不同粒度珊瑚鈣質(zhì)砂對(duì)小白菜生長(zhǎng)、品質(zhì)及土壤性質(zhì)的影響

史云峰　王帥　王慧　楊智慧　鄂俊豐　趙牧秋

摘 ? 要 ? 采用盆栽試驗(yàn)，以碳酸鈣為參比，探討了不同粉碎粒度珊瑚鈣質(zhì)砂對(duì)小白菜生長(zhǎng)、品質(zhì)及土壤理化性質(zhì)和酶活性的影響。研究結(jié)果表明，酸性磚紅壤添加5.0 mg·kg-1的不同粒度鈣質(zhì)砂，能有效提升小白菜生長(zhǎng)指標(biāo)（株高、葉長(zhǎng)、葉寬、葉片數(shù)、地上部鮮重、地上部干重、根長(zhǎng)、SPAD）和品質(zhì)指標(biāo)（可溶性糖、可溶性蛋白、VC），提高土壤pH值、交換性鈣鎂含量和電導(dǎo)率，降低土壤交換性酸和交換性鋁含量，同時(shí)增強(qiáng)土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶和脫氫酶活性，且改善效果隨鈣質(zhì)砂粒徑的減小而加強(qiáng)?？傮w而言，粒徑為0.075～0.25 mm鈣質(zhì)砂的施用效果與碳酸鈣相當(dāng)，而粒徑<0.075 mm鈣質(zhì)砂的施用效果優(yōu)于碳酸鈣。

關(guān)鍵詞 ? ?珊瑚砂;鈣質(zhì)砂;土壤改良;小白菜;生長(zhǎng);品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S606.1;S156 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ?DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.13.002

由于氣候特征和長(zhǎng)期不合理施肥、不合理耕作等原因，熱帶土壤表現(xiàn)出嚴(yán)重的酸、瘦、砂、黏等不利于作物生長(zhǎng)、發(fā)育的問(wèn)題[1]。施用石灰或石灰石粉改良是降低土壤酸性、提高土壤可持續(xù)利用的傳統(tǒng)方法[2]，但長(zhǎng)期大量施用會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)、中微量元素失衡等問(wèn)題[3]。

在熱帶淺海區(qū)域堆積著大量珊瑚鈣質(zhì)砂，其主要來(lái)源為珊瑚碎屑、貝殼、有孔蟲(chóng)等海洋動(dòng)物，主要化學(xué)成分是碳酸鈣和碳酸鎂，還含有鍶、鋅、錳、銅等微量元素和少量氮、磷、鉀元素[4]。珊瑚鈣質(zhì)砂通常在港灣、航道建設(shè)或沿海工程開(kāi)挖過(guò)程大量產(chǎn)生，如將其丟棄或閑置不僅會(huì)占用寶貴的土地或海域資源，還會(huì)影響周?chē)坝^;如將其用于熱帶酸性土壤改良，則不僅能變廢為寶、節(jié)約占地，還能保護(hù)耕地、提高作物產(chǎn)量，可謂一舉兩得。本研究通過(guò)小白菜盆栽試驗(yàn)，探討向熱帶酸性土壤（磚紅壤）添加不同粉碎粒度的珊瑚鈣質(zhì)砂對(duì)作物生長(zhǎng)和土壤理化性質(zhì)的影響，以期為鈣質(zhì)砂的農(nóng)業(yè)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試小白菜（Brassica chinensis L.）品種為京研快菜5號(hào)。

供試土壤為酸性花崗巖磚紅壤，取自海南省三亞市天涯區(qū)妙林村，其基本理化性質(zhì)為：pH值4.53，電導(dǎo)率1.54 mS·cm-1，有機(jī)質(zhì)12.7 g·kg-1，有效磷14.3 mg·kg-1，速效鉀28.5 mg·kg-1，NH4+-N 3.5 mg·kg-1，NO3--N 11.6 mg·kg-1。土壤取回實(shí)驗(yàn)室后，去除石塊及植物殘?bào)w，粉碎過(guò)2 mm篩，風(fēng)干備用。

供試珊瑚鈣質(zhì)砂取自三亞小東海，取回實(shí)驗(yàn)室后用清水洗凈、烘干、粉碎、篩分備用。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)在海南熱帶海洋學(xué)院園藝基地進(jìn)行。試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理：CK（不添加鈣質(zhì)砂和碳酸鈣），T35（鈣質(zhì)砂過(guò)35目篩而被60目篩截留，粒徑0.25～0.5 mm），T60（鈣質(zhì)砂過(guò)60目篩而被200目篩截留，粒徑0.075～0.25 mm），T200（鈣質(zhì)砂過(guò)200目篩，粒徑<0.075 mm），CC（參比處理，純碳酸鈣粉過(guò)200目篩）;鈣質(zhì)砂或碳酸鈣的添加量均為5.0 g·kg-1土壤，每處理重復(fù)5次。所有處理氮（100 mg·kg-1）、磷（50 mg·kg-1）、鉀（50 mg·kg-1）肥用量一致并做基肥一次性施用。取風(fēng)干磚紅壤5 kg與基肥和鈣質(zhì)砂（或碳酸鈣）混合均勻后，裝入聚乙烯盆（上口徑25 cm，下口徑20 cm，高18 cm）中，用水濕透。2019年7月4日播種;7月12日間苗定植，每盆留取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的小白菜幼苗3株;8月10日一次性收獲并測(cè)定小白菜生長(zhǎng)和品質(zhì)指標(biāo)。土壤過(guò)2 mm篩，部分風(fēng)干后保存用于測(cè)定理化性質(zhì)，部分保存于4 ℃用于測(cè)定酶活性。

1.3 測(cè)定方法和指標(biāo)

小白菜生長(zhǎng)指標(biāo)，包括株高、葉長(zhǎng)、葉寬、根長(zhǎng)、地上部鮮重、根鮮重等直接用直尺或天平測(cè)定;植物鮮樣105 ℃殺青后70 ℃烘干稱(chēng)量干重;根冠比采用根干重與地上部干重的比值;葉綠素應(yīng)用便攜式葉綠素測(cè)定儀（SPAD-502plus）在采收前測(cè)定;可溶性糖、可溶性蛋白和硝酸鹽含量分別采用蒽酮法、BCA法和水楊酸法測(cè)定[5]，VC含量采用二氯靛酚法測(cè)定（GB 5009.86-2016）。

土壤理化性質(zhì)指標(biāo)，包括pH值、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、NH4+-N、NO3--N、交換性酸、交換性鋁和交換性鈣鎂等，參照文獻(xiàn)[6]進(jìn)行;土壤脲酶、蔗糖酶及過(guò)氧化氫酶活性采用文獻(xiàn)[7]推薦的方法測(cè)定;脫氫酶的測(cè)定方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010處理，采用SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同粒度珊瑚鈣質(zhì)砂對(duì)小白菜生長(zhǎng)的影響

由表1可見(jiàn)，添加不同粒徑鈣質(zhì)砂（T35、T60、T200）和碳酸鈣（CC）處理小白菜株高、葉長(zhǎng)、葉寬、葉片數(shù)、地上部鮮重、地上部干重、根長(zhǎng)、SPAD等指標(biāo)均顯著高于CK（P<0.05），根冠比顯著低于CK（P<0.05），只有根鮮重和根干重各處理間無(wú)顯著性差異。T60處理在促進(jìn)小白菜生長(zhǎng)方面的表現(xiàn)總體與參比CC一致，而T200處理小白菜的株高、葉寬、地上部鮮重、地上部干重和SPAD均顯著高于T35、T60和CC（P<0.05）?？傮w而言，酸性磚紅壤添加5.0 g·kg-1不同粒徑的鈣質(zhì)砂，均能有效提升小白菜的生長(zhǎng)指標(biāo)，且隨粒徑的減小增產(chǎn)趨勢(shì)增強(qiáng)。

2.2 不同粒度珊瑚鈣質(zhì)砂對(duì)小白菜品質(zhì)的影響

由圖1可知，不同粒度珊瑚鈣質(zhì)砂的施用，能顯著提升小白菜可溶性糖、可溶性蛋白、VC和硝酸鹽含量，且含量隨鈣質(zhì)砂粒徑的減小而升高。參比CC處理小白菜的可溶性糖含量與T60和T200接近，可溶性蛋白和VC含量與T35接近，而硝酸鹽含量與T200無(wú)顯著性差異。

2.3 不同粒度珊瑚鈣質(zhì)砂對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

由表2可見(jiàn)，鈣質(zhì)砂的添加顯著提升了酸性土壤的pH值，且提升幅度隨粒徑的減小而增大。與此同時(shí)土壤電導(dǎo)率和交換性鈣鎂含量增加，而交換性酸和交換性鋁含量降低。隨鈣質(zhì)砂粒徑的減小，土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀和NH4+-N含量有所降低，而有效磷和NO3--N含量基本不變。參比CC改變磚紅壤理化性質(zhì)的能力大體上與T200處理表現(xiàn)一致。

2.4 不同粒度珊瑚鈣質(zhì)砂對(duì)土壤酶活性的影響

由圖2可知，隨鈣質(zhì)砂粒徑的減小，土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶和脫氫酶活性總體呈增強(qiáng)趨勢(shì)且顯著高于對(duì)照（P<0.05），而蔗糖酶活性呈降低趨勢(shì)。參比CC蔗糖酶活性顯著低于其他處理（P<0.05），脲酶活性與T60基本一致，而過(guò)氧化氫酶、脫氫酶與T60和T200均無(wú)顯著性差異。

3 小結(jié)與討論

本研究結(jié)果表明，土壤中添加鈣質(zhì)砂：1）能有效提升小白菜的生長(zhǎng)指標(biāo)，增加其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（可溶性糖、可溶性蛋白和VC）含量，但不能降低其硝酸鹽含量;2）能有效提升酸性土壤pH值、交換性鈣鎂含量和電導(dǎo)率，降低其交換性酸和交換性鋁含量;3）提高土壤NO3--N含量，降低土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀和NH4+-N含量，而對(duì)有效磷含量無(wú)影響;4）提升脲酶、過(guò)氧化氫酶和脫氫酶活性，降低蔗糖酶活性;5）隨鈣質(zhì)砂粒徑的減小，其對(duì)土壤理化性質(zhì)和小白菜生長(zhǎng)的改善能力增強(qiáng);6）T60處理的效果與CC相當(dāng)，T200處理的效果優(yōu)于CC。

土壤中有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀和微量元素等都會(huì)影響蔬菜的生長(zhǎng)及品質(zhì)[9]。施用鈣質(zhì)砂能有效促進(jìn)作物生長(zhǎng)的原因有：1）與市售碳酸鈣相比，珊瑚砂的鈣含量稍低，但卻含有較豐富的鎂、鍶、硼、鋅、錳、銅等中微量營(yíng)養(yǎng)元素，這些元素的加入不僅能夠更好地滿(mǎn)足作物的生長(zhǎng)需求，還能有效提升其產(chǎn)量和品質(zhì)[10];2）施用鈣質(zhì)砂提升了酸性土壤的pH值，增加了部分養(yǎng)分的可利用性[11];3）降低了強(qiáng)酸性土壤對(duì)作物的酸害和鋁毒。

鈣質(zhì)砂的主要成分是碳酸鈣和碳酸鎂，其施入后可中和土壤中的活性H+，生成HCO3-或CO2，對(duì)土壤酸性具有顯著的降低作用;同時(shí)隨土壤pH值的升高，Al3+與OH-形成沉淀，活性Al3+含量降低[12]。難溶的碳酸鹽進(jìn)入酸性土壤后逐漸溶解，Ca2+、Mg2+等離子釋放，可向土壤提供大量交換性陽(yáng)離子，使土壤可交換性鈣鎂含量增加，同時(shí)土壤電導(dǎo)率亦隨之提高。

珊瑚鈣質(zhì)砂是一種疏松多孔材料[13]。隨鈣質(zhì)砂粉碎粒徑的減小，其比表面積顯著提升，與酸性土壤接觸和反應(yīng)的頻率加快，故而其改善土壤理化性質(zhì)的能力增強(qiáng)。各地開(kāi)挖疏浚得到的鈣質(zhì)砂的天然粒徑分布多有不同，但<2 mm的細(xì)粒部分往往占50%以上，其中又以0.1～0.5 mm部分居多[14]。因此可推斷，如果天然鈣質(zhì)砂不加以粉碎直接施用，其對(duì)土壤的改善效果應(yīng)介于本研究的T35和T60之間。

鈣質(zhì)砂的施用對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響較為復(fù)雜。一方面，隨土壤酸性的降低，土壤微生物數(shù)量和多樣性得到改善[15]，酶活性增強(qiáng)，土壤礦化速率升高，這導(dǎo)致其有機(jī)質(zhì)含量降低，速效養(yǎng)分含量提升;另一方面，隨土壤pH值的升高，氨揮發(fā)和硝化作用增強(qiáng)[16]，有效磷被鈣化固定的比例上升，又導(dǎo)致部分速效養(yǎng)分含量降低;加之各處理作物生長(zhǎng)狀況有所不同，對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)元素的吸收量亦存在差異，最終導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量隨鈣質(zhì)砂的添加趨勢(shì)各異。

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（責(zé)任編輯：丁志祥）

收稿日期：2020-02-07

基金項(xiàng)目：三亞市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目“常年蔬菜土壤質(zhì)量提升關(guān)鍵技術(shù)研究與推廣”（2018NK05）;海南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目“海洋鈣質(zhì)砂改良對(duì)酸性土壤質(zhì)量及蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響”（2017155）、“濱海農(nóng)用沙地土壤微生物和酶活性對(duì)施用有機(jī)肥的響應(yīng)”（2017143）。

作者簡(jiǎn)介：史云峰（1981—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，博士，教授，主要從事土壤與植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究。E-mail： shiyunfeng8189@sina.com。