沼液改良煤矸石地對櫻桃栽培地土壤性狀的影響

侯東梅 王新平 楊萍 茹慧玲

摘要 [目的]研究沼液改良煤矸石地對櫻桃栽培地土壤物理性狀、化學性狀和生物學性狀的影響。[方法]以櫻桃樹為試驗材料，采用完全隨機設計，研究沼液改良煤矸地對櫻桃栽培地土壤物理性狀、化學性狀的影響。[結果] 施用沼液的處理能使櫻桃樹正常生長，A4 （1 200 mL/m2）沼液處理降低了土壤容重，孔隙度有所增加，脲酶活性、過氧化氫酶活性、速效氮、速效磷、速效鉀、全氮、有機質含量均顯著提高，A3（900 mL/m2）沼液處理后土壤pH下降最多。[結論] A4 （1 200 mL/m2）沼液改良煤矸地后土壤各項指標均較好。

關鍵詞 沼液；煤矸石地；櫻桃；土壤性狀

中圖分類號 S141.1 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）13-0124-03

Effect of Biogas Slurry Modified Coal Gangue on Soil Properties of Cherry Cultivation Land

HOU Dong-mei ，WANG Xin-ping，YANG Ping et al

（Shanxi Academy of Agriculture Science Pomology Institute，Taiyuan，Shanxi 030031）

Abstract [Objective] To study effect of biogas slurry modified coal gangue on soil properties of cherry cultivation land.[Method]Effects of biogas slurry on soil physical， chemical and biological properties before and after cherry cultivation under the condition of completely random design were studied with cherry tree as experimental material.[Result]Application of biogas slurry could make cherry trees grow normally.The treatment of biogas slurry （A4 1 200 mL/m2） could decrease the soil bulk density，porosity， urease activity， catalase activity，the alkaline solution nitrogen，available phosphorus，available potassium，total nitrogen and organic matter contents were significantly improved，and the soil pH was well mitigated by （A3 900 mL/m2） biogas slurry.[Couclusion]The effect of A4 （1 200 mL/m2） biogas slurry is better.

Key words Biogas slurry；Coal gangue lands；Cherry；Soil properties

煤矸石是采煤和洗煤過程中排放的固體廢物，其主要成分是Al2O3、SiO2，另外還含有Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素（鎵、釩、鈦、鈷）。山西處于煤礦的主要出采地，大量煤矸石的存在與排放，導致土地性質和生態環境的破壞日趨嚴重，植被無法正常生長。

沼液是人畜排泄物發酵沼氣后的殘余物質，是一種常見的高效有機肥，除含有能滿足植物生長所需的基本元素外，還含有一些豐富的有機物（如腐殖酸）。古伯賢等[1]研究表明，在設施栽培中，施入有機肥料可以降低土壤容重，提高總孔隙度，增加含水量；研究發現，當土壤接近于脫水狀態時，有機肥的加入可以增加其對土壤的保水性能[2-3]。可見，利用沼液對作物施肥能提高土壤對水分的保持性和滲透性，加強土壤透氣、收縮等特性。

櫻桃富含人體所需的蛋白質、維生素及鈣、鐵、磷、鉀等元素。但由于山西環境的影響，在長期大量積累煤矸石的條件下，種植植物的土壤理化性質、生物活性受到較大影響，不僅影響了櫻桃果實品質，也增加了其種植成本。筆者施用不同量的沼液改良煤矸地，通過測定種植櫻桃后的土壤理化性狀及生物學性狀，了解沼液對煤矸地改良方面是否存在優越性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試土壤。試驗用土取自山西省呂梁市孝義中陽樓街道東邊農耕地，由于2005—2010年堆放煤矸石，導致土地無法耕種，2010年清除煤矸石后，于2011年添加沼液改良土壤，經過2年的改良，2013年其土壤基本理化性質：pH 7.65，有機質6.78 g/kg，速效氮40.10 mg/kg，速效磷9.00 mg/kg，速效鉀178.00 mg/kg。

1.1.2 供試果樹。櫻桃品種為先鋒，購自山西省果樹研究所，3年生。

1.1.3 供試沼液。

取自孝義蘇家莊村沼氣池，容積為6 m3，產氣正常，試驗用沼液在2013年8月9日出料時，先將沼液池開蓋敞口放置數天，待有害氣體揮發散盡后取沼液，其沼液的基本理化性質：pH 8.00，全氮0.75 mg/mL，全磷0.03 mg/mL，全鉀1.09 mg/mL。

1.2 試驗設計 試驗設4個處理，1個對照：A0對照（CK）；A1 300 mL/m2沼液處理，A2 600 mL/m2沼液處理，A3 900 mL/m2沼液處理，A41 200 mL/m2沼液處理。

1.3 測定項目與方法

土壤速效氮采用堿解擴散法[4]測定；土壤速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3法[4]測定；土壤速效鉀采用NH4OAc浸提火焰光度法[4]測定；土壤全氮采用半微量開氏法測定[4]；土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法外加熱法測定[4]；pH采用1∶10的土水比酸度計法[4]測定；土壤容重采用環刀法[5]測定，土壤總孔度通過經驗公式計算出土壤總孔度[6]；脲酶活性采用次氯酸鈉比色法[6]測定；過氧化氫酶活性采用0.1 mol/L KMnO4滴定法[6]測定。

2 結果與分析

2.1 不同沼液處理對土壤物理性狀的影響

土壤物理性質是判斷土壤肥力的一個重要因子，也是土壤疏松與否的重要指標。容重大小反映了土壤基本物理性狀；孔隙狀況影響土壤中水、氣含量，也影響土壤對養分的利用效率和保肥供肥能力，還影響土壤的溫度變化，因此，土壤疏松與否、孔隙狀況如何直接影響土壤肥力[7]。

由圖1、2可知，施沼液的處理土壤容重均有所下降，總孔隙度提高，說明增施沼液可以改善土壤結構，提高土壤疏松度。A2、A3處理分別比A0容重降低0.106、0.232 g/cm3，A1、A4處理比A0總孔隙度分別提高0.35%、1.87%，這與張繼宏等[8]研究結果一致。說明沼液含有大量的微生物，微生物分解土壤中的有機物產生多糖膠、脂肪、蠟等物質能起到膠結作用，達到改善土壤團粒結構、提高土壤物理性能的目的[9]。

2.2 不同沼液處理對土壤化學性狀的影響

2.2.1 不同沼液處理對土壤pH的影響。

土壤酸堿性直接影響植物對養分元素的釋放、固定和遷移[10]。偏低的pH影響根系細胞的分裂和根的呼吸作用，并影響某些酶的功能，增加細胞壁硬度，影響作物對鈣、鎂、磷的吸收、運轉和利用[11]。由圖3可知，施用沼液后，土壤pH呈降低趨勢，與A0相比，pH下降了0.26%～0.52%，A3處理pH下降最多，這與Bevacqua等[12]結果一致，其原因可能是施入沼液提高了土壤有機質含量，在一定程度上緩沖了土壤的酸堿度。

2.2.2 不同沼液處理對土壤有機質和全氮含量的影響。

土壤有機質中含有植物所需95%以上的氮、磷、硫等元素，能提高土壤對水分的保持能力和肥料的供應能力、加快土層的熟化度、協調水肥氣熱[13]。

從表1可以看出，隨著沼液施用量的增加其有機質含量呈先下降后升高的趨勢，有機質含量由高到低依次為A4、A3、A1、A2、A0，在各處理中，以A4處理增加最多，比A0增加了35.64%，顯著高于其他處理，這與張恩平等[13]、程艷麗等[14]研究結果一致。隨著沼液施用量的增加其全氮含量呈升高趨勢，A4處理顯著高于其他處理，比A0增加了537.50%。

2.2.3 不同沼液處理對速效養分含量的影響。

由表2可知，經沼液改良后土壤中速效磷含量均升高。可能是由于沼液促使土壤中微生物將這些養分代謝分解轉化，增加了磷的有效性，速效磷含量由高到低依次為A4、A1、A3、A2、A0，其中A4沼液處理的速效磷、速效鉀、速效氮含量均最高，分別比對照增加了51.06%、55.81%、44.54%，這與李軼等[15]研究結果一致。

2.3 不同沼液處理對土壤生物學性狀的影響

2.3.1 不同沼液處理對土壤脲酶活性的影響。

脲酶能促進尿素的水解，較大程度上影響尿素的轉化能力，研究脲酶活性還能進一步揭示土壤氮素的轉化進程。由圖4可知，各處理土壤脲酶活性由高到低依次為A4、A3、A1、A2、A0。由此可知，施用沼液處理能提高土壤脲酶活性，且以A4和A3處理較佳，分別比對照高5.82%和4.98%。

2.3.2 不同沼液處理對土壤過氧化氫酶活性的影響。

過氧化氫酶能催化分解土壤中對植物細胞有害的過氧化氫等物質，起到抗氧化作用，在一定程度上反映了土壤生物化學反應強度和土壤氧化程度。

由圖5可知，各沼液處理改良煤矸石土壤后，過氧化氫酶活性由高到低依次為A4、A1、A3、A0、A2，其中A4處理的土壤改良效果最顯著，比對照提高了1039%。

3 結論與討論

該研究通過比較不同沼液量對煤矸石土地土壤特性的改良，結果表明，A4處理對土壤容重、總孔隙度改變效果最佳，但對于土壤pH的調節，以A3處理最佳。對于速效氮、速效磷、速效鉀及全氮、有機質等指標以A4最佳。

經沼液處理改良煤矸石土壤后，土壤中的脲酶、過氧化氫酶活性均有所提高，以A4處理最為顯著。速效氮含量比對照增加了44.54%，速效磷含量比對照增加了51.06%，速效鉀含量比對照增加了55.81%。其原因：一方面是沼液刺激了土壤微生物，另一方面改善了土壤的理化性質，為生物創造了良好的生存條件，而這些生物的存在又通過自身代謝提供了植物所需的各種酶類，其良性循環改善了土壤理化性質，進而保護了土壤中的酶[16]。施用沼液顯著改善了煤矸地的土壤性能，且以1 200 mL/m2處理效果最佳，能使櫻桃更好地適應土壤環境。

參考文獻

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