風化煤腐植酸對土壤理化性狀的影響

王洪鳳 吳欽泉 谷端銀 陳士更 孟慶羽 陳大印 丁方軍,3*

（1 山東農大肥業科技有限公司 泰安 271000 2 山東省腐植酸高效利用工程技術研究中心 泰安 271000 3 山東農業大學資源與環境學院 泰安 271018）

近幾十年來，由于不合理的耕作，破壞了土壤原有的良好結構，致使其理化性狀向劣化方向發展，土壤肥力降低，造成農作物生長勢衰退，農產品數量及質量下降[1]。腐植酸是一種黑色或棕色的膠體物質，是一大類多環稠環有機物質，這類物質對增強土壤肥力和改良土壤結構有良好的作用[2]。因此，腐植酸在肥料行業的應用前景是廣闊的。

本研究以泰安市郊的潮土和棕壤土作為對象，通過施用不同量的未活化的風化煤腐植酸和活化的風化煤腐植酸，測定并分析兩種風化煤腐植酸對土壤全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量、陽離子交換量(CEC)和土壤團粒結構變化的影響，旨在為風化煤腐植酸在肥料領域的應用提供科學支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試土壤

泰安市郊潮土和棕壤土，土壤基本理化性狀如表1所示。

表1 供試土壤的基本理化性狀Tab.1 Main characteristics of testing soil

1.1.2 供試樣品

未活化的風化煤腐植酸：新疆風化煤原粉經粉碎機處理后，通過80目篩，總腐植酸含量45%。

活化的風化煤腐植酸：新疆風化煤原粉通過加堿活化，轉變成水溶性強的腐植酸鹽，總腐植酸含量65%。

1.2 試驗處理

根據未活化的風化煤腐植酸和活化的風化煤腐植酸的添加量不同(0 g、2 g、4 g、8 g、16 g)，試驗共設18個處理，每個處理3次重復，每個處理采用1 kg土，處理編號及風化煤腐植酸添加量如表2所示。

表2 各處理編號及風化煤腐植酸添加量Tab.2 Number and addition quantity of weathered coal humic acid

1.3 試驗方法

先將未活化的風化煤腐植酸與活化的風化煤腐植酸按不同添加量(0 g、2 g、4 g、8 g、16 g)與土樣混合均勻，放入試驗缽中；9月3日開始試驗，將所有試驗缽露置于戶外，定期噴定量的水，保持土壤濕度達到60%；期間，每隔1個月將土倒出，進行風干處理，時間為1周；采用四分法取樣，每次每個樣品取200 g土，待檢測用，其余土再放入試驗缽中；試驗期間共進行3次取樣，分別為10月3日第1次取樣；11月10日第2次取樣；12月17日第3次取樣。

2 結果與分析

2.1 風化煤腐植酸對土壤中全氮含量的影響

土壤中的全氮含量代表著土壤氮素的總貯量和供氮潛力，是土壤肥力的主要指標之一。1號和2號土壤中分別施入不同量的未活化的風化煤腐植酸和活化的風化煤腐植酸后，土壤中全氮含量變化不明顯，見圖1和圖2。

可以看出，與未添加腐植酸處理相比，施入未活化的風化煤腐植酸后，1號土壤中全氮含量增加0.01～0.41 g/kg，其中少部分處理全氮含量減少。2號土壤施入1個月后，全氮含量增加0.12～0.22 g/kg，施入2個月后，全氮含量減少0.03～0.30 g/kg。整體看來，施入未活化和活化的風化煤腐植酸對土壤全氮含量的影響效果不明顯。

2.2 風化煤腐植酸對土壤中速效磷含量的影響

土壤速效磷是土壤有效磷貯庫中對作物最為有效的部分，能直接供作物吸收利用，因此是評價土壤供磷能力的重要指標[3]。1號和2號土壤中分別施入不同量的未活化的風化煤腐植酸和活化的風化煤腐植酸后，土壤中有效磷含量變化較大。

由圖3可以看出，1號土壤中施入未活化的風化煤腐植酸和活化的風化煤腐植酸后，速效磷的含量均有不同程度的增加，施入1個月、2個月后增幅不太明顯。施入3個月后，土壤中速效磷的含量有明顯增加，其中施入16 g/kg未活化的風化煤腐植酸，土壤中速效磷含量增加了36.39 mg/kg，而添加等量活化的風化煤腐植酸，土壤中速效磷含量增加了58.76 mg/kg。

由圖4可以看出，2號土壤中速效磷含量有大幅度提高，施入2個月后，施入未活化的風化煤腐植酸的土壤中速效磷含量增加了45.75～75.64 mg/kg，施入活化的風化煤腐植酸的土壤中速效磷增加61.97～85.78 mg/kg；施入3個月后，未活化的風化煤腐植酸的土壤中速效磷含量增加了116.09～118.89 mg/kg，施入活化的風化煤腐植酸的土壤中速效磷含量增加118.40～130.87 mg/kg。

圖4 風化煤腐植酸對2號土壤中速效磷含量的影響Fig.4 Effect of weathered coal humic acid on available phosphorus content in No. 2 soil

綜上，活化的風化煤腐植酸比未活化的風化煤腐植酸的解磷效果好，可使土壤中速效磷含量增加24.80～130.87 mg/kg。由此可見，活化的風化煤腐植酸中活潑的含氧官能團可與土壤中難溶性磷結合成HA-P復合物，活化和釋放土壤中已被固定的磷素，并將其轉化為易被作物吸收的有效磷素養分，使其有效性大大增強。

2.3 風化煤腐植酸對土壤中速效鉀含量的影響

土壤速效鉀是指易被作物吸收利用的鉀，其中90%以交換性鉀形態吸收在土壤膠體表面，約10%為水溶性鉀存在于土壤溶液中。速效鉀對植物的鉀素營養狀況有直接影響，其含量高低是判斷土壤鉀素豐缺的重要指標。1號和2號土壤中分別施入不同量的未活化的風化煤腐植酸和活化的風化煤腐植酸后，土壤中速效鉀含量變化較大。

由圖5和圖6可以看出，1號和2號土壤中施入未活化的風化煤腐植酸和活化的風化煤腐植酸2個月后，土壤中速效鉀的含量均有不同程度的降低，最大減少量為21.82 mg/kg；而施入3個月后，2種土壤中的速效鉀含量均有大幅度的增加，增加量為36.26～113.19 mg/kg。其中，活化的風化煤腐植酸解鉀性能比風化煤腐植酸原粉效果要好，速效鉀含量增加明顯，增加量為43.01～113.19 mg/kg?？梢?，活化的風化煤腐植酸可以更好地活化土壤中礦物態鉀和緩效性鉀，轉化為速效性鉀，增加土壤的供鉀水平。同時，活化后的風化煤腐植酸具有緩釋增效作用，能夠延緩鉀素的釋放，減少養分流失，提高肥效。

2.4 風化煤腐植酸對土壤中CEC的影響

土壤的陽離子交換性能是由土壤膠體表面性質所決定，由有機質的交換基與無機質的交換基所構成，它們在土壤中互相結合，形成了復雜的有機無機膠質復合體，起到保水保肥的作用。1號和2號土壤中分別施入不同量的未活化的風化煤腐植酸和活化的風化煤腐植酸后，土壤中CEC的變化較大。

由圖7可以看出，1號土壤中施入未活化的風化煤腐植酸和活化的風化煤腐植酸后，土壤陽離子交換量呈增加趨勢，尤其是施入3個月后，土壤CEC的增幅較大，施入未活化風化煤腐植酸的土壤中CEC最高增加了10.84 cmol/kg，施入活化后的風化煤腐植酸的土壤中C E C最高增加了14.59 cmol/kg。

圖7 腐植酸對1號土壤中陽離子交換量的影響Fig.7 Effect of weathered coal humic acid on cation exchange capacity in No. 1 soil

由圖8可以看出，2號土壤中施入未活化的風化煤腐植酸和活化的風化煤腐植酸后，土壤CEC整體呈增加趨勢，但增加不太明顯。3個月后，施入未活化風化煤腐植酸的土壤中CEC最高增加了7.59 cmol/kg，而施入活化后的風化煤腐植酸的土壤中CEC最高增加了9.49 cmol/kg?？傊?，施入不同量的風化煤腐植酸3個月后，施入活化的風化煤腐植酸后，土壤中的CEC與施入風化煤腐植酸原粉相比，均有不同程度的增加。其中，1號土壤比2號土壤的CEC增幅大。

綜上，風化煤腐植酸是一種很好的離子交換劑，具有較強的陽離子交換性能，可以改善土壤性質，保水保肥，尤其是加堿活化后的風化煤腐植酸施入土壤后，土壤CEC大幅提高。

圖8 腐植酸對2號土壤中陽離子交換量的影響Fig.8 Effect of weathered coal humic acid on cation exchange capacity in No. 2 soil

2.5 風化煤腐植酸對土壤水穩定性團聚體的影響

土壤團粒結構可以保存自然降水的80%在土壤耕層，調節土壤水分與空氣的矛盾，協調土壤養分的消耗和積累，穩定土溫，改善土壤耕性，利于作物根系伸展[4]。其中水穩性團聚體對土壤肥力的作用較為明顯。1號和2號土壤中分別施入不同量的未活化的風化煤腐植酸和活化的風化煤腐植酸后，土壤中水穩性團聚體數量明顯增加。

由圖9可以看出，1號土壤中施入風化煤腐植酸1個月后，土壤水穩性團聚體增加了1.33%～4.95%；施入2個月后，土壤水穩性團聚體增加了3.65%～6.85%；施入3個月后，土壤水穩性團聚體增加了4.22%～12.15%。其中，活化的風化煤腐植酸促進土壤水穩性團聚體效果更好，施入未活化的風化煤腐植酸的土壤中水穩性團聚體增加了4.22%～16.33%，而施入活化的風化煤腐植酸的土壤中水穩性團聚體增加了8.01%～18.84%。

由圖10可以看出，2號土壤中施入風化煤腐植酸1個月后，土壤水穩性團聚體增加2.94%～11.27%；施入2個月后，土壤水穩性團聚體增加了4.80%～11.72%；施入3個月后，土壤水穩性團聚體增加了13.39%～18.84%。整體看來，未活化的風化煤腐植酸和活化的風化煤腐植酸均能增加土壤中0.25～3.00 mm的水穩性團聚體總量，但活化的風化煤腐植酸的增加幅度較大。

綜上，活化的風化煤腐植酸可以更好地促使分散的土壤顆粒團聚，形成團粒，增加土壤中水穩性團粒的含量和穩定性，改善通氣透水性。

3 結論與討論

腐植酸是含有多種含氧活性官能團的高分子有機膠體，在改良土壤結構、培肥地力等方面起著重要作用[5]。本試驗結果表明，單施未活化的和活化的風化煤腐植酸對土壤中全氮含量無明顯效果，但可活化和釋放土壤中難溶性磷、礦物態鉀、緩效性鉀，使其轉化成速效磷和速效鉀，便于作物吸收和利用。其中，活化的風化煤腐植酸效果更好，可使土壤中速效磷增加24.80～130.87 mg/kg，速效鉀的含量增加43.01～113.19 mg/kg，使土壤中CEC增加8.87～9.49 cmol/kg、土壤水穩性團聚體總量增加8.01%～18.84%，有益于土壤有機質的轉化、累積和土壤肥力的提高，為植物生長提供必需的生態環境。

[ 1 ]李立華，趙墾田，邵貴順.土壤團粒結構管理[J]. 吉林林業科技，2006，35(5)：11～12，25

[ 2 ]文娜，楊波濤.腐植酸肥料對土壤的改良作用及其測定方法[J]. 新疆化工，2007，(4)：18～19，15

[ 3 ]王曰鑫，栗麗.腐植酸對化學肥料的增效作用研究[J].腐植酸，2007，(2)：22～27

[ 4 ]侯高禮.土壤團粒結構及其促進形成[J]. 西北園藝，2013，(1)：52～53

[ 5 ]王宏韜，馬獻發，張繼舟.腐植酸在土壤與肥料中的應用[J]. 黑龍江科學，2010，1(1)：59～62