不同腐殖酸配施鈣、鎂的土壤調(diào)理劑對(duì)鹽堿土淋洗的影響

朱福軍，吳欽泉，谷端銀，丁方軍,3，洪丕征

(1.山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司 山東泰安 271000;2.山東腐植酸高效利用工程與技術(shù)研究中心 山東泰安 271000 3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 山東泰安 271018)

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不同腐殖酸配施鈣、鎂的土壤調(diào)理劑對(duì)鹽堿土淋洗的影響

朱福軍1，2，吳欽泉1,2，谷端銀1,2，丁方軍1,2,3，洪丕征1，2

(1.山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司 山東泰安 271000;2.山東腐植酸高效利用工程與技術(shù)研究中心 山東泰安 271000 3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 山東泰安 271018)

為研究不同腐殖酸配施鈣、鎂的土壤調(diào)理劑在淋洗條件下對(duì)鹽堿土的改良效果，采用回填土柱淋溶系統(tǒng)并設(shè)置腐殖酸原粉及硝基腐殖酸與鈣、鎂配施6個(gè)處理，通過9次淋洗，對(duì)土壤淋出液及土壤中pH、電導(dǎo)率、礦化離子的變化情況進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：硝基腐殖酸+磷石膏(質(zhì)量比3∶1配施，666.67 m2施用量375 kg)處理在淋洗過程中可有效降低土壤中Na+和Cl-的含量，且相對(duì)于其他處理的土壤pH維持在較低水平，其為淋洗方式下改良土壤鹽堿性較佳的土壤調(diào)理劑。

腐殖酸 土壤調(diào)理劑 鹽堿土 淋洗

我國(guó)鹽漬土的分布范圍較廣，據(jù)統(tǒng)計(jì)，鹽漬土總面積約為3.6×107hm2，占全國(guó)可利用土地面積的41.88%[1]，其中濱海鹽堿土有1.00×106hm2。濱海鹽堿土主要障礙因素是土壤鹽化程度較高，作物難以生長(zhǎng)，其主要原因?yàn)橥寥罎撍惠^高，潛水礦化度大，地形分布以低洼地為主，排水不暢，鹽分積累，土壤肥力較低[2- 4]。據(jù)調(diào)查，山東省濱海鹽堿土主要集中于黃河三角洲入海河口區(qū)域，由于該地區(qū)坡降小、地表平緩、自然瀉水能力低，且地下水位高、礦化度大，土壤鹽堿土程度高；中低產(chǎn)田達(dá)2.66×106hm2，鹽堿荒地達(dá)6.67×105hm2[5- 7]。

濱海鹽堿土的土壤理化性質(zhì)一般較差，土壤肥力低下，作物生長(zhǎng)較困難，嚴(yán)重制約作物的產(chǎn)量[8- 9]，采用一些化學(xué)改良劑，如石膏和磷石膏、風(fēng)化煤、糠醛渣、黑礬為主的酸性類物質(zhì)、橡膠工業(yè)副產(chǎn)品硫酸鹽、制堿副產(chǎn)品氯化鈣、工業(yè)廢渣黃鐵礦等，在改善鹽堿土的理化性質(zhì)、減少地表水分蒸發(fā)及抑制鹽分隨水分上行表聚等方面具有一定的功效。雖然各種化學(xué)改良劑都具有一定的鹽堿改良效果[10-12]，但不同化學(xué)改良劑的改良機(jī)理和改良效果具有一定差異性。近年來，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者均開展了淋溶條件下不同土壤改良劑的鹽堿改良效果研究，其中施加腐殖酸和磷石膏等對(duì)鹽堿土改良有一定效果[13-15]；但在淋溶條件下，將腐殖酸與活化腐殖酸和磷石膏、硫酸鎂等配施優(yōu)選土壤調(diào)理劑的鹽堿改良研究報(bào)道較少。本試驗(yàn)以濱州市無棣縣鹽堿土為材料，采用室內(nèi)人工模擬淋洗的方式對(duì)比不同腐殖酸(原粉與硝基腐殖酸，硝基腐殖酸為活化腐殖酸)配施鈣、鎂的土壤調(diào)理劑在土壤淋洗過程中對(duì)鹽堿離子的淋洗效果，為探尋淋溶條件下與鈣、鎂改良鹽堿效果最佳配伍的土壤調(diào)理劑提供科學(xué)依據(jù)和理論支撐。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)土柱裝土高40 cm，直徑11 cm，將2 kg土均勻壓實(shí)在土柱下層20 cm；將2 kg土與5 g土壤調(diào)理劑混勻，然后加入土柱上層，輕微壓實(shí)至20 cm；土柱實(shí)際容重1.27 g/cm3。

試驗(yàn)前，將土柱放入裝有純凈水的水盆中，保持水盆中水位在5 cm左右，利用毛細(xì)管吸水作用，使土柱達(dá)到土壤水飽和的狀態(tài)，然后將土柱置于淋洗架上進(jìn)行淋洗試驗(yàn)，每次加水250 mL。

本試驗(yàn)的土壤調(diào)理劑畝施用量設(shè)為375 kg(1畝=666.67 m2，下同)。土壤調(diào)理劑處理施入配方見表1。

表1 土壤調(diào)理劑處理施入配方

處理名稱施入配方CK空白HA1單施腐殖酸原粉HA2腐殖酸原粉與磷石膏按3∶1配施HA3腐殖酸原粉、磷石膏和硫酸鎂按5∶2∶1配施XHA1單施硝基腐殖酸XHA2硝基腐殖酸與磷石膏按3∶1配施XHA3硝基腐殖酸、磷石膏和硫酸鎂按5∶2∶1配施

試驗(yàn)選取5個(gè)檢測(cè)指標(biāo)，每次淋洗結(jié)束后測(cè)定，然后重新在淋洗瓶中加入250 mL蒸餾水進(jìn)行淋洗，共計(jì)淋洗9次，模擬年降水量為610 mm。

1.3 樣品采集及測(cè)定

1.3.1 淋洗檢測(cè)液的制備

試驗(yàn)前，土柱從下層吸入純凈水，達(dá)到土壤水飽和的狀態(tài)，然后將土柱置于淋洗架上。進(jìn)行淋洗試驗(yàn)時(shí)，每次加水量250 mL，用輸液管控制水滴入速度為1～2滴/s。淋洗結(jié)束，用250 mL容量瓶取淋洗液，過濾雜質(zhì)，待測(cè)各種指標(biāo)。淋洗時(shí)間從2014年11月5日至2015年3月17日，淋洗土壤共計(jì)9次。

1.3.2 淋洗土柱土壤樣液的制備

淋洗結(jié)束后，在土柱標(biāo)記20 cm，將0～20 cm和20～40 cm的土柱分別倒出，在通風(fēng)干燥處風(fēng)干土樣，然后取100 g左右的土樣研磨過1 mm篩，儲(chǔ)存在陰涼干燥環(huán)境中。取60 g過篩后的土樣置于500 mL三角瓶中，加入300 mL蒸餾水，封口，然后在25 ℃、180 r/min條件下振蕩浸提3 min，干過濾，取濾液為土壤檢測(cè)樣液。

1.3.3 淋洗相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤淋洗液的pH、電導(dǎo)率及礦化離子的影響

2.1.1 不同處理對(duì)土壤淋洗液pH的影響

經(jīng)過9次淋洗后，不同處理土壤淋洗液的pH如圖1所示，各淋洗處理的pH較CK均有所降低。

圖1 不同處理土壤淋洗液的pH

由圖1可以看出：在單施腐殖酸原粉和硝基腐殖酸以及腐殖酸原粉和硝基腐殖酸與磷石膏按3∶1配施的情況下，土壤淋出液的pH無顯著差異。在腐殖酸原粉和硝基腐殖酸與磷石膏和硫酸鎂按5∶2∶1配施的情況下，硝基腐殖酸處理的土壤淋出液pH顯著降低，較其他處理的土壤淋出液pH降低0.01～0.22，這是由于硝基腐殖酸為活化腐殖酸，較未活化的腐殖酸原粉增強(qiáng)了土壤中Ca2+的弱酸交換作用，從而降低了土壤淋出液的pH。與單施腐殖酸原粉和硝基腐殖酸相比，腐殖酸原粉或硝基腐殖酸與磷石膏以及與磷石膏和硫酸鎂配施可明顯降低土壤淋出液的pH，其中腐殖酸原粉和硝基腐殖酸與磷石膏和硫酸鎂按 5∶2∶1 配施的土壤淋出液的pH較其他處理分別降低0.03～0.21和0.06～0.20，這是由于腐殖酸、硝基腐殖酸對(duì)土壤中Ca2+的吸附交換作用強(qiáng)，增加了土壤中H+，對(duì)pH減小的影響顯著，同時(shí)表明磷石膏和硫酸鎂配施腐殖酸對(duì)土壤淋出液pH的影響更顯著。

2.1.2 不同處理對(duì)土壤淋洗液電導(dǎo)率的影響

不同處理9次土壤淋洗液電導(dǎo)率見圖2。

圖2 不同處理9次土壤淋洗液電導(dǎo)率

由圖2可以看出：隨著淋洗次數(shù)的增加，土壤淋洗液的電導(dǎo)率呈先升高后降低的趨勢(shì)，并在第4次土壤淋洗液的電導(dǎo)率達(dá)到最大值。前4次淋洗，硝基腐殖酸較腐殖酸原粉處理的土壤淋洗液電導(dǎo)率要高，平均高出4.06%～16.63%，可能是由于硝基腐殖酸經(jīng)活化處理后，羧基、酚羥基等活性基團(tuán)增加，活性增強(qiáng)，增強(qiáng)了土壤的陽離子交換能力，比普通腐殖酸能淋洗出更多的鹽基離子；而與CK處理的土壤淋洗液相比，電導(dǎo)率無顯著差異。腐殖酸原粉與硝基腐殖酸配施磷石膏和硫酸鎂處理的土壤淋洗液電導(dǎo)率均比單施腐殖酸原粉和硝基腐殖酸及其分別配施磷石膏大，其原因是施加磷石膏和硫酸鎂增加了Ca2+和Mg2+含量，增強(qiáng)了腐殖酸對(duì)Ca2+和Mg2+的吸附交換作用，可淋洗出更多的Na+，故XHA3處理的土壤淋洗液電導(dǎo)率最大。從第5次至第7次淋洗，CK，HA1及XHA1處理的土壤淋洗液電導(dǎo)率顯著小于其他處理，即當(dāng)淋洗一定次數(shù)后，腐殖酸原粉及硝基腐殖酸配施鈣、鎂對(duì)土壤鹽堿改良效果優(yōu)于單施腐殖酸原粉及硝基腐殖酸。由于前期淋洗時(shí)土壤離子淋失較快，而淋洗末期(第8次和第9次淋洗)土壤中離子含量降低，土壤對(duì)其吸附作用增強(qiáng)，施用硝基腐殖酸處理的土壤淋洗液電導(dǎo)率較小，表明硝基腐殖酸促進(jìn)土壤離子交換吸附能力強(qiáng)于腐殖酸原粉。

2.1.3 不同處理對(duì)土壤淋洗液中3種離子淋洗總量的影響

圖3 土壤淋洗液中3種離子總量

由圖3可知：經(jīng)9次淋洗后，不同腐殖酸配施鈣、鎂處理的土壤淋洗液中Na+總量均顯著高于CK處理，其中以HA3處理的土壤淋洗液中Na+總量最高，較其他處理高4.92%～22.45%。腐殖酸原粉與硝基腐殖酸各處理的土壤淋洗液中Na+總量整體差異不大，但在單施硝基腐殖酸和配施磷石膏的情況下，土壤淋洗液中Na+總量稍高于相同的腐殖酸原粉處理，土壤淋洗液中Na+總量平均高出1.85%。腐殖酸原粉和硝基腐殖酸配施磷石膏以及配施磷石膏和硫酸鎂處理的土壤淋洗液中Na+總量顯著高于單施腐殖酸原粉和硝基腐殖酸處理，土壤淋洗液中Na+總量高出4.35%～13.07%，表明腐殖酸類物質(zhì)與鈣、鎂配施的交互作用對(duì)土壤Na+淋洗效果較為顯著。這是因?yàn)楦乘岷拖趸乘岬募尤胗欣谕寥缊F(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，可增強(qiáng)土壤中Na+和Ca2+的交換吸附作用，同時(shí)隨著磷石膏的加入，溶液中Ca2+含量增大，對(duì)土壤中Na+的交換能力增強(qiáng)，促進(jìn)淋洗液中Na+含量增大。

Cl-和Na+是礦化度的主要組成陰陽離子之一，淋洗含量的趨勢(shì)基本一致，呈現(xiàn)出良好的相關(guān)性。經(jīng)9次淋洗后，除HA3處理的土壤淋洗液中Cl-總量高于CK處理外，其他各處理的土壤淋洗液中Cl-總量均低于CK處理，但均未達(dá)到差異顯著。腐殖酸原粉和硝基腐殖酸各處理的土壤淋洗液中Cl-總量無顯著差異。HA3處理的土壤淋洗液中Cl-總量顯著高于HA1處理，而與HA2處理的土壤淋洗液中Cl-總量無顯著差異；硝基腐殖酸各處理間的土壤淋洗液中Cl-總量無顯著差異。

2.2 不同處理對(duì)土壤pH、土壤電導(dǎo)率及礦化離子的影響

2.2.1 不同處理對(duì)土壤pH的影響

經(jīng)9次淋洗后，土樣的pH發(fā)生明顯變化，淋洗后不同處理的土壤pH如圖4所示。

由圖4可以看出：在土壤上層(0～20 cm)，腐殖酸原粉及硝基腐殖酸各處理的土壤pH均顯著低于CK處理，土壤pH降低0.08～0.16。腐殖酸原粉與硝基腐殖酸相比，硝基腐殖酸各處理的土壤pH平均降低0.03，這是由于硝基腐殖酸為活化腐殖酸，其羧基、酚羥基等活性基團(tuán)的含量提高，從而增大了土壤中H+含量，土壤pH降低。腐殖酸原粉和硝基腐殖酸配施磷石膏以及配施磷石膏和硫酸鎂處理的土壤pH均小于其單施處理，其中以硝基腐殖酸配施磷石膏的土壤pH最小，即在淋洗條件下，此種土壤調(diào)理劑降低上層土壤堿化效果最為顯著。

圖4 淋洗后不同處理的土壤pH

9次淋洗處理后，在土壤下層(20～40 cm)，腐殖酸原粉及硝基腐殖酸各處理的土壤pH均顯著低于CK處理，土壤pH降低0.04～0.10。腐殖酸原粉與硝基腐殖酸相比，硝基腐殖酸各處理的土壤pH平均降低0.02。單施腐殖酸原粉的土壤pH在淋洗后與其配施磷石膏以及磷石膏和硫酸鎂的處理無顯著差異；而硝基腐殖酸配施磷石膏以及磷石膏和硫酸鎂的土壤pH經(jīng)過淋洗后顯著低于單施硝基腐殖酸處理，但硝基腐殖酸配施磷石膏與硝基腐殖酸配施磷石膏和硫酸鎂的土壤pH無顯著差異，即腐殖酸與鈣鎂的交互作用使改堿效果顯著。9次淋洗過后，土壤上層pH顯著低于土壤下層，平均降低0.13，即不同腐殖酸配施鈣鎂對(duì)土壤上層的pH影響較大。

2.2.2 不同處理對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響

土壤電導(dǎo)率(EC)是衡量土壤水溶鹽分的重要指標(biāo)。經(jīng)過9次淋洗后，土壤EC均降低(圖5)。

圖5 9次淋洗后不同處理的土壤電導(dǎo)率

在土壤上層(0～20 cm)，腐殖酸原粉及硝基腐殖酸各處理的土壤EC較CK處理降低了37.29%～69.93%，差異顯著。腐殖酸原粉與硝基腐殖酸相比，硝基腐殖酸各處理的土壤EC降低4.03%～13.56%，差異也達(dá)到顯著性水平，這是由于硝基腐殖酸經(jīng)活化處理后，羧基、酚羥基等活性基團(tuán)增加，活性增強(qiáng)，增強(qiáng)了陽離子交換能力，能交換出更多的Na+，比普通腐殖酸能淋洗出更多的鹽堿離子。經(jīng)9次淋洗后，腐殖酸原粉配施磷石膏以及配施磷石膏和硫酸鎂的土壤EC顯著低于單施腐殖酸原粉處理，而腐殖酸原粉配施磷石膏與配施磷石膏和硫酸鎂的土壤EC無顯著差異。硝基腐殖酸配施磷石膏處理的土壤EC顯著低于單施硝基腐殖酸處理及硝基腐殖酸配施磷石膏和硫酸鎂處理。

在土壤下層(20～40 cm)，腐殖酸原粉及硝基腐殖酸各處理的土壤EC較CK處理降低13.98%～23.98%，差異顯著。經(jīng)過9次淋洗后，腐殖酸原粉與硝基腐殖酸各處理土壤EC無顯著差異，腐殖酸原粉配施磷石膏以及配施磷石膏和硫酸鎂的土壤EC與單施腐殖酸原粉處理無顯著差異；同時(shí)，硝基腐殖酸配施磷石膏以及配施磷石膏和硫酸鎂的土壤EC與硝基腐殖酸單施處理也無顯著差異。上層土壤EC較下層土壤平均降低9.73%，差異顯著，即不同腐殖酸配施鈣、鎂的土壤調(diào)理劑對(duì)降低上層土壤鹽分含量效果明顯。2.2.3 不同處理對(duì)土壤Na+和Cl-殘留量的影響

如圖6所示，經(jīng)9次淋洗后，不同腐殖酸配施鈣、鎂處理的土壤淋洗液中Na+總量均顯著低于CK處理；與CK處理相比，上層土壤Na+含量降低47.50%～90.25%，下層土壤Na+含量降低了11.54%～23.08%。腐殖酸原粉與硝基腐殖酸各處理的土壤Na+含量以硝基腐殖酸各處理較低，并以上層土壤差異顯著，其降低幅度為46.67%～61.90%，這是由于含較多羧基、酚羥基等活性基團(tuán)的硝基腐殖酸處理能促進(jìn)Ca2+，Mg2+與Na+的交換吸附作用，故經(jīng)過9次淋洗之后，硝基腐殖酸處理較腐殖酸原粉處理的土壤Na+含量低。腐殖酸原粉配施磷石膏處理的土壤Na+含量較腐殖酸原粉其他處理的要低，而單施硝基腐殖酸處理的土壤Na+含量顯著高于其他2個(gè)配施處理。

圖6 土壤中離子含量

Cl-是濱海鹽堿地的主要致鹽離子之一，經(jīng)過不同處理的淋洗后，土壤中Cl-含量發(fā)生較大變化，與CK處理相比，不同腐殖酸配施鈣、鎂處理的土壤中Cl-含量降低68.75%～92.19%(上層土壤)和70.24%～89.29%(下層土壤)。腐殖酸原粉與硝基腐殖酸各處理的土壤中Cl-含量相比，以硝基腐殖酸各處理較低，其中上層土壤中Cl-含量降低28.57%～70.00%，差異顯著。單施腐殖酸原粉處理的土壤Cl-含量顯著高于其他2個(gè)配施處理，而硝基腐殖酸與磷石膏和硫酸鎂配施處理的土壤中Cl-含量顯著低于其他2個(gè)處理。

3 結(jié)語

(1)在淋洗條件下，施用硝基腐殖酸比普通腐殖酸淋洗出更多的鹽基離子，且其土壤淋洗液pH顯著降低，較其他處理降低0.01～0.22。

(3)9次淋洗后，腐殖酸原粉與硝基腐殖酸各處理的下層土壤EC無顯著差異；而在上層土壤，硝基腐殖酸處理的土壤EC較腐殖酸原粉處理降低4.03%～13.56%，差異顯著，且土壤pH較低。9次淋洗后，硝基腐殖酸+磷石膏(3∶1配施，畝施用量375 kg)處理的土壤鹽堿程度顯著降低，土壤中Na+和Cl-含量分別減少10.00%～73.56%和57.29%～67.86%。

綜上所述，硝基腐殖酸+磷石膏(3∶1配施，畝施用量375 kg)處理，在淋洗過程中有效降低了土壤中Na+和Cl-含量，并且相對(duì)于其他處理的土壤pH維持在較低水平，其為淋洗方式下改良土壤鹽堿較佳的土壤調(diào)理劑。

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Effects of Different Humic Acid Soil Conditioners Containing Ca and Mg on Saline Alkali Soil Leaching

ZHU Fujun1,2, WU Qinquan1,2, GU Duanyin1,2, DIN Fangjun1,2,3, HONG Pizheng1,2

(1.Shandong Agricultural University Fertilizer Science and Technology Co.， Ltd. Shandong Tai′an 271000 2.Engineering and Technology Research Center of High Efficient Utilization of Humic Acid in Shandong Province Shandong Tai′an 271000; 3.College of Resources and Environment,Shandong Agricultural University Shandong Tai′an 271018)

In order to study the improvement effects of different humic acid soil conditioners containing calcium and magnesium under leaching condition, the backfill soil column leaching system is adopted and 6 treatments of original humic acid powder and nitro-humic acid with calcium, magnesium are designed, through leaching for 9 times, experimental study on the changes of pH, electric conductivity and inorganic ions in soil leaching solution and soil is carried out. Experimental results show that the treatment of nitro-humic acid + phosphogypsum (mass ratio 3∶1, application amount 375 kg per 666.67 m2) can decrease the Na+and Cl-content in soil effectively during leaching process, and compared to other treatments, the soil pH value maintains at low level, so it is a better soil conditioner for improvement of saline alkali soil under leaching condition.

humic acid soil conditioner saline alkali soil leaching

朱福軍(1990—)，男，工程師，主要研究方向?yàn)橥寥栏牧?；zhufujun19@163.com。

丁方軍(1964—)，男，教授，主要研究方向?yàn)橥寥婪柿蠈W(xué)、新型肥料研發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)；sdndfyjs@163.com。

S156.2

A

1006- 7779(2016)05- 0020- 07

2016- 06- 04)