风化煤腐植酸对土壤理化性状的影响

风化煤腐植酸对土壤理化性状的影响_2014年论文集

风化煤腐植酸对土壤理化性状的影响

王洪凤1,2　吴钦泉1,2　谷端银1,2　陈士更1,2　孟庆羽1,2　陈大印1,2　丁方军1,2，3

（1 山东农大肥业科技有限公司　泰安　271000　2 山东省腐植酸高效利用工程技术研究中心　泰安　271000　3　山东农业大学资源与环境学院　泰安　271018）

摘　要：通过添加不同量未活化和活化的风化煤腐植酸的对比试验，研究了腐植酸对土壤肥力和理化性状的影响。试验结果表明：单施未活化的风化煤腐植酸和活化的风化煤腐植酸对土壤中全氮含量无明显效果；但可以活化和释放土壤中难溶性磷、矿物态钾、缓效性钾，使其转化成速效磷和速效钾，施用3个月后，两种土壤中速效磷、速效钾、阳离子交换量、水稳性团聚体均有不同程度的增加。显然，碱活化的风化煤腐植酸对土壤理化性状具有良好的影响。

关键词：风化煤　活化腐植酸　土壤理化性质

Effects of Weathered Coal Humic Acid on Soil Physicochemical Properties

Wang Hongfeng1,2, Wu Qinquan1,2, Gu Duanyin1,2, Chen Shigeng1,2, Meng Qingyu1,2, Chen Dayin1,2, Ding Fangjun1,2,3

(1 Shandong Agricultural University Fertilizer Science and Technology Co., Ltd., Tai’an, 271000　2 Engineering and Technology Research Center of High Efficient Utilization of Humic Acid in Shandong　Province, Tai’an, 271000　3 College of Resources and Environment, Shandong Agricultural University, Tai’an, 271018)

Abstract: The effects of different addition quantity of unactivated and activated weathered coal humic acid on soil fertility and soil physicochemical properties were studied.The results showed that there was no significant effect on total nitrogen content in soil with application of unactivated and activated weathered coal humic acid.But the dissolved Phosphorus, mineral potassium, slowly available potassium were activated and released.After three months, available phosphorus, available potassium, cation exchange capacity and water stable aggregate had all be improved to different extents respectively in two soils.Obviously, the alkali-activate weathered coal humic acid had the good influence on soil physicochemical properties.

Key words: weathered coal; activated humic acid; soil physicochemical properties

近几十年来，由于不合理的耕作、化肥过量使用等因素，破坏了土壤原有的良好结构，致使其理化性状向劣化方向发展，土壤肥力降低，造成农作物生长势衰退，农产品数量及质量下降[1]。腐植酸是一种黑色或棕色的胶体物质，是一大类多环稠环有机化合物，这类物质对增强土壤肥力和改良土壤结构有良好的作用[2]。因此，腐植酸在肥料行业的应用前景是广阔的。

本研究以泰安市郊的潮土和棕壤土作为对象，施用不同量的未活化的风化煤腐植酸和活化的风化煤腐植酸，测定、分析土壤中氮、磷、钾、阳离子交换量和土壤团粒结构的变化，以探讨风化煤腐植酸对土壤理化性状的影响。

1　材料与方法

1.1　试验材料

1.1.1　供试土壤

泰安市郊潮土和棕壤土，土壤基本理化性状如表1所示。

表1　供试土壤的基本理化性状

1.1.2　供试样品

未活化的风化煤腐植酸：新疆风化煤原粉经粉碎机处理后，通过80目筛，总腐植酸含量45%。

活化的风化煤腐植酸：新疆风化煤原粉通过加碱活化，转变成水溶性强的腐植酸盐，总腐植酸含量65%。

1.2　试验处理

根据未活化的风化煤腐植酸和活化的风化煤腐植酸的添加量不同(0 g、2 g、4 g、8 g、16 g)，共设18个处理，每个处理3次重复，每个处理采用1 kg土，处理编号如表2所示。

表2　各处理编号及风化煤腐植酸添加量

1.3　试验方法

将未活化的风化煤腐植酸与活化的风化煤腐植酸按不同添加量与土样混合均匀，放入试验钵中，9月3日开始试验，露置于户外，定期喷定量的水，使土壤湿度达到60%，每隔1个月将土倒出，风干处理1周，四分法留出检测所用土样200 g左右，其余土再放入试验钵中，共进行3次取样(10月3日第一次取样；11月10日第二次取样；12月17日第三次取样)。

2　结果与分析

2.1　风化煤腐植酸对土壤中全氮含量的影响

潮土和棕壤土中施入不同量的未活化的风化煤腐植酸和活化的风化煤腐植酸，由图1和图2可以看出，土壤中全氮含量先呈现上升的趋势，再呈现稍下降再上升的趋势，变化不规律。整体看来，单施风化煤腐植酸对土壤中全氮含量并无明显影响。

图1　风化煤腐植酸对1号土壤中全氮含量的影响

Fig.1 Effect of weathered coal humic acid on total nitrogen content in No.1 soil

图2　风化煤腐植酸对2号土壤中全氮含量的影响

Fig.2 Effect of weathered coal humic acid on total nitrogen content in No.2 soil

2.2　风化煤腐植酸对土壤中速效磷含量的影响

土壤速效磷是土壤有效磷贮库中对作物最为有效的部分，能直接供作物吸收利用，因此是评价土壤供磷能力的重要指标[3]。

由图3可以看出，1号土壤中施入未活化的风化煤腐植酸和活化的风化煤腐植酸后，速效磷的含量均有不同程度地增加，施入1个月、2个月后增幅不太明显。施入3个月后有明显增加，施入16 g/kg未活化的风化煤腐植酸的土中速效磷含量增加36.39 mg/kg，添加同量活化的风化煤腐植酸的土中速效磷含量增加58.76 mg/kg。由图4可以看出，2号土壤中速效磷含量有大幅度提高，施入2个月后，未活化的风化煤腐植酸的土中速效磷含量增加45.75～75.64 mg/kg，活化的风化煤腐植酸的土中增加61.97～85.78 mg/kg。施入3个月后，未活化的风化煤腐植酸的土中速效磷含量增加116.09～118.89 mg/kg，活化的风化煤腐植酸的土中增加118.40～130.87 mg/kg。总之，活化的风化煤腐植酸比未活化的风化煤腐植酸的解磷效果好，但程度有所不同。由此可见，风化煤腐植酸中活泼的含氧官能团可与土壤中难溶性磷结合成HA-P复合物，活化和释放土壤中已被固定的磷素，并将其转化为易被作物吸收的有效磷素养分，使其有效性大大增强。

图3　风化煤腐植酸对1号土壤中速效磷含量的影响

Fig.3 Effect of weathered coal humic acid on available phosphorus content in No.1 soil

图4　风化煤腐植酸对2号土壤中速效磷含量的影响

Fig.4 Effect of weathered coal humic acid on available phosphorus content in No.2 soil

2.3　风化煤腐植酸对土壤中速效钾含量的影响

由图5、图6可以看出，1号和2号土壤中施入未活化的风化煤腐植酸和活化的风化煤腐植酸后，施入2个月后速效钾的含量均有不同程度的降低，最大减少量为21.82 mg/kg，而施入3个月后两种土中的速效钾含量均有大幅度的增加，增加量为36.26～113.19 mg/kg。由图5、图6可以体现，活化的风化煤腐植酸解钾性能比风化煤腐植酸原粉效果要好，速效钾含量增加明显。由此说明，风化煤腐植酸可活化土壤中矿物态钾和缓效性钾，转化为速效性钾，增加土壤的供钾水平。活化后的风化煤腐植酸具有缓释增效作用，能够延缓钾素的释放，减少养分流失，提高肥效。

图5　风化煤腐植酸对1号土壤中速效钾含量的影响

Fig.5 Effect of weathered coal humic acid on available potassium content in No.1 soil

图6　风化煤腐植酸对2号土壤中速效钾含量的影响

Fig.6 Effect of weathered coal humic acid on available potassium content in No.2 soil

2.4　风化煤腐植酸对土壤中阳离子交换量(CEC)的影响

土壤的阳离子交换性能是由土壤胶体表面性质所决定，由有机质的交换基与无机质的交换基所构成，他们在土壤中互相结合，形成了复杂的有机无机胶质复合体，起到保水保肥的作用。

由图7可以看出，1号土壤中施入未活化的风化煤腐植酸和活化的风化煤腐植酸后，土壤阳离子交换量呈增加趋势，尤其施入3个月后的增幅较大，增加量为3.56～14.59 cmol/kg。由图8可以看出，2号土壤中施入未活化的风化煤腐植酸和活化的风化煤腐植酸后，土壤阳离子交换量整体呈增加趋势，但增加不太明显，施入3个月后，施入未活化风化煤腐植酸的土中阳离子交换量最高增加7.59 cmol/kg，施入活化后的风化煤腐植酸的土中阳离子交换量最高增加9.49 cmol/kg。总之，施入不同量的风化煤腐植酸3个月后，1号土壤比2号土壤的阳离子交换量增幅大，而且活化的风化煤腐植酸施入后土壤的CEC含量比风化煤腐植酸原粉有不同程度的增加。

由上述可知，风化煤腐植酸是一种很好的离子交换剂，具有较强的阳离子交换性能，可以改善土壤性质，保水保肥。而土壤阳离子交换量与有机质含量呈极显著正相关，加碱活化后的风化煤腐植酸施入土壤后，使其有机质增加，从而提高阳离子交换量。

图7　腐植酸对1号土壤中阳离子交换量的影响

Fig.7 Effect of weathered coal humic acid on cation exchange capacity in No.1 soil

图8　腐植酸对2号土壤中阳离子交换量的影响

Fig.8 Effect of weathered coal humic acid on cation exchange capacity in No.2 soil

2.5　风化煤腐植酸对土壤水稳定性团聚体的影响

土壤团粒结构可以保存自然降水的80%在土壤耕层，调节土壤水分与空气的矛盾，协调土壤养分的消耗和积累，稳定土温，改善土壤耕性，利于作物根系伸展[4]。其中水稳性团聚体对土壤肥力的作用较为明显。

由图9可以看出，1号土壤中施入风化煤腐植酸1个月后，土壤水稳性团聚体增加1.33～4.95%，施入2个月后增加3.65～6.85%，施入3个月后增加4.22～12.15%。

由图10可以看出，1号土壤中施入风化煤腐植酸1个月后，土壤水稳性团聚体增加2.94～11.27%，施入2个月后增加4.80～11.72%，施入3个月后增加13.39～18.84%。整体看来，未活化的风化煤腐植酸和活化的风化煤腐植酸均能增加土壤中0.25～3.00 mm的水稳性团聚体总量，但活化的风化煤腐植酸的增加幅度较大。因此，风化煤腐植酸可以促使分散的土壤颗粒团聚，形成团粒，增加土壤中水稳性团粒的含量和稳定性，改善通气透水性，活化后的风化煤腐植酸效果更佳。而且风化煤腐植酸改良土壤，改善土壤团粒结构是长期缓慢的过程。

图9　风化煤腐植酸对1号土壤中水稳性团聚体的影响

Fig.9 Effect of weathered coal humic acid on water stable aggregate in No.1 soil

图10　风化煤腐植酸对2号土壤中水稳性团聚体的影响

Fig.10 Effect of weathered coal humic acid on water stable aggregate in No.2 soil

3　结论与讨论

腐植酸是含有多种含氧活性官能团的高分子有机胶体，具有弱酸性、吸水性、离子交换性、络合性、缓冲性、氧化还原性以及作用于植物的生理活性等特点，因此，腐植酸在改良土壤结构、培肥地力等方面起着重要作用[5]。

本试验研究证明，单施未活化的风化煤腐植酸和活化的风化煤腐植酸对土壤中全氮含量无明显效果，可活化和释放土壤中难溶性磷、矿物态钾、缓效性钾，使其转化成速效磷和速效钾，便于作物吸收和利用。风化煤腐植酸，尤其活化后的风化煤腐植酸作为效果较好的离子交换剂和土壤团粒结构促成体，可以使土壤中阳离子交换量增加、土壤水稳性团聚体总量增加，从而增加土壤毛管孔隙度、降低土壤容重、改变土壤物理状况、益于土壤有机质的转化、累积和土壤肥力的提高，为植物生长提供必需的生态环境。

参考文献

[1]李立华，赵垦田，邵贵顺.土壤团粒结构管理[J].吉林林业科技，2006，35(5)：11～12，25

[2]文娜，杨波涛.腐植酸肥料对土壤的改良作用及其测定方法[J].新疆化工，2007，(4)：18～19，15

[3]王曰鑫，栗丽.腐植酸对化学肥料的增效作用研究[J].腐植酸，2007，(2)： 22～27

[4]侯高礼.土壤团粒结构及其促进形成[J].西北园艺，2013，(1)：52～53

[5]王宏韬，马献发，张继舟.腐植酸在土壤与肥料中的应用[J].黑龙江科学，2010，1(1)：59～62