不同水保型土壤改良劑施用量對(duì)土壤和野牛草的影響

吳佳俊 高 瑋 趙亞慧 謝建治 王 磊，2

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071000；2.北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，北京 100097）

0 引言

我國(guó)水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重，再加上農(nóng)業(yè)面源污染造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，不僅給農(nóng)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重的影響，而且極大地影響了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。通過(guò)多年研究和實(shí)踐應(yīng)用，土壤改良劑的種類不斷增多，從天然改良劑、人工合成改良劑發(fā)展到后來(lái)的天然—合成共聚物改良劑和生物改良劑等。土壤改良劑不僅能有效改良土壤的理化性質(zhì)、促進(jìn)植物養(yǎng)分吸收，還能提高土壤的生產(chǎn)能力，因此，土壤改良劑的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。但是，一些土壤改良劑也存在著不同程度的缺陷，如應(yīng)用成本較高、改良效果相對(duì)單一等，而且目前專門用于增加植物水土保持效果且對(duì)土壤無(wú)其他負(fù)面影響的土壤改良劑尚未出現(xiàn)。因此，研究天然環(huán)保、施用量合理且作用高效的土壤改良劑對(duì)我國(guó)水土保持工作的開(kāi)展有重要意義。

筆者選取具有生長(zhǎng)迅速、耐寒耐旱、耐鹽堿等優(yōu)點(diǎn)的水土保持先鋒植物野牛草為試驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)施加不同用量的土壤改良劑，研究土壤改良劑對(duì)土壤養(yǎng)分、野牛草生物量及其養(yǎng)分含量的影響，分析不同施用量下土壤改良劑對(duì)土壤養(yǎng)分和植物生長(zhǎng)的影響及其作用機(jī)制，為我國(guó)水土保持和環(huán)保型土壤改良劑的研發(fā)利用提供技術(shù)支持及參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

試驗(yàn)在北京市農(nóng)林科學(xué)院的溫室中進(jìn)行，供試土樣取自北京市密云區(qū)北莊鎮(zhèn)朱家灣村的面源污染生態(tài)防控基地。該區(qū)土壤為典型的沙質(zhì)土，土壤的各項(xiàng)理化指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 基礎(chǔ)土壤化學(xué)性質(zhì)

1.2 供試材料

試驗(yàn)植物為多年生野牛草。水保型土壤改良劑由新西蘭VRM Biologik 偉愛(ài)生物科技公司制造，型號(hào)為xLr@8，土壤改良劑特性見(jiàn)表2。

表2 土壤改良劑特性

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021 年6—12 月采用盆栽方式進(jìn)行，花盆高30 cm、上口直徑30 cm、下底直徑25 cm，在填裝土壤前先給每個(gè)塑料盆的底部鋪上一層薄薄的紗布，然后裝入4.5 kg 土壤，并輕輕壓實(shí)，最后將土壤改良劑均勻噴灑在土壤上面。試驗(yàn)共設(shè)置4 個(gè)不同的處理，各處理化學(xué)改良劑施用量分別為0、50、100、150 mL，每個(gè)處理3 次重復(fù)，共12 盆。

將野牛草種子以30 g/m的密度均勻播種到每個(gè)花盆中。在野牛草出苗之前，將土壤含水量控制在田間持水量的45%左右后，每3 d 澆一次水。

1.4 樣品采集及測(cè)試方法

1.4.1 土壤養(yǎng)分含量測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)束后，將花盆中的土壤樣品去除根系、石礫，放在陰涼處風(fēng)干，粉碎過(guò)0.15 mm 篩后裝密封袋保存?zhèn)溆谩Ｍ寥廊坎捎脛P氏定氮法測(cè)定，全磷含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法測(cè)定，全鉀含量采用NaOH 熔融火焰光度法測(cè)定。

1.4.2 植物生物量、氮磷鉀含量測(cè)定。待野牛草度過(guò)生長(zhǎng)旺盛期后收獲，收獲時(shí)貼近土壤表面將野牛草的地上部分齊根剪下；利用浸泡沖洗的方法將植株的根系取出，再用吸水紙將根系上殘留的水吸干后放入105 ℃烘箱中進(jìn)行殺青0.5 ～1.0 h；放至75 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量，稱量野牛草地上部分和根的干質(zhì)量，計(jì)算其根冠比。植物根冠比為植物地下部分干質(zhì)量和植物地上部分干質(zhì)量的比值。植物地上部烘干的樣品粉碎后用于氮含量測(cè)定，植株氮含量測(cè)定采用HSO-HO消煮-奈氏比色法。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

利 用ExceL 2016、SPASS 24.0、Origin 2020 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤改良劑施用量對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

不同土壤改良劑施用量下的土壤全氮含量大小順序?yàn)?50 mL ＞CK ＞50 mL ＞100 mL（見(jiàn)表3），除施用量100 mL 以外，其他處理與CK 均無(wú)顯著性差異；土壤全磷含量大小順序?yàn)?50 mL ＞100 mL ＞50 mL ＞CK，表現(xiàn)為隨著施用量的升高，土壤全磷含量也隨之升高，最高為150 mL 施用量，除施用150 mL以外，其他處理與CK 均無(wú)顯著性差異；土壤全鉀含量大小順序?yàn)镃K ＞150 mL ＞50 mL ＞100 mL，所有處理均無(wú)顯著性差異；土壤有機(jī)質(zhì)含量大小順序?yàn)镃K ＞150 mL ＞50 mL ＞100 mL，所有處理均降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量，其中施用100 mL 顯著降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量。

表3 不同水保型土壤改良劑施用量下的土壤養(yǎng)分含量

2.2 不同施用量對(duì)野牛草生物量的影響

從圖1 可知，就地上部而言，除施用150 mL 以外，其他處理均無(wú)顯著性差異，且150 mL 施用量較CK提高了253%的生物量。地下部與地上部表現(xiàn)的規(guī)律一致，均呈現(xiàn)除施用150 mL 以外，其他處理均無(wú)顯著性差異，150 mL 施用量較CK 提高了366%的生物量，50 mL 施用量較CK 提高133%的生物量，100 mL施用量較CK 提高了93%的生物量。結(jié)果表明，所有處理均可提高地下部生物量。

圖1 不同水保型土壤改良劑施用量下野牛草生物量

2.3 不同施用量對(duì)野牛草養(yǎng)分含量的影響

由圖2 至圖4 可知，就野牛草地上部養(yǎng)分含量來(lái)說(shuō)，50 mL 施用量顯著提高了野牛草地上部氮、鉀含量，與50 mL 施用量相比，100 mL 與150 mL 施用量總氮含量明顯下降，但100 mL 施用量可顯著提高野牛草地上部磷含量。

圖2 不同水保型土壤改良劑施用量下野牛草的總氮含量

圖4 不同水保型土壤改良劑施用量下野牛草的總鉀含量

就野牛草地下部養(yǎng)分含量來(lái)說(shuō)，50 mL 施用量顯著提高了野牛草地下部氮、磷含量，顯著降低了野牛草地下部鉀含量，100 mL 與150 mL 施用量與CK相比無(wú)顯著性差異。

圖3 不同水保型土壤改良劑施用量下野牛草的總磷含量

3 討論與結(jié)論

筆者采用盆栽試驗(yàn)，探究不同水保型土壤改良劑施用量對(duì)土壤養(yǎng)分和野牛草的生物量、養(yǎng)分含量的影響。結(jié)果表明，只有150 mL 施用量下的土壤全氮含量增加，而100 mL 和50 mL 施用量下土壤的全氮含量均下降，其中100 mL 施用量顯著減少了土壤中全氮含量，減少了25%，其他處理與CK 均無(wú)顯著性差異。不同施用量的土壤改良劑對(duì)土壤全磷含量都有所增加，并表現(xiàn)為土壤全磷含量隨著土壤改良劑施用量的增加而升高，其中150 mL 施用量顯著增加了土壤全磷含量，增加了39.4%，其他處理與CK 均無(wú)顯著性差異。不同施用量的土壤改良劑均降低了土壤全鉀含量，所有處理均無(wú)顯著性差異。不同施用量的土壤改良劑均降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量，其中100 mL施用量顯著減少了土壤有機(jī)質(zhì)含量，減少了22.6%，其他處理與CK 均無(wú)明顯性差異。

施用150 mL 土壤改良劑與CK 相比有顯著性差異，可提高野牛草地上部253%、地下部366%的生物量。對(duì)于地下部施用50 mL 土壤改良劑較CK 提高133%的生物量。施用50 mL 土壤改良劑顯著提高了野牛草地上部氮、鉀含量，顯著提高了野牛草地下部氮、磷含量。

綜上所述，該水保型土壤改良劑有利于水土保持先鋒植物野牛草的生長(zhǎng)，提高了土壤養(yǎng)分供應(yīng)水平，增加了野牛草吸收養(yǎng)分的能力，對(duì)野牛草的生物量也具有極大的促進(jìn)作用。同時(shí)，50 mL 水保型土壤改良劑的施用可以增加野牛草地下部生物量而不增加地上部生物量，提高地上部氮鉀含量、地下部氮磷含量，性價(jià)比最高，推廣利用前景廣闊。筆者采用的是盆栽試驗(yàn)，結(jié)果與實(shí)際情況可能存在差異，但對(duì)水土保持植物的生長(zhǎng)和土壤改良劑的研發(fā)有一定的指導(dǎo)意義和價(jià)值。