论文部分内容阅读
摘要：研究碳调节剂与次生盐渍化土壤在混合培养过程中水溶性盐含量变化。结果表明：碳调节剂与盐渍化土壤混合物中水溶性盐含量在培养第7天后基本趋于稳定；过量添加碳调节剂会导致土壤水溶性盐含量过低，影响作物根系生长；T4处理效果最好，植株根系生长最佳；加入碳调节剂过少无法改变土壤盐分对植株生长的影响；土壤碳调节剂添加量为33.75 g/kg时（T3处理），即可达到显著降低次生盐渍化土壤水溶性盐含量的效果。
关键词：碳调节剂；次盐渍化土壤；水溶性盐；白菜[Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.）]；根系
中图分类号： S156.4文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）05-0241-04
设施栽培是国家重点扶持发展的农业经济产业，主要用于花卉和蔬菜生产，可以极大地提高作物产量，满足人们生活需求[1-3]。塑料大棚是我国最主要的栽培设施之一，但在大棚常年生产过程中，由于土壤耕作频繁、复种指数高[4-7]、施肥量大、种植作物种类单一以及人为控制生态环境等特点，作物出现生长障碍[8-11]。生产者为了追求当季产量，盲目实行高肥水管理，尤其是过量施用氮肥会导致硝态氮过量累积，随着种植年限增加，不可避免地造成土壤质地恶化，土壤发生次生盐渍化，使作物生长不良而减产，严重制约了设施农业的可持续发展[12-19]。本研究选择江苏省常州市具有一定种植年限的蔬菜大棚表层（0～20 cm）土壤作为改良对象，研究碳调节剂对盐渍化土壤水溶性盐的影响，分析其在培养过程中的变化趋势，并在试验土壤水溶性盐含量变化稳定后采用盆钵试验的方式，对植物实际生长状况进行考察，旨在探究碳调节剂对次生盐渍化土壤的改良效果。
1材料与方法
1.1试验材料
供试表层土壤取自常州市某发生次生盐渍化问题的蔬菜大棚，其基本性质为：有机质含量19.4 g/kg、全氮含量1.81 g/kg、硝态氮含量1 013.47 mg/kg、铵态氮含量49.69 mg/kg、速效磷含量161.28 mg/kg、速效钾含量168.91 mg/kg、可溶性盐含量9.75 g/kg（电导率1 971 μS/cm）。试验前将土壤风干、磨细、过筛，备用。
供试碳调节剂主要成分为秸秆粉（成熟期小麦秸秆磨成的粉末）和快腐菌剂。快腐菌剂可以促进秸秆粉末的快速分解，为土壤微生物繁殖提供大量的可利用碳源。秸秆粉：有机碳含量450 g/kg、全氮含量7.94 g/kg、磷含量0.91 g/kg、钾含量17.83 g/kg。快腐菌剂是南京宁粮生物工程有限公司生产的秸秆速腐剂。
供试蔬菜为白菜[Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.）]（苏州青）。
无孔塑料盆：可避免因浇水导致可溶性盐随水流失。
1.2试验设计
土壤培养试验：试验采用室内模拟培养方式，于2014年7—9月在扬州大学环境科学与工程学院资源环境科学实验室进行。试验设7个处理，分别为：45 g秸秆 15 g菌剂 4 kg土壤（T1处理）、90 g秸秆 15 g菌剂 4 kg土壤（T2处理）、135 g秸秆 15 g菌剂 4 kg土壤（T3处理）、180 g 秸秆 15 g菌剂 4 kg土壤（T4处理）、225 g秸秆 15 g 菌剂 4 kg土壤（T5处理）、270 g秸秆 15 g菌剂 4 kg 土壤（T6处理），以不加调节剂的土壤作为对照（CK）。将供试土壤充分搅拌均匀，并保持土壤含水量在25%左右。在盆口覆盖保鲜膜以减少水分蒸发，在25～35 ℃条件下连续培养 60 d，前期每天取样1次，连续取样7 d；从第10天开始每隔10 d 取样1次，连续取6次，测定混合物中水溶性盐含量。
1.3测定项目与方法
1.3.1水溶性盐含量测定采用水、土质量比5 ∶1浸提获得待测液，使用盐分计测定电导率；采用火焰分光光度法测定K 、Na 含量；采用火焰原子吸收法测定Ca2 、Mg2 含量；采用中和滴定法测定HCO3-含量；采用硝酸银滴定法测定Cl-含量；采用硫酸钡比浊法测定SO42-含量；采用紫外分光光度法测定NO3-含量。
1.3.2小白菜根系参数分析对各处理采样后用流水冲洗小白菜根系，运用数字化扫描仪（美国Epson牌）对根系图像进行扫描，并采用与该扫描仪配套的WinRHIZO（Version 5.0a版本）根系分析系统（加拿大）测定植株的根表面积、根长、根体积、根平均直径、根尖数等根系参数。
1.3.3数据分析采用Excel 2003、SPSS软件分析试验数据。
2结果与分析
2.1次盐渍化土壤培养过程中Cl-含量的变化
从表1可见，培养第60天时，同一处理下的土壤Cl-含量与第1天相比均降低。灾不同处理下，随着碳调节剂添加量的增加，土壤中Cl-含量基本上也相对增加。试验第7天时，各处理的Cl-含量基本趋于稳定。
2.2盐渍化土壤培养过程中HCO3-含量的变化
从表2可以看出，随着试验时间推移，7种处理下盐渍化土壤中HCO3-含量基本上随着碳调节剂添加量的增加而逐渐增加。试验第7天时，各处理的HCO3-含量基本趋于稳定。
2.3盐渍化土壤培养过程中SO42-含量的变化
2.4盐渍化土壤培养过程中NO3-含量的变化
从表4可以看出，除CK外，随着试验时间推移，另外6种处理下盐渍化土壤在培养过程中NO3-含量总体上呈下降趋势。随着碳调节剂添加量的增加，NO3-含量下降趋势明显，其中T5、T6处理在试验第7天时NO3-含量基本稳定。CK处理下盐渍化土壤在培养期间NO3-含量变化不明显。试验第20天时，各处理NO3-含量基本趋于稳定。 2.5盐渍化土壤培养过程中K 含量的变化
从表5可以看出，试验第7天时，7种处理下次生盐渍化土壤在培养过程中K 含量基本趋于稳定。随着碳调节剂添加量的增加，各处理K 含量基本上逐渐增加。
2.6盐渍化土壤培养过程中Na 含量的变化
从表6可以看出，试验第7天时，7种处理下次生盐渍化土壤在培养过程中Na 含量基本趋于稳定。随着碳调节剂添加量的增加，各处理Na 含量变化较小。
2.7盐渍化土壤培养过程中Ca2 含量的变化
从表7可以看出，试验第7天时，各处理的Ca2 含量基本趋于稳定。随着碳调节剂添加量的增加，各处理的Ca2 含量有下降趋势。
2.8盐渍化土壤培养过程中Mg2 含量的变化
从表8可以看出，试验第7天时，各处理的Mg2 含量基本趋于稳定。随着碳调节剂添加量的增加，各处理的Mg2 含量整体上下降趋势。
2.9添加碳调节剂对小白菜幼苗根系特征参数的影响
由表9可见，添加碳调节剂对小白菜幼苗根系生长影响明显。其中CK、T1、T2处理下由于盐含量过高，小白菜植株不能生长。随着碳调节剂用量的增加，小白菜幼苗的根尖数（根条数）、根长、根表面积、根体积均呈先增加、后下降的趋势。与CK相比，T4处理优势最明显。试验表明，可通过添加碳调节剂降低土壤可溶性盐含量，进而促进小白菜根系生长。
3结论
本研究表明：碳调节剂与盐渍化土壤混合物中水溶性盐含量在培养第7天后趋于稳定；T4处理效果最好，植株根系生长最佳；过量加入碳调节剂会导致土壤水溶性盐含量过低，影响作物生长；加入碳调节剂过少（T1、T2处理）无法改变土壤对植株生长的影响；碳调节剂添加量为33.75 g/kg时（T3处理），即可达到显著降低次生盐渍化土壤水溶性盐含量的效果。
参考文献：
[1]王敬国. 设施菜田土壤退化修复与资源高效利用[M]. 北京：中国农业大学出版社，2011.
[2]王朝辉，宗志强，李生秀. 菜地和一般农田土壤主要养分累积的差异[J]. 应用生态学报，2002，13（9）：1091-1094.
[3]李刚，张乃明，毛昆明，等. 大棚土壤盐分累积特征与调控措施研究[J]. 农业工程学报，2004，20（3）：44-47.
[4]郭文忠，刘声锋，李丁仁，等. 设施蔬菜土壤次生盐渍化发生机理的研究现状与展望[J]. 土壤，2004，36（1）：25-29.
[5]童有为，陈淡飞. 温室土壤次生盐渍化的形成和治理途径研究[J]. 园艺学报，1991，18（2）：159-162.
[6]薛晓辉，郝明德. 小麦氮磷肥长期配施对土壤硝态氮淋溶的影响[J]. 中国农业科学，2009，42（3）：918-925.
[7]熊严军. 我国土壤污染现状及治理措施[J]. 现代农业科技，2010（8）：294-295，297.
[8]徐咏文，段萍，罗志华. 浅析中国土壤分类的发生与现状[J]. 安徽农业科学，2005，33（10）：2003-2004.
[9]褚冰倩，乔文峰. 土壤盐碱化成因及改良措施[J]. 现代农业科技，2011（14）：309-311.
[10]杨劲松. 中国盐渍土研究的发展历程与展望[J]. 土壤学报，2008，45（5）：837-845.
[11]周增辉，张娜，韩承华，等. 江苏中南部设施蔬菜盐渍化土壤盐分离子含量及其垂直分布调查[J]. 中国蔬菜，2013（20）：39-45.
[12]陈碧华，杨和连，李亚灵，等. 不同种植年限大棚菜田土壤水溶性盐分的变化特征[J]. 水土保持学报，2012，26（1）：241-245.
[13]朱宏伟，夏军，曹国栋，等. 盐渍化弃耕地土壤盐分动态及其影响因素[J]. 土壤，2013，45（2）：339-345.
[14]黄凌云，张勇勇，王润屹. 设施土壤盐渍化调查与防治措施的研究[J]. 北方园艺，2011（11）：157-159.
[15]黄克民. 菜田土壤存在的问题及改良措施[J]. 现代农业科技，2012（21）：246-247.
[16]刘玉国，谭兰兰，卞龙，等. 盐渍化土壤改良剂的筛选[J]. 农业科技与信息，2013（20）：48-50.
[17]张冈，周志宇，张彩萍. 利用方式对盐渍化土壤中有机质和盐分的影响[J]. 草业学报，2007，16（4）：15-20.
[18]顾文婷，董喜存，李文建，等. 盐渍化土壤改良的研究进展[J]. 安徽农业科学，2014，42（6）：1620-1623.
[19]王秀丽，张凤荣，王跃朋，等. 农田水利工程治理天津市土壤盐渍化的效果[J]. 农业工程学报，2013（20）：82-88.虞小燕，邓百万，陈文强，等. 基于形态学特征和ITS序列分析秦巴山区天麻萌发菌的亲缘关系[J]. 江苏农业科学，2016，44（5）：245-248.
关键词：碳调节剂；次盐渍化土壤；水溶性盐；白菜[Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.）]；根系
中图分类号： S156.4文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）05-0241-04
设施栽培是国家重点扶持发展的农业经济产业，主要用于花卉和蔬菜生产，可以极大地提高作物产量，满足人们生活需求[1-3]。塑料大棚是我国最主要的栽培设施之一，但在大棚常年生产过程中，由于土壤耕作频繁、复种指数高[4-7]、施肥量大、种植作物种类单一以及人为控制生态环境等特点，作物出现生长障碍[8-11]。生产者为了追求当季产量，盲目实行高肥水管理，尤其是过量施用氮肥会导致硝态氮过量累积，随着种植年限增加，不可避免地造成土壤质地恶化，土壤发生次生盐渍化，使作物生长不良而减产，严重制约了设施农业的可持续发展[12-19]。本研究选择江苏省常州市具有一定种植年限的蔬菜大棚表层（0～20 cm）土壤作为改良对象，研究碳调节剂对盐渍化土壤水溶性盐的影响，分析其在培养过程中的变化趋势，并在试验土壤水溶性盐含量变化稳定后采用盆钵试验的方式，对植物实际生长状况进行考察，旨在探究碳调节剂对次生盐渍化土壤的改良效果。
1材料与方法
1.1试验材料
供试表层土壤取自常州市某发生次生盐渍化问题的蔬菜大棚，其基本性质为：有机质含量19.4 g/kg、全氮含量1.81 g/kg、硝态氮含量1 013.47 mg/kg、铵态氮含量49.69 mg/kg、速效磷含量161.28 mg/kg、速效钾含量168.91 mg/kg、可溶性盐含量9.75 g/kg（电导率1 971 μS/cm）。试验前将土壤风干、磨细、过筛，备用。
供试碳调节剂主要成分为秸秆粉（成熟期小麦秸秆磨成的粉末）和快腐菌剂。快腐菌剂可以促进秸秆粉末的快速分解，为土壤微生物繁殖提供大量的可利用碳源。秸秆粉：有机碳含量450 g/kg、全氮含量7.94 g/kg、磷含量0.91 g/kg、钾含量17.83 g/kg。快腐菌剂是南京宁粮生物工程有限公司生产的秸秆速腐剂。
供试蔬菜为白菜[Brassica campestris L. ssp. chinensis （L.）]（苏州青）。
无孔塑料盆：可避免因浇水导致可溶性盐随水流失。
1.2试验设计
土壤培养试验：试验采用室内模拟培养方式，于2014年7—9月在扬州大学环境科学与工程学院资源环境科学实验室进行。试验设7个处理，分别为：45 g秸秆 15 g菌剂 4 kg土壤（T1处理）、90 g秸秆 15 g菌剂 4 kg土壤（T2处理）、135 g秸秆 15 g菌剂 4 kg土壤（T3处理）、180 g 秸秆 15 g菌剂 4 kg土壤（T4处理）、225 g秸秆 15 g 菌剂 4 kg土壤（T5处理）、270 g秸秆 15 g菌剂 4 kg 土壤（T6处理），以不加调节剂的土壤作为对照（CK）。将供试土壤充分搅拌均匀，并保持土壤含水量在25%左右。在盆口覆盖保鲜膜以减少水分蒸发，在25～35 ℃条件下连续培养 60 d，前期每天取样1次，连续取样7 d；从第10天开始每隔10 d 取样1次，连续取6次，测定混合物中水溶性盐含量。
1.3测定项目与方法
1.3.1水溶性盐含量测定采用水、土质量比5 ∶1浸提获得待测液，使用盐分计测定电导率；采用火焰分光光度法测定K 、Na 含量；采用火焰原子吸收法测定Ca2 、Mg2 含量；采用中和滴定法测定HCO3-含量；采用硝酸银滴定法测定Cl-含量；采用硫酸钡比浊法测定SO42-含量；采用紫外分光光度法测定NO3-含量。
1.3.2小白菜根系参数分析对各处理采样后用流水冲洗小白菜根系，运用数字化扫描仪（美国Epson牌）对根系图像进行扫描，并采用与该扫描仪配套的WinRHIZO（Version 5.0a版本）根系分析系统（加拿大）测定植株的根表面积、根长、根体积、根平均直径、根尖数等根系参数。
1.3.3数据分析采用Excel 2003、SPSS软件分析试验数据。
2结果与分析
2.1次盐渍化土壤培养过程中Cl-含量的变化
从表1可见，培养第60天时，同一处理下的土壤Cl-含量与第1天相比均降低。灾不同处理下，随着碳调节剂添加量的增加，土壤中Cl-含量基本上也相对增加。试验第7天时，各处理的Cl-含量基本趋于稳定。
2.2盐渍化土壤培养过程中HCO3-含量的变化
从表2可以看出，随着试验时间推移，7种处理下盐渍化土壤中HCO3-含量基本上随着碳调节剂添加量的增加而逐渐增加。试验第7天时，各处理的HCO3-含量基本趋于稳定。
2.3盐渍化土壤培养过程中SO42-含量的变化
2.4盐渍化土壤培养过程中NO3-含量的变化
从表4可以看出，除CK外，随着试验时间推移，另外6种处理下盐渍化土壤在培养过程中NO3-含量总体上呈下降趋势。随着碳调节剂添加量的增加，NO3-含量下降趋势明显，其中T5、T6处理在试验第7天时NO3-含量基本稳定。CK处理下盐渍化土壤在培养期间NO3-含量变化不明显。试验第20天时，各处理NO3-含量基本趋于稳定。 2.5盐渍化土壤培养过程中K 含量的变化
从表5可以看出，试验第7天时，7种处理下次生盐渍化土壤在培养过程中K 含量基本趋于稳定。随着碳调节剂添加量的增加，各处理K 含量基本上逐渐增加。
2.6盐渍化土壤培养过程中Na 含量的变化
从表6可以看出，试验第7天时，7种处理下次生盐渍化土壤在培养过程中Na 含量基本趋于稳定。随着碳调节剂添加量的增加，各处理Na 含量变化较小。
2.7盐渍化土壤培养过程中Ca2 含量的变化
从表7可以看出，试验第7天时，各处理的Ca2 含量基本趋于稳定。随着碳调节剂添加量的增加，各处理的Ca2 含量有下降趋势。
2.8盐渍化土壤培养过程中Mg2 含量的变化
从表8可以看出，试验第7天时，各处理的Mg2 含量基本趋于稳定。随着碳调节剂添加量的增加，各处理的Mg2 含量整体上下降趋势。
2.9添加碳调节剂对小白菜幼苗根系特征参数的影响
由表9可见，添加碳调节剂对小白菜幼苗根系生长影响明显。其中CK、T1、T2处理下由于盐含量过高，小白菜植株不能生长。随着碳调节剂用量的增加，小白菜幼苗的根尖数（根条数）、根长、根表面积、根体积均呈先增加、后下降的趋势。与CK相比，T4处理优势最明显。试验表明，可通过添加碳调节剂降低土壤可溶性盐含量，进而促进小白菜根系生长。
3结论
本研究表明：碳调节剂与盐渍化土壤混合物中水溶性盐含量在培养第7天后趋于稳定；T4处理效果最好，植株根系生长最佳；过量加入碳调节剂会导致土壤水溶性盐含量过低，影响作物生长；加入碳调节剂过少（T1、T2处理）无法改变土壤对植株生长的影响；碳调节剂添加量为33.75 g/kg时（T3处理），即可达到显著降低次生盐渍化土壤水溶性盐含量的效果。
参考文献：
[1]王敬国. 设施菜田土壤退化修复与资源高效利用[M]. 北京：中国农业大学出版社，2011.
[2]王朝辉，宗志强，李生秀. 菜地和一般农田土壤主要养分累积的差异[J]. 应用生态学报，2002，13（9）：1091-1094.
[3]李刚，张乃明，毛昆明，等. 大棚土壤盐分累积特征与调控措施研究[J]. 农业工程学报，2004，20（3）：44-47.
[4]郭文忠，刘声锋，李丁仁，等. 设施蔬菜土壤次生盐渍化发生机理的研究现状与展望[J]. 土壤，2004，36（1）：25-29.
[5]童有为，陈淡飞. 温室土壤次生盐渍化的形成和治理途径研究[J]. 园艺学报，1991，18（2）：159-162.
[6]薛晓辉，郝明德. 小麦氮磷肥长期配施对土壤硝态氮淋溶的影响[J]. 中国农业科学，2009，42（3）：918-925.
[7]熊严军. 我国土壤污染现状及治理措施[J]. 现代农业科技，2010（8）：294-295，297.
[8]徐咏文，段萍，罗志华. 浅析中国土壤分类的发生与现状[J]. 安徽农业科学，2005，33（10）：2003-2004.
[9]褚冰倩，乔文峰. 土壤盐碱化成因及改良措施[J]. 现代农业科技，2011（14）：309-311.
[10]杨劲松. 中国盐渍土研究的发展历程与展望[J]. 土壤学报，2008，45（5）：837-845.
[11]周增辉，张娜，韩承华，等. 江苏中南部设施蔬菜盐渍化土壤盐分离子含量及其垂直分布调查[J]. 中国蔬菜，2013（20）：39-45.
[12]陈碧华，杨和连，李亚灵，等. 不同种植年限大棚菜田土壤水溶性盐分的变化特征[J]. 水土保持学报，2012，26（1）：241-245.
[13]朱宏伟，夏军，曹国栋，等. 盐渍化弃耕地土壤盐分动态及其影响因素[J]. 土壤，2013，45（2）：339-345.
[14]黄凌云，张勇勇，王润屹. 设施土壤盐渍化调查与防治措施的研究[J]. 北方园艺，2011（11）：157-159.
[15]黄克民. 菜田土壤存在的问题及改良措施[J]. 现代农业科技，2012（21）：246-247.
[16]刘玉国，谭兰兰，卞龙，等. 盐渍化土壤改良剂的筛选[J]. 农业科技与信息，2013（20）：48-50.
[17]张冈，周志宇，张彩萍. 利用方式对盐渍化土壤中有机质和盐分的影响[J]. 草业学报，2007，16（4）：15-20.
[18]顾文婷，董喜存，李文建，等. 盐渍化土壤改良的研究进展[J]. 安徽农业科学，2014，42（6）：1620-1623.
[19]王秀丽，张凤荣，王跃朋，等. 农田水利工程治理天津市土壤盐渍化的效果[J]. 农业工程学报，2013（20）：82-88.虞小燕，邓百万，陈文强，等. 基于形态学特征和ITS序列分析秦巴山区天麻萌发菌的亲缘关系[J]. 江苏农业科学，2016，44（5）：245-248.