腐植酸对混合沙土保水保肥能力影响的研究

侯 林 张伟华

（内蒙古农业大学生态环境学院 呼和浩特 010018）

腐植酸对混合沙土保水保肥能力影响的研究

侯 林 张伟华**

（内蒙古农业大学生态环境学院 呼和浩特 010018）

采用室内土柱模拟分析方法，研究了不同剂量的腐植酸对一定比例的混合沙土保水保肥能力的改良效果。试验结果显示：添加0、4、8、12 g的腐植酸，土柱淋溶液总渗透时间分别为1.6、9.4、16.0、35.0 h；淋溶液中有效磷总量分别为182.0、148.5、122.5、92.5 μg；铵态氮总量分别为266、244、178、142 μg。与对照相比，磷酸二铵溶液在添加腐植酸的土柱中渗透更慢，且渗透速率随腐植酸添加量的增加而减慢；淋溶液中的铵态氮与磷总量随腐植酸添加量的增加而显著减少。结果表明，腐植酸能显著提高混合沙土的保水与保肥能力。

腐植酸 沙土 保水保肥

我国是世界上受沙化影响最严重的国家之一，沙化土地面积已经达到173.97万平方公里，占国土面积的18.12%[1]，土壤沙化已经对我国近4亿人的生产和生活造成了严重影响。沙化土壤最大的缺点就是保水与保肥能力差，因此改善沙化土壤的保水保肥能力，促进沙化土地上植物的生长，对土壤沙化治理将起到积极的推动作用。

腐植酸是动植物（主要是植物）残体经过微生物的分解和转化，以及一系列地球物理化学反应过程形成和积累起来的一类有机物质[2]，广泛存在于土壤、江河、湖泊、沼泽、煤炭、森林等自然界中[3]。其中，低热值煤炭资源（如泥炭、褐煤和风化煤等）腐植酸含量达10%～80%[4]。近年来国内对腐植酸的研究日渐增多，腐植酸是制作有机肥料、有机-无机复合肥料的绿色优质原料[5～8]。大量研究表明，腐植酸具有很好的保水保肥性[9～12]，因此加大对腐植酸的开发、研究、利用，研制出能够改良沙化土壤的腐植酸类肥料对我国土壤沙化治理有着深远的意义。

本研究旨在通过室内土柱模拟试验，探究腐植酸对混合沙土保水保肥能力的影响，以期为腐植酸改良沙化土壤提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

土柱管：8根长60 cm，内径10 cm的PVC管，底部用80目的细纱布包裹以进行过滤。

混合沙土：试验样品取自内蒙古鄂尔多斯市杭锦旗呼和木独镇，风干后过2 mm筛，根据不同的粒径混合组配（表1），所得混合沙土土壤容重为1.4 g/cm3，平均粒径为0.033 mm，物理性粘粒百分含量为11.80%。

腐植酸：购自内蒙古呼和浩特市清水河县腐植酸厂，粒径为0.125 mm，重铬酸钾法测定总腐植酸含量为38.6%，游离腐植酸含量为21.3%。

磷酸二铵：购自呼和浩特市金山开发区鑫海旭肥料厂，养分含量：N 18%，P2O546%。

表1 试验用混合沙土机械组成Tab.1 The mechanical components of mixed sand

1.2 试验设计

试验采用土柱淋溶法进行。共设置4个处理，分别为：CK（对照），只有混合沙土；A1，混合沙土+4 g腐植酸（相当于0.34吨/亩）；A2，混合沙土+8 g腐植酸（相当于0.68吨/亩）；A3，混合沙土+12 g腐植酸（相当于1.02吨/亩）。每个处理设3次重复。在CK对照处理土柱中加入混合沙土量为π×25 cm2×40 cm×1.4 g/cm3=4398 g，A1、A2、A3处理分别在CK基础上添加4、8、12 g腐植酸，混匀后加入土柱，使土柱内混合土高度达到40 cm。试验前分别给每根土柱管加入1000 mL蒸馏水淋洗一遍，把混合土样自身含有的肥料养分淋洗出去。然后，分别将0.226 g磷酸二铵溶于1000 mL水中，加入每只土柱管中（相当于每亩施用20 kg磷酸二铵），每隔4 h测量一次磷酸二铵溶液经土柱管后淋溶液的体积，至土柱管内液体全部渗透完为止；测量体积后将被测液分别编号保存，用于养分含量的测定。试验设计见表2。

表2 试验设计Tab.2 The experiment design g

1.3 测定项目及方法

采用紫外分光光度法对淋溶液中的养分进行测定。铵态氮测定采用2 mol/L KCl浸提-靛酚蓝比色法：吸取2 mL的浸提液于50 mL容量瓶中，用2 mol/L KCl补充至10 mL，加入苯酚溶液和次氯酸钠碱性溶液各5 mL，摇匀，在20 ℃左右条件下放置1 h，加1 mL掩蔽剂（酒石酸钾钠与EDTA二钠混合溶液），用蒸馏水定容，最后用1 cm比色皿在波长625 nm处对处理液比色，读取吸光值。有效磷测定采用0.5 mol/L NaHCO3法：吸取2.5 mL的浸提液于50 m L容量瓶中，补加0.5 m o l/L NaHCO3至10 mL，准确加蒸馏水使各瓶总体积达到45 mL，摇匀，再加入钼锑抗指示剂5 mL，混匀显色，最后用1 cm比色皿在波长700 nm处测定混合液吸光值。

1.4 数据分析

通过Microsoft Excel 2010办公软件对试验数据进行分析。

2 试验结果与分析

2.1 保水试验

每隔4 h，对磷酸二铵的淋溶液进行一次体积测定（表3）。从表中可知，CK处理流速最快，总渗透时间为1.6 h；A1、A2、A3处理总渗透时间分别为9.4、16.0、35.0 h。由此可以看出，各处理淋溶液的总渗透时间与添加腐植酸的量有一定的相关性，既随着腐植酸用量的增加，渗透总时间随之变长，整体渗透速率变缓（图1）。其中A3处理腐植酸用量最大，总渗透时间最长，远远大于CK处理的渗透时间。因此，腐植酸对混合沙土具有较强的保水性能，且随腐植酸用量的增加，保水性能随之提高。

表3 各处理的淋溶液体积随时间变化的关系Tab.3 Relationship between the volume of the solution over the time of each treatment

图1 不同处理土柱管内液体体积变化趋势Fig.1 The variation trend of soil column liquid volume in different treatments

2.2 保肥试验

2.2.1 腐植酸对混合沙土保磷性能的影响

采用紫外分光光度计对每根土柱管收集的淋溶液中有效磷含量进行测定，通过计算得出每根土柱管淋溶液中有效磷总量（表4）。从表中可知，CK处理土柱管淋溶液中有效磷总量最高，A1、A2、A3处理淋溶液中有效磷总量依次减少，且各处理间差异显著，其中A3处理腐植酸添加量最大，淋溶液中的有效磷总量最少。相反，说明CK处理土柱中保有的有效磷总量最少，随着腐植酸添加量的增多，混合土柱中保有的有效磷总量增多。可见，腐植酸对混合沙土的保磷能力具有显著的增强作用，且腐植酸的添加量越大，混合沙土对有效磷的保持性能越强。

2.2.2 腐植酸对混合沙土保氮性能的影响

采用紫外分光光度计对每根土柱管收集到的淋溶液中铵态氮含量进行测定，通过计算得出每根土柱管的淋溶液中铵态氮总量（表5）。从表中可知，CK处理土柱管淋溶液中铵态氮总量最高，A1、A2、A3处理土柱管淋溶液中铵态氮总量依次减少，且各个处理间差异显著，其中A3处理腐植酸添加量最大，其土柱管淋溶液中的铵态氮总量最少。相反，说明CK处理土柱中保有的铵态氮总量最少，随着腐植酸添加量的增多，混合土柱中保有的铵态氮总量也随之增多。由此可见，腐植酸对混合沙土的保氮能力有显著的提高；且腐植酸的添加量越大，混合沙土对氮的保持性能越强。

表4 各处理的淋溶液有效磷总量Tab.4 The effective phosphorus amount in leaching solution of each treatment

表5 各处理的淋溶液铵态氮总量Tab.5 The amount of ammonium nitrogen in leaching solution of each treatment

3 结论与讨论

（1） 保水试验：CK、A1、A2、A3处理的淋溶液总渗透时间分别为1.6、9.4、16.0、35.0 h，说明沙土保水能力随着腐植酸添加量的增加而增强。

（2） 保肥试验：CK、A1、A2、A3处理的土柱管淋溶液中有效磷总量分别为182.0、148.5、122.5、92.5 μg，铵态氮总量分别为266、244、178、142 μg，经显著性分析，沙土保肥能力随着腐植酸添加量的增加而显著增强。

本试验结果表明，向混合沙土中施入适量腐植酸可显著增强其保水保肥能力。本试验仅系室内土柱淋溶试验，故只能得出应用腐植酸改良沙土效果的大致趋势。在沙土改良实际应用中，腐植酸的施用量还应根据其改良效果与施用成本综合测算得出，且与当地水文条件、土壤机械组成类型紧密相关。因此，用腐植酸作为一种改良沙土的有效添加剂尚需更深入的研究。

[ 1 ]耿国彪，宋燕波. 人类的福音历史的见证——我国防沙治沙实现历史性突破[J]. 绿色中国，2005，（7）：8

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[ 4 ]马秀欣，李欣. 腐植酸资源开发前景广阔[J]. 中国煤炭，2000，（10）：34～35

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[ 6 ]江志阳，尹微，张雪松. 腐植酸生物肥料在蔬菜上的应用效果[J]. 腐植酸，2012，（1）：12～16 [ 7 ]高亮. 腐植酸复合微生物肥对蔬菜生长及土壤腐殖质组分的影响研究[J]. 腐植酸，2014，（3）：11～16

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Study on the Influence of Humic Acid to the Water and Fertilizer Retention Capacity of the Mixed Sandy Soil

Hou Lin, Zhang Weihua*
(College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot, 010018)

By indoor soil column simulated analysis method, the effects of different doses of humic acid on the retention capacity of a certain proportion of mixed sandy soil with water and fertilizer was studied. The experimental results showed that adding 0, 4, 8, 12 g humic acid, soil column leaching solution infiltration duration is respectively 1.6, 9.4, 16.0, 35.0 h; Total effective phosphorus in leachate is respectively 182.0, 148.5, 122.5, 92.5 μg; Ammonium nitrogen amount in leachate is respectively 266, 244, 178, 142 μg. Compared with controls, diammonium phosphate solution after adding humic acid in the soil column infiltrated more slowly and the infiltration rate decreased with the increase of adding amount of humic acid, leaching solution of ammonium nitrogen and total phosphorus significantly decreased with the increase of adding amount of humic acid. The results showed that humic acid could significantly improve the water and fertilizer retention capacity of the mixed sandy soil.

humic acid; sandy soil; water and fertilizer retention

TQ314.1，S156

A

1671-9212(2015)06-0025-04

2015-04-10

侯林，男，1988年生，在读硕士研究生，主要从事土壤资源利用与改良研究。*通讯作者：张伟华，男，教授，E-mail：zhwh-nmau@126.com。