沼液改良煤矸石地对樱桃栽培地土壤性状的影响

侯东梅 王新平 杨萍 茹慧玲

摘要 [目的]研究沼液改良煤矸石地对樱桃栽培地土壤物理性状、化学性状和生物学性状的影响。[方法]以樱桃树为试验材料，采用完全随机设计，研究沼液改良煤矸地对樱桃栽培地土壤物理性状、化学性状的影响。[结果] 施用沼液的处理能使樱桃树正常生长，A4 （1 200 mL/m2）沼液处理降低了土壤容重，孔隙度有所增加，脲酶活性、过氧化氢酶活性、速效氮、速效磷、速效钾、全氮、有机质含量均显著提高，A3（900 mL/m2）沼液处理后土壤pH下降最多。[结论] A4 （1 200 mL/m2）沼液改良煤矸地后土壤各项指标均较好。

关键词 沼液；煤矸石地；樱桃；土壤性状

中图分类号 S141.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）13-0124-03

Effect of Biogas Slurry Modified Coal Gangue on Soil Properties of Cherry Cultivation Land

HOU Dong-mei ，WANG Xin-ping，YANG Ping et al

（Shanxi Academy of Agriculture Science Pomology Institute，Taiyuan，Shanxi 030031）

Abstract [Objective] To study effect of biogas slurry modified coal gangue on soil properties of cherry cultivation land.[Method]Effects of biogas slurry on soil physical， chemical and biological properties before and after cherry cultivation under the condition of completely random design were studied with cherry tree as experimental material.[Result]Application of biogas slurry could make cherry trees grow normally.The treatment of biogas slurry （A4 1 200 mL/m2） could decrease the soil bulk density，porosity， urease activity， catalase activity，the alkaline solution nitrogen，available phosphorus，available potassium，total nitrogen and organic matter contents were significantly improved，and the soil pH was well mitigated by （A3 900 mL/m2） biogas slurry.[Couclusion]The effect of A4 （1 200 mL/m2） biogas slurry is better.

Key words Biogas slurry；Coal gangue lands；Cherry；Soil properties

煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物，其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。山西处于煤矿的主要出采地，大量煤矸石的存在与排放，导致土地性质和生态环境的破坏日趋严重，植被无法正常生长。

沼液是人畜排泄物发酵沼气后的残余物质，是一种常见的高效有机肥，除含有能满足植物生长所需的基本元素外，还含有一些丰富的有机物（如腐殖酸）。古伯贤等[1]研究表明，在设施栽培中，施入有机肥料可以降低土壤容重，提高总孔隙度，增加含水量；研究发现，当土壤接近于脱水状态时，有机肥的加入可以增加其对土壤的保水性能[2-3]。可见，利用沼液对作物施肥能提高土壤对水分的保持性和渗透性，加强土壤透气、收缩等特性。

樱桃富含人体所需的蛋白质、维生素及钙、铁、磷、钾等元素。但由于山西环境的影响，在长期大量积累煤矸石的条件下，种植植物的土壤理化性质、生物活性受到较大影响，不仅影响了樱桃果实品质，也增加了其种植成本。笔者施用不同量的沼液改良煤矸地，通过测定种植樱桃后的土壤理化性状及生物学性状，了解沼液对煤矸地改良方面是否存在优越性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试土壤。试验用土取自山西省吕梁市孝义中阳楼街道东边农耕地，由于2005—2010年堆放煤矸石，导致土地无法耕种，2010年清除煤矸石后，于2011年添加沼液改良土壤，经过2年的改良，2013年其土壤基本理化性质：pH 7.65，有机质6.78 g/kg，速效氮40.10 mg/kg，速效磷9.00 mg/kg，速效钾178.00 mg/kg。

1.1.2 供试果树。樱桃品种为先锋，购自山西省果树研究所，3年生。

1.1.3 供试沼液。

取自孝义苏家庄村沼气池，容积为6 m3，产气正常，试验用沼液在2013年8月9日出料时，先将沼液池开盖敞口放置数天，待有害气体挥发散尽后取沼液，其沼液的基本理化性质：pH 8.00，全氮0.75 mg/mL，全磷0.03 mg/mL，全钾1.09 mg/mL。

1.2 试验设计 试验设4个处理，1个对照：A0对照（CK）；A1 300 mL/m2沼液处理，A2 600 mL/m2沼液處理，A3 900 mL/m2沼液处理，A41 200 mL/m2沼液处理。

1.3 测定项目与方法

土壤速效氮采用碱解扩散法[4]测定；土壤速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3法[4]测定；土壤速效钾采用NH4OAc浸提火焰光度法[4]测定；土壤全氮采用半微量开氏法测定[4]；土壤有机质采用重铬酸钾容量法外加热法测定[4]；pH采用1∶10的土水比酸度计法[4]测定；土壤容重采用环刀法[5]测定，土壤总孔度通过经验公式计算出土壤总孔度[6]；脲酶活性采用次氯酸钠比色法[6]测定；过氧化氢酶活性采用0.1 mol/L KMnO4滴定法[6]测定。

2 结果与分析

2.1 不同沼液处理对土壤物理性状的影响

土壤物理性质是判断土壤肥力的一个重要因子，也是土壤疏松与否的重要指标。容重大小反映了土壤基本物理性状；孔隙状况影响土壤中水、气含量，也影响土壤对养分的利用效率和保肥供肥能力，还影响土壤的温度变化，因此，土壤疏松与否、孔隙状况如何直接影响土壤肥力[7]。

由图1、2可知，施沼液的处理土壤容重均有所下降，总孔隙度提高，说明增施沼液可以改善土壤结构，提高土壤疏松度。A2、A3处理分别比A0容重降低0.106、0.232 g/cm3，A1、A4处理比A0总孔隙度分别提高0.35%、1.87%，这与张继宏等[8]研究结果一致。说明沼液含有大量的微生物，微生物分解土壤中的有机物产生多糖胶、脂肪、蜡等物质能起到胶结作用，达到改善土壤团粒结构、提高土壤物理性能的目的[9]。

2.2 不同沼液处理对土壤化学性状的影响

2.2.1 不同沼液处理对土壤pH的影响。

土壤酸碱性直接影响植物对养分元素的释放、固定和迁移[10]。偏低的pH影响根系细胞的分裂和根的呼吸作用，并影响某些酶的功能，增加细胞壁硬度，影响作物对钙、镁、磷的吸收、运转和利用[11]。由图3可知，施用沼液后，土壤pH呈降低趋势，与A0相比，pH下降了0.26%～0.52%，A3处理pH下降最多，这与Bevacqua等[12]结果一致，其原因可能是施入沼液提高了土壤有机质含量，在一定程度上缓冲了土壤的酸碱度。

2.2.2 不同沼液处理对土壤有机质和全氮含量的影响。

土壤有机质中含有植物所需95%以上的氮、磷、硫等元素，能提高土壤对水分的保持能力和肥料的供应能力、加快土层的熟化度、协调水肥气热[13]。

从表1可以看出，随着沼液施用量的增加其有机质含量呈先下降后升高的趋势，有机质含量由高到低依次为A4、A3、A1、A2、A0，在各处理中，以A4处理增加最多，比A0增加了35.64%，显著高于其他处理，这与张恩平等[13]、程艳丽等[14]研究结果一致。随着沼液施用量的增加其全氮含量呈升高趋势，A4处理显著高于其他处理，比A0增加了537.50%。

2.2.3 不同沼液处理对速效养分含量的影响。

由表2可知，经沼液改良后土壤中速效磷含量均升高。可能是由于沼液促使土壤中微生物将这些养分代谢分解转化，增加了磷的有效性，速效磷含量由高到低依次为A4、A1、A3、A2、A0，其中A4沼液处理的速效磷、速效钾、速效氮含量均最高，分别比对照增加了51.06%、55.81%、44.54%，这与李轶等[15]研究结果一致。

2.3 不同沼液处理对土壤生物学性状的影响

2.3.1 不同沼液处理对土壤脲酶活性的影响。

脲酶能促进尿素的水解，较大程度上影响尿素的转化能力，研究脲酶活性还能进一步揭示土壤氮素的转化进程。由图4可知，各处理土壤脲酶活性由高到低依次为A4、A3、A1、A2、A0。由此可知，施用沼液处理能提高土壤脲酶活性，且以A4和A3处理较佳，分别比对照高5.82%和4.98%。

2.3.2 不同沼液处理对土壤过氧化氢酶活性的影响。

过氧化氢酶能催化分解土壤中对植物细胞有害的过氧化氢等物质，起到抗氧化作用，在一定程度上反映了土壤生物化学反应强度和土壤氧化程度。

由图5可知，各沼液处理改良煤矸石土壤后，过氧化氢酶活性由高到低依次为A4、A1、A3、A0、A2，其中A4处理的土壤改良效果最显著，比对照提高了1039%。

3 结论与讨论

该研究通过比较不同沼液量对煤矸石土地土壤特性的改良，结果表明，A4处理对土壤容重、总孔隙度改变效果最佳，但对于土壤pH的调节，以A3处理最佳。对于速效氮、速效磷、速效钾及全氮、有机质等指标以A4最佳。

经沼液处理改良煤矸石土壤后，土壤中的脲酶、过氧化氢酶活性均有所提高，以A4处理最为显著。速效氮含量比对照增加了44.54%，速效磷含量比对照增加了51.06%，速效钾含量比对照增加了55.81%。其原因：一方面是沼液刺激了土壤微生物，另一方面改善了土壤的理化性质，为生物创造了良好的生存条件，而这些生物的存在又通过自身代谢提供了植物所需的各种酶类，其良性循环改善了土壤理化性质，进而保护了土壤中的酶[16]。施用沼液显著改善了煤矸地的土壤性能，且以1 200 mL/m2处理效果最佳，能使樱桃更好地适应土壤环境。

参考文献

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