木醋液对猴樟幼苗土壤养分有效性的影响

张丽华 韩浩章

( 宿迁学院建筑工程学院，江苏 宿迁 223800)

猴樟（Cinnamomun bodinieri）为樟科（Lauraceae）、樟属（Cinnamomum）常绿乔木，是我国亚热带常绿阔叶林中的伴生树种之一，对土壤要求不严，具有生长迅速、材质优良、树形美观、抗病虫害、抗污染、适应性强等优点[1]。猴樟主产我国，国外未见相关报道，国内最早将猴樟作为精油资源进行研究和应用[2]。2003年，贵州大学韦小丽课题组开始将猴樟作为林用树种进行研究，并从光合特性和生长发育特性角度提出猴樟抗性和生长速度均优于香樟的结论[3-5]。李升星等[6]首次将猴樟作为园林绿化树种进行引种栽培，并在江西地区相继开展了猴樟越冬防寒技术和容器育苗技术研究，认为猴樟幼苗的生长速度优于香樟[7]。河南农业大学也尝试将猴樟引入我国北方地区进行栽培，并通过抗寒性比较研究得出猴樟幼苗抗寒性优于香樟的结论[8]。因而，猴樟有可能替代香樟在我国北方地区园林绿化中推广应用，其耐盐碱、耐低温品种选育和高效栽培技术研究也越来越受到学者的关注。樟属植物一般较适宜生长在微酸性黏质土中，而我国苏北地区城区绿地土壤有机质含量低、pH值在7.2～8.3，有效钾、有效磷及微量元素等养分缺乏[9]，不利于樟属植物养分吸收和生长发育，栽培过程中常发生缺铁性黄化病，主要表现为叶片黄化，光合速率降低[10]，根系生长受到抑制，根系活力下降，Zn、Fe、N、Mn[11]、P、Mg[12]元素的吸收受到影响，土壤中养分有效性低成为限制樟属植物在苏北地区引种栽培的主要因素之一，通过外源化学药剂改良樟属植物生长的土壤环境、提高土壤养分的有效性也逐渐引起人们的关注，但硫酸亚铁、硫酸亚铁铵及螯合态铁等外源化学药剂的施用并未取得理想的效果[13]。近年来，人们发现木醋液作为一种含酸、酚、醛、酮、酯类等约200多种成分的可降解有机酸能改善土壤结构[14]，还可降低土壤pH值[15]，降低土壤盐分[16]，提高土壤有机质含量[17]，调节土壤酶的活性[18-20]，通常被用于土壤改良，在上海地区也使得香樟黄化得到有效修复[21]。基于此，本研究以猴樟幼苗为材料，研究木醋液对其栽培土壤养分有效性的影响，以期为猴樟在苏北地区引种推广提供依据，为猴樟耐盐碱机理研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

选取生长正常的1年生盆栽猴樟幼苗，盆高20 cm，上口直径18 cm，苗高20～25 cm，栽培基质为基地田园土，土重3.0 kg、土壤pH 7.58、电导率（EC）817 μS/cm、有机质含量14.2 g/kg、有效钾含量 15.64 μg/g、有效铁含量 11.47 μg/g，铵态氮（NH4+-N）含量62.78 μg/g、硝态氮（NO3--N）含量 270.79 μg/g、有效磷含量 37.85 μg/g，每盆1株。2017年9月8日将幼苗移入盆中，在玻璃温室中进行培养，共60盆，分4个处理，每处理15盆。2017年10月8日上午9：00以清水（0%）为对照，分别浇施体积比1%、2%、5%木醋液各800 mL/盆，清水pH为7.46，3个浓度木醋液的pH分别为3.49、4.25、5.04，此后进行正常水分管理。本试验所用木醋液为东营润益生物科技有限公司提供，pH为2.9，水分含量18.77%、酸类含量14.61%、酚类含量14.18%、醇类含量29.09%、醛酮类含量21%、酯类含量1.62%，烷烃类含量0.7%。

1.2 取样方法

处理当天（记为0天）下午3：00开始取土，其后第7、14、21、28天分别取土检测。取土时参考颜路明等[22]的方法略作修改，取0～15 cm深度距根部2 cm以内的根区土壤样品，去除植物残根，土样过80目筛，作好标记并保存于4 ℃冰箱中，用于土壤pH值、EC值、有机质含量、有效钾含量、有效铁含量，NH4+-N含量、NO3--N含量和有效磷含量的测定。

1.3 测定方法

土壤pH值采用pH计（梅特勒FE20K）测定（m（土）∶m（水）=1∶5）；电导率采用电导率仪（上海越平DDS-307）测定（m（土）∶m（水）=1∶5）；土壤有机质含量采用外加热硫酸法测定[23]；有效钾含量采用火焰分光光度计法测定[23]；有效铁含量采用原子吸收法测定[23]；NH4+-N含量采用靛酚蓝比色法测定[23]；NO3--N含量采用紫外分光光度计法测定[23]；有效磷含量采用钼锑抗比色法测定[23]。分别于第7、14、21、28天检测以上各指标，3次重复测定，取平均值进行统计。

1.4 分析方法

采用Microsoft Excel制表，用SPSS 21.0进行数据统计分析。采用最小显著差数法(LSD)分析数据之间的差异性。

2 结果与分析

2.1 木醋液对猴樟幼苗土壤pH值的影响

由表1可知，在处理0天时，1%浓度木醋液处理的土壤pH值比对照降的降低了1.06%，而2%和5%处理的土壤pH值分别比对照的提高了2.11%和3.17%。随着培养时间的延长，对照的土壤pH值基本维持在7.49～7.65之间，而木醋液处理的呈缓慢下降趋势。到第28天时，不同浓度木醋液处理的土壤pH值分别比对照的低了4.31%、2.22%、0.26%，其中2%和5%处理的土壤pH值与对照的差异不显著，而1%木醋液处理的与对照的差异显著(P＜0.05)。

表 1 不同浓度木醋液对猴樟幼苗土壤pH值的影响Table 1 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil pH value of C. bodinieri seedlings

2.2 木醋液对猴樟幼苗土壤EC值的影响

由表2可知，在处理0天时，1%浓度木醋液处理的土壤EC值比对照的降低了9.42%，而2%和5%处理的土壤EC值分别比对照的提高了0.12%和15.06%。随着培养时间的延长，对照的土壤EC值呈缓慢先升高后下降趋势，基本维持在815～833 μS/cm之间，而木醋液处理的呈缓慢下降趋势。到第28天时，不同浓度木醋液处理的土壤EC值分别比对照的低了10.31%、5.03%、0.49%，其中5%处理的土壤EC值与对照的差异不显著，而1%和2%木醋液处理的与对照的差异显著 (P＜0.05)。

表 2 不同浓度木醋液对猴樟幼苗土壤EC值的影响Table 2 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil EC value of C. bodinieri seedlings

2.3 木醋液对猴樟幼苗土壤有机质含量的影响

由表3可知，在处理0天时，各浓度木醋液处理的土壤有机质含量分别比对照的提高了3.52%、7.75%和15.49%，其中1%浓度木醋液处理的土壤有机质含量与对照的差异不显著。随着培养时间的延长，各处理的土壤有机质含量均呈先升高后下降趋势，对照的土壤有机质含量基本维持在13.2～14.8 g/kg之间，木醋液处理的在第7天时达到最高点，其土壤有机质含量分别比对照的提高了86.99%、133.56%、191.11%，之后开始下降。到第28天时，不同浓度木醋液处理的土壤有机质含量分别比对照的仍然提高了11.19%、14.93%、54.48%，均与对照的差异显著(P＜0.05)。

表? 3 不同浓度木醋液对猴樟幼苗土壤有机质含量的影响Table 3 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil organic matter content of C. bodinieri seedlings

2.4 木醋液对猴樟幼苗土壤NH4+-N含量的影响

由表4可知，在处理0天时，1%浓度木醋液处理的土壤NH4+-N含量比对照的降低了14.91%，而2%和5%处理的土壤NH4+-N含量分别比对照的提高了58.84%和108.62%。随着培养时间的延长，对照的土壤NH4+-N含量呈缓慢升高趋势，基本维持在61.65～70.29 μg/g之间，而不同浓度木醋液处理的土壤NH4+-N含量呈缓慢下降趋势。到第28天时，1%浓度木醋液处理的土壤NH4+-N含量比对照的低了33.02%，而2%和5%浓度木醋液处理的分别比对照的高21.23%和60.55%，3种处理的土壤NH4+-N含量均与对照的差异显著 (P＜0.05)。

表 4 不同浓度木醋液对猴樟幼苗土壤NH4+-N含量的影响Table 4 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil NH4+-N content of C. bodinieri seedlings

2.5 木醋液对猴樟幼苗土壤NO3--N含量的影响

由表5可知，在处理0天时，各浓度木醋液处理的土壤NO3--N含量分别比对照的提高了7.95%、24.85%和48.45%。随着培养时间的延长，对照的土壤NO3--N含量呈升高趋势，而1%和2%浓度木醋液处理的呈先升高再下降趋势，5%浓度木醋液处理的呈下降趋势。到第28天时，1%和5%浓度木醋液处理的土壤NO3--N含量比对照的低了26.13%和34.61%，而2%浓度木醋液处理的比对照的高了1.83%，1%和5%浓度木醋液处理的土壤NO3--N含量与对照的差异显著(P＜0.05)，2%浓度木醋液处理的与对照的差异不显著。

2.6 木醋液对猴樟幼苗土壤有效磷含量的影响

由表6可知，在处理0天时，1%和2%浓度木醋液处理的土壤有效磷含量分别比对照的降低了11.57%和2.67%，但2%处理的土壤有效磷含量与对照的差异不显著，而5%处理的土壤有效磷含量比对照的显著提高了10.59%。随着培养时间的延长，对照和木醋液处理的土壤有效磷含量

均呈缓慢升高趋势。到第28天时，1%和2%浓度木醋液处理的土壤有效磷含量分别比对照的低了9.24%和0.97%，而5%浓度木醋液处理的比对照的提高了19.28%，其中2%木醋液处理的土壤有效磷含量与对照的差异不显著，而1%和5%木醋液处理的与对照的差异显著（P＜0.05）。

表 5 不同浓度木醋液对猴樟幼苗土壤NO3--N含量的影响Table 5 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil NO3--N content of C. bodinieri seedlings

表 6 不同浓度木醋液对猴樟幼苗土壤有效磷含量的影响Table 6 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil effective phosphorus content of C. bodinieri seedlings

2.7 木醋液对猴樟幼苗土壤有效钾含量的影响

由表7可知，在处理0天时，不同浓度木醋液处理的土壤有效钾含量分别比对照的提高了3.71%、4.80%和7.10%。随着培养时间的延长，各处理的土壤有效钾含量呈缓慢下降趋势，木醋液处理的下降速率较快。到第28天时，不同浓度木醋液处理的土壤有效钾含量分别比对照的低了8.63%、4.14%、21.23%，其中1%和5%处理的土壤有效钾含量与对照的差异显著(P＜0.05)，而2%木醋液处理的与对照的差异不显著。

表 7 不同浓度木醋液对猴樟幼苗土壤有效钾含量的影响Table 7 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil effective potassium content of C. bodinieri seedlings

2.8 木醋液对猴樟幼苗土壤有效铁含量的影响

由表8可知，在处理0天时，各浓度木醋液处理的土壤有效铁含量比对照的降低了2.01%、1.30%和4.01%，但差异不显著。随着培养时间的延长，对照和5%浓度木醋液处理的土壤有效铁含量呈缓慢下降趋势，分别维持10.09～11.47 μg/g和9.57～11.01 μg/g之间，而1%和2%浓度木醋液处理的呈缓慢上升趋势。到第28天时，1%和2%浓度木醋液处理的土壤有效铁含量分别比对照的提高了15.21%、20.36%，而5%浓度木醋液处理的土壤有效铁含量比对照的降低了6.82%，均与对照的差异显著（P＜0.05）。

表 8 不同浓度木醋液对猴樟幼苗土壤有效铁含量的影响Table 8 Effects of different concentration of wood vinegar on the soil effective iron content of C. bodinieri seedlings

3 结论与讨论

近年来，木醋液作为一种可降解有机酸逐渐被用于改良土壤环境并取得成功，研究人员普遍认为木醋液处理能显著降低盐碱地pH值和可溶性盐浓度，提高土壤有机碳、铵态氮及硝态氮的含量，提高土壤酶活性，但存在浓度效应[14-20]。从本研究结果来看，1%浓度木醋液处理在初期显著降低了猴樟幼苗盆栽土壤的EC、有效磷含量和NH4+-N含量，显著提高有效钾含量和NO3--N含量，但对土壤有机质含量、土壤pH、有效铁含量影响不显著；而2%浓度木醋液处理在初期显著提高猴樟幼苗盆栽土壤有效钾含量、土壤有机质含量、NH4+-N含量、NO3--N含量，对土壤的EC、土壤pH、有效磷含量、有效铁含量影响不显著；5%浓度木醋液处理在初期显著提高猴樟幼苗盆栽土壤的pH值、EC值、有效钾含量、土壤有机质含量、NH4+-N含量、NO3--N含量、有效磷含量，显著降低有效铁含量，与周红娟等[18]、范春丽等[19]的结果基本一致。木醋液中含有大量的有机活性成分[15]，能为土壤带来有机碳、可溶性有机氮化合物及少量的K+、NH4+-N等养分[19,24]，并在有机酸类物质作用下，促进土壤有机物料分解转化，改善土壤中NO3--N等速效养分的供应水平，且施用浓度越高，提供的养分越多[21]。木醋液中的H+进入土壤体系后存在多种去向[25]，当5%浓度木醋液处理后，土壤pH值上升，这表明土壤体系中存在质子的消耗过程[26]。一是土壤中存在大量铁铝氧化物和粘土矿物，通过其表面羟基(-OH)质子化过程使溶液中H+的浓度迅速降低；二是通过阳离子交换机制转化为可交换性酸，使溶液中H+的浓度迅速降低。土壤中可溶性盐浓度和土壤EC值会随之升高[15]，而过高的EC值会对植物[27]和土壤微生物[28]产生危害；2%浓度木醋液含有的有机酸和有机活性分子较少[29]，质子的消耗过程偏弱，对土壤环境的影响不显著，土壤有效磷、有效铁等养分与对照差异不显著；1%浓度木醋液含有的有机酸和有机活性分子更少，质子的消耗过程更弱，在增加土壤溶液H+浓度的同时，能通过交换作用使原本固定的部分养分得到释放，这些养分可能又通过吸附作用与木醋液中携带的有机质络合[16]，因而暂时降低NH4+、有效磷、有效铁等养分的有效性。

研究表明，木醋液处理对土壤养分有效性的影响与土壤中微生物种类和数量的改变密切相关[30]。胡妍玢等[21]认为木醋肥能使香樟（Cinnamomum camphora）林下土壤微生物数量增加、酶活性提高、化学性质得到改良。但木醋液浓度对微生物数量具有促进与抑制的双重功效[31]，浓度过高或过低，促进作用均会减弱[32]。在处理过程中，低浓度木醋液促进土壤中微生物含量和活性增加，消耗大量的有机质和氮素营养（主要是NH4+-N和NO3--N）等养分[33]，从而引起体系中养分离子含量下降，EC值也随之下降；高浓度木醋液中的酚类和有机酸类化合物数量多，对微生物的毒害抑制强，抑制微生物的繁殖和生物活性[34]。从本试验结果来看，随着培养时间的延长，1%和2%浓度木醋液处理的土壤pH值、EC值、NH4+-N含量、有效钾含量、土壤有机质含量、NO3--N含量呈缓慢下降趋势，而有效磷含量和有效铁含量呈缓慢上升趋势；5%浓度木醋液处理的土壤有机质含量、NH4+-N含量、NO3--N含量、有效铁含量、pH值、EC值、有效钾含量呈下降趋势，有效磷含量呈缓慢上升趋势。在培养第14～21天时，1%浓度处理的土壤NH4+-N含量、有机质含量、NO3--N含量下降较快，这应该与木醋液促进土壤微生物活性的增加而暂时增加了微生物对土壤中碳氮的消耗有关[35]，并进一步导致土壤微生物与植物生长发育之间产生养分竞争；2%浓度木醋液处理后显著提高土壤有机质含量、NH4+-N和NO3--N的含量，且这些养分含量显著高于1%浓度处理，这能为土壤微生物与植物生长发育提供足够的养分，土壤微生物与植物生长发育之间的养分竞争现象不显著；而5%浓度木醋液处理过程中，随着土壤中有机物逐渐被分解或挥发，毒害抑制作用逐渐减弱，微生物数量和活性逐渐开始恢复，从而引起养分数量缓慢减少，EC值也随之缓慢下降。但5%浓度木醋液处理的微生物数量和活性低，降低了微生物对土壤碳氮的消耗，其有机质含量、NH4+-N含量均高于1%和2%浓度木醋液处理。5%浓度木醋液培养过程中，其NO3--N的含量迅速下降，低于1%和2%浓度木醋液处理，原因可能是高浓度木醋液处理影响了硝化细菌的数量和活性，或者是土壤N2O或NO等排放增加的缘故[36]。5%浓度木醋液处理过程中的有效铁和有效钾含量迅速下降，这可能与土壤中较高含量有机质的吸附及土壤固定作用有关[16]。另外，试验中发现施用木醋液浓度越高，对提高土壤有效磷含量越有效，且在猴樟幼苗培养过程中土壤有效磷含量变化并不显著，这与周红娟等[18]、潘洁等[24]的研究结果类似。其原因可能是木醋液中的有机酸参与土壤有效磷的转化过程[37]，幼苗培养过程中土壤有效磷含量变化不显著的原因可能与微生物的繁殖和活性对磷的需求量少有关[38]，对于木醋液处理影响土壤磷素有效性的机理尚需要进一步研究。

综合研究表明，不同浓度木醋液处理能影响猴樟幼苗土壤养分有效性，各土壤养分含量在木醋液处理第21天后基本处于迅速下降或趋于稳定的趋势，此时，1%浓度处理的土壤pH值、EC值、NH4+-N含量、有效钾含量、NO3--N含量和有效磷含量显著低于对照，土壤有机质含量和有效铁含量显著高于对照；2%浓度处理的土壤有机质含量、NH4+-N含量、有效铁含量显著高于对照，而EC值显著低于对照，土壤pH值、NO3--N含量、有效钾含量和有效磷含量与对照差异不显著；5%浓度处理的土壤有机质含量、NH4+-N含量和有效磷含量显著高于对照，而NO3--N含量、有效铁含量、有效钾含量显著低于对照，土壤pH值、EC值与对照差异不显著。由此可以看出，2%浓度处理对改良盆栽猴樟幼苗土壤养分状况效果最好，在处理时间上最好每21天施用1次。