凹土对小麦幼苗生长和土壤养分及含水量的影响

李福建，宋旭东，陈新红*，高 军

(1.淮阴工学院 生命科学与化学工程学院；2.江苏省凹土资源利用重点实验室，江苏 淮安 223003)

凹土对小麦幼苗生长和土壤养分及含水量的影响

李福建1,2，宋旭东1,2，陈新红1,2*，高 军1,2

(1.淮阴工学院 生命科学与化学工程学院；2.江苏省凹土资源利用重点实验室，江苏 淮安 223003)

通过小麦盆栽试验研究不同凹土添加量施到土壤中对小麦幼苗生长和土壤养分及含水量的影响。结果表明：凹土添加量在<30g/kg时，对小麦出苗率无显著影响，显著提高麦苗的根冠比、根系活力以及根长等指标，叶片叶绿素和蛋白质含量显著增加；有显著的保水效果，对土壤养分无显著影响；凹土添加量在>30g/kg时，会对小麦幼苗生长不利，土壤养分含量降低。

凹土；土壤保水性；养分含量；小麦

0 引言

凹凸棒石粘土(简称凹土)是一种天然非金属粘土矿物，我国自1976年在江苏六合小盘山首次发现凹土矿之后，相继在江苏、安徽、山东、辽宁等14个省区发现了凹土矿点，产量及品位均以江苏盱眙最好，为世界优质矿藏[1-4]。凹土不仅在化工、建材、造纸、医药、食品和硅酸盐等工业方面得到广泛应用，它也是一种重要的农用矿产资源，主要利用其良好的吸附性、湿水后的粘性和可塑性用在农药、肥料及土壤改良等方面。有研究表明：将土壤悬浮液加入凹土培养基中能刺激根的生长[5]，凹土能促进番茄、黄瓜、草莓、玉米增产，提高园茄、玉米的粗蛋白含量[6]。可见，凹土在促进农作物增产、改良果实品质方面也有可为。但长期以来，凹土的应用研究主要集中在提纯方法、改性、吸附性能等方面[7-9]，以凹土粉作为土壤改良剂在农业上的应用研究较少， 凹土对土壤养分含量及小麦生长的影响研究报道较少[10-11]。

本试验研究不同凹土添加量对土壤保水性和土壤养分的影响，并以小麦为试验材料， 通过分析小麦苗期情况及生物量等性状，研究凹土对小麦苗期生长的影响，为凹土在农业上的进一步开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料与地点

试验材料：凹土为江苏盱眙产的提纯凹土(江苏省凹土资源利用重点实验室提供)；小麦盆栽用土采自淮安市农业科学研究院小麦试验田；小麦品种为郑麦9023，由淮安市农科院小麦室提供。

试验地点：淮阴工学院生化学院温室。

1.2 试验设计与方法

采用盆钵(规格：10cm×35cm)种植小麦。试验处理：凹土添加量分别为0g/kg、10g/kg、20g/kg、30g/kg、40g/kg、50g/kg，共6个处理。将凹土与土壤充分混匀后分装盆，每盆装土 1.2 kg。精选大小一致，颗粒饱满的小麦种子，每盆播种28粒(4×7)，重复4次。15.84g磷酸二氢钾和15.85g尿素溶于4L水，每个处理加200ml该营养液，之后各浇水150ml。

1.3 测定项目

1.3.1 土壤保水性的测定

各处理自播种开始相同时间定量浇水，每两天用电子称称盆重，计算凹土土壤的含水量。

1.3.2 小麦幼苗生长特性的观测

形态指标：小麦出苗率调查；培养30d后取样测定叶片数、根冠比、干物质和根系形态参数的测定。

根系形态学指标的测定方法：小心获取根系，洗净后经数字化扫描仪(STD1600 Epsom USA)将完整的根系图象存入计算机，再用扫描仪配套的WinRhizo根系分析系统软件(Regent Instrument Inc,Canada)对根系表面积、总根长、平均直径、根系体积、根尖数进行定量分析。

生理指标：叶片叶绿素含量-热乙醇快速提取法；叶片蛋白质含量测定-考马斯蓝染料结合法和根系活力的测定-氯化三苯基四氯唑(TTC)法[12]。

1.3.3 土壤酶活性的测定

小麦苗到达四叶期左右(播种后30d左右)，取出土壤测定各种指标：土壤脲酶活性测定，采用苯酚钠—次氯酸钠比色法；土壤过氧化氢酶活性测定，采用高锰酸钾滴定法；土壤蔗糖酶活性测定，采用3,5-二硝基水杨酸比色法[13]。

采用DPS3.01统计软件进行数据分析，制图采用Sigmaplot10.0软件。

2 结果与分析

2.1 不同凹土量对小麦土壤保水性的影响

由图1可看出，添加凹土的土壤含水量显著高于对照，说明凹土有一定的保水性，随凹土添加量的增多，保水性增强。但凹土添加量在10g/kg～30g/kg和30 g/kg～50 g/kg范围里，各处理之间无显著差异。

图1 不同凹土量对小麦幼苗土壤含水量的影响

2.2 不同凹土量对小麦幼苗生长特性的影响

2.2.1 小麦出苗率

随着凹土添加量的增加，小麦出苗率呈下降趋势(图2)。凹土添加量在10g/kg～20g/kg的范围里，小麦的出苗率与对照无显著差异，出苗率均高于95%。当凹土添加量≥30 g/kg时，小麦的出苗率显著降低，这可能与凹土添加量增加造成土壤板结有关[14]。

图2 不同凹土量对小麦出苗率的影响

2.2.2 小麦根冠比

不同凹土添加量对小麦苗期根冠比有显著的影响。由图3可以看出，在凹土添加量为0～20g/kg的范围内，根冠比是随凹土添加量的增加而提高，凹土添加量20g/kg时，与凹土添加量呈现出正相关，但是当凹土的添加量超过≥30g/kg后，根冠比则开始下降，凹土量为50g/kg，根冠比最小；凹土量为20g/kg～30g/kg之间，根冠比最高。

2.2.3 小麦根系形态参数

不同凹土添加量对小麦苗根系形态参数有显著影响，总体表现为：总根长、根系表面积和根系体积随凹土量的增多而降低；根系平均直径和根尖数随凹土量的增多是先增加后减少，根系的增粗是植物对不良环境下的明显反应，可能与凹土添加量偏高导致土壤板结造成的。凹土添加量为10g/kg～20g/kg处理的多数根系形态指标与对照无显著差异，根系表面积、根系平均直径和根尖数在30g/kg～50g/kg各处理间无显著差异；而总根长和根系体积均表现为处理50g/kg的最小。

表1 不同凹土量对小麦苗根系形态参数的影响

2.2.4 小麦生理特性

小麦叶片叶绿素、蛋白质含量和根系活力均表现为随凹土量的增多，各指标呈下降的趋势，在0～20g/kg和20～40 g/kg范围各处理之间无显著差异，由表2可以发现，凹土处理对小麦根系的影响要大于叶片，这可能与测定时期在小麦苗期有一定的关系，苗期小麦主要是根系的生长，根系活力50g/kg处理最低。

2.3 不同凹土量对小麦土壤养分含量的影响

小麦土壤有机质含量在不同凹土添加量间无显著差异，碱解氮、速效磷和速效钾含量的变化则表现一致，0～30g/kg处理间无显著差异，40～50g/kg碱解氮、速效磷和速效钾含量显著降低。

表2 不同凹土量对小麦生理特性的影响

3 讨论与结论

凹凸棒石是一种层链状结构的含水铝镁硅酸盐矿物，其晶体呈棒状、纤维状，层内贯穿孔道， 表面凹凸相间布满沟槽，具有较大的比表面积大部分的阳离子、水分子和一定大小的有机分子均可直接被吸附进孔道中。因此，凹凸棒石具有良好的吸附作用、催化作用、流变性和耐热性等性质[15]。袁惠君等人研究认为，凹土在小于40g/kg 时能有效促进土壤中0.25～5.00mm 粒径团粒结构的形成，但土壤中过多施用会破坏土壤结构，引起土壤板结；土壤中添加凹土总体上不影响土壤速效养分含量； 凹土用量大于40g/kg 时对小麦生长和产量有不利的影响[16]。刘左军等人研究认为土壤中添加适量的凹土能改善土壤团粒结构，但土壤中凹土用量≥80g/ kg时会降低小麦降低出苗率、株高、叶面积、穗粒数和穗粒重，20～40g/kg时影响不显著[17]。

本试验研究认为凹土量在10～20g/kg之间有利于小麦幼苗的生长，20～30g/kg之间对小麦幼苗生长与对照无显著差异，>30g/kg时，显著降低小麦出苗率，苗期根冠比、根系活力及根长、根系表面积和根系体积。凹土量的多少可能与小麦不同生育时期和土壤类型有一定的关系。土壤保水性则随凹土量的增多而提高，但凹土添加越多土壤的空隙度越少，土壤越紧实，会对根系的生长造成不利[18]；杨红善等人用含30%凹凸棒土的PAAM-atta复合保水剂试验认为，当保水剂用量过大时会一定程度地破坏土壤结构，引起土壤板结[19]。在本试验中，凹土量的多少对有土壤有机质含量没有显著影响，对碱解氮、速效磷和速效钾含量则表现为凹土添加量≥40g/ kg时显著降低，可能与小麦幼苗期，养分吸收量少，其次凹土量的增多，对养分吸附过强。 有研究表明，凹凸棒土可作肥料缓释剂和缓释肥料的载体，对养分均能起到缓释的作用，过多可能会导致肥料的养分释放过慢，影响作物前期的生长发育[20-21]。凹土在农作物生产上可用于保水剂和肥料缓释剂等，但与土壤类型、作物种类以及作物不同生育时期都有一定的关系，需要作进一步的研究。

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(责任编辑:尹晓琦)

Effects of Attapulgite Clay on Water Retention,Soil Nutrient Content and Wheat Growth

LI Fu-jian1,2, SONG Xu-dong1,2,CHEN Xin-hong1,2*，GAO Jun1,2

(1.Faculty of Life Science & Chemical Engineering, Huaiyin Institute of Technology,Huai'an Jiangsu 223003, China;2.Key Laboratory for Palygorskite Science and Applied Technology of Jiangsu Province,Huai'an Jiangsu 223003, China)

Effects of attapulgite clay on water retention, nutrient content in soil and wheat growth were studied by planting the wheat in pots. Results showed that when the attapulgite clay applied into the soil was lower than 30 g/kg, there was no influence on wheat seedling emergence rate, but leaf chlorophyll content, leaf protein content root-shoot ratio, root activity, root length and etc were significantly increased. The attapulgite clay applied into the soil did not affect the soil nutrient, but the water conservation. When the attapulgite clay applied into the soil was more than 30 g/kg, it had adverse effects on wheat growth, and the soil nutrient would be decreased.

attapulgite clay; water retention; nutrient content; wheat growth

2015-01-09

国家星火计划项目(2014GA69002)；赵其国院士工作站(201264)；江苏省自然科学基金项目(BK2013216)

李福建(1993-)，男，河南驻马店人，主要从事作物栽培与生理研究； * 为通讯作者。

S157.9

A

1009-7961(2015)01-0005-04