改良營養(yǎng)液對大棚酸性土壤交換性鈣鎂和有效態(tài)銅錳鋅鐵的影響

鄧愛妮 周聰 趙敏 范瓊

摘 要 研究施用酸性土壤改良營養(yǎng)液后大棚酸性土壤交換性鈣、鎂和有效態(tài)銅、錳、鋅、鐵含量的變化趨勢。依照有關標準和土壤農(nóng)化分析方法，測試了不同月份土壤pH值、交換性鈣、鎂和有效態(tài)銅、錳、鋅、鐵含量。結果表明：與對照區(qū)相比，酸性土壤改良營養(yǎng)液能有效提高試驗區(qū)土壤pH值；隨著改良液施用時間延長，試驗區(qū)土壤交換性鈣、鎂和有效鐵含量呈上升趨勢；試驗區(qū)土壤有效鋅、銅、錳含量呈降低趨勢。

關鍵詞 大棚酸性土壤；改良營養(yǎng)液；交換性鈣鎂；有效態(tài)銅錳鋅鐵

中圖分類號 S602.04 文獻標識碼 A

Effect of Improved Liquid Fertilizer on the Exchangeable Calcium

and Magensium and the Content of Available Copper，

Manganese，Zinc，Iron in Greenhouse Acid Soil

DENG Aini， ZHOU Cong*， ZHAO Min， FAN Qiong

Analysis & Testing Center， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Center of Inspection and Testing for

Agricultural Products， Ministry of Agriculture / Hainan Provincial Key Laboratory of Quality and Safety for Tropical

Fruits and Vegetables， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract The application effect of improved liquid fertilizer on the concentration of exchangeable calcium， magenesium and available copper， manganese， zinc， iron in greenhouse acid soil were studied. The results showed that application of improved liquid fertilizer could increase the soil pH. In comparison with the control plot， the application of improved liquid fertilizer increased the concentration of exchangeable calcium， magenesium and available iron， and reduced the concentration of available zinc， copper， manganese in the treated plot.

Key words Greenhouse acid soil； Improved liquid fertilizer； Exchangeable calcium； Magensium； Available copper； manganese； Zinc； Iron

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.02.009

鈣、鎂、銅、錳、鋅、鐵等是植物生長必需的礦物質元素。植物對礦物質元素的吸收和利用與元素有效態(tài)含量有關，其中土壤交換性鈣、鎂離子和有效態(tài)銅、錳、鋅、鐵含量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的理化指標。大量研究表明[1-4]，土壤交換性鈣、鎂離子和有效態(tài)銅錳鋅鐵含量主要受土壤pH值、氧化還原電位等條件的影響。其中，土壤pH值是重要影響因素，也是影響肥力的因素之一。土壤酸化程度的加劇不僅加快了鹽基離子的流失[3]，使得微生物活性和有機質分解速度下降[4]，而且還可增加土壤中重金屬化合物的溶解度[5-7]，加大重金屬元素對環(huán)境和蔬菜的危害。傳統(tǒng)酸性土壤改良方法是施用石灰、蒙脫石、生物炭等固體土壤改良劑[8-13]。Laird等[14]研究生物炭改良劑對美國中西部農(nóng)田土壤影響發(fā)現(xiàn)，生物炭有效地提高了土壤pH值和交換性鈣、鎂含量，但對土壤銅、鋅有效態(tài)含量沒有顯著影響。邱瓊瑤等[15]研究了施用組配改良劑（石灰石和海泡石）后紅壤化學性質的變化，發(fā)現(xiàn)施用組配改良劑能顯著提高土壤pH值，增加鈣鎂離子有效態(tài)含量，降低鐵有效態(tài)含量。但是，土壤固體改良劑成分和功能單一，不能同時調節(jié)土壤酸性和保持土壤的肥力，其結構隨著追肥不斷改變，改良土壤效果不穩(wěn)定，另外，含有的大量鈣鹽容易與所施的化學肥料形成難溶化合物[16]，導致土壤板結，影響植株對土壤礦物質元素的吸收。

針對固體改良劑的局限和不足，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院分析測試中心設計了一種酸性土壤改良營養(yǎng)液[17]（以下簡稱改良液），其含有作物生長所需的營養(yǎng)元素和活性物質，有效調控土壤pH值的同時保持土壤的肥力。前期研究結果表明，在酸性土壤中施用改良液能減少作物根系對鎘離子的吸收量，但改良液在有效控制鎘遷移能力的同時，對土壤交換性鈣、鎂離子和有效態(tài)銅、錳、鋅、鐵含量的影響暫未進行過相關研究。據(jù)此，本試驗將此改良液施用于樹仔菜大棚土壤，研究施用改良液條件下大棚土壤pH值、交換性鈣鎂和有效態(tài)銅錳鋅鐵含量的變化趨勢，為科學治理酸性土壤提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤：來源于五指山市南圣鎮(zhèn)什蘭村（北緯18.747234，東經(jīng)109.595725）樹仔菜大棚基地耕種層土（0～20 cm）。

試劑：酸性土壤改良營養(yǎng)液（ZL201010170926.7）（N，14.1%； P2O5，5.3%； K2O，10.9%），復合肥（N ∶ P ∶ K=1 ∶ 1 ∶ 1，三亞南新富斯復合肥發(fā)展有限公司）；乙酸銨（分析純），廣州化學試劑廠；鹽酸（分析純），廣州化學試劑廠；對苯二酚（分析純），國藥集團化學試劑有限公司。

儀器：FE20實驗室pH計，METTLER TOLEDO公司；MK II M6原子吸收光譜儀，Thermo Electron公司。

1.2 方法

1.2.1 田間試驗 試驗共設2個處理：（1）試驗區(qū)，施用改良液，改良液稀釋500倍后采用滴灌方式施肥，相隔1周施加1次；（2）對照區(qū)，施用普通復合肥，施用方法同試驗區(qū)。試驗區(qū)和對照區(qū)各設3個平行小區(qū)，面積（666.7 m2）等同，區(qū)組排列。改良液和復合肥于樹仔菜定植（3月份）前1周作基肥施入土壤。各處理小區(qū)統(tǒng)一施肥，統(tǒng)一管理。

1.2.2 取樣方法 采集同年6～12月份試驗區(qū)和對照區(qū)土壤樣品，每隔1個月采集土壤樣品，參照土壤農(nóng)化分析方法[1]采樣，取土層深度為0～20 cm的土樣，混勻后選取待分析試樣，研磨過篩保存供分析測試用。

1.2.3 測試方法 土壤pH值采用酸度計測定（NY/T 1121.2-2006）[18]，固液比1 ∶ 2.5；土壤交換性鈣和鎂的測定采用1 mol/L乙酸銨交換-原子吸收分光光度法（NY/T 1121.13-2006）[19]、土壤有效鋅[20]和銅[21]采用0.1 mol/L HCl浸提-原子吸收分光光度法、土壤有效錳的測定采用含對苯二酚的1 mol/L乙酸銨提取-原子吸收分光光度法[22]、土壤有效鐵測定采用1 mol/L乙酸銨（pH4.8）提取-原子吸收分光光度法[22]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 改良液對酸性土壤pH值的影響

測定同年6～12月份試驗區(qū)和對照區(qū)耕層土壤pH值（圖1）。由圖1可知，改良液能有效提高試驗區(qū)土壤pH值，改良液利用配方組分之間的化學反應釋放氫氧根，中和土壤溶液的氫離子，調節(jié)土壤pH值，且具有明顯的緩沖能力。6～12月試驗區(qū)土壤pH平均值為5.21～6.01，其變異系數(shù)為2.12%～6.99%；對照區(qū)土壤pH平均值為4.42～5.33，變異系數(shù)為2.62%～5.65%。

2.2 改良液對酸性土壤交換性鈣、交換性鎂含量的影響

從圖2可以看出，施用改良液后6～8月份，試驗區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量呈上升趨勢，對照區(qū)的呈下降趨勢。從8月份開始，試驗區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量呈下降趨勢，與對照區(qū)的變化趨勢相似。

由于施用改良液調節(jié)土壤酸堿度需要有一定的時間，試驗區(qū)耕層土壤（0～20 cm）交換性鈣含量在10月之前緩慢上升（圖2-a），10月份達到最高值，然后隨著時間的推移降低。隨著改良液施用時間的累積，試驗區(qū)表層土壤交換性鎂含量呈上升趨勢（圖2-b）。對照區(qū)土壤交換性鈣、鎂含量變化趨勢相似，可能是土壤pH變化導致的鹽基離子淋失、土壤膠體吸附鹽基離子、土壤中某些礦物釋放相應鹽基離子等因素[4]相互作用，維持系統(tǒng)中離子的平衡。

2.3 改良液對酸性土壤有效鋅、銅、鐵、錳含量的影響

微量營養(yǎng)元素銅、錳、鋅、鐵等在植物體內(nèi)含量雖少，但它們具有與大量元素同等的重要性，是不可替代的，有效態(tài)銅、錳、鋅、鐵的含量分別代表了土壤中這些營養(yǎng)元素對作物的有效性[23]。在土壤中，pH直接影響土壤中銅、錳、鋅、鐵的有效性。施肥處理后，試驗區(qū)和對照區(qū)耕層土壤有效鐵、鋅、錳、銅金屬元素的含量及其隨時間推移的變化趨勢見圖3。施用改良液后，試驗區(qū)耕層土壤有效鋅（圖3-a）、銅（圖3-b）、鐵（圖3-c）、錳（圖3-d）含量變化趨勢較平緩，尤其是有效銅含量，幾乎沒有明顯變化，其平均值為1.60 mg/kg，而對照區(qū)土壤有效銅含量平均值為2.85 mg/kg。

3 討論與結論

pH是土壤重要的基本性質，也是影響肥力的因素之一。土壤酸堿度的變化會直接影響到土壤中與植物的生長發(fā)育密切相關的礦物質營養(yǎng)元素的形態(tài)、含量、遷移過程及其之間的相互作用[24]。中國南方土壤多為酸性至強酸性，化肥的投入使用是加快土壤酸化的重要原因之一[25]。樹仔菜為多年生小灌木，對土壤適應性廣，土壤pH值以5～8為宜[26]。參照土壤酸堿度分級表[27]，土壤pH值4.5～5.5，為強酸性土壤；pH值為5.0～6.5，為弱酸性土壤。在供試條件下，施用改良液的試驗區(qū)土壤pH值平均值為5.21～6.01，為弱酸性土壤；施用普通肥料的對照區(qū)土壤pH平均值為4.42～5.33，為強酸性土壤。實驗結果表明，改良液有效提高或保持土壤pH值。改良液為液體土壤改良劑，采用滴灌方式施用于試驗區(qū)，其耕層土壤pH值變異系數(shù)為2.12%～6.99%，改良液對土壤酸堿度的改良較為均勻。

在施用改良液提高土壤pH值基礎上，通過測定土壤交換性鈣、鎂離子含量來探討改良液對土壤交換性能的影響。結果表明，施用酸性土壤改良營養(yǎng)液有效增加了試驗區(qū)土壤交換性鈣、鎂離子含量，其可能原因包括：（1）改良液配方組分之間的化學反應產(chǎn)生的OH-結合土壤中的H+，使得土壤中的交換位點增加，從而增加對鈣、鎂鹽基離子的吸附保護，減少淋溶；（2）改良液施用到土壤中后，銨態(tài)氮的形成過程消耗H+，是鹽基含量增加的因素之一。圖2所示，改良液對試驗區(qū)大棚土壤交換性鈣含量的影響具有時效特征，總體呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，9～10月其含量到達峰值，隨后降低。

影響土壤銅、錳、鋅、鐵有效態(tài)含量的條件包括土壤酸堿度、氧化還原電位、土壤通透性和水分狀況等，其中以土壤的酸堿度影響最大。土壤pH值過低或過高，常使土壤元素有效性發(fā)生變化[28]。有研究表明，土壤鋅、鐵、錳的有效性及植物對Zn、Cd等元素的吸收與土壤pH值成反比[29-30]，施用石灰改良酸性土壤有時會引起錳、硼等的“誘發(fā)性缺乏”現(xiàn)象[31]。通過實驗數(shù)據(jù)（圖3）可知，與對照區(qū)相比，試驗區(qū)土壤有效銅、錳、鋅、鐵含量變化趨勢較平緩，改良液對土壤有效銅、錳、鋅、鐵含量具有一定的穩(wěn)定作用。目前，對于土壤微量元素的評價標準主要采用“中國科學院微量元素組的土壤有效態(tài)微量元素評價標準（1989年）”[32]，該方法將土壤微量元素分為5個等級，土壤有效錳、鋅、銅、鐵的臨界值分別為10、1.0、0.2、7.0 mg/kg，低于臨界值為低水平，高于臨界值為高水平。雖然施用改良液后的試驗區(qū)土壤有效鋅、銅、錳含量呈低于對照區(qū)的趨勢，但與全國土壤有效態(tài)微量元素含量水平相比，這3種有效態(tài)微量元素含量仍處于高水平。施用該改良液時，應適當關注土壤有效態(tài)微量元素含量的變化，如果其含量呈下降趨勢，必要時可通過噴施葉面肥[33-34]等措施保持蔬菜必需的微量元素含量。

酸性土壤改良營養(yǎng)液有效地提高和保持大棚酸性土壤pH值，改良效果較為均勻。隨著改良液施用時間的增加，試驗區(qū)土壤交換性鈣、鎂和有效鐵含量呈上升趨勢，而有效鋅、銅和錳含量呈降低的趨勢，建議通過葉面噴施微肥以保持作物微量元素的平衡。

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