述研究結(jié)果一致。邢磊研究發(fā)現(xiàn)施用5種改性纖維素材料后，處理組的土壤電導(dǎo)率高于對照組，說明改性纖維素材料能夠影響土壤電導(dǎo)率；楊逵在土壤中加入的保水劑中含有交換能力較強(qiáng)的羧基，可以和土壤中吸附的離子進(jìn)行交換，從而會提高土壤浸出液電導(dǎo)率。本研究也發(fā)現(xiàn)，T2、T3處理電導(dǎo)率比CK處理分別提高了32.93%、23.32%，差異達(dá)顯著水平，與上述研究一致。由于CMC-K具有吸附性，能夠固持土壤養(yǎng)分離子，使得電導(dǎo)率提高，T1處理可能是施用量較低，與對照表現(xiàn)出無明顯差異，而T4處理表現(xiàn)出無顯著性差異，可能是試驗誤差所致。微生物土壤改良劑處理的土壤耕層溫度均高于對照，可以提高土壤溫度。本研究發(fā)現(xiàn)噴施CMC-K的各處理較CK處理土壤溫度分別日均提高了0.64、0.97、1.04、0.44 ℃，表現(xiàn)出顯著性差異，與上述研究一致，T2、T3處理表現(xiàn)最優(yōu)。張微和周磊研究表明，土壤改良劑可以降低土壤容重。本研究中T1、T2、T4處理對土壤容重均無顯著性影響，與上述研究不同，T3處理可能是取樣誤差所導(dǎo)致。

3.2 噴施CMC-K對土壤養(yǎng)分的影響

土壤鉀含量與植物鉀含量密切相關(guān)，缺鉀易導(dǎo)致植物葉片變黃、組織壞死，影響植物的光合作用和呼吸作用，降低氮肥、磷肥的利用效率，顯著抑制了作物的生長和產(chǎn)量。土壤鉀元素含量降低已經(jīng)成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因之一。CMC-K在吸水的同時能夠吸附水體中離子，且吸附效果較好，改性纖維素吸附能力較強(qiáng)。邢磊研究發(fā)現(xiàn)，在吸附過程中改性纖維素材料對磷酸根吸附效率均在73.1%以上。本研究中噴施CMC-K可以顯著提高土壤全鉀含量和速效鉀含量，其中在全鉀含量方面，四組處理均顯著提高全鉀含量，可以供給作物生長所需的鉀元素；土壤中速效磷和速效鉀是作物直接利用的營養(yǎng)元素，在速效鉀含量方面，噴施CMC-K可以顯著提高2個土層的速效鉀含量，可以為植物供給更易吸收利用的養(yǎng)分，有助于作物更好的生長和發(fā)育。文星等的研究表明，以生石灰、白云石粉和海孢石等為主要成分的化學(xué)改良劑，可以降低土壤中有效磷的含量。本研究發(fā)現(xiàn)，噴施CMC-K對土壤有效磷含量無顯著性影響，與上述研究不一致，可能是噴施量有限，導(dǎo)致不同處理在同一土層的有效磷含量無顯著性差異。邢磊研究表明，在田間施用條件下，改性纖維素對土壤全氮、全磷含量無顯著性影響。本試驗發(fā)現(xiàn)，噴施CMC-K也對土壤全氮含量無顯著性影響，與上述研究一致。水解性氮是銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、氨基酸、酰胺以及易水解性蛋白質(zhì)的總和，是土壤氮素的主要組成部分，與土壤全氮相比，更能反映土壤近期氮素的供應(yīng)狀況。普遍的觀點是土壤膠體帶負(fù)電荷，我國目前施氮肥主要是銨態(tài)氮肥，所以土壤會對施入的氮肥形成的NH4有吸附作用，土壤主要通過靜電引力吸附NH4-N，且吸附量的多少取決于土壤膠體的數(shù)量和所帶負(fù)電荷的數(shù)量；反之，對于硝態(tài)氮來說CMC-K對其沒有吸附作用。本研究通過測量0～10、10～20 cm土層的水解性氮含量，在0～10 cm處可以看到水解性氮含量各處理與CK處理無顯著性差異，而在10～20 cm處水解性氮含量四組處理與CK處理表現(xiàn)出顯著性差異且相較于CK處理水解性氮含量減少了。由于噴施CMC-K在土壤中形成土壤膠體，會吸附土壤中的陽離子態(tài)氮，CMC-K將土壤中的水解性氮吸附到了上層土壤，由此可以看到CMC-K可以對水解性氮起到固持的作用，減少了水解性氮的淋溶。

3.3 噴施CMC-K對飼草燕麥產(chǎn)量的影響

植物主要通過根系吸收土壤中的養(yǎng)分，土壤中的養(yǎng)分、水分含量直接影響作物根系的吸收和生長，而土壤改良劑通過對土壤性質(zhì)的影響進(jìn)而影響作物的生長發(fā)育。有研究表明，土壤改良劑可顯著促進(jìn)土壤團(tuán)粒的形成，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，增加土壤保水、保肥性能，能提高作物產(chǎn)量。康愛民等研究表明，改良劑能促進(jìn)植株分蘗，提高黑麥草地上部生物量。劉莉萍等研究表明，單施和混施改良劑均能不同程度地提高株高和莖粗。李志洪等研究表明，土壤改良劑能增加葉綠素含量，提高光合作用，增加株高、地莖和枝條萌發(fā)量。本試驗發(fā)現(xiàn)，噴施CMC-K可以顯著提高飼草燕麥的株高，T1、T3處理表現(xiàn)最優(yōu)，可以將株高分別提高20.56、18.34 cm；各處理相較于CK處理在產(chǎn)量方面表現(xiàn)出顯著差異，可以將產(chǎn)量提高(8.80%～54.11%)。

4 結(jié) 論

在寧夏引黃灌區(qū)噴施CMC-K，提高土壤水分6.80%～68.27%，為飼草燕麥生育期貢獻(xiàn)積溫52.80～106.70 ℃，增加土壤全鉀、速效鉀含量，能夠固持養(yǎng)分，使其聚集在上層土壤，減少養(yǎng)分的淋溶，可以改良土壤特性，促進(jìn)土壤養(yǎng)分吸收利用，促進(jìn)增產(chǎn)，提高飼草燕麥產(chǎn)量18.80%～54.11%。因此，CMC-K可以作為寧夏引黃灌區(qū)農(nóng)田土壤改良劑，綜合考慮其經(jīng)濟(jì)效益，推薦施用量為100 kg/hm。