腐植酸對混合沙土保水保肥能力影響的研究

侯 林 張偉華

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院 呼和浩特 010018）

腐植酸對混合沙土保水保肥能力影響的研究

侯 林 張偉華**

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院 呼和浩特 010018）

采用室內(nèi)土柱模擬分析方法，研究了不同劑量的腐植酸對一定比例的混合沙土保水保肥能力的改良效果。試驗(yàn)結(jié)果顯示：添加0、4、8、12 g的腐植酸，土柱淋溶液總滲透時間分別為1.6、9.4、16.0、35.0 h；淋溶液中有效磷總量分別為182.0、148.5、122.5、92.5 μg；銨態(tài)氮總量分別為266、244、178、142 μg。與對照相比，磷酸二銨溶液在添加腐植酸的土柱中滲透更慢，且滲透速率隨腐植酸添加量的增加而減慢；淋溶液中的銨態(tài)氮與磷總量隨腐植酸添加量的增加而顯著減少。結(jié)果表明，腐植酸能顯著提高混合沙土的保水與保肥能力。

腐植酸 沙土 保水保肥

我國是世界上受沙化影響最嚴(yán)重的國家之一，沙化土地面積已經(jīng)達(dá)到173.97萬平方公里，占國土面積的18.12%[1]，土壤沙化已經(jīng)對我國近4億人的生產(chǎn)和生活造成了嚴(yán)重影響。沙化土壤最大的缺點(diǎn)就是保水與保肥能力差，因此改善沙化土壤的保水保肥能力，促進(jìn)沙化土地上植物的生長，對土壤沙化治理將起到積極的推動作用。

腐植酸是動植物（主要是植物）殘體經(jīng)過微生物的分解和轉(zhuǎn)化，以及一系列地球物理化學(xué)反應(yīng)過程形成和積累起來的一類有機(jī)物質(zhì)[2]，廣泛存在于土壤、江河、湖泊、沼澤、煤炭、森林等自然界中[3]。其中，低熱值煤炭資源（如泥炭、褐煤和風(fēng)化煤等）腐植酸含量達(dá)10%～80%[4]。近年來國內(nèi)對腐植酸的研究日漸增多，腐植酸是制作有機(jī)肥料、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合肥料的綠色優(yōu)質(zhì)原料[5～8]。大量研究表明，腐植酸具有很好的保水保肥性[9～12]，因此加大對腐植酸的開發(fā)、研究、利用，研制出能夠改良沙化土壤的腐植酸類肥料對我國土壤沙化治理有著深遠(yuǎn)的意義。

本研究旨在通過室內(nèi)土柱模擬試驗(yàn)，探究腐植酸對混合沙土保水保肥能力的影響，以期為腐植酸改良沙化土壤提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

土柱管：8根長60 cm，內(nèi)徑10 cm的PVC管，底部用80目的細(xì)紗布包裹以進(jìn)行過濾。

混合沙土：試驗(yàn)樣品取自內(nèi)蒙古鄂爾多斯市杭錦旗呼和木獨(dú)鎮(zhèn)，風(fēng)干后過2 mm篩，根據(jù)不同的粒徑混合組配（表1），所得混合沙土土壤容重為1.4 g/cm3，平均粒徑為0.033 mm，物理性粘粒百分含量為11.80%。

腐植酸：購自內(nèi)蒙古呼和浩特市清水河縣腐植酸廠，粒徑為0.125 mm，重鉻酸鉀法測定總腐植酸含量為38.6%，游離腐植酸含量為21.3%。

磷酸二銨：購自呼和浩特市金山開發(fā)區(qū)鑫海旭肥料廠，養(yǎng)分含量：N 18%，P2O546%。

表1 試驗(yàn)用混合沙土機(jī)械組成Tab.1 The mechanical components of mixed sand

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)采用土柱淋溶法進(jìn)行。共設(shè)置4個處理，分別為：CK（對照），只有混合沙土；A1，混合沙土+4 g腐植酸（相當(dāng)于0.34噸/畝）；A2，混合沙土+8 g腐植酸（相當(dāng)于0.68噸/畝）；A3，混合沙土+12 g腐植酸（相當(dāng)于1.02噸/畝）。每個處理設(shè)3次重復(fù)。在CK對照處理土柱中加入混合沙土量為π×25 cm2×40 cm×1.4 g/cm3=4398 g，A1、A2、A3處理分別在CK基礎(chǔ)上添加4、8、12 g腐植酸，混勻后加入土柱，使土柱內(nèi)混合土高度達(dá)到40 cm。試驗(yàn)前分別給每根土柱管加入1000 mL蒸餾水淋洗一遍，把混合土樣自身含有的肥料養(yǎng)分淋洗出去。然后，分別將0.226 g磷酸二銨溶于1000 mL水中，加入每只土柱管中（相當(dāng)于每畝施用20 kg磷酸二銨），每隔4 h測量一次磷酸二銨溶液經(jīng)土柱管后淋溶液的體積，至土柱管內(nèi)液體全部滲透完為止；測量體積后將被測液分別編號保存，用于養(yǎng)分含量的測定。試驗(yàn)設(shè)計見表2。

表2 試驗(yàn)設(shè)計Tab.2 The experiment design g

1.3 測定項(xiàng)目及方法

采用紫外分光光度法對淋溶液中的養(yǎng)分進(jìn)行測定。銨態(tài)氮測定采用2 mol/L KCl浸提-靛酚藍(lán)比色法：吸取2 mL的浸提液于50 mL容量瓶中，用2 mol/L KCl補(bǔ)充至10 mL，加入苯酚溶液和次氯酸鈉堿性溶液各5 mL，搖勻，在20 ℃左右條件下放置1 h，加1 mL掩蔽劑（酒石酸鉀鈉與EDTA二鈉混合溶液），用蒸餾水定容，最后用1 cm比色皿在波長625 nm處對處理液比色，讀取吸光值。有效磷測定采用0.5 mol/L NaHCO3法：吸取2.5 mL的浸提液于50 m L容量瓶中，補(bǔ)加0.5 m o l/L NaHCO3至10 mL，準(zhǔn)確加蒸餾水使各瓶總體積達(dá)到45 mL，搖勻，再加入鉬銻抗指示劑5 mL，混勻顯色，最后用1 cm比色皿在波長700 nm處測定混合液吸光值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

通過Microsoft Excel 2010辦公軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 保水試驗(yàn)

每隔4 h，對磷酸二銨的淋溶液進(jìn)行一次體積測定（表3）。從表中可知，CK處理流速最快，總滲透時間為1.6 h；A1、A2、A3處理總滲透時間分別為9.4、16.0、35.0 h。由此可以看出，各處理淋溶液的總滲透時間與添加腐植酸的量有一定的相關(guān)性，既隨著腐植酸用量的增加，滲透總時間隨之變長，整體滲透速率變緩（圖1）。其中A3處理腐植酸用量最大，總滲透時間最長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CK處理的滲透時間。因此，腐植酸對混合沙土具有較強(qiáng)的保水性能，且隨腐植酸用量的增加，保水性能隨之提高。

表3 各處理的淋溶液體積隨時間變化的關(guān)系Tab.3 Relationship between the volume of the solution over the time of each treatment

圖1 不同處理土柱管內(nèi)液體體積變化趨勢Fig.1 The variation trend of soil column liquid volume in different treatments

2.2 保肥試驗(yàn)

2.2.1 腐植酸對混合沙土保磷性能的影響

采用紫外分光光度計對每根土柱管收集的淋溶液中有效磷含量進(jìn)行測定，通過計算得出每根土柱管淋溶液中有效磷總量（表4）。從表中可知，CK處理土柱管淋溶液中有效磷總量最高，A1、A2、A3處理淋溶液中有效磷總量依次減少，且各處理間差異顯著，其中A3處理腐植酸添加量最大，淋溶液中的有效磷總量最少。相反，說明CK處理土柱中保有的有效磷總量最少，隨著腐植酸添加量的增多，混合土柱中保有的有效磷總量增多?？梢?，腐植酸對混合沙土的保磷能力具有顯著的增強(qiáng)作用，且腐植酸的添加量越大，混合沙土對有效磷的保持性能越強(qiáng)。

2.2.2 腐植酸對混合沙土保氮性能的影響

采用紫外分光光度計對每根土柱管收集到的淋溶液中銨態(tài)氮含量進(jìn)行測定，通過計算得出每根土柱管的淋溶液中銨態(tài)氮總量（表5）。從表中可知，CK處理土柱管淋溶液中銨態(tài)氮總量最高，A1、A2、A3處理土柱管淋溶液中銨態(tài)氮總量依次減少，且各個處理間差異顯著，其中A3處理腐植酸添加量最大，其土柱管淋溶液中的銨態(tài)氮總量最少。相反，說明CK處理土柱中保有的銨態(tài)氮總量最少，隨著腐植酸添加量的增多，混合土柱中保有的銨態(tài)氮總量也隨之增多。由此可見，腐植酸對混合沙土的保氮能力有顯著的提高；且腐植酸的添加量越大，混合沙土對氮的保持性能越強(qiáng)。

表4 各處理的淋溶液有效磷總量Tab.4 The effective phosphorus amount in leaching solution of each treatment

表5 各處理的淋溶液銨態(tài)氮總量Tab.5 The amount of ammonium nitrogen in leaching solution of each treatment

3 結(jié)論與討論

（1） 保水試驗(yàn)：CK、A1、A2、A3處理的淋溶液總滲透時間分別為1.6、9.4、16.0、35.0 h，說明沙土保水能力隨著腐植酸添加量的增加而增強(qiáng)。

（2） 保肥試驗(yàn)：CK、A1、A2、A3處理的土柱管淋溶液中有效磷總量分別為182.0、148.5、122.5、92.5 μg，銨態(tài)氮總量分別為266、244、178、142 μg，經(jīng)顯著性分析，沙土保肥能力隨著腐植酸添加量的增加而顯著增強(qiáng)。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，向混合沙土中施入適量腐植酸可顯著增強(qiáng)其保水保肥能力。本試驗(yàn)僅系室內(nèi)土柱淋溶試驗(yàn)，故只能得出應(yīng)用腐植酸改良沙土效果的大致趨勢。在沙土改良實(shí)際應(yīng)用中，腐植酸的施用量還應(yīng)根據(jù)其改良效果與施用成本綜合測算得出，且與當(dāng)?shù)厮臈l件、土壤機(jī)械組成類型緊密相關(guān)。因此，用腐植酸作為一種改良沙土的有效添加劑尚需更深入的研究。

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Study on the Influence of Humic Acid to the Water and Fertilizer Retention Capacity of the Mixed Sandy Soil

Hou Lin, Zhang Weihua*
(College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot, 010018)

By indoor soil column simulated analysis method, the effects of different doses of humic acid on the retention capacity of a certain proportion of mixed sandy soil with water and fertilizer was studied. The experimental results showed that adding 0, 4, 8, 12 g humic acid, soil column leaching solution infiltration duration is respectively 1.6, 9.4, 16.0, 35.0 h; Total effective phosphorus in leachate is respectively 182.0, 148.5, 122.5, 92.5 μg; Ammonium nitrogen amount in leachate is respectively 266, 244, 178, 142 μg. Compared with controls, diammonium phosphate solution after adding humic acid in the soil column infiltrated more slowly and the infiltration rate decreased with the increase of adding amount of humic acid, leaching solution of ammonium nitrogen and total phosphorus significantly decreased with the increase of adding amount of humic acid. The results showed that humic acid could significantly improve the water and fertilizer retention capacity of the mixed sandy soil.

humic acid; sandy soil; water and fertilizer retention

TQ314.1，S156

A

1671-9212(2015)06-0025-04

2015-04-10

侯林，男，1988年生，在讀碩士研究生，主要從事土壤資源利用與改良研究。*通訊作者：張偉華，男，教授，E-mail：zhwh-nmau@126.com。