不同水保型土壤改良劑施用量對土壤和野牛草的影響

吳佳俊 高 瑋 趙亞慧 謝建治 王 磊，2

（1.河北農業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院，河北 保定 071000；2.北京市農林科學院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，北京 100097）

0 引言

我國水土流失現象嚴重，再加上農業(yè)面源污染造成水體富營養(yǎng)化，不僅給農林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來了嚴重的影響，而且極大地影響了當地生態(tài)環(huán)境。通過多年研究和實踐應用，土壤改良劑的種類不斷增多，從天然改良劑、人工合成改良劑發(fā)展到后來的天然—合成共聚物改良劑和生物改良劑等。土壤改良劑不僅能有效改良土壤的理化性質、促進植物養(yǎng)分吸收，還能提高土壤的生產能力，因此，土壤改良劑的應用也越來越廣泛。但是，一些土壤改良劑也存在著不同程度的缺陷，如應用成本較高、改良效果相對單一等，而且目前專門用于增加植物水土保持效果且對土壤無其他負面影響的土壤改良劑尚未出現。因此，研究天然環(huán)保、施用量合理且作用高效的土壤改良劑對我國水土保持工作的開展有重要意義。

筆者選取具有生長迅速、耐寒耐旱、耐鹽堿等優(yōu)點的水土保持先鋒植物野牛草為試驗對象，通過施加不同用量的土壤改良劑，研究土壤改良劑對土壤養(yǎng)分、野牛草生物量及其養(yǎng)分含量的影響，分析不同施用量下土壤改良劑對土壤養(yǎng)分和植物生長的影響及其作用機制，為我國水土保持和環(huán)保型土壤改良劑的研發(fā)利用提供技術支持及參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

試驗在北京市農林科學院的溫室中進行，供試土樣取自北京市密云區(qū)北莊鎮(zhèn)朱家灣村的面源污染生態(tài)防控基地。該區(qū)土壤為典型的沙質土，土壤的各項理化指標見表1。

表1 基礎土壤化學性質

1.2 供試材料

試驗植物為多年生野牛草。水保型土壤改良劑由新西蘭VRM Biologik 偉愛生物科技公司制造，型號為xLr@8，土壤改良劑特性見表2。

表2 土壤改良劑特性

1.3 試驗設計

試驗于2021 年6—12 月采用盆栽方式進行，花盆高30 cm、上口直徑30 cm、下底直徑25 cm，在填裝土壤前先給每個塑料盆的底部鋪上一層薄薄的紗布，然后裝入4.5 kg 土壤，并輕輕壓實，最后將土壤改良劑均勻噴灑在土壤上面。試驗共設置4 個不同的處理，各處理化學改良劑施用量分別為0、50、100、150 mL，每個處理3 次重復，共12 盆。

將野牛草種子以30 g/m的密度均勻播種到每個花盆中。在野牛草出苗之前，將土壤含水量控制在田間持水量的45%左右后，每3 d 澆一次水。

1.4 樣品采集及測試方法

1.4.1 土壤養(yǎng)分含量測定。試驗結束后，將花盆中的土壤樣品去除根系、石礫，放在陰涼處風干，粉碎過0.15 mm 篩后裝密封袋保存?zhèn)溆谩Ｍ寥廊坎捎脛P氏定氮法測定，全磷含量采用鉬銻抗比色法測定，有機質含量采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法測定，全鉀含量采用NaOH 熔融火焰光度法測定。

1.4.2 植物生物量、氮磷鉀含量測定。待野牛草度過生長旺盛期后收獲，收獲時貼近土壤表面將野牛草的地上部分齊根剪下；利用浸泡沖洗的方法將植株的根系取出，再用吸水紙將根系上殘留的水吸干后放入105 ℃烘箱中進行殺青0.5 ～1.0 h；放至75 ℃烘箱中烘至恒質量，稱量野牛草地上部分和根的干質量，計算其根冠比。植物根冠比為植物地下部分干質量和植物地上部分干質量的比值。植物地上部烘干的樣品粉碎后用于氮含量測定，植株氮含量測定采用HSO-HO消煮-奈氏比色法。

1.5 統(tǒng)計分析

利 用ExceL 2016、SPASS 24.0、Origin 2020 軟件對數據進行分析處理和圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 不同土壤改良劑施用量對土壤養(yǎng)分含量的影響

不同土壤改良劑施用量下的土壤全氮含量大小順序為150 mL ＞CK ＞50 mL ＞100 mL（見表3），除施用量100 mL 以外，其他處理與CK 均無顯著性差異；土壤全磷含量大小順序為150 mL ＞100 mL ＞50 mL ＞CK，表現為隨著施用量的升高，土壤全磷含量也隨之升高，最高為150 mL 施用量，除施用150 mL以外，其他處理與CK 均無顯著性差異；土壤全鉀含量大小順序為CK ＞150 mL ＞50 mL ＞100 mL，所有處理均無顯著性差異；土壤有機質含量大小順序為CK ＞150 mL ＞50 mL ＞100 mL，所有處理均降低了土壤有機質含量，其中施用100 mL 顯著降低了土壤有機質含量。

表3 不同水保型土壤改良劑施用量下的土壤養(yǎng)分含量

2.2 不同施用量對野牛草生物量的影響

從圖1 可知，就地上部而言，除施用150 mL 以外，其他處理均無顯著性差異，且150 mL 施用量較CK提高了253%的生物量。地下部與地上部表現的規(guī)律一致，均呈現除施用150 mL 以外，其他處理均無顯著性差異，150 mL 施用量較CK 提高了366%的生物量，50 mL 施用量較CK 提高133%的生物量，100 mL施用量較CK 提高了93%的生物量。結果表明，所有處理均可提高地下部生物量。

圖1 不同水保型土壤改良劑施用量下野牛草生物量

2.3 不同施用量對野牛草養(yǎng)分含量的影響

由圖2 至圖4 可知，就野牛草地上部養(yǎng)分含量來說，50 mL 施用量顯著提高了野牛草地上部氮、鉀含量，與50 mL 施用量相比，100 mL 與150 mL 施用量總氮含量明顯下降，但100 mL 施用量可顯著提高野牛草地上部磷含量。

圖2 不同水保型土壤改良劑施用量下野牛草的總氮含量

圖4 不同水保型土壤改良劑施用量下野牛草的總鉀含量

就野牛草地下部養(yǎng)分含量來說，50 mL 施用量顯著提高了野牛草地下部氮、磷含量，顯著降低了野牛草地下部鉀含量，100 mL 與150 mL 施用量與CK相比無顯著性差異。

圖3 不同水保型土壤改良劑施用量下野牛草的總磷含量

3 討論與結論

筆者采用盆栽試驗，探究不同水保型土壤改良劑施用量對土壤養(yǎng)分和野牛草的生物量、養(yǎng)分含量的影響。結果表明，只有150 mL 施用量下的土壤全氮含量增加，而100 mL 和50 mL 施用量下土壤的全氮含量均下降，其中100 mL 施用量顯著減少了土壤中全氮含量，減少了25%，其他處理與CK 均無顯著性差異。不同施用量的土壤改良劑對土壤全磷含量都有所增加，并表現為土壤全磷含量隨著土壤改良劑施用量的增加而升高，其中150 mL 施用量顯著增加了土壤全磷含量，增加了39.4%，其他處理與CK 均無顯著性差異。不同施用量的土壤改良劑均降低了土壤全鉀含量，所有處理均無顯著性差異。不同施用量的土壤改良劑均降低了土壤有機質含量，其中100 mL施用量顯著減少了土壤有機質含量，減少了22.6%，其他處理與CK 均無明顯性差異。

施用150 mL 土壤改良劑與CK 相比有顯著性差異，可提高野牛草地上部253%、地下部366%的生物量。對于地下部施用50 mL 土壤改良劑較CK 提高133%的生物量。施用50 mL 土壤改良劑顯著提高了野牛草地上部氮、鉀含量，顯著提高了野牛草地下部氮、磷含量。

綜上所述，該水保型土壤改良劑有利于水土保持先鋒植物野牛草的生長，提高了土壤養(yǎng)分供應水平，增加了野牛草吸收養(yǎng)分的能力，對野牛草的生物量也具有極大的促進作用。同時，50 mL 水保型土壤改良劑的施用可以增加野牛草地下部生物量而不增加地上部生物量，提高地上部氮鉀含量、地下部氮磷含量，性價比最高，推廣利用前景廣闊。筆者采用的是盆栽試驗，結果與實際情況可能存在差異，但對水土保持植物的生長和土壤改良劑的研發(fā)有一定的指導意義和價值。