改良营养液对大棚酸性土壤交换性钙镁和有效态铜锰锌铁的影响

邓爱妮 周聪 赵敏 范琼

摘 要 研究施用酸性土壤改良营养液后大棚酸性土壤交换性钙、镁和有效态铜、锰、锌、铁含量的变化趋势。依照有关标准和土壤农化分析方法，测试了不同月份土壤pH值、交换性钙、镁和有效态铜、锰、锌、铁含量。结果表明：与对照区相比，酸性土壤改良营养液能有效提高试验区土壤pH值；随着改良液施用时间延长，试验区土壤交换性钙、镁和有效铁含量呈上升趋势；试验区土壤有效锌、铜、锰含量呈降低趋势。

关键词 大棚酸性土壤；改良营养液；交换性钙镁；有效态铜锰锌铁

中图分类号 S602.04 文献标识码 A

Effect of Improved Liquid Fertilizer on the Exchangeable Calcium

and Magensium and the Content of Available Copper，

Manganese，Zinc，Iron in Greenhouse Acid Soil

DENG Aini， ZHOU Cong*， ZHAO Min， FAN Qiong

Analysis & Testing Center， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Center of Inspection and Testing for

Agricultural Products， Ministry of Agriculture / Hainan Provincial Key Laboratory of Quality and Safety for Tropical

Fruits and Vegetables， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract The application effect of improved liquid fertilizer on the concentration of exchangeable calcium， magenesium and available copper， manganese， zinc， iron in greenhouse acid soil were studied. The results showed that application of improved liquid fertilizer could increase the soil pH. In comparison with the control plot， the application of improved liquid fertilizer increased the concentration of exchangeable calcium， magenesium and available iron， and reduced the concentration of available zinc， copper， manganese in the treated plot.

Key words Greenhouse acid soil； Improved liquid fertilizer； Exchangeable calcium； Magensium； Available copper； manganese； Zinc； Iron

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.02.009

钙、镁、铜、锰、锌、铁等是植物生长必需的矿物质元素。植物对矿物质元素的吸收和利用与元素有效态含量有关，其中土壤交换性钙、镁离子和有效态铜、锰、锌、铁含量是农业生产中重要的理化指标。大量研究表明[1-4]，土壤交换性钙、镁离子和有效态铜锰锌铁含量主要受土壤pH值、氧化还原电位等条件的影响。其中，土壤pH值是重要影响因素，也是影响肥力的因素之一。土壤酸化程度的加剧不仅加快了盐基离子的流失[3]，使得微生物活性和有机质分解速度下降[4]，而且还可增加土壤中重金属化合物的溶解度[5-7]，加大重金属元素对环境和蔬菜的危害。传统酸性土壤改良方法是施用石灰、蒙脱石、生物炭等固体土壤改良剂[8-13]。Laird等[14]研究生物炭改良剂对美国中西部农田土壤影响发现，生物炭有效地提高了土壤pH值和交换性钙、镁含量，但对土壤铜、锌有效态含量没有显著影响。邱琼瑶等[15]研究了施用组配改良剂（石灰石和海泡石）后红壤化学性质的变化，发现施用组配改良剂能显著提高土壤pH值，增加钙镁离子有效态含量，降低铁有效态含量。但是，土壤固体改良剂成分和功能单一，不能同时调节土壤酸性和保持土壤的肥力，其结构随着追肥不断改变，改良土壤效果不稳定，另外，含有的大量钙盐容易与所施的化学肥料形成难溶化合物[16]，导致土壤板结，影响植株对土壤矿物质元素的吸收。

针对固体改良剂的局限和不足，中国热带农业科学院分析测试中心设计了一种酸性土壤改良营养液[17]（以下简称改良液），其含有作物生长所需的营养元素和活性物质，有效调控土壤pH值的同时保持土壤的肥力。前期研究结果表明，在酸性土壤中施用改良液能减少作物根系对镉离子的吸收量，但改良液在有效控制镉迁移能力的同时，对土壤交换性钙、镁离子和有效态铜、锰、锌、铁含量的影响暂未进行过相关研究。据此，本试验将此改良液施用于树仔菜大棚土壤，研究施用改良液条件下大棚土壤pH值、交换性钙镁和有效态铜锰锌铁含量的变化趋势，为科学治理酸性土壤提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤：来源于五指山市南圣镇什兰村（北纬18.747234，东经109.595725）树仔菜大棚基地耕种层土（0～20 cm）。

试剂：酸性土壤改良营养液（ZL201010170926.7）（N，14.1%； P2O5，5.3%； K2O，10.9%），复合肥（N ∶ P ∶ K=1 ∶ 1 ∶ 1，三亚南新富斯复合肥发展有限公司）；乙酸铵（分析纯），广州化学试剂厂；盐酸（分析纯），广州化学试剂厂；对苯二酚（分析纯），国药集团化学试剂有限公司。

仪器：FE20实验室pH计，METTLER TOLEDO公司；MK II M6原子吸收光谱仪，Thermo Electron公司。

1.2 方法

1.2.1 田间试验 试验共设2个处理：（1）试验区，施用改良液，改良液稀释500倍后采用滴灌方式施肥，相隔1周施加1次；（2）对照区，施用普通复合肥，施用方法同试验区。试验区和对照区各设3个平行小区，面积（666.7 m2）等同，区组排列。改良液和复合肥于树仔菜定植（3月份）前1周作基肥施入土壤。各处理小区统一施肥，统一管理。

1.2.2 取样方法 采集同年6～12月份试验区和对照区土壤样品，每隔1个月采集土壤样品，参照土壤农化分析方法[1]采样，取土层深度为0～20 cm的土样，混匀后选取待分析试样，研磨过筛保存供分析测试用。

1.2.3 测试方法 土壤pH值采用酸度计测定（NY/T 1121.2-2006）[18]，固液比1 ∶ 2.5；土壤交换性钙和镁的测定采用1 mol/L乙酸铵交换-原子吸收分光光度法（NY/T 1121.13-2006）[19]、土壤有效锌[20]和铜[21]采用0.1 mol/L HCl浸提-原子吸收分光光度法、土壤有效锰的测定采用含对苯二酚的1 mol/L乙酸铵提取-原子吸收分光光度法[22]、土壤有效铁测定采用1 mol/L乙酸铵（pH4.8）提取-原子吸收分光光度法[22]。

1.3 数据处理

实验数据采用Excel 2003软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 改良液对酸性土壤pH值的影响

测定同年6～12月份试验区和对照区耕层土壤pH值（图1）。由图1可知，改良液能有效提高试验区土壤pH值，改良液利用配方组分之间的化学反应释放氢氧根，中和土壤溶液的氢离子，调节土壤pH值，且具有明显的缓冲能力。6～12月试验区土壤pH平均值为5.21～6.01，其变异系数为2.12%～6.99%；对照区土壤pH平均值为4.42～5.33，变异系数为2.62%～5.65%。

2.2 改良液对酸性土壤交换性钙、交换性镁含量的影响

从图2可以看出，施用改良液后6～8月份，试验区土壤交换性钙、镁含量呈上升趋势，对照区的呈下降趋势。从8月份开始，试验区土壤交换性钙、镁含量呈下降趋势，与对照区的变化趋势相似。

由于施用改良液调节土壤酸碱度需要有一定的时间，试验区耕层土壤（0～20 cm）交换性钙含量在10月之前缓慢上升（图2-a），10月份达到最高值，然后随着时间的推移降低。随着改良液施用时间的累积，试验区表层土壤交换性镁含量呈上升趋势（图2-b）。对照区土壤交换性钙、镁含量变化趋势相似，可能是土壤pH变化导致的盐基离子淋失、土壤胶体吸附盐基离子、土壤中某些矿物释放相应盐基离子等因素[4]相互作用，维持系统中离子的平衡。

2.3 改良液对酸性土壤有效锌、铜、铁、锰含量的影响

微量营养元素铜、锰、锌、铁等在植物体内含量虽少，但它们具有与大量元素同等的重要性，是不可替代的，有效态铜、锰、锌、铁的含量分别代表了土壤中这些营养元素对作物的有效性[23]。在土壤中，pH直接影响土壤中铜、锰、锌、铁的有效性。施肥处理后，试验区和对照区耕层土壤有效铁、锌、锰、铜金属元素的含量及其随时间推移的变化趋势见图3。施用改良液后，试验区耕层土壤有效锌（图3-a）、铜（图3-b）、铁（图3-c）、锰（图3-d）含量变化趋势较平缓，尤其是有效铜含量，几乎没有明显变化，其平均值为1.60 mg/kg，而对照区土壤有效铜含量平均值为2.85 mg/kg。

3 讨论与结论

pH是土壤重要的基本性质，也是影响肥力的因素之一。土壤酸碱度的变化会直接影响到土壤中与植物的生长发育密切相关的矿物质营养元素的形态、含量、迁移过程及其之间的相互作用[24]。中国南方土壤多为酸性至强酸性，化肥的投入使用是加快土壤酸化的重要原因之一[25]。树仔菜为多年生小灌木，对土壤适应性广，土壤pH值以5～8为宜[26]。参照土壤酸碱度分级表[27]，土壤pH值4.5～5.5，为强酸性土壤；pH值为5.0～6.5，为弱酸性土壤。在供试条件下，施用改良液的试验区土壤pH值平均值为5.21～6.01，为弱酸性土壤；施用普通肥料的对照区土壤pH平均值为4.42～5.33，为强酸性土壤。实验结果表明，改良液有效提高或保持土壤pH值。改良液为液体土壤改良剂，采用滴灌方式施用于试验区，其耕层土壤pH值变异系数为2.12%～6.99%，改良液对土壤酸碱度的改良较为均匀。

在施用改良液提高土壤pH值基础上，通过测定土壤交换性钙、镁离子含量来探讨改良液对土壤交换性能的影响。结果表明，施用酸性土壤改良营养液有效增加了试验区土壤交换性钙、镁离子含量，其可能原因包括：（1）改良液配方组分之间的化学反应产生的OH-结合土壤中的H+，使得土壤中的交换位点增加，从而增加对钙、镁盐基离子的吸附保护，减少淋溶；（2）改良液施用到土壤中后，铵态氮的形成过程消耗H+，是盐基含量增加的因素之一。图2所示，改良液对试验区大棚土壤交换性钙含量的影响具有时效特征，总体呈现先增加后降低的趋势，9～10月其含量到达峰值，随后降低。

影响土壤铜、锰、锌、铁有效态含量的条件包括土壤酸碱度、氧化还原电位、土壤通透性和水分状况等，其中以土壤的酸碱度影响最大。土壤pH值过低或过高，常使土壤元素有效性发生变化[28]。有研究表明，土壤锌、铁、锰的有效性及植物对Zn、Cd等元素的吸收与土壤pH值成反比[29-30]，施用石灰改良酸性土壤有时会引起锰、硼等的“诱发性缺乏”现象[31]。通过实验数据（图3）可知，与对照区相比，试验区土壤有效铜、锰、锌、铁含量变化趋势较平缓，改良液对土壤有效铜、锰、锌、铁含量具有一定的稳定作用。目前，对于土壤微量元素的评价标准主要采用“中国科学院微量元素组的土壤有效态微量元素评价标准（1989年）”[32]，该方法将土壤微量元素分为5个等级，土壤有效锰、锌、铜、铁的临界值分别为10、1.0、0.2、7.0 mg/kg，低于临界值为低水平，高于临界值为高水平。虽然施用改良液后的试验区土壤有效锌、铜、锰含量呈低于对照区的趋势，但与全国土壤有效态微量元素含量水平相比，这3种有效态微量元素含量仍处于高水平。施用该改良液时，应适当关注土壤有效态微量元素含量的变化，如果其含量呈下降趋势，必要时可通过喷施叶面肥[33-34]等措施保持蔬菜必需的微量元素含量。

酸性土壤改良营养液有效地提高和保持大棚酸性土壤pH值，改良效果较为均匀。随着改良液施用时间的增加，试验区土壤交换性钙、镁和有效铁含量呈上升趋势，而有效锌、铜和锰含量呈降低的趋势，建议通过叶面喷施微肥以保持作物微量元素的平衡。

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