碳調(diào)節(jié)劑對次生鹽漬化土壤理化性質(zhì)及白菜幼苗生長的影響

孫凱文++施凱峰++時佩佩++戴葉亮+++夏雨薇++盛海君++錢曉晴

摘要：為了解決蔬菜大棚土壤次生鹽漬化問題，通過向次生鹽漬化土壤中添加碳調(diào)節(jié)劑，并對培養(yǎng)后土壤中種植的白菜實際生長過程進行考察，探討碳調(diào)節(jié)劑對次生鹽漬化土壤理化性質(zhì)及白菜幼苗生長的影響。結(jié)果表明，添加碳調(diào)節(jié)劑可明顯降低土壤中可溶性鹽含量；隨著碳調(diào)節(jié)劑用量的增加，土壤容重逐漸減小，孔隙度逐漸增加；土壤有機質(zhì)、速效鉀、速效磷含量也明顯增加；銨態(tài)氮含量變化趨勢不明顯；硝態(tài)氮含量則顯著下降；碳調(diào)節(jié)劑用量在T2處理時最有利于白菜生長，此時白菜生物量、根系特征參數(shù)如根長、根表面積、根體積等最大。綜合考慮白菜產(chǎn)量和硝酸鹽含量安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，在本試驗條件下，碳調(diào)節(jié)劑用量在T2和T3之間比較合理。

關(guān)鍵詞：碳調(diào)節(jié)劑；適宜用量；次生鹽漬化土壤；理化性質(zhì)；白菜；可溶性鹽；硝酸根；幼苗生長

中圖分類號： S634.306；S156.4文獻標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2016）02-0206-03

收稿日期：2015-01-18

基金項目：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（編號：2013CB127404）；江蘇省蘇北科技發(fā)展計劃（編號：BN2012004）。

作者簡介：孫凱文（1989—），男，江蘇鹽城人，碩士研究生，主要從事植物營養(yǎng)與環(huán)境研究。E-mail：861077941@qq.com。

通信作者：盛海君（1966—），女，江蘇宜興人，高級農(nóng)藝師，主要從事有機固廢資源化利用研究。E-mail：hjsheng@yzu.edu.cn。目前蔬菜大棚土壤的鹽漬化問題非常普遍，且日益嚴(yán)重，不但影響蔬菜的食用品質(zhì)，而且直接影響農(nóng)民的經(jīng)濟收入。當(dāng)蔬菜大棚土壤發(fā)生次生鹽漬化后，其在物理性質(zhì)上，土壤耕作層變淺，土壤板結(jié)，透水透氣性下降；在化學(xué)性質(zhì)上，土壤酸化，Ca2+和NO-3含量顯著增加。同時，由于鹽漬化的危害，蔬菜作物生長通常表現(xiàn)為植株矮小，發(fā)育遲緩，產(chǎn)量嚴(yán)重降低[1-2]；鹽害嚴(yán)重時會直接導(dǎo)致植株的發(fā)芽率過低[3-9]。并且由于土壤中存在過多的硝酸鹽，蔬菜在生長過程中會大量積累硝酸鹽，食用這一類蔬菜更會對人體健康產(chǎn)生危害[10-11]。

雖然目前已有多種快速解決土壤次生鹽漬化的方法[12-14]，但一些措施會給周圍環(huán)境帶來二次污染[15-16]，如淹水排鹽雖然可以將大部分鹽淋洗出土壤表層，但這種措施增加了對地下水和地表水的污染，同時在高溫、日照的條件下，硝酸鹽又會隨水分的蒸發(fā)而表聚，并不能完全解決次生鹽漬化問題[17]。從氮素資源利用方面來說，這樣的處理并不符合當(dāng)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求[17-21]。

本試驗以江蘇常州某蔬菜大棚發(fā)生次生鹽漬化的表層0～20 cm 的土壤作為研究對象，向土壤中添加由秸稈和菌劑制備成調(diào)節(jié)劑，在培養(yǎng)過程中對土壤的理化性質(zhì)加以測定，并在穩(wěn)定后采用盆缽試驗的方式對植物的實際生長狀況進行考察，從而探究碳調(diào)節(jié)劑對次生鹽漬化土壤的改良效果。

1材料與方法

試驗于2014年9—11月在揚州大學(xué)人工氣候室中進行。

1.1試驗材料

試驗土壤取自常州某發(fā)生次生鹽漬化問題的蔬菜大棚中表層0～20 cm的土壤，其有機質(zhì)含量19.4 g/kg、全氮含量1.841 g/kg、硝態(tài)氮含量825 mg/kg、銨態(tài)氮含量13.6 mg/kg、速效磷含量131.236 mg/kg、速效鉀含量158.934 mg/kg、可溶性鹽含量10.689 g/kg（電導(dǎo)率1 528 μS/cm）。試驗前風(fēng)干、磨細、過篩。

碳調(diào)節(jié)劑的主要成分為秸稈粉（成熟期小麥秸稈磨成的粉末）和快腐菌劑。其中，快腐菌劑（南京寧糧生物工程有限公司生產(chǎn)的秸稈速腐劑）可以促進秸稈粉末快速分解，為土壤中微生物的繁殖提供大量的可利用碳源；秸稈粉中有機碳含量450 g/kg、全氮含量7.94 g/kg、磷含量0.91 g/kg、鉀含量17.83 g/kg；無孔塑料盆，避免因澆水導(dǎo)致可溶性鹽隨水流失；蔬菜為白菜（蘇州青）。

1.2試驗設(shè)計

1.2.1土壤培養(yǎng)試驗試驗設(shè)有5個處理，即50 g秸稈+20 g菌劑+7.0 kg土壤（T1）、100 g秸稈+20 g菌劑+7.0 kg土壤（T2）、150 g秸稈+20 g菌劑+7.0 kg土壤（T3）、200 g秸稈+20 g菌劑+7.0 kg土壤（T4）以及不加調(diào)節(jié)劑的土壤作為對照（CK）。試驗土壤充分?jǐn)嚢杈鶆虿⒈３滞寥赖暮吭?5%左右，在盆口覆蓋保鮮膜以減少水分蒸發(fā)，在25～35 ℃條件下連續(xù)培養(yǎng)30 d，培養(yǎng)結(jié)束后取樣測定土壤的容重、毛管孔隙度、可溶性鹽含量及組成、有機質(zhì)含量、速效氮含量、速效磷含量、速效鉀含量等。

1.2.2白菜盆栽試驗培養(yǎng)穩(wěn)定后進行白菜盆栽試驗，裝培養(yǎng)土1.5 kg/盆，均勻播種100粒白菜種子，重復(fù)3次。播種后灑水至土壤濕潤，之后視土壤狀況適時補水。1周后計算出苗率并間苗，均勻留幼苗30株/盆；20 d后取樣，分析測定白菜生物量、根系參數(shù)、莖葉中NO-3含量等。

1.3測定項目與方法

1.3.1土壤理化性質(zhì)的測定采用環(huán)刀法對土壤的容重與毛管孔隙度進行測定；土壤水溶性鹽含量采用水土比5 ∶1浸提獲得待測液，使用鹽分計測定電導(dǎo)率；采用火焰分光光度法對K+、Na+含量進行測定；火焰原子吸收法對Ca2+、Mg2+含量進行測定；采用中和滴定法測定HCO3-含量；采用硝酸銀滴定法測定Cl-含量；采用硫酸鋇比濁法測定SO42-含量；采用紫外分光光度法測定NO-3含量。

1.3.2土壤有機質(zhì)及硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀養(yǎng)分含量的測定重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定土壤有機質(zhì)的含量；紫外分光法測定硝態(tài)氮含量；靛酚藍比色法測定土壤銨態(tài)氮的含量；鉬藍比色法測定土壤速效磷的含量；速效鉀含量采用火焰光度法進行測定。

1.3.3白菜根系參數(shù)分析各處理采樣后用流水沖洗白菜根系，運用數(shù)字化掃描儀（STD1600 Epson USA）對根系圖像進行掃描，并采用與掃描儀配套的WinRHIZO（Version 5.0a）根系分析系統(tǒng)（WinRhizo regent instruments，Canada）進行分析，測定植株的根表面積、根長、根體積、根平均直徑、根尖數(shù)等根系參數(shù)。

1.3.4白菜鮮質(zhì)量（包括地上部和地下部）、莖葉中硝酸根含量生物量采用鮮質(zhì)量稱重法測定；硝酸鹽含量用水楊酸法進行測定。

1.3.5數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計方法采用Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進行處理和繪圖，并采用SPSS統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1碳調(diào)節(jié)劑對土壤理化性質(zhì)的影響

通過土壤容重的測定，可以估算出土壤的有機質(zhì)含量、質(zhì)地狀況以及土壤結(jié)構(gòu)的好壞。試驗結(jié)果（表1）表明，隨著碳調(diào)節(jié)劑用量的增加，土壤容重逐漸減小，土壤孔隙度逐漸增加，可溶性鹽含量逐漸下降，與CK相比差異均達到極顯著水平。

表2至表5同。

通過對表2中鹽分組成的結(jié)果進一步分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤加入碳調(diào)節(jié)劑進行一定時間培養(yǎng)后，碳調(diào)節(jié)劑用量最大（T4處理）可使土壤的可溶性鹽總量減少42.69%；與CK相比，陽離子中K+、Na+含量顯著增加，其中K+含量增加尤其明顯，主要是秸稈中大量的鉀元素釋放所導(dǎo)致的，Ca2+、Mg2+含量減少，其中鈣含量減少極其明顯；陰離子中，HCO3-、Cl-、SO42-含量顯著增加，而NO-3含量大幅降低，與CK相比，T4處理中NO-3下降92.34%，同時由于NO-3是離子中含量最高的，約占整個離子總量的48.78%，由此可以推斷導(dǎo)致可溶性鹽下降的主要原因是NO-3含量的降低。

2.2碳調(diào)節(jié)劑對土壤有機質(zhì)及速效養(yǎng)分含量的影響

培養(yǎng)30 d后，土壤中有機質(zhì)及速效養(yǎng)分的測定結(jié)果如表3所示，土壤有機質(zhì)、速效磷、速效鉀含量隨碳調(diào)節(jié)劑用量的增加而增加；銨態(tài)氮含量在添加碳調(diào)節(jié)劑后變化規(guī)律不明顯；硝態(tài)氮含量顯著下降。

2.3碳調(diào)節(jié)劑用量對白菜出苗率、生物量及NO-3含量的影響

表4表明，在本試驗條件下，碳調(diào)節(jié)劑用量對白菜出苗影響明顯，與CK相比，隨碳調(diào)節(jié)劑用量的增加，白菜出苗率顯著提高。植株取樣分析結(jié)果表明，隨碳調(diào)節(jié)劑用量的增加，白菜幼苗鮮質(zhì)量（包括根、莖葉質(zhì)量）呈先增加后下降的趨勢，其中，T2最大，為1.128 g/株，較對照增加1 488.7%，而T4處理只有0.058 g/株，較對照下降18.3%。硝酸鹽含量隨碳調(diào)節(jié)劑用量的增加而逐漸減少。

2.4碳調(diào)節(jié)劑用量對白菜幼苗根系特征參數(shù)的影響

根系分析結(jié)果（表5）表明，隨碳調(diào)節(jié)劑用量的增加，白菜幼苗的根尖數(shù)（根條數(shù)）、根長、根表面積、根體積均呈先增加后下降的趨勢，與CK相比，T2、T3處理優(yōu)勢最明顯；當(dāng)碳調(diào)節(jié)劑用量達到200 g/盆（T4處理）時，白菜幼苗根尖數(shù)（根條數(shù)）、根長、根表面積、根體積均極顯著下降。說明可通過碳調(diào)節(jié)劑用量來降低土壤可溶性鹽含量，從而促進白菜根系生長，在一定范圍內(nèi)（T2～T3處理），碳調(diào)節(jié)劑用量越高，促進根系生長的作用越明顯。

3小結(jié)

3.1碳調(diào)節(jié)劑用量對次生鹽漬化土壤理化性質(zhì)的影響

蔬菜大棚由于過于依賴氮肥的施用，造成營養(yǎng)元素不平衡[3]。本試驗隨著碳調(diào)節(jié)劑用量的增加，土壤速效鉀得到充分的補充，最大量處理（T4）使土壤水溶性鉀含量在原有基礎(chǔ)上提高了2倍（表3），同時土壤有機質(zhì)、速效磷、速效鉀含量也明顯增加。根據(jù)杜連鳳等的試驗結(jié)果可知，施用腐熟秸稈可一定程度上增加土壤各鹽分含量[16]。但本試驗結(jié)果表明，土壤中可溶性鹽含量隨著碳調(diào)節(jié)劑用量的增加而逐漸降低，本試驗說明碳調(diào)節(jié)劑的增加可以降低土壤中的鹽含量，同時可以顯著改善因施肥不當(dāng)而造成營養(yǎng)元素不平衡的問題。

3.2碳調(diào)節(jié)劑適用量的確定

蔬菜生長對鹽分含量具有一定的范圍要求，并不是鹽含量越低越好[1]。本試驗隨著碳調(diào)節(jié)劑用量的增加，各處理的可溶性鹽含量逐漸降低。采用盆栽試驗對植物在處理后土壤里的實際生長過程進行研究，發(fā)現(xiàn)碳調(diào)節(jié)劑用量對白菜幼苗的生長具有明顯的影響，其中T2處理的白菜莖葉生物量、根系各項特征參數(shù)及葉綠素積累量具有最明顯的優(yōu)勢，但T4處理的各項指標(biāo)都呈明顯下降趨勢，說明鹽含量并不是越低越好，而應(yīng)具有一定的范圍要求。

目前人們食用的蔬菜大多硝酸鹽含量超標(biāo)，對人體健康具有嚴(yán)重的危害[3]。本試驗中T3、T4處理達到我國蔬菜硝酸鹽污染程度和衛(wèi)生評價標(biāo)準(zhǔn)的要求（3 100 mg/kg），允許熟食。綜合考慮白菜產(chǎn)量和食用品質(zhì)，本試驗推薦碳調(diào)節(jié)劑用量在T2和T3之間。

本試驗結(jié)果表明，通過添加碳調(diào)節(jié)劑可顯著降低土壤中可溶性鹽含量；隨著碳調(diào)節(jié)劑用量的增加，土壤容重逐漸減小，孔隙度逐漸增加，可以較好地改變土壤物理性質(zhì)；土壤有機質(zhì)、速效磷、速效鉀含量明顯增加；而硝態(tài)氮含量則顯著下降。碳調(diào)節(jié)劑用量在T2處理時最有利于白菜生長，此時白菜生物量、根系特征參數(shù)如根長、根表面積、根體積等最大。綜合考慮白菜產(chǎn)量和硝酸鹽含量安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，本試驗條件下推薦碳調(diào)節(jié)劑用量在T2和T3之間。

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