2種土壤復(fù)合改良劑對濱海鹽漬土的改良及肥力作用

韓曉芳，田曉明，楊永利，張敬智，張 清，張 凱，張 濤，賈 林

（1天津泰達(dá)綠化集團(tuán)有限公司，天津 300457；2天津泰達(dá)鹽堿地綠化研究中心有限公司，天津 300457；3山東思遠(yuǎn)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，山東壽光 262700）

0 引言

中國的鹽漬土總面積達(dá)3.7×108hm2[1]，其中濱海鹽堿地約占全國鹽堿地的40%。濱海鹽漬土具有鹽分含量高、有機(jī)質(zhì)含量低、肥力缺乏等特點(diǎn)[2]，嚴(yán)重制約了濱海特色農(nóng)業(yè)和林業(yè)的建設(shè)。如何開發(fā)和利用濱海地區(qū)的鹽堿地成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的一大難題。

鹽堿地改良技術(shù)主要有灌溉排水[3]、客土改良[4]、添加改良劑[5-6]等措施。土壤改良劑由于高效、經(jīng)濟(jì)、方便等特點(diǎn)已經(jīng)在鹽堿地改良中被廣泛應(yīng)用。相關(guān)研究越來越多，如鈣改良劑（如磷石膏、氯化鈣等）的施用能降低鹽堿土中交換性鈉離子含量進(jìn)而有效降低土壤的pH和堿化度[7-9]；酸性物質(zhì)（如腐殖酸、風(fēng)化煤等）的施用則能與鹽堿土的堿中和，并與一些難溶鹽等形成絡(luò)合物，改善了土壤理化性質(zhì)[10-11]。微生物菌劑在鹽堿地改良中的應(yīng)用已經(jīng)被逐漸認(rèn)可，大量的研究表明，施用微生物菌劑能夠有效降低鹽堿土的pH和全鹽量，還可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量速效N、P、K[12-13]。過去微生物菌劑常與雞糞、羊糞、牛糞等生物肥一起施用。近10年，常被就地掩埋或是焚燒的園林廢棄物提倡被資源化利用[14-15]，園林廢棄物腐熟后被再次利用成為研究熱點(diǎn)。園林廢棄物堆肥作為有機(jī)物料應(yīng)用于土壤改良時(shí)，可以改善土壤的通透性，降低土壤pH，提高土壤的肥力及微生物活性[14]。

本研究通過室內(nèi)培養(yǎng)法將園林腐熟廢棄物分別與2種微生物菌劑組合成復(fù)合改良劑，對鹽堿土進(jìn)行處理，探索對濱海鹽堿地的改良及肥力作用。其結(jié)果不僅為園林廢棄物的資源化利用提供參考，同時(shí)也為濱海鹽堿地的改良研究提供一條可供選擇的技術(shù)路線。

納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡為(57.37±9.02)歲；手術(shù)前未接受放療、化療等輔助治療，手術(shù)后根據(jù)需要行放療、化療等治療；有完整的病理資料和隨訪資料；手術(shù)后診斷病理結(jié)果為子宮內(nèi)膜腺癌；知情并同意參與本研究的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：未行淋巴結(jié)切除術(shù)、有復(fù)發(fā)性子宮內(nèi)膜癌及轉(zhuǎn)移性子宮內(nèi)膜癌的患者；病理診斷結(jié)果為子宮間質(zhì)肉瘤或伴有其他部位惡性腫瘤的患者；不同意參與本研究的患者。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤：天津?yàn)I海地區(qū)的原生鹽土，土壤采自天津市濱海新區(qū)十三大街吹填后淤泥土，地表植被為蘆葦，取土深度為0～20 cm。將所采集的土壤風(fēng)干，充分混勻。采用Rise-2206型激光粒度儀測定各級土壤顆粒組成，其中黏粒含量占28.07%，粉砂粒含量占68.60%，砂粒含量占3.33%，根據(jù)國際制進(jìn)行土壤質(zhì)地劃分為粉砂質(zhì)粘土。該地區(qū)氣候類型暖溫帶半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫12.3℃，年平均降水量589 mm，年平均蒸發(fā)量達(dá)1931 mm，土壤基本理化性狀，水土比(2.5:1)pH 7.75，全鹽22.74 g/kg，電導(dǎo)率6.96 mS/cm，為重度鹽漬土，有機(jī)質(zhì)含量26.30 g/kg，交換性鈣1476.00 mg/kg，交 換 性 鎂 780.00 mg/kg，速 效 磷127.73 mg/kg，速效鉀651.40 mg/kg，全氮1.21 g/kg。

本試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)8個(gè)處理，即CK1（350 g原始土壤+52 g園林腐熟材料）、CK2（原始土壤）和6個(gè)施肥處理，分別為：（1）A1：300 mL/m2LX1+15%園林腐熟材料=0.5 mL+350 g原始土壤+52 g園林腐熟材料；（2）A2：600 mL/m2LX2+15%園林腐熟材料=0.1 mL+350 g原始土壤+52 g園林腐熟材料；（3）A3：900 mL/m2LX3+15%園林腐熟材料=1.5 mL+350 g原始土壤+52 g園林腐熟材料；（4）B1：300 mL/m2ETS1+15%園林腐熟材料=0.5 mL+350 g原始土壤+52 g園林腐熟材料；（5）B2：600 mL/m2ETS2+15%園林腐熟材料=0.1 mL+350 g原始土壤+52 g園林腐熟材料；（6）B3：900 mL/m2ETS3+15%園林腐熟材料=1.5 mL+350 g原始土壤+52 g園林腐熟材料。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，一共24瓶，放置30℃恒溫培養(yǎng)箱中，期間每隔7天，稱重法補(bǔ)充水分，培養(yǎng)60天后取土壤樣品測定指標(biāo)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將取回土壤自然風(fēng)干，過2 cm孔徑的篩子，測定土壤含水量，調(diào)節(jié)土壤含水量為75% WHC(water holding capacity,WHC)。稱取相當(dāng)于烘干土350 g的土壤，放入事先準(zhǔn)備好的500 mL帶通氣孔蓋子的塑料瓶中。

供試微生物菌劑：土壤復(fù)合改良劑（簡稱A或B）其中微生物菌劑LX主要指標(biāo)有效活菌數(shù)≥5億/mL（主要為枯草芽孢桿菌），海藻提取物≥10 g/L，pH 3.5～4.0；微生物菌劑ETS，有效活菌數(shù)≥2.0億/mL（復(fù)合菌群為主，包含多種類放線菌、固氮菌、枯草芽孢桿菌、光合細(xì)菌、酵母菌等功能微生物），園林腐熟廢棄物由天津泰達(dá)綠化集團(tuán)有限公司提供，基本指標(biāo)總養(yǎng)分4.88%，氮2.12%，磷1.26%，鉀1.50%，有機(jī)質(zhì)82.59%，pH 8.70，碳氮比22.60，密度259.00 kg/m3。

應(yīng)用Microsoft Excel 2010和SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

1.3 測定指標(biāo)及方法

土壤細(xì)菌數(shù)量采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基分離測定；土壤堿解氮、速效磷、速效鉀分別用堿解擴(kuò)散法、鉬銻抗比色法、火焰光度計(jì)法測定；鈣、鎂采用EDTA滴定法測定；硼采用姜黃素比色法測定；鐵、鋅、錳、銅采用原子吸收火焰光度計(jì)法測定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

（1）時(shí)間因素（粒度精確到15分鐘）。電力負(fù)荷的大小會(huì)隨用電時(shí)間的峰谷而顯著變化，因此，其屬于時(shí)間序列數(shù)據(jù)，這也是使用LSTM算法可以高精度預(yù)測的原因，它在處理時(shí)間序列數(shù)據(jù)上有優(yōu)秀的成績。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響

采用鄰苯二甲醛（OPA） 分光光度法測定游離氨基氮方法計(jì)算玉米醇溶蛋白的酶解度[10]。酶解度按公式（1） 進(jìn)行計(jì)算。

土壤堿度(ESP)和鈉吸附比(SAR)是鹽堿地重要的衡量指標(biāo)，一般來說ESP和SAR越高，土壤堿化程度越高，土壤性狀越惡劣。表1顯示，無論與CK1還是CK2相比，添加了微生物菌劑的A、B處理對SAR作用均不顯著。A、B處理與CK1相比，添加微生物菌劑能夠降低ESP，其中A3和B2達(dá)顯著水平，說明這2種濃度的微生物菌劑能夠顯著降低土壤堿度，但是下降程度未低于CK2，與CK2無顯著差異，說明2種復(fù)合改良劑對濱海鹽堿土壤ESP改良作用不大。

如表4土壤指標(biāo)與細(xì)菌含量相關(guān)性分析表明，細(xì)菌含量與土壤全氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)呈極顯著正相關(guān)，與速效鉀呈顯著正相關(guān)，表明細(xì)菌含量與土壤這些指標(biāo)相關(guān)性顯著。速效鉀與有效鐵呈顯著正相關(guān)，有效鐵和有效銅呈顯著正相關(guān)。全氮和有機(jī)質(zhì)和速效鉀呈極顯著正相關(guān)，和速效磷呈顯著正相關(guān)。

表1 不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響

2.2 不同處理對土壤肥力的影響

有機(jī)質(zhì)含量以及全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀是種植土壤重要的肥力指標(biāo)，這些指標(biāo)數(shù)值越高，表示土壤的肥力及保肥緩沖性能越好。如表2所示，添加園林腐熟物與微生物菌劑均提高了肥力相關(guān)指標(biāo)。與CK2相比，CK1的有機(jī)質(zhì)顯著提高了47.47%，全氮、速效磷、速效鉀也分別顯著提高了42.88%、8.84%、64.18%。與CK1相比，施加不同微生物菌劑也能一定程度的提高全氮、堿解氮、速效磷以及有機(jī)質(zhì)含量，其中A3和B3提高幅度最大，A3提高全氮、堿解氮、速效磷以及有機(jī)質(zhì)含量分別為14.32%，41.22%、19.26%、21.51%，B3則分別為12.94%、37.17%、7.8%、18%，相比之下，A3在各個(gè)指標(biāo)上提高幅度更大，對土壤肥力促進(jìn)效果最好。綜上所述，兩種復(fù)合改良劑均提高了濱海鹽堿土壤的肥力，其中A3復(fù)合改良劑效果最好。

表2 不同處理對土壤肥力的影響

2.3 不同處理對土壤微量元素含量的影響

很多研究顯示，土壤中三大類微生物中細(xì)菌數(shù)量占微生物總數(shù)75%～95%，放線菌數(shù)量占微生物總數(shù)5%～20%，真菌數(shù)量占微生物總數(shù)0.4%～1.2%[17]。所以細(xì)菌含量是評價(jià)土壤微生物含量的主要指標(biāo)。如圖1所示，添加園林腐熟物以及在園林腐熟物基礎(chǔ)上添加微生物菌劑均顯著增加了土壤細(xì)菌含量。在觀測時(shí)間里，原土CK2的細(xì)菌數(shù)量約是添加了園林腐熟物的土壤CK1的一半，原土加園林腐熟物在添加了不同微生物菌劑后，其細(xì)菌含量均顯著升高。從觀測數(shù)據(jù)看，各處理土壤細(xì)菌數(shù)量含量排序?yàn)锳3＞B2＞A2＞B1＞A1、B3，其中A3處理的土壤細(xì)菌數(shù)量較對照CK1提高了38.58%、較對照CK2提高了158.82%。綜上所述，2種復(fù)合改良劑均能顯著提高土壤細(xì)菌含量，其中A3復(fù)合改良劑效果最好。

表3 不同處理對土壤微量元素含量的影響 mg/kg

2.4 不同處理對土壤細(xì)菌含量的影響

微量元素是植物生長所必需的，它與生物分子蛋白質(zhì)、多糖、核酸、維生素等密切相關(guān)，對植物的各種代謝過程的關(guān)鍵步驟起調(diào)控作用，表3總體上，添加園林腐熟物以及在園林腐熟物基礎(chǔ)上添加微生物菌劑都是降低有效鐵、有效錳、有效銅含量，增加有效鋅的趨勢。與CK2相比，添加園林腐熟物(CK1)能顯著增加有效鋅的含量，增幅達(dá)37.45%。與CK1相比，不同微生物菌劑都不同程度的降低了土壤有效鐵的含量，其中A作用顯著，3個(gè)濃度中A1作用最好，降幅達(dá)20.25%。綜合這些分析，可以得出，A、B2種復(fù)合改良劑對土壤微量元素含量作用趨勢一致，都是促進(jìn)了有效鐵、有效錳、有效銅的降低，增加了有效鋅，但是作用的強(qiáng)度不一樣，A復(fù)合改良劑在有效鐵的作用效果好，最低濃度A1效果最好，B復(fù)合改良劑在微量元素上作用效果不顯著。

圖1 不同處理對土壤細(xì)菌含量的影響

2.5 土壤指標(biāo)與細(xì)菌含量相關(guān)性分析

1.3.2 懸浮球培養(yǎng) 將 1 000 個(gè)單個(gè) Huh7 和Hep3B 細(xì)胞分別接種于包被聚 2-羥乙基甲基丙烯酸酯 [poly(2-hydroxyethyl methacrylate)，polyHEMA]涂層的 6 孔板。懸浮球采用20 ng/mL IGF、1.0 ng/mL FGF 以及 20 ng/mL EGF的 DMEM/F12 培養(yǎng)體系，置于 37 ℃、5% CO2 的培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 1 周。

含鹽量是濱海鹽堿地土壤區(qū)別于其他類型土壤的重要指示性指標(biāo)，用土壤浸出液電導(dǎo)率(EC)來表示，改良鹽堿地的關(guān)鍵是降低土壤鹽分。如表1所示，與CK2相比，CK1的EC值顯著上升，暗示園林腐熟物能夠提高土壤電導(dǎo)率；與CK1相比，添加微生物菌劑的A、B處理均降低了土壤的電導(dǎo)率值，其中B處理效果顯著，尤其是濃度2和3，能顯著降低土壤的電導(dǎo)率值，分別降低了0.21、0.26 mS/cm，降幅為23.07%、25.27%，這說明ETS微生物菌劑可以降低鹽堿土的含鹽量，濃度3效果最好；與CK2相比，A處理的含鹽量顯著高于CK2，而B處理的含鹽量和對照CK2無顯著差異，表明A復(fù)合改良劑可以顯著提高濱海鹽堿土的電導(dǎo)率，而B復(fù)合改良劑則對濱海鹽堿土電導(dǎo)率無顯著改良作用。

表4 土壤指標(biāo)與細(xì)菌含量相關(guān)性分析

3 結(jié)論

綜上所述，2種復(fù)合改良劑能顯著提高鹽漬土養(yǎng)分指標(biāo)和細(xì)菌含量，可應(yīng)用于鹽漬土改良與修復(fù)，其中A3（LX3和園林腐熟物）復(fù)合改良劑效果最好。

4 討論

土壤電導(dǎo)率和土壤堿度是衡量鹽堿土壤的基本指標(biāo)。本研究結(jié)果表明，添加了園林腐熟物后，土壤電導(dǎo)率和土壤堿度都顯著提高，這與周文志[18]的研究結(jié)果不同，分析其可能原因是添加園林腐熟物后，增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，降低土壤粘度，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加土壤中離子的有效性所致。與添加園林腐熟廢棄物相比，在園林廢棄物基礎(chǔ)上添加微生物菌劑后能夠顯著降低土壤電導(dǎo)率和土壤堿度，這說明了微生物菌劑能夠降低鹽堿土壤的電導(dǎo)率和土壤堿度，這和很多文獻(xiàn)研究結(jié)果一致，逄煥成[13]等研究表明，施用微生物菌劑能有效降低鹽堿土的pH和全鹽量；吳曉衛(wèi)[19]等研究也表明，微生物復(fù)合菌劑對降低鹽堿地含鹽量、pH效果顯著，有機(jī)質(zhì)含量上升明顯；汪立梅等[20]研究表明，改良劑與微生物菌劑聯(lián)合施用均能增加鹽堿土的陽離子交換量，降低其電導(dǎo)率，全鹽量和堿化度。與原土對照相比，在園林廢棄物基礎(chǔ)上添加微生物菌劑的復(fù)合改良劑在本實(shí)驗(yàn)中由于園林腐熟物和微生物菌劑對土壤電導(dǎo)率和土壤堿度的作用相反，兩者復(fù)合后總體上對鹽堿土的改良作用不顯著。這一結(jié)果可能也與添加比例與實(shí)驗(yàn)取樣時(shí)間有一定的相關(guān)性。

土壤肥力也是測定土壤理化性質(zhì)的常用指標(biāo)，本研究結(jié)果表明，園林腐熟物和微生物菌劑均能提高土壤的全氮、堿解氮、速效磷以及有機(jī)質(zhì)含量，這也和前人的研究結(jié)果一致。顧兵等[21]研究表明，綠化植物廢棄物堆肥能提高土壤持水能力，降低土壤的酸堿度，增加土壤有機(jī)質(zhì)、總N、總P、有效P、生物量C、N。周志文等[18]研究表明，增加園林廢棄物可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。逄煥成[13]等研究表明，施用微生物菌劑后，鹽堿土壤中鉀細(xì)菌和枯草芽孢桿菌數(shù)量、土壤有機(jī)質(zhì)含量、速效N、P、K含量狀況均明顯高于無添加菌劑對照處理。所以兩者的復(fù)配處理也顯著提高了土壤的全氮、速效氮、速效磷以及有機(jī)質(zhì)含量，其中A3復(fù)合改良劑提高幅度最大，效果最好。這可能由于一方面園林腐熟物作為營養(yǎng)物質(zhì)增加了鹽漬土的肥力，另一方面微生物菌劑又利用營養(yǎng)物質(zhì)大量繁殖，促進(jìn)鹽漬土中營養(yǎng)物質(zhì)的代謝和周轉(zhuǎn)，也利于更多微生物的繁殖與代謝，進(jìn)而促進(jìn)了鹽漬土的改良與修復(fù)。

此兩例僅見于《齊》，《周》無，且都與“不”連用，構(gòu)成雙重否定，表強(qiáng)調(diào)，“靡”主要在先秦兩漢使用，此時(shí)期不太盛行。

土壤肥力與土壤理化性質(zhì)影響著土壤微生物數(shù)量。很多研究顯示，土壤中三大類微生物中細(xì)菌數(shù)量占微生物總數(shù)75%～95%，放線菌數(shù)量占微生物總數(shù)5%～20%，真菌數(shù)量占微生物總數(shù)0.4%～1.2%[17]，所以細(xì)菌含量是評價(jià)土壤微生物含量的主要指標(biāo)。本研究結(jié)果顯示，A、B2種復(fù)合改良劑均能顯著提高土壤細(xì)菌含量，其含量順序?yàn)?A3＞B2＞A2＞B1＞A1、B3，其中 A3復(fù)合改良劑效果最好。顧兵等[21]研究表明，綠化植物廢棄物堆肥能提高微生物總量。嚴(yán)慧峻等[22]通過田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌劑處理的土壤細(xì)菌總數(shù)與不施肥、化肥和基質(zhì)處理相比，分別增加了106.04%，58.99%和48.12%。張桂玲[23]在中性偏堿的棉田上施用中度嗜鹽菌，發(fā)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)土壤中細(xì)菌數(shù)量增加。張建峰[24]等研究表明微生物菌劑CAMP可以提高砂質(zhì)土壤有效菌數(shù)量，微生物菌劑CAMP處理后的土壤有效菌數(shù)量是CK（對照，未經(jīng)過處理的砂質(zhì)土壤）的357.1倍。不同處理間相關(guān)性分析結(jié)果表明，細(xì)菌含量與土壤全氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)呈極顯著正相關(guān)，與速效鉀呈顯著正相關(guān)，這都暗示了土壤細(xì)菌含量與土壤全氮、速效鉀、速效磷、有機(jī)質(zhì)有很大的關(guān)系，這一結(jié)果與吳左娜[25]等研究結(jié)果一致。A3復(fù)合改良劑土壤細(xì)菌含量最高，可能由于其土壤的全氮、堿解氮、速效磷以及有機(jī)質(zhì)含量最高，因?yàn)橛袑W(xué)者認(rèn)為土壤營養(yǎng)是影響土壤微生物動(dòng)態(tài)的主要因素[26]。