不同腐殖酸配施钙、镁的土壤调理剂对盐碱土淋洗的影响

朱福军，吴钦泉，谷端银，丁方军,3，洪丕征

(1.山东农大肥业科技有限公司 山东泰安 271000;2.山东腐植酸高效利用工程与技术研究中心 山东泰安 271000 3.山东农业大学资源与环境学院 山东泰安 271018)



不同腐殖酸配施钙、镁的土壤调理剂对盐碱土淋洗的影响

朱福军1，2，吴钦泉1,2，谷端银1,2，丁方军1,2,3，洪丕征1，2

(1.山东农大肥业科技有限公司 山东泰安 271000;2.山东腐植酸高效利用工程与技术研究中心 山东泰安 271000 3.山东农业大学资源与环境学院 山东泰安 271018)

为研究不同腐殖酸配施钙、镁的土壤调理剂在淋洗条件下对盐碱土的改良效果，采用回填土柱淋溶系统并设置腐殖酸原粉及硝基腐殖酸与钙、镁配施6个处理，通过9次淋洗，对土壤淋出液及土壤中pH、电导率、矿化离子的变化情况进行了试验研究。试验结果表明：硝基腐殖酸+磷石膏(质量比3∶1配施，666.67 m2施用量375 kg)处理在淋洗过程中可有效降低土壤中Na+和Cl-的含量，且相对于其他处理的土壤pH维持在较低水平，其为淋洗方式下改良土壤盐碱性较佳的土壤调理剂。

腐殖酸 土壤调理剂 盐碱土 淋洗

我国盐渍土的分布范围较广，据统计，盐渍土总面积约为3.6×107hm2，占全国可利用土地面积的41.88%[1]，其中滨海盐碱土有1.00×106hm2。滨海盐碱土主要障碍因素是土壤盐化程度较高，作物难以生长，其主要原因为土壤潜水水位较高，潜水矿化度大，地形分布以低洼地为主，排水不畅，盐分积累，土壤肥力较低[2- 4]。据调查，山东省滨海盐碱土主要集中于黄河三角洲入海河口区域，由于该地区坡降小、地表平缓、自然泻水能力低，且地下水位高、矿化度大，土壤盐碱土程度高；中低产田达2.66×106hm2，盐碱荒地达6.67×105hm2[5- 7]。

滨海盐碱土的土壤理化性质一般较差，土壤肥力低下，作物生长较困难，严重制约作物的产量[8- 9]，采用一些化学改良剂，如石膏和磷石膏、风化煤、糠醛渣、黑矾为主的酸性类物质、橡胶工业副产品硫酸盐、制碱副产品氯化钙、工业废渣黄铁矿等，在改善盐碱土的理化性质、减少地表水分蒸发及抑制盐分随水分上行表聚等方面具有一定的功效。虽然各种化学改良剂都具有一定的盐碱改良效果[10-12]，但不同化学改良剂的改良机理和改良效果具有一定差异性。近年来，国内外众多学者均开展了淋溶条件下不同土壤改良剂的盐碱改良效果研究，其中施加腐殖酸和磷石膏等对盐碱土改良有一定效果[13-15]；但在淋溶条件下，将腐殖酸与活化腐殖酸和磷石膏、硫酸镁等配施优选土壤调理剂的盐碱改良研究报道较少。本试验以滨州市无棣县盐碱土为材料，采用室内人工模拟淋洗的方式对比不同腐殖酸(原粉与硝基腐殖酸，硝基腐殖酸为活化腐殖酸)配施钙、镁的土壤调理剂在土壤淋洗过程中对盐碱离子的淋洗效果，为探寻淋溶条件下与钙、镁改良盐碱效果最佳配伍的土壤调理剂提供科学依据和理论支撑。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验设计

试验土柱装土高40 cm，直径11 cm，将2 kg土均匀压实在土柱下层20 cm；将2 kg土与5 g土壤调理剂混匀，然后加入土柱上层，轻微压实至20 cm；土柱实际容重1.27 g/cm3。

试验前，将土柱放入装有纯净水的水盆中，保持水盆中水位在5 cm左右，利用毛细管吸水作用，使土柱达到土壤水饱和的状态，然后将土柱置于淋洗架上进行淋洗试验，每次加水250 mL。

本试验的土壤调理剂亩施用量设为375 kg(1亩=666.67 m2，下同)。土壤调理剂处理施入配方见表1。

表1 土壤调理剂处理施入配方

处理名称施入配方CK空白HA1单施腐殖酸原粉HA2腐殖酸原粉与磷石膏按3∶1配施HA3腐殖酸原粉、磷石膏和硫酸镁按5∶2∶1配施XHA1单施硝基腐殖酸XHA2硝基腐殖酸与磷石膏按3∶1配施XHA3硝基腐殖酸、磷石膏和硫酸镁按5∶2∶1配施

试验选取5个检测指标，每次淋洗结束后测定，然后重新在淋洗瓶中加入250 mL蒸馏水进行淋洗，共计淋洗9次，模拟年降水量为610 mm。

1.3 样品采集及测定

1.3.1 淋洗检测液的制备

试验前，土柱从下层吸入纯净水，达到土壤水饱和的状态，然后将土柱置于淋洗架上。进行淋洗试验时，每次加水量250 mL，用输液管控制水滴入速度为1～2滴/s。淋洗结束，用250 mL容量瓶取淋洗液，过滤杂质，待测各种指标。淋洗时间从2014年11月5日至2015年3月17日，淋洗土壤共计9次。

1.3.2 淋洗土柱土壤样液的制备

淋洗结束后，在土柱标记20 cm，将0～20 cm和20～40 cm的土柱分别倒出，在通风干燥处风干土样，然后取100 g左右的土样研磨过1 mm筛，储存在阴凉干燥环境中。取60 g过筛后的土样置于500 mL三角瓶中，加入300 mL蒸馏水，封口，然后在25 ℃、180 r/min条件下振荡浸提3 min，干过滤，取滤液为土壤检测样液。

1.3.3 淋洗相关指标的测定

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤淋洗液的pH、电导率及矿化离子的影响

2.1.1 不同处理对土壤淋洗液pH的影响

经过9次淋洗后，不同处理土壤淋洗液的pH如图1所示，各淋洗处理的pH较CK均有所降低。

图1 不同处理土壤淋洗液的pH

由图1可以看出：在单施腐殖酸原粉和硝基腐殖酸以及腐殖酸原粉和硝基腐殖酸与磷石膏按3∶1配施的情况下，土壤淋出液的pH无显著差异。在腐殖酸原粉和硝基腐殖酸与磷石膏和硫酸镁按5∶2∶1配施的情况下，硝基腐殖酸处理的土壤淋出液pH显著降低，较其他处理的土壤淋出液pH降低0.01～0.22，这是由于硝基腐殖酸为活化腐殖酸，较未活化的腐殖酸原粉增强了土壤中Ca2+的弱酸交换作用，从而降低了土壤淋出液的pH。与单施腐殖酸原粉和硝基腐殖酸相比，腐殖酸原粉或硝基腐殖酸与磷石膏以及与磷石膏和硫酸镁配施可明显降低土壤淋出液的pH，其中腐殖酸原粉和硝基腐殖酸与磷石膏和硫酸镁按 5∶2∶1 配施的土壤淋出液的pH较其他处理分别降低0.03～0.21和0.06～0.20，这是由于腐殖酸、硝基腐殖酸对土壤中Ca2+的吸附交换作用强，增加了土壤中H+，对pH减小的影响显著，同时表明磷石膏和硫酸镁配施腐殖酸对土壤淋出液pH的影响更显著。

2.1.2 不同处理对土壤淋洗液电导率的影响

不同处理9次土壤淋洗液电导率见图2。

图2 不同处理9次土壤淋洗液电导率

由图2可以看出：随着淋洗次数的增加，土壤淋洗液的电导率呈先升高后降低的趋势，并在第4次土壤淋洗液的电导率达到最大值。前4次淋洗，硝基腐殖酸较腐殖酸原粉处理的土壤淋洗液电导率要高，平均高出4.06%～16.63%，可能是由于硝基腐殖酸经活化处理后，羧基、酚羟基等活性基团增加，活性增强，增强了土壤的阳离子交换能力，比普通腐殖酸能淋洗出更多的盐基离子；而与CK处理的土壤淋洗液相比，电导率无显著差异。腐殖酸原粉与硝基腐殖酸配施磷石膏和硫酸镁处理的土壤淋洗液电导率均比单施腐殖酸原粉和硝基腐殖酸及其分别配施磷石膏大，其原因是施加磷石膏和硫酸镁增加了Ca2+和Mg2+含量，增强了腐殖酸对Ca2+和Mg2+的吸附交换作用，可淋洗出更多的Na+，故XHA3处理的土壤淋洗液电导率最大。从第5次至第7次淋洗，CK，HA1及XHA1处理的土壤淋洗液电导率显著小于其他处理，即当淋洗一定次数后，腐殖酸原粉及硝基腐殖酸配施钙、镁对土壤盐碱改良效果优于单施腐殖酸原粉及硝基腐殖酸。由于前期淋洗时土壤离子淋失较快，而淋洗末期(第8次和第9次淋洗)土壤中离子含量降低，土壤对其吸附作用增强，施用硝基腐殖酸处理的土壤淋洗液电导率较小，表明硝基腐殖酸促进土壤离子交换吸附能力强于腐殖酸原粉。

2.1.3 不同处理对土壤淋洗液中3种离子淋洗总量的影响

图3 土壤淋洗液中3种离子总量

由图3可知：经9次淋洗后，不同腐殖酸配施钙、镁处理的土壤淋洗液中Na+总量均显著高于CK处理，其中以HA3处理的土壤淋洗液中Na+总量最高，较其他处理高4.92%～22.45%。腐殖酸原粉与硝基腐殖酸各处理的土壤淋洗液中Na+总量整体差异不大，但在单施硝基腐殖酸和配施磷石膏的情况下，土壤淋洗液中Na+总量稍高于相同的腐殖酸原粉处理，土壤淋洗液中Na+总量平均高出1.85%。腐殖酸原粉和硝基腐殖酸配施磷石膏以及配施磷石膏和硫酸镁处理的土壤淋洗液中Na+总量显著高于单施腐殖酸原粉和硝基腐殖酸处理，土壤淋洗液中Na+总量高出4.35%～13.07%，表明腐殖酸类物质与钙、镁配施的交互作用对土壤Na+淋洗效果较为显著。这是因为腐殖酸和硝基腐殖酸的加入有利于土壤团粒结构的形成，可增强土壤中Na+和Ca2+的交换吸附作用，同时随着磷石膏的加入，溶液中Ca2+含量增大，对土壤中Na+的交换能力增强，促进淋洗液中Na+含量增大。

Cl-和Na+是矿化度的主要组成阴阳离子之一，淋洗含量的趋势基本一致，呈现出良好的相关性。经9次淋洗后，除HA3处理的土壤淋洗液中Cl-总量高于CK处理外，其他各处理的土壤淋洗液中Cl-总量均低于CK处理，但均未达到差异显著。腐殖酸原粉和硝基腐殖酸各处理的土壤淋洗液中Cl-总量无显著差异。HA3处理的土壤淋洗液中Cl-总量显著高于HA1处理，而与HA2处理的土壤淋洗液中Cl-总量无显著差异；硝基腐殖酸各处理间的土壤淋洗液中Cl-总量无显著差异。

2.2 不同处理对土壤pH、土壤电导率及矿化离子的影响

2.2.1 不同处理对土壤pH的影响

经9次淋洗后，土样的pH发生明显变化，淋洗后不同处理的土壤pH如图4所示。

由图4可以看出：在土壤上层(0～20 cm)，腐殖酸原粉及硝基腐殖酸各处理的土壤pH均显著低于CK处理，土壤pH降低0.08～0.16。腐殖酸原粉与硝基腐殖酸相比，硝基腐殖酸各处理的土壤pH平均降低0.03，这是由于硝基腐殖酸为活化腐殖酸，其羧基、酚羟基等活性基团的含量提高，从而增大了土壤中H+含量，土壤pH降低。腐殖酸原粉和硝基腐殖酸配施磷石膏以及配施磷石膏和硫酸镁处理的土壤pH均小于其单施处理，其中以硝基腐殖酸配施磷石膏的土壤pH最小，即在淋洗条件下，此种土壤调理剂降低上层土壤碱化效果最为显著。

图4 淋洗后不同处理的土壤pH

9次淋洗处理后，在土壤下层(20～40 cm)，腐殖酸原粉及硝基腐殖酸各处理的土壤pH均显著低于CK处理，土壤pH降低0.04～0.10。腐殖酸原粉与硝基腐殖酸相比，硝基腐殖酸各处理的土壤pH平均降低0.02。单施腐殖酸原粉的土壤pH在淋洗后与其配施磷石膏以及磷石膏和硫酸镁的处理无显著差异；而硝基腐殖酸配施磷石膏以及磷石膏和硫酸镁的土壤pH经过淋洗后显著低于单施硝基腐殖酸处理，但硝基腐殖酸配施磷石膏与硝基腐殖酸配施磷石膏和硫酸镁的土壤pH无显著差异，即腐殖酸与钙镁的交互作用使改碱效果显著。9次淋洗过后，土壤上层pH显著低于土壤下层，平均降低0.13，即不同腐殖酸配施钙镁对土壤上层的pH影响较大。

2.2.2 不同处理对土壤电导率的影响

土壤电导率(EC)是衡量土壤水溶盐分的重要指标。经过9次淋洗后，土壤EC均降低(图5)。

图5 9次淋洗后不同处理的土壤电导率

在土壤上层(0～20 cm)，腐殖酸原粉及硝基腐殖酸各处理的土壤EC较CK处理降低了37.29%～69.93%，差异显著。腐殖酸原粉与硝基腐殖酸相比，硝基腐殖酸各处理的土壤EC降低4.03%～13.56%，差异也达到显著性水平，这是由于硝基腐殖酸经活化处理后，羧基、酚羟基等活性基团增加，活性增强，增强了阳离子交换能力，能交换出更多的Na+，比普通腐殖酸能淋洗出更多的盐碱离子。经9次淋洗后，腐殖酸原粉配施磷石膏以及配施磷石膏和硫酸镁的土壤EC显著低于单施腐殖酸原粉处理，而腐殖酸原粉配施磷石膏与配施磷石膏和硫酸镁的土壤EC无显著差异。硝基腐殖酸配施磷石膏处理的土壤EC显著低于单施硝基腐殖酸处理及硝基腐殖酸配施磷石膏和硫酸镁处理。

在土壤下层(20～40 cm)，腐殖酸原粉及硝基腐殖酸各处理的土壤EC较CK处理降低13.98%～23.98%，差异显著。经过9次淋洗后，腐殖酸原粉与硝基腐殖酸各处理土壤EC无显著差异，腐殖酸原粉配施磷石膏以及配施磷石膏和硫酸镁的土壤EC与单施腐殖酸原粉处理无显著差异；同时，硝基腐殖酸配施磷石膏以及配施磷石膏和硫酸镁的土壤EC与硝基腐殖酸单施处理也无显著差异。上层土壤EC较下层土壤平均降低9.73%，差异显著，即不同腐殖酸配施钙、镁的土壤调理剂对降低上层土壤盐分含量效果明显。2.2.3 不同处理对土壤Na+和Cl-残留量的影响

如图6所示，经9次淋洗后，不同腐殖酸配施钙、镁处理的土壤淋洗液中Na+总量均显著低于CK处理；与CK处理相比，上层土壤Na+含量降低47.50%～90.25%，下层土壤Na+含量降低了11.54%～23.08%。腐殖酸原粉与硝基腐殖酸各处理的土壤Na+含量以硝基腐殖酸各处理较低，并以上层土壤差异显著，其降低幅度为46.67%～61.90%，这是由于含较多羧基、酚羟基等活性基团的硝基腐殖酸处理能促进Ca2+，Mg2+与Na+的交换吸附作用，故经过9次淋洗之后，硝基腐殖酸处理较腐殖酸原粉处理的土壤Na+含量低。腐殖酸原粉配施磷石膏处理的土壤Na+含量较腐殖酸原粉其他处理的要低，而单施硝基腐殖酸处理的土壤Na+含量显著高于其他2个配施处理。

图6 土壤中离子含量

Cl-是滨海盐碱地的主要致盐离子之一，经过不同处理的淋洗后，土壤中Cl-含量发生较大变化，与CK处理相比，不同腐殖酸配施钙、镁处理的土壤中Cl-含量降低68.75%～92.19%(上层土壤)和70.24%～89.29%(下层土壤)。腐殖酸原粉与硝基腐殖酸各处理的土壤中Cl-含量相比，以硝基腐殖酸各处理较低，其中上层土壤中Cl-含量降低28.57%～70.00%，差异显著。单施腐殖酸原粉处理的土壤Cl-含量显著高于其他2个配施处理，而硝基腐殖酸与磷石膏和硫酸镁配施处理的土壤中Cl-含量显著低于其他2个处理。

3 结语

(1)在淋洗条件下，施用硝基腐殖酸比普通腐殖酸淋洗出更多的盐基离子，且其土壤淋洗液pH显著降低，较其他处理降低0.01～0.22。

(3)9次淋洗后，腐殖酸原粉与硝基腐殖酸各处理的下层土壤EC无显著差异；而在上层土壤，硝基腐殖酸处理的土壤EC较腐殖酸原粉处理降低4.03%～13.56%，差异显著，且土壤pH较低。9次淋洗后，硝基腐殖酸+磷石膏(3∶1配施，亩施用量375 kg)处理的土壤盐碱程度显著降低，土壤中Na+和Cl-含量分别减少10.00%～73.56%和57.29%～67.86%。

综上所述，硝基腐殖酸+磷石膏(3∶1配施，亩施用量375 kg)处理，在淋洗过程中有效降低了土壤中Na+和Cl-含量，并且相对于其他处理的土壤pH维持在较低水平，其为淋洗方式下改良土壤盐碱较佳的土壤调理剂。

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Effects of Different Humic Acid Soil Conditioners Containing Ca and Mg on Saline Alkali Soil Leaching

ZHU Fujun1,2, WU Qinquan1,2, GU Duanyin1,2, DIN Fangjun1,2,3, HONG Pizheng1,2

(1.Shandong Agricultural University Fertilizer Science and Technology Co.， Ltd. Shandong Tai′an 271000 2.Engineering and Technology Research Center of High Efficient Utilization of Humic Acid in Shandong Province Shandong Tai′an 271000; 3.College of Resources and Environment,Shandong Agricultural University Shandong Tai′an 271018)

In order to study the improvement effects of different humic acid soil conditioners containing calcium and magnesium under leaching condition, the backfill soil column leaching system is adopted and 6 treatments of original humic acid powder and nitro-humic acid with calcium, magnesium are designed, through leaching for 9 times, experimental study on the changes of pH, electric conductivity and inorganic ions in soil leaching solution and soil is carried out. Experimental results show that the treatment of nitro-humic acid + phosphogypsum (mass ratio 3∶1, application amount 375 kg per 666.67 m2) can decrease the Na+and Cl-content in soil effectively during leaching process, and compared to other treatments, the soil pH value maintains at low level, so it is a better soil conditioner for improvement of saline alkali soil under leaching condition.

humic acid soil conditioner saline alkali soil leaching

朱福军(1990—)，男，工程师，主要研究方向为土壤改良；zhufujun19@163.com。

丁方军(1964—)，男，教授，主要研究方向为土壤肥料学、新型肥料研发及生产技术；sdndfyjs@163.com。

S156.2

A

1006- 7779(2016)05- 0020- 07

2016- 06- 04)