竹醋基有機酸鈣對建蘭生長及土壤性質的影響

蔣新元 ，李閣男，趙夢婕

竹醋基有機酸鈣對建蘭生長及土壤性質的影響

蔣新元a，李閣男b，趙夢婕b

(中南林業科技大學 a. 材料科學與工程學院；b. 林學院，湖南 長沙 410004)

利用竹醋液制備竹醋基有機酸鈣，采用對比分析的方法，將不同質量濃度的NaCl、CaCl2溶液和竹醋基有機酸鈣溶液作為融雪劑均勻地噴灑到盆栽建蘭和采集的土壤上，每天觀察建蘭的生長狀況，并對噴灑鹽溶液后的土壤理化性質進行分析。結果顯示，3種鹽溶液對建蘭都有一定影響，其中竹醋基有機酸鈣溶液對盆栽建蘭影響最小；NaCl、CaCl2溶液對土壤pH值影響很小，而竹醋基有機酸鈣溶液會使土壤pH值增大；鹽溶液噴灑后的土壤有機質含量和陽離子交換量下降，土壤全N、P的含量下降，但全K表觀含量增加；通過比較可知，竹醋基有機酸鈣溶液對建蘭生長和土壤性質的影響均比NaCl、CaCl2溶液小，并且鹽溶液的質量濃度越小，對建蘭和土壤環境的影響越小。

融雪劑；竹醋液；有機酸鈣；建蘭；土壤

冬季，為了清除道路上的積雪，經常使用大量的融雪劑。目前，國內外普遍采用的融雪劑主要是氯鹽類融雪劑，成分為氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀等，因其價格低廉、融雪化冰效果好而廣泛使用[1]。但在冬季除雪撒鹽過程中，含鹽雪水通過濺、溶等，進入公路兩旁的土壤，可能會引起土壤板結，對土壤和園林綠化植物造成一定危害；同時，含有融雪劑的殘雪經地表徑流排入水體后可對水體造成污染[2]。針對傳統型氯鹽類融雪劑對環境危害嚴重，環保醋酸鈣鎂鹽(CMA)類融雪劑應運而生。環保醋酸鈣鎂鹽(CMA)類融雪劑是國際公認的綠色化學品，對鋼鐵橋梁的腐蝕性很小，可延長橋梁、道路的使用壽命，對花草樹木也無危害，而且具有更低的融雪極限溫度[3-5]。

竹醋液是竹炭生產過程中產生的副產物，由水、有機酸、酚類、酮類、醛類、醇類、酯類等100多種物質混合組成[6]，其中主要成分為水和有機酸，含量分別為80%～90%和7%～11%。目前，竹醋液主要用于消臭劑、醫藥、熏制火腿和香腸等方面。本研究利用竹醋液與過量的氧化鈣進行反應，經過濃縮、過濾、脫色、干燥等過程獲得有機酸鈣，并通過對不同質量濃度的NaCl、CaCl2、有機酸鈣3種溶液對盆栽建蘭生長和土壤理化性質的影響比較，探討由竹醋液制備的有機酸鈣融雪劑溶液對植物生長及土壤環境的影響，為竹醋的利用提供新的嘗試。

1 材料與方法

1.1 建蘭與土壤的來源

實驗用盆栽建蘭，來自湖南省長沙市某花卉市場；土壤采自長沙市某公路旁，屬南方酸性紅壤；NaCl、CaCl2皆為分析純；有機酸鈣由竹醋液制備。

1.2 實驗方法

1.2.1 竹醋基有機酸鈣的制備

取定量已知酸含量的竹醋液，加入過量5%(摩爾)的氧化鈣，攪拌均勻，在室溫下反應30～50 min( pH值為8.5左右)，過濾，除去不溶物，按照每100 mL竹醋液添加0.2 g活性炭的比例加定量活性炭粉，在30～50 ℃的恒溫水浴震蕩器中脫色50 min，過濾得到淡黃色或無色液體，濃縮干燥得到竹醋基有機酸鈣，簡稱CaOA。

1.2.2 融雪劑對建蘭生長狀況的影響

將生長良好的同一種建蘭進行編號，每3盆為一組，共分為10組。分別用配制好的25、50、100 g/L的NaCl、CaCl2、CaOA 3種鹽溶液和自來水噴灑建蘭。每次噴灑250 mL水，每2 d噴灑1次，每天觀察、記錄建蘭生長狀況。

1.2.3 融雪劑對土壤環境的影響

分別將配制好的50、100 g/L的NaCl、CaCl2、CaOA 3種鹽溶液和自來水，均勻地噴灑在相同面積的土壤上。分別測定噴灑溶液前后土壤的pH值、有機質含量、土壤陽離子交換量、土壤質地和全N、P、K含量。

1.3 土壤理化性質分析方法

土壤質地采用干測、濕測法；土壤pH值的測定采用電極法；有機質含量采用重鉻酸鉀容量法；全N采用高氯酸-硫酸快速消化擴散定氮法；土壤陽離子交換量采用快速測定法；全P和全K分別采用HClO4-HF消解鉬銻抗比色法和HClO4-HF消解AAS測定法[7]。

2 結果與分析

2.1 融雪劑對建蘭生長狀況的影響

用自來水和配制好的25、50、100 g/L的NaCl、CaCl2、CaOA 3種鹽溶液按照編號由小到大的順序噴灑建蘭，觀察建蘭的生長狀況，記錄建蘭生長受到鹽溶液影響的開始時間(d)和建蘭的死亡時間(d)。開始時間(d)即建蘭開始出現葉片倒伏、枯黃等癥狀出現的時間，建蘭死亡時間(d)即建蘭完全枯萎的時間。

通過對表1的分析比較可知，3種融雪劑對建蘭的生長都有一定影響，除25 g/L的CaOA溶液澆灑的建蘭沒有出現死亡現象但生長緩慢外，其余澆灑了鹽溶液的建蘭均出現死亡現象。對同一種融雪劑溶液而言，質量濃度越低，對建蘭生長的影響越小，建蘭生長存活時間越長，25 g/L的鹽溶液澆灑下的建蘭的存活時間最長，100 g/L的鹽溶液澆灑下的建蘭存活時間最短。而對相同質量濃度的3種鹽溶液相互比較可知，對建蘭生長影響最小的是CaOA，其次為NaCl，最大的是CaCl2。

2.2 融雪劑對土壤理化性質的影響

分別用自來水、NaCl (50、100 g/L )、CaCl2(50 、100 g/L)、CaOA ( 50 、100 g/L)溶液各 4 L，分2次均勻地噴灑在對應編號的土壤表面上。分別采集噴灑鹽溶液前后的土壤，測定土壤樣品的質地、pH值、有機質含量、土壤陽離子交換量和全N、P、K含量，并進行比較分析。

表1 融雪劑對建蘭生長的影響Table 1 Effect of deicers on growth of Cymbidium ensifolium d

2.2.1 土壤質地

融雪劑的使用使土壤結構變差，形成片狀或塊狀結構。由表2可以看出，3種鹽溶液對土壤質地都有影響，噴灑NaCl和CaCl2溶液的土壤板結較為嚴重，噴灑50、100 g/L的NaCl和CaCl2溶液的土壤質地分別由粘土變成中壤土和輕壤土；噴灑50 g/L和100 g/L CaOA溶液的土壤輕微板結，分別由粘土變為重壤土和中壤土。通過比較可以看出，CaOA對土壤質地的影響最小。

2.2.2 土壤樣品的pH值

根據表3所示，噴灑過鹽溶液的土壤樣品pH值要比未噴灑鹽溶液對照樣的pH值高，噴灑NaCl、CaCl2溶液的土壤pH值增加較小，噴灑CaOA溶液的土壤pH值有較大增加。這是因為CaOA溶液為弱堿性，所以對土壤pH值有較大的影響。同種融雪劑不同質量濃度之間相互比較可以看出，噴灑融雪劑溶液質量濃度越高，對土壤pH值的影響越大。

2.2.3 土壤樣品有機質含量

當融雪劑流入土壤后，影響土壤質地，土壤結構變得松散，保肥能力降低，造成土壤有機質流失。如表4所示，噴灑3種鹽溶液的土壤樣品有機質含量總體上低于未噴灑鹽溶液的對照土壤樣品的有機質含量，也就是說，受鹽影響的土壤肥力低于對照樣，并且鹽溶液質量濃度越高，對土壤有機質含量的影響越大。從3種鹽之間相互比較可以看出，CaOA對土壤有機質含量影響程度比NaCl、CaCl2要小。

2.2.4 土壤樣品陽離子交換量

土壤中陽離子交換量是評價土壤保肥能力、緩沖性能的重要指標，同時也能反映土壤對酸雨的敏感程度。由表5可看出，NaCl、CaCl2和CaOA 3種鹽溶液對土壤陽離子交換量均有影響，可降低土壤中的陽離子交換量，使土壤保肥力下降。比較可知，3種鹽溶液對土壤陽離子交換量影響程度基本相當，NaCl溶液略低于其它2種鹽溶液，且鹽溶液質量濃度越高，土壤陽離子交換量降低越明顯。

2.2.5 土壤樣品全N、P、K含量

通過表6可以看出，3種鹽溶液對土壤全N、P、K的含量均有一定影響。受鹽溶液污染的土壤全N和全P的含量有少許的降低，而全K的含量有少許的增加。比較可知，CaOA溶液比NaCl和CaCl2溶液對土壤中全N、P、K含量影響小。土壤中的氮素絕大多數為有機質的結合形態，土壤中全磷的含量與土壤質地和有機質的含量也有關系，所以當土壤質地變差，有機質含量降低，土壤中的全氮和全磷的含量也會降低。全K含量略有提高，主要是因為鹽溶液滲入土壤，Na+和Ca2+置換和釋放出土壤中的K+，造成土壤中K+的溶出，使得測得的表觀K+濃度提高[8]。

表2 融雪劑對土壤質地的影響Table 2 Effect of deicers on soil texture

表3 融雪劑對土壤pH值的影響?Table 3 Effect of deicers on pH value of soil

表4 融雪劑對土壤有機質含量的影響Table 4 Effect of deicers on organic matter content of soil g·kg-1

表5 融雪劑對土壤陽離子交換量的影響Table 5 Effect of deicers on cationic exchange capacity of soil c mol·kg-1

表6 融雪劑對土壤全N、P、K含量的影響Table 6 Effects of deicers on total nitrogen, phosphorus and kalium content of soil g·kg-1

3 結 論

(1) NaCl、CaCl2和竹醋基有機酸鈣3種鹽溶液對建蘭的生長都有一定影響，質量濃度越大，對建蘭生長越不利。其中噴灑25、50和100 g/L NaCl溶液的建蘭分別在22、12、5 d死亡；噴灑25、50和100 g/L CaCl2溶液的建蘭分別在17、10、5 d死亡；噴灑50、100 g/L的CaOA溶液的建蘭分別在20、5 d死亡，25 g/L CaOA溶液雖然未使建蘭死亡，但建蘭的生長緩慢。

(2) 通過對南方酸性紅壤實驗結果可知，噴灑鹽溶液的土壤質地變差，pH值升高，特別是噴灑竹醋基有機酸鈣溶液的土壤pH值有較大升高；土壤有機質含量和土壤陽離子交換量減少，土壤全N、P的含量下降，全K表觀含量升高。

(3) 通過比較可知，竹醋基有機酸鈣對植物和土壤環境的影響比NaCl、CaCl2要小，并且鹽溶液的質量濃度越小，對植物和土壤環境的影響越小。

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Effects of organic calcium made by bamboo vinegar on growth of Cymbidium ensifolium and properties of soil

JIANG Xin-yuana, LI Ge-nanb, ZHAO Meng-jieb
(a. School of Materials Science and Engineering; b. School of Forestry, Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China )

The bamboo vinegar was used to produce organic calcium, and different concentrations of NaCl, CaCl2and organic calcium solutions as deicer were sprayed evenly on the potted Cymbidium ensifolium and collected soil, and the growth of Cymbidium ensifolium was observed everyday, and the physical and chemical properties of soil were analyzed. The results indicate that all the 3 types of salt solutions had certain influence on Cymbidium ensifolium, while the organic calcium had less effect on Cymbidium ensifolium than NaCl and CaCl2, and both of NaCl and CaCl2had little effect on the pH of soil while organic calcium increased greatly the pH of soil, and the organic matter and cationic exchange capacity of soil reduced, and the content of total N, P in soil also reduced while the apparent content of total K in soil increased. By above comparison, the effect of organic calcium made by bamboo vinegar on Cymbidium ensifolium and soil was less than that of NaCl and CaCl2, in addition smaller the concentration of salt solution was, less the effect of salt solution on Cymbidium ensifolium and soil was.

deicer; bamboo vinegar; organic calcium; Cymbidium ensifolium; soil

S714.7

A

1673-923X(2012)01-0207-04

2011-10-12

國家“十一五”林業科技支撐項目(2008BADA9B05)；中南林業科技大學木材科學與技術國家重點學科資助項目

蔣新元(1968—)，男，湖南湘鄉人，教授，博士，主要從事精細化工與生物質資源循環利用方向的研究；E-mail: jxycsfu@126.com

[本文編校：謝榮秀]