綠化種植土壤有機(jī)質(zhì)與有效硫的調(diào)配研究

趙秋霞 馮 磊 洪凱琳 史 鑫 何 莉 武 濤

（1 江蘇澳洋生態(tài)園林股份有限公司，江蘇 蘇州 215600；2 北京國際度假區(qū)有限公司，北京 101149）

2015 年，國家林業(yè)局發(fā)布了林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，LY/T 2445-2015《綠化用表土保護(hù)技術(shù)規(guī)范》[1]；2016 年，國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部又發(fā)布了城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T 340-2016《綠化種植土壤》[2]。這2 個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定了綠化土壤各質(zhì)量指標(biāo)的要求。在園林工程建設(shè)中，為了能滿足綠化種植土壤的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，必須研究相應(yīng)土壤類型上各指標(biāo)的調(diào)配參數(shù)。

本研究結(jié)合綠化種植土壤的生產(chǎn)，在對原土進(jìn)行相應(yīng)指標(biāo)檢測分析的基礎(chǔ)上，對土壤有機(jī)質(zhì)、有效硫的調(diào)配進(jìn)行了試驗(yàn)，取得了預(yù)期效果，為綠化種植土的生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)原土為北京通州的褐潮土，pH 值8.01，有機(jī)質(zhì)9.0 g/kg，有效硫108mg/kg，用于調(diào)配有機(jī)質(zhì)的材料為草炭和風(fēng)化煤。草炭產(chǎn)自遼寧，含有機(jī)質(zhì)42.0 g/kg。風(fēng)化煤來自山西霍州市永安鎮(zhèn)，用風(fēng)化煤腐植酸原粉與濃度為10%的硝酸按3∶1的比例，加熱回流2h 后制成，有機(jī)質(zhì)含量為74.6g/kg。硫磺粉用滬試生產(chǎn)的沉降硫分析純，含S≥99.5%。

1.2 方法

1.2.1 處理。試驗(yàn)采用單因素梯度法在室內(nèi)培養(yǎng)，統(tǒng)一用10kg 基質(zhì)原土，再加入相應(yīng)調(diào)配材料。有機(jī)質(zhì)培養(yǎng)試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理，分別為加有機(jī)質(zhì)0、36、72、108、144、180、216g。每個(gè)試驗(yàn)處理按確定的有機(jī)質(zhì)用量，50%用硝基風(fēng)化煤按有機(jī)質(zhì)的含量折算后加入，另50%用草炭有機(jī)質(zhì)加入。加入的硝基風(fēng)化煤和草炭干重分別為0 和0、24.13 和42.9、48.26 和85.8、72.39 和128.7、96.51 和176.6、120.64 和214.5、144.77和257.4g。

土壤有效硫的調(diào)配試驗(yàn)在有機(jī)質(zhì)調(diào)配試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行，按有機(jī)質(zhì)調(diào)配試驗(yàn)取得的有機(jī)質(zhì)Y 與實(shí)物加入量X 之間的函數(shù)方程，將土壤有機(jī)質(zhì)統(tǒng)一調(diào)配到30g/kg，再設(shè)7 個(gè)硫磺粉的用量處理。分別為0、1.18、2.35、3.53、4.70、5.88、7.05g。

1.2.2 試驗(yàn)方法。培養(yǎng)容器用聚乙烯塑料桶，原土先經(jīng)粉碎篩分，顆粒均勻，在加料前先檢測含水率，每桶10kg 干重原土，逐一添加400mL 自來水，統(tǒng)一調(diào)節(jié)各試驗(yàn)處理的土壤含水率。將基質(zhì)原土充分混勻后，加入稱好的添加料，再充分拌混合均勻后裝桶，有機(jī)質(zhì)培養(yǎng)試驗(yàn)在常溫（20～25℃）條件下培養(yǎng)20d。培養(yǎng)結(jié)束后采用四分法，將培養(yǎng)土縮分至1kg，用做實(shí)驗(yàn)室檢測樣品。有效硫培養(yǎng)試驗(yàn)分5 月7 日（22d）、6 月6日（52d）、6 月28 日（74d）、7 月29 日（105d）4 次縮分采樣，以觀察培養(yǎng)時(shí)間對土壤有效硫的變化影響。每次縮分采樣時(shí)，統(tǒng)一補(bǔ)充水分，調(diào)節(jié)含水率。

有機(jī)質(zhì)培養(yǎng)試驗(yàn)于2019 年3 月8 日實(shí)施，3 月28 日結(jié)束。有效硫試驗(yàn)于2019 年4 月15 日實(shí)施，7 月29 日完成。

1.2.3 檢測方法。土壤樣品的檢測均采用現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)方法。有機(jī)質(zhì)的檢測方法標(biāo)準(zhǔn)為LY/T 1237-1999，重鉻酸鉀法。土壤有效硫的檢測用NY/T 1121.14-2006 標(biāo)準(zhǔn)，氯化鈣浸提，分光光度法。土壤pH 值的測定用LY/T 1239-1999 標(biāo)準(zhǔn)，水土比2.5∶1 電位法。土壤水解性氮的測定用LY/T 1228-2015標(biāo)準(zhǔn)，堿解擴(kuò)散法。

2 結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)化煤與草炭對提高土壤有機(jī)質(zhì)的效果

培養(yǎng)試驗(yàn)土壤樣品的檢測結(jié)果表明，使用風(fēng)化煤與草炭對提高綠化種植土壤的有機(jī)質(zhì)含量具有明顯效果（表1）。代號為CFZ5 的試驗(yàn)處理10kg 土加有機(jī)質(zhì)180g，土壤有機(jī)質(zhì)含量29.9g/kg，達(dá)到了綠化土壤＞25 g/kg 的標(biāo)準(zhǔn)要求。從各試驗(yàn)處理的土壤樣品有機(jī)質(zhì)含量檢測結(jié)果分析，有機(jī)質(zhì)的加入量（X）與土壤有機(jī)質(zhì)的含量（Y）之間表現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，二者之間的函數(shù)方程為y=1.048x+9.157，相關(guān)系數(shù)R=0.9790＞R0.01=0.8745（v=5），相關(guān)性極顯著。

表1 有機(jī)質(zhì)各試驗(yàn)處理土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化比較

加入有機(jī)質(zhì)20d 后，不同有機(jī)質(zhì)用量各處理的土壤有機(jī)質(zhì)增加值也表現(xiàn)了較好的趨勢，隨著有機(jī)質(zhì)加入量的增多，土壤有機(jī)質(zhì)含量相應(yīng)的提高。采用有機(jī)質(zhì)用量為X，土壤有機(jī)質(zhì)增加值為Y 進(jìn)行分析，所得直線函數(shù)方程為y=1.047x+0.157，相關(guān)系數(shù)R 也為0.979，相關(guān)性極顯著。從直線函數(shù)方程中看出，系數(shù)b 為1.047，近似于1。有資料認(rèn)為[6]，有機(jī)質(zhì)施入土壤后，在通氣狀態(tài)下以礦質(zhì)化為主，在嫌氣狀態(tài)下以腐殖化為主。由此可以認(rèn)為，綠化土壤有機(jī)質(zhì)的調(diào)節(jié)，如果在有機(jī)質(zhì)加入土壤后即進(jìn)行采樣測試，可暫不考慮有機(jī)質(zhì)的礦化與腐殖化對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響，用種植土的目標(biāo)值減去原土的基本值，其差值即可用加入材料的有機(jī)質(zhì)含量和含水率折算出所需的有機(jī)質(zhì)實(shí)物量。如果有機(jī)質(zhì)加入后需經(jīng)較長的時(shí)間再采樣檢測，必須考慮有機(jī)質(zhì)在土壤中礦化與腐殖化的因素。

2.2 風(fēng)化煤與草炭對土壤水解性氮和有效硫含量的影響

因硝基腐殖酸風(fēng)化煤是采用一定濃度的硝酸加入風(fēng)化煤后，加熱回流制成，引入了NO32-離子，并且風(fēng)化煤和草炭中同時(shí)含有硫化合物。所以，加入土壤后對土壤水解性氮和有效硫的含量有一定影響。經(jīng)有機(jī)質(zhì)各試驗(yàn)處理土壤樣品的測試結(jié)果，加入風(fēng)化煤和草炭的各處理土壤水解性氮平均為173mg/kg，比對照CFZ0 處理33.6mg/kg 增加139.4mg/kg。并且各試驗(yàn)處理的土壤水解性氮含量增加的趨勢明顯，有機(jī)質(zhì)用量X 與水解性氮含量Y 之間也表現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系。二者間的函數(shù)方程為y=10.65x+38.03，相關(guān)系數(shù)R=0.996＞R0.01=0.8745（V=5），相關(guān)性極顯著（表2）。

表2 有機(jī)質(zhì)各試驗(yàn)處理對土壤水解性氮和有效硫的含量影響

表2 中同時(shí)看出，有機(jī)質(zhì)各試驗(yàn)處理的土壤有效硫含量也表現(xiàn)出有規(guī)律地增加，各試驗(yàn)處理的土壤有效硫平均含量為120.9mg/kg，比對照CFZ0 處理的108.1mg/kg 增加12.8 mg/kg。各試驗(yàn)處理的土壤有效硫平均增加值低于土壤水解性氮。

2.3 硫磺粉對提高土壤有效硫含量的效果

表3 有效硫各試驗(yàn)處理土壤有效硫含量的變化比較

使用硫磺粉調(diào)節(jié)土壤有效硫含量的結(jié)果與有機(jī)質(zhì)相似，105d 后7 個(gè)不同硫磺粉用量的處理，土壤有效硫含量隨著硫磺粉用量的增加而增加，二者之間同樣表現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)關(guān)系（表3）。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，培養(yǎng)105d 后的硫磺粉用量（X），與土壤有效硫含量（Y）之間的函數(shù)方程為y=1.0817x+153.42，相關(guān)系數(shù)R=0.9961＞R0.01=0.8745（v=5），相關(guān)性極顯著。

2.4 硫磺粉加入后不同時(shí)間對土壤有效硫含量的影響

圖1 硫磺粉加入后不同時(shí)間土壤有效硫變化曲線

從硫磺粉7 個(gè)用量處理不同采樣時(shí)間的土壤樣品有效硫檢測結(jié)果分析可以看出，土壤有效硫含量的變化與硫磺粉加入后的時(shí)間有密切關(guān)系，表現(xiàn)出隨著時(shí)間的延長，土壤有效硫含量有相應(yīng)增加的趨勢。各試驗(yàn)處理4 次采樣的檢測結(jié)果都有相同規(guī)律。所不同的是，各試驗(yàn)處理每期土壤有效硫的增加值和硫磺粉的轉(zhuǎn)換系數(shù)b 值不一樣（表4）。各試驗(yàn)處理硫磺粉的處理用量X 與土壤有效硫含量Y 之間均具有正相關(guān)的關(guān)系。從硫磺粉加入后22d 開始，以后每期轉(zhuǎn)換系數(shù)b 值均有增加，105d 轉(zhuǎn)換系數(shù)b 值達(dá)最大值，近似于1（圖1、表4）。

表4 硫磺粉加入后不同時(shí)間土壤有效硫含量回歸方程比較

以上說明，S 元素加入土壤后必須在土壤微生物的作用下，經(jīng)過較長時(shí)間的化學(xué)變化才能形成有效態(tài)。因此，在綠化種植土的生產(chǎn)中必須考慮這一因素，區(qū)別于其它元素指標(biāo)的調(diào)配，才能達(dá)到預(yù)期效果。

2.5 硫磺粉對土壤pH 值變化的影響

土壤試驗(yàn)樣品pH 值的檢測結(jié)果同時(shí)表明，硫磺粉不但能增加土壤有效硫的含量，對土壤pH 值也有明顯調(diào)節(jié)效果。7個(gè)試驗(yàn)處理的4 次采樣分析結(jié)果中，土壤pH 值最低的是代號為S6 處理培養(yǎng)105d 的樣品，pH 值為7.74，比S0 處理同期的pH 值8.01 降低0.27。

表5 硫磺粉用后各處理不同時(shí)間土壤pH 值變化

由于土壤對酸堿度有很強(qiáng)的緩沖性能，所以，加入硫磺粉后，土壤pH 值在短期內(nèi)變化很微妙。從表5 中7 個(gè)試驗(yàn)處理4 次采樣的pH 測定值的分析看出，硫磺粉降低土壤pH 值都具有較好的趨勢，但各試驗(yàn)處理pH 值的變化速度非常緩慢。在本試驗(yàn)中，結(jié)合土壤有效硫的測定，雖然已進(jìn)行了105d 的4次采樣，但還不能完整地評價(jià)降低pH 值的效果，有待繼續(xù)觀察。

3 結(jié)語

（2）使用風(fēng)化煤與草炭對提高綠化種植土壤的有機(jī)質(zhì)含量具有顯著效果。加入20d 后，有機(jī)質(zhì)的加入量（X）與土壤有機(jī)質(zhì)的含量（Y）二者之間的回歸方程為y=1.048x+9.157，相關(guān)系數(shù)R=0.9790＞R0.01=0.8745（v=5），相關(guān)性極顯著。

（2）土壤有效硫含量隨著硫磺粉用量的增加而增加，二者間表現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)關(guān)系,回歸方程為y=1.0817x+153.42，相關(guān)系數(shù)R=0.9961＞R0.01=0.8745（v=5），相關(guān)性極顯著。

（3）土壤有效硫含量的變化與硫磺粉加入后的時(shí)間有密切關(guān)系，從加入后22d 開始，以后每期轉(zhuǎn)換系數(shù)b 值均有增加，105d 轉(zhuǎn)換系數(shù)b 值達(dá)最大值，近似于1。

（4）硫磺粉不但能增加土壤有效硫含量，對土壤pH 值也有明顯調(diào)節(jié)效果，但在短期內(nèi)變化很小，由于本次僅進(jìn)行了4次采樣測試，還不能進(jìn)行完整評價(jià)，有待深入研究。