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作者简介:

邓晓(1976-),女,湖南省常宁人,副研究员,博士。主要从事产地环境与土壤保育方面的研究。E-mail:dx0928@foxmail.com。

通讯作者:

李勤奋,E-mail:qinfenli2005@163.com。

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目录contents

    摘要

    选用蚯蚓粪和椰糠为改良剂,不同浓度人工海水淹泡的土壤为改良对象,通过盆栽试验种植空心菜研究未施肥、单施蚯蚓粪、单施椰糠、蚯蚓粪 + 椰糠不同比例组合配施对盐渍土的改良效应。结果表明:(1)对于 20%、60% 和 100% 人工海水淹泡的盐渍土,蚯蚓粪与椰糠分别按 1∶2.5、3∶2.5 和 3∶3.5 配施种植空心菜效果最好,空心菜平均株高比未施肥处理、单施蚯蚓粪处理和单施椰糠处理分别提高 56.1%、49.7% ~ 50.6%、 48.6% ~ 51.8%;单株空心菜平均产量分别是未施肥处理、单施蚯蚓粪处理和单施椰糠处理的 2.6 ~ 2.8、2.1 和 1.8 ~ 2.6 倍。(2)与未施肥、单施蚯蚓粪和单施椰糠 3 种处理相比,3 种不同等级的盐渍土通过配施不同比例的蚯蚓粪和椰糠处理后土壤 pH 值均得到明显改善,由酸性变为中性或接近中性;不同等级盐渍土的有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均得到极显著提高(P< 0.01),而土壤 Cl- 含量却极显著降低(P< 0.01)。综上,蚯蚓粪与椰糠配施可显著改善盐渍土的 pH 值,并能显著增加盐渍土的养分含量和降低盐渍土的 Cl- 含量,更有利于作物的生长发育。几种不同处理对盐渍土的改良效果表现为蚯蚓粪 + 椰糠 > 单施蚯蚓粪 > 单施椰糠 > 未施肥。

    Abstract

    The vermicompost and coconut chaff were used as soil conditioner,saline soils flooded by different concentrations of artificial seawater were used as improved objects to study the improvement effect of vermicompost co-applied with coconut chaff on saline soil.Each concentration of saline soil was conducted with no fertilizer,single application of vermicompost, single application of coconut chaff and vermicompost co-applied with coconut chaff through pot experiments to plant water spinach.The results were asfollows:(1)The improvement effect wasrespectively the best with the ratio of 1∶2.5,3∶2.5 and 3∶3.5 of vermicompost and coconut chaff for the saline soils flooded by 20%,60% and 100% artificial seawater. The average plant height of water spinach was respectively increased by 56.1%,49.7% ~ 50.6% and 48.6% ~ 51.8% than the treatments of no fertilizer,single application of vermicompost and single application of coconut chaff.The average yield of single plant was 2.6 ~ 2.8,2.1 and 1.8 ~ 2.6 times that of the treatment of no fertilizer,single application of vermicompost and single application of coconut chaff.(2)The pH value of three salinity soils were changed from acidity to neutral or near neutrality by applying different proportions of vermicompost coapplied with coconut chaff.And the concentrations of soil organic matter,alkali-hydrolyzable nitrogen,available phosphorus, and available potassium of saline soils with different grades were significantly improved(Psingle application of vermicompost>single application of coconut chaff>no fertilizer.

  • 中国盐渍土面积大,分布广,特别是沿海地区,土地盐渍化问题十分严峻[1]。沿海地区过高的土壤含盐量是制约土地复垦的关键因素[2]。土壤的盐渍化是制约盐碱区域农业发展和生态环境改善的突出问题,土壤改良是高效利用盐渍土资源的重要途径[3]。现阶段的改良措施主要包括工程[4-6]、化学[7-10]、物理[11-12]和生物措施[13-16]等。生物改良措施是利用耐盐植物、微生物菌肥、有机肥来改良盐渍土壤。通过植物或者微生物的生命活动改善土壤结构,增加土壤的孔隙度和养分,对土壤理化性质起到很好地调节作用。利用有机肥来改良盐渍化土壤,一方面可以改变土壤物理性状,改善团粒结构,增加农作物的产量;另一方面,有机肥的施用会增加土壤中微生物的活性和数量,促进土壤中盐分的迁移和转化,降低盐分浓度[17-18]。蚯蚓粪具有良好的团粒结构,富含微生物、生物活性物质等,在施入土壤后通过对周围土壤进行矿化作用,将土壤中的有效养分释放出来,还能增加土壤腐殖质的含量,比一般有机肥更能发挥改良土壤的作用[19-20]。椰糠疏松、透气,具有良好的孔隙结构和较强的保湿保温能力等综合优良的物理性质,同时也具有高有机质和营养化学吸收能力以及较强的缓冲作用,利于培育强壮健康无菌种苗[21]。本研究探讨蚯蚓粪与椰糠配施对盐渍土理化性质的直接影响,以期为盐渍土改良提供一定的参考依据,为提高土壤质量,促进土壤的可持续利用提供理论支持。

  • 1 材料与方法

  • 1.1 供试材料

  • 供试土壤采自海南省文昌市兰溪村罗豆农场(N 19°59′28.4″,E 110°37′2.3″);供试空心菜品种为台湾竹叶种空心菜;供试蚯蚓粪和椰糠来自海南大学儋州校区农科基地。人工海水参照Shi等[22]的配方配制(每升水):NaCl2 6.726 g,MgCl2 2.26 g,MgSO4 3.248 g,CaCl2 1.153 g,NaHCO3 0.198 g,KCl 0.721 g。

  • 1.2 试验设计

  • 本试验于2017 年4 月至5 月在中国热带农业科学院儋州试验基地温室大棚内进行,取已经风干的土壤样品分别用20%、60%和100%的人工海水淹泡7 d制成3 种不同等级(轻度、中度和重度)的盐渍土。然后按照表1 分别加入不同比例的蚯蚓粪和椰糠,其中土壤占20 份,蚯蚓粪和椰糠分别各占0、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4 份。即对每种盐渍土设置未施肥、单施蚯蚓粪、单施椰糠和蚯蚓粪 + 椰糠按不同组合配施64 个处理,每个处理3 次重复,共192 个处理。蚯蚓粪、椰糠与不同盐度的盐渍土混合均匀后直接播种空心菜,每盆播种10 颗种子。待种子出苗7 d后间苗,每盆留取长势比较一致的空心菜苗5 棵,每盆植株栽培条件与管理方式完全相同,种子出苗后30 d测量空心菜植株株高并采收空心菜,采收空心菜时,将每棵植株连根拔出,洗净叶片及根部的泥土,测定根部和地上部质量。然后针对不同盐度的盐渍土选取未施肥处理、空心菜单株平均产量处于明显优势的蚯蚓粪 + 椰糠配施处理和与之对应的单施蚯蚓粪处理、单施椰糠处理,分别采集土壤样品,风干后分析土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和Cl-含量。

  • 表1 蚯蚓粪-椰糠改良剂配方组合

  • 1.3 土壤理化性状测定方法

  • 参照鲁如坤[23] 的方法,土壤pH值用土壤pH计测定; 土壤有机质采用重铬酸钾法测定;土壤碱解氮采用碱解扩散法测定;土壤有效磷采用钼锑抗比色法测定; 土壤速效钾采用火焰光度法测定; 土壤Cl- 采用离子色谱法HJ/T84-2001 测定。

  • 1.4 数据分析

  • 试验数据采用Excel2010 进行数据分析和图表制作。采用Duncan法进行多重比较。

  • 2 结果与分析

  • 2.1 蚯蚓粪与椰糠配施对20%人工海水淹泡盐渍土的改良效果

  • 从表2 和表3 可以看出,20%人工海水淹泡的土壤种植空心菜后,E2 处理的平均株高和单株平均产量均表现出最高值。空心菜平均株高达43.4 cm,单株平均产量达9.43 g/株。空心菜平均株高比未施肥处理A1、单施蚯蚓粪处理A2、单施椰糠处理E1 分别提高56.1%、49.7%、48.6%,均达极显著水平(P<0.01);单株空心菜平均产量分别是处理A1、A2 和E1 的2.8、2.1 和2.6 倍,均达极显著水平(P<0.01)。说明蚯蚓粪、椰糠与盐渍土体积比为1∶2.5∶20 的组合(E2)改良效果最好。图1 表明,未施肥处理A1 的土壤pH值为5.43,属于酸性土壤(表4),蚯蚓粪与椰糠按照1∶2.5(E2)配施后土壤pH值为6.37,属于接近中性的微酸性土壤。最佳组合E2 种植空心菜后土壤酸碱度得到明显改善,pH值极显著高于A1、A2 和E1 处理,分别提高0.94、0.47 和0.49 个单位(P<0.01)。E2 处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量也均得到明显提高,而土壤Cl- 含量却极显著降低(P<0.01)。E2 处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量比A1 处理分别提高了13.5%、15.7%、34.9%和92.4%,达极显著水平(P<0.01);比E1 处理分别提高了12.0%、10.1%、 37.0%和24.6%,达极显著水平(P<0.01);比A2 处理分别提高1.9%、6.0%、5.5%和9.3%,其中土壤pH值、碱解氮和速效钾含量与A2 处理差异达极显著水平(P<0.01),但有机质和有效磷含量与A2 处理差异不显著(P>0.05)。E2 处理的土壤Cl- 含量比A1、 A2 和E1 处理分别降低了71.4%、66.3%和36.5%,均达极显著水平(P<0.01)。结果同时表明,单施蚯蚓粪的A2 处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量也均极显著高于单施椰糠的E1 和未施肥的A1 处理(P<0.01)。单施蚯蚓粪的A2 处理土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量比单施椰糠的处理E1 分别提高了9.9%、3.9%、30%和76.3%,比未施肥处理A1 分别提高11.4%、9.2%、27.9%和151.2%。单施蚯蚓粪的A2 处理和单施椰糠的E1 处理土壤Cl-含量分别比A1 极显著降低15.2%和56.0%(P<0.01)。以上结果说明,几种施肥处理对20%人工海水淹泡的盐渍土的改良效果表现为蚯蚓粪 + 椰糠> 单施蚯蚓粪> 单施椰糠> 未施肥。

  • 表2 蚯蚓粪、椰糠与20%人工海水淹泡土壤不同比例组合下空心菜平均株高(cm)

  • 注:表中数据为平均值 ± 标准差。** 表示 P<0.01 的显著性差异。下同。

  • 表3 蚯蚓粪、椰糠与20%人工海水淹泡土壤不同比例组合下空心菜平均产量(g/株)

  • 图1 蚯蚓粪、椰糠与20%人工海水淹泡土壤不同组合种植空心菜后土壤理化性状

  • 注:图柱上大、小写字母不同分别表示差异达0.01、0.05 显著水平。下同。

  • 表4 全国第二次土壤普查pH分级标准

  • 2.2 蚯蚓粪与椰糠配施对60%人工海水淹泡盐渍土的改良效果

  • 表5 和表6 表明,60%人工海水淹泡的土壤种植空心菜后,E6 处理的平均株高和单株平均产量均表现出最高值。空心菜平均株高达38.4 cm,比未施肥处理A1、单施蚯蚓粪处理A6、单施椰糠处理E1 分别提高56.1%、50.6%、51.8%,均达极显著水平(P<0.01);单株空心菜平均产量达5.39 g/株,分别是处理A1、A6 和E1 的2.6、2.1 和1.8 倍,均达极显著水平(P<0.01)。说明蚯蚓粪、椰糠与盐渍土体积比为3∶2.5∶20 的组合(E6)改良效果最好。图2 也表明最佳组合E6 种植空心菜后土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均明显提高,土壤Cl- 含量却极显著降低(P<0.01)。未施肥处理A1 的土壤pH值为5.47,属于酸性,蚯蚓粪和椰糠按3∶2.5 配施的处理E6 土壤pH值为6.81,属于中性土壤。E6 处理的土壤pH值比处理A1 和E1 分别提高1.34 和1.30 个单位,达极显著水平(P<0.01),比A6 提高0.15 个单位,差异不显著(P>0.05)。E6 处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量比A1 分别提高了48.6%、44.0%、 190.2%和189.9%;比E1 分别提高了39.2%、37.7%、 137.8%和63.6%,均达极显著水平(P<0.01);比A6 提高了7.5%、16.4%、12.0%和17.6%,均达显著水平(P<0.05)。土壤Cl- 含量比对照处理A1、A6 和E1 分别降低了64.0%、38.5%和32.6%。结果同时表明,单施蚯蚓粪处理A6 的土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量也均极显著高于单施椰糠的E1 和未施肥的A1(P<0.01)。单施蚯蚓粪处理A6 的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量比单施椰糠处理E1 分别提高了29.4%、18.3%、 112.3%和39.2%,比未施肥的处理A1 分别提高38.2%、23.7%、159.1%和146.6%。单施蚯蚓粪的处理A6 和单施椰糠的处理E1 的土壤Cl- 含量也分别比A1 极显著降低41.5%和46.6%(P<0.01)。以上结果说明,几种施肥处理对60%人工海水淹泡的盐渍土的改良效果表现为蚯蚓粪 + 椰糠> 单施蚯蚓粪> 单施椰糠> 未施肥。

  • 表5 蚯蚓粪、椰糠与60%人工海水淹泡土壤不同组合下空心菜平均株高(cm)

  • 表6 蚯蚓粪、椰糠与60%人工海水淹泡土壤不同组合下空心菜平均产量(g/株)

  • 图2 蚯蚓粪、椰糠与60%人工海水淹泡土壤不同组合种植空心菜后土壤理化性状

  • 2.3 蚯蚓粪与椰糠配施对100%人工海水淹泡盐渍土的改良效果

  • 空心菜种子在100%人工海水淹泡后的未施肥处理A1 中不萌发,在单施蚯蚓粪的7 个处理(A2 ~ A8)中,空心菜种子虽有萌发但已出苗的种子生长速度很慢且很快枯萎死亡,其他处理中的空心菜种子均有萌发且能正常生长。从表7 和表8 中可以看出,G6 处理的平均株高和单株平均产量均表现出最高值。空心菜平均株高达33.7 cm,单株平均产量达4.51 g/株。空心菜平均株高和单株平均产量比单施椰糠的处理G1 分别提高66.0%和76.9%,均达极显著水平(P<0.01)。说明蚯蚓粪、椰糠与盐渍土体积比为3∶3.5∶20 的组合(G6)改良效果最好。图3 也表明,最佳组合G6 种植空心菜后土壤酸碱度得到明显改善,未施肥处理A1 的土壤pH值为5.46,属于酸性土壤,蚯蚓粪和椰糠按照3∶3.5 配施后土壤pH值为6.82,属于中性土壤。G6 处理的土壤pH值比A1 和G1 两个处理分别提高1.26 和0.91 个单位,达极显著差异水平(P<0.01);比A6 提高0.21 个单位,但差异不显著(P>0.05)。G6 处理比A6 除有机质显著提高外,土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量也均得到极显著提高(P<0.01),而土壤Cl- 含量却极显著降低(P<0.01)。G6 处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量比A1 处理分别提高了41.4%、40.8%、125.0%和187.4%; 比G1 处理分别提高了33.0%、32.2%、92.5%和83.9%,均达极显著水平(P<0.01); 比A6 处理分别提高8.1%、9.4%、5.8%和45.8%,除了有效磷差异不显著外,有机质,碱解氮和速效钾均达显著水平(P<0.05);土壤Cl- 含量比A1、A6 和G1 处理分别降低了88.3%、68.8%和40.6%,均达极显著水平(P<0.01)。结果同时表明,单施蚯蚓粪的A6 处理的土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量也均极显著高于单施椰糠的G1 处理和未施肥的A1 处理(P<0.01)。单施蚯蚓粪的A6 处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量比单施椰糠的G1 处理分别提高了23.1%、20.8%、81.9%和26.1%,比未施肥处理A1 分别提高30.8%、28.7%、112.6%和97.1%。单施蚯蚓粪的A6 处理和单施椰糠的G1 处理的土壤Cl- 含量也分别比A1 极显著降低62.5%和80.3%(P<0.01)。以上结果说明,几种施肥处理对100%人工海水淹泡的盐渍土的改良效果表现为蚯蚓粪 + 椰糠> 单施蚯蚓粪> 单施椰糠> 未施肥。

  • 表7 蚯蚓粪、椰糠与100%人工海水淹泡土壤不同组合下空心菜平均株高(cm)

  • 表8 蚯蚓粪、椰糠与100%人工海水淹泡土壤不同组合下空心菜平均产量(g/株)

  • 3 讨论

  • 酸性土壤有降低土壤养分有效性、破坏土壤结构、不利于土壤微生物的活动,也不利于作物生长发育的缺点。一般来说,中性或近中性的土壤最适宜作物的生长。本研究的滨海盐渍土属于强酸性土壤,不利于作物的生长发育。3 种不同盐度的滨海盐渍土通过配施蚯蚓粪和椰糠后土壤pH值得到明显改善,均由强酸性变为中性或近中性。说明蚯蚓粪和椰糠配施能改善土壤pH值,更有利于一般作物的生长发育。

  • 土壤有机质是土壤肥沃度的一个重要指标,它不仅能为作物提供所需的各种营养元素,同时对土壤团粒结构的形成、土壤水分、养分的供应和保持土壤肥力的演变产生重要影响;也对土壤盐分的组成和性质、盐渍土的改良产生重要影响[24]。本研究结果显示,通过配施蚯蚓粪和椰糠后滨海盐渍土的有机质含量均得到了显著提高,未施用蚯蚓粪和椰糠的滨海盐渍土有机质含量少于1%,属于全国土壤养分含量分级标准中的5 级很缺乏水平,通过配施蚯蚓粪和椰糠后土壤有机质含量大于1%但小于2%,但总体仍较低,处于4 级缺乏的水平(表9),说明滨海盐渍土添加不同比例蚯蚓粪和椰糠后土壤有机质仍缺乏,因此在滨海盐渍土改良上要重视施用有机肥。

  • 滨海盐渍地土壤肥力低下,缺磷少氮[25]。通过配施蚯蚓粪和椰糠后,土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量都得到显著提高,这表明蚯蚓粪和椰糠能增加盐渍土的碱解氮、有效磷和速效钾含量。但从试验结果来看,虽然施用蚯蚓粪和椰糠后盐渍土的碱解氮、有效磷和速效钾含量均得到显著提高,但碱解氮的含量仍然很缺乏(30 ~ 50 mg/kg),处于全国土壤养分含量分级标准中的5级水平[26]。在未施肥的处理A1 中土壤有效磷含量处于2 级丰富水平(20 ~ 40 mg/kg),通过配施不同比例蚯蚓粪和椰糠后土壤有效磷含量均处于1级很丰富的水平(>40 mg/kg);在未施用蚯蚓粪和椰糠的A1 处理中速效钾的含量处于3 级中等水平(110 ~ 130 mg/kg),配施不同比例的蚯蚓粪和椰糠后土壤速效钾含量属于1 级很丰富水平(>200 mg/kg)。所以,在应用蚯蚓粪和椰糠改良滨海盐渍土时还应重视施用氮肥。

  • 图3 蚯蚓粪、椰糠与100%人工海水淹泡土壤不同组合种植空心菜后土壤理化性状

  • 表9 全国土壤养分含量分级标准[25]

  • 4 结论

  • 本研究发现,对于20%、60%和100%人工海水淹泡的盐渍土,蚯蚓粪与椰糠分别按1∶2.5、3 ∶2.5 和3∶3.5 的比例配施种植空心菜的效果最好。通过蚯蚓粪与椰糠不同比例配施处理的土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著高于未施肥、单施蚯蚓粪和单施椰糠的处理。单施蚯蚓粪的处理也极显著高于未施肥、单施椰糠的处理。综上,蚯蚓粪与椰糠配施可显著改善盐渍土的pH值,并能显著提高盐渍土的养分含量,显著降低土壤Cl- 含量,更有利于作物的生长发育。几种不同处理对盐渍土的改良效果表现为蚯蚓粪与椰糠配施> 单施蚯蚓粪> 单施椰糠> 未施肥。

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