沸石与腐殖酸对滨海盐土水稻产量及土壤性质的影响

徐君言， 马宁， 裘高扬， 郭彬， 刘琛， 林义成， 傅庆林*

(1.中国计量大学 质量与安全工程学院，浙江 杭州 310018； 2.浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021；3.浙江农林大学 环境与资源学院，浙江 杭州 311302)

我国滨海盐土面积广大，约为1.06×106hm2，在农业生产实践和土地资源可持续发展中发挥着重要作用[1]，由于其存在pH高、盐分重、肥力低、结构性差等因素，影响了农作物的生长发育及产量[2-4]。因此，探寻快速降盐、提升土壤肥力和改善土壤结构的措施，对于我国滨海盐土区土地资源利用及农业可持续发展具有重要意义。

当前，滨海盐土改良的主要措施有地膜覆盖和深耕晒垡等物理改良技术[5]，添加调理剂和化学物质等化学改良技术，施用有机肥和种植耐盐植物等生物改良技术[6]，以及明渠排水、暗管排水等工程改良技术[7-8]。种植水稻通常被认为是改善滨海盐土的有效方法之一。在水稻生长过程中，土表覆盖一定深度的水层，可减少因蒸腾作用而造成的盐分上移，并且由于水层对土壤的淋溶作用，使表土盐分含量降低，盐土在种稻过程中逐渐脱盐，改善盐土的pH值和理化性质。滨海盐土由于存在结构差、肥力低、pH高和盐分重等问题，不利于水稻生长发育。在农业生产实践中，利用土壤调理剂可促进大团聚体形成，改善滨海盐土的结构，提升土壤肥力及保水能力，降低土壤pH、EC、含盐量与Na+含量[9-15]，从而提高作物产量。施用沸石可降低滨海盐土土壤pH值，改善土壤通透性，降低土壤全盐量[16-17]；施用腐殖酸可提高滨海盐土的土壤有机质含量，提升土壤肥力，降低土壤pH值，同时腐殖酸具有较大比表面积和弱酸基团，能与盐碱土壤中Na+进行交换吸附，从而达到降低土壤盐分含量的效果[18-19]。

本试验选择在浙江省慈溪市观海卫滨海盐土区进行，探究沸石和腐殖酸对水稻产量及土壤理化性质的影响，以期明确沸石和腐殖酸对滨海盐土的改良效果。

1 材料与方法

1.1 材料

田间试验设在浙江省慈溪市观海卫(30°18′N，121°22′E)，土壤类型为滨海盐土。试验区域属亚热带季风性气候，年均气温在15～20 ℃，年降水量在1 272～1 300 mm。四季分明，阳光充足，雨量充沛，但伴有频繁的台风活动。试验地耕层土壤(0～20 cm)基本理化性质：pH值为7.82，EC值为0.83 dS·cm-1，有机质、全氮含量分别为9.99、0.9 g·kg-1，速效氮、速效钾、有效磷含量分别为107.31、324.6、17.25 mg·kg-1。试验用沸石为天然沸石，购于国投盛世科技股份有限公司，沸石含量在90%～95%，阳离子交换量在1.40 mmol·g-1以上。试验用腐殖酸购于浙江丰瑜生态科技股份有限公司，有机质含量≥200 g·kg-1，N、P2O5、K2O含量分别为19.3、16.1、17.7 g·kg-1(以干物质计)，pH值为7.2。

1.2 处理设计

试验设7个处理。以空白不施为对照(CK)，T1～T2为施沸石15、30 t·hm-2，T3～T4为施腐殖酸15、30 t·hm-2，T5～T6为施沸石-腐殖酸调理剂(沸石∶腐殖酸为1∶2)15、30 t·hm-2。每处理重复3次，随机排列，每小区面积25 m2。基肥施用量为尿素550 kg·hm-2、过磷酸钙750 kg·hm-2和氯化钾200 kg·hm-2。氮肥分为基蘖肥70%、穗粒肥30%；磷肥、土壤调理剂全部以基肥施入；钾肥分为基肥65%、穗肥35%。在水稻直播前10 d撒施土壤调理剂和基肥，再引入田面水进行田面平整，使调理剂与耕层土壤充分混匀。肥料的选择和使用符合《NY/T 496 肥料合理使用准则、通则》要求。试验地采用稻麦轮作，前作小麦，水稻于2021年5月23日播种，10月24日收获，水稻品种为秀水134，该品种具有丰产性好、穗粒兼顾、结实率高、抗逆性强等特点[15]。

1.3 样品采集

采集土样时，去除采样点地上表面杂物，采集耕层(0～20 cm)土壤样品，每小区按5点取样法，采5个样点,混匀后为一份土样，放入采样袋后带回试验室风干、研磨、筛分,后进行土壤理化性质分析。在水稻成熟期，人工收割小区水稻，晒干、脱粒、风干后进行称量。

1.4 测定方法

土壤pH采用土水比1∶2.5的电极法测定；土壤有机质和全氮含量用元素分析仪(Elementar vario EL cube)测定；土壤有效磷含量使用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定；土壤速效钾含量使用乙酸铵浸提-火焰光度法测定；土壤碱解氮含量使用碱解扩散法测定；土壤电导率采用土水比1∶5的电极法测定。

土壤团聚体测定仪(套筛：2 000 μm，25 μm，53 μm)进行团聚体分级。将风干土壤过8 mm筛，向团聚体测定仪桶内倒入约2/3桶蒸馏水，将筛网按顺序套好(2 000 μm筛在最上层，其次是250、53 μm)，再用橡皮筋固定，悬挂在测定仪架子上下震动的最下部分位置，向水桶中加入适量蒸馏水，使水面没过约筛高的2/3处。称取50 g过8 mm筛土壤倒于2 000 μm筛上，浸没10 min，然后开启测定仪，以每分钟30次的频率震动30 min，然后取出各级筛子，将上面的土转移至铝盒内，用蒸馏水把隔筛上的残留泥土重新冲洗至烧杯内，并转移至对应铝盒。<53 μm的部分留在水桶内，静置2～3 h后缓慢倒出上清液，将底部<53 μm的部分也转移至铝盒内，随后将每一级铝盒放入65 ℃烘箱内烘干，之后称重。

1.5 数据处理

利用Excel 2010软件整理数据，利用IBM SPSS Statistics 16.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，Origin 2019软件制图。

2 结果与分析

2.1 水稻产量

如图1所示，除T6处理外，各处理的水稻产量均较CK有显著提升。其中，T2处理的产量达到最高，为10 500 kg·hm2，较CK增加36.4%，T3～T6的产量低于T2，但均高于CK，增幅分别为24.7%、13.0%、31.6%和10.0%。水稻产量随沸石施用量的增加而上升，T1较CK增加13.9%。

柱上无相同小写字母者表示组间在P<0.05水平上差异显著，图2～4同。图1 各调理剂处理下水稻产量

2.2 土壤pH和EC值

由图2可知，相较对照，各处理的土壤pH值均显著下降。其中，单独施用沸石的T1和T2处理的土壤pH值降幅最大，分别下降0.30和0.31个单位；单独施用腐殖酸的T3和T4处理的土壤pH值也显著降低，但T5、T6处理的土壤pH高于其他处理，说明单独施用沸石和腐殖酸对降低滨海盐土pH的效果均优于沸石-腐殖酸混合施用。

图2 各调理剂处理下土壤pH及EC值

各处理土壤的EC值较CK均有显著下降。其中，T5和T6的土壤EC值降幅最高，相比对照分别下降27.9%、27.1%，T1、T2的土壤EC值分别较CK下降11.2%、22.7%，T3的土壤EC值较CK下降25.1%，T4的土壤EC值较CK下降25.8%。

2.3 土壤水稳性团聚体

由表1可知，土壤水稳性大团聚体(≥0.250 mm)所有处理均有上升，除T1外，各处理土壤大团聚体比例较CK处理显著增加，增幅为0.36～4.88百分点。其中，T4较CK增幅最大，团聚体比例变化情况与土壤有机质变化情况一致。

表1 各处理土壤团聚体 单位：%

2.4 土壤养分

由图3可知，土壤有机质变化与团聚体变化一致。相较于CK处理，调理剂的施用均显著增加了土壤有机质含量，其中T4的有机质含量增幅最大，达到267.24%。腐殖酸处理(T3、T4)下的有机质含量随着施用量的增加而增加，T4较T3的有机质含量增加9.98%。但沸石(T1、T2)处理与腐殖酸+沸石(T5、T6)处理的有机质含量则随着施用量增加而减少，降幅分别为4.39%和14.00%。

图3 各调理剂处理下土壤有机质和全氮含量

施用沸石、腐殖酸和沸石-腐殖酸调理剂均能不同程度提升土壤的氮、磷、钾速效养分的含量(图3～4)。土壤全氮含量均高于CK，增幅范围为8.5%～24.0%，其中T3的增幅达到24%，显著高于对照。各处理中，T2和T3对土壤速效氮的提升作用最高，分别提高19.2%和17.4%，其次是T5，速效氮含量较CK提高11.4%。各处理较CK有效磷含量均得到提高，其中施用沸石的T1、T2处理的土壤有效磷含量显著增加，其增幅分别为68.7%、73.7%。此外，调理剂的施用有增加土壤速效钾含量趋势，但处理间无显著性差异。

图4 各调理剂处理下土壤速效养分含量

3 讨论

研究结果表明，沸石、腐殖酸及沸石腐殖酸混合施用均能显著降低土壤pH值，这是由于施用的土壤调理剂中，沸石的主要成分是铝硅酸盐，其中一定量的Al3+在水解后生成的H+可与土壤中的OH-发生中和反应，由此降低土壤pH值[20];腐殖酸自身是一种酸性物质，通过酸碱中和反应，可降低土壤pH。沸石与腐殖酸混合施用下，土壤pH下降幅度较单独施用沸石和腐殖酸肥料小，可能是沸石对腐殖酸中的大分子具有一定的去除作用，大分子的腐殖酸被沸石吸附后，堵塞了沸石中的内部空隙，而沸石属碱性，由此土壤pH下降幅度较小[21]。在施用土壤调理剂后，各处理EC值均得到显著下降，这与顾鑫等[19,22]的研究结果一致。

研究结果显示，单独施用沸石的土壤有效磷含量显著增加，这可能是因为沸石处理下土壤盐分降低，从而削弱了土壤环境对土著微生物的盐分胁迫，促进了土壤养分的周转[23]。各处理的速效氮和全氮含量都有所增加，土壤有机质、水稳性大团聚体比例均得到提高，这是因为沸石多孔的内部结构及吸附能力对土壤有机物质具有一定的吸附固持作用，同时又能调节优化土壤结构，促进大团聚体形成[16]，而腐殖酸以肥料的形式添加到土壤中，扩大了土壤有机碳库，因其具有胶体性的特点，能够改善土壤团粒结构。并且，各处理土壤大团聚体比例变化与有机质变化相一致，这是因为调理剂的施用增加了大团聚体中有机碳对土壤碳库的贡献[24]。

研究结果还表明，在调理剂施加后各处理水稻产量均有提升，这可归因于作物生长发育吸收的全部养分有55%～75%是来自于土壤提供的养分，土壤养分的提高促进了产量的形成[25]。

4 小结

通过施用沸石、腐殖酸和沸石-腐殖酸土壤调理剂，滨海盐土有效磷、速效钾、速效氮、有机质和全氮含量均有提升，各处理的土壤pH、EC显著下降，水稻产量显著增加。其中，在沸石30 t·hm-2处理下，土壤pH下降0.31个单位，EC值下降22.7%，有机质、全氮、有效磷等显著增加，其余养分含量也有所提升，水稻增产达到36.4%。因此，施用沸石、腐殖酸和沸石-腐殖酸调理剂是实现滨海盐土改良、水稻产量提升的有效措施。