第５０卷第２３期 ２０１１年１２月 湖北农业科学 Ｈｕｂｅｉ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｖｏ１．５０ Ｎｏ．２３ Ｄｅｃ．，２０１１ 添加秸秆粉对盐碱土壤理化性质的影响 周晓飞，解玉红，裴宇航，葛艳辉，冯 妍 （天津理工大学环境科学与安全工程学院，天津３００３８４） 摘要：将秸秆粉和发酵秸秆粉分别加入盐碱性质的天然土及灭菌土．并对土壤的物理化学性质进行了测 定与分析。结果表明，秸秆粉的加入可以改善盐碱土壤的理化性质．加入秸秆粉或发酵秸秆粉之后．盐碱 土的容重和ｐＨ明显降低，总孔隙度和有机质、速效氮、磷、钾的含量均大幅度升高．更适宜作物生长 土 壤是否灭菌对土壤的理化性质的影响不大 关键词：秸秆粉；盐碱土壤；理化性质；影响 中图分类号：Ｓ１５６．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：０４３９—８１１４（２０１１）２３—４８０６—０３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ａｄｄｉｎｇ Ｓｔｒａｗ Ｐｏｗｄｅｒ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｓａｌｉｎｅ Ａｌｋａｌｉ Ｓｏｉｌ ＺＨＯＵ Ｘｉａｏ－ｆｅｉ，ＸＩＥ Ｙｕ－ｈｏｎｇ，ＰＥＩ Ｙｕ－ｈａｎｇ，ＧＥ Ｙａｎ－ｈｕｉ，ＦＥＮＧ Ｘｉｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒ ｓｔｒａｗ ｐｏｗｄｅｒ ａｎｄ ｆｅｒｍｅｎｔｅｄ ｓｔｒａｗ ｐｏｗｄｅｒ ｗａｓ ｍｉｘｅｄ ｗｉｔｈ ｎａｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｔｅｒｉｌｉｚｅｄ ｓａｌｉｎｅ ａｌｋａｌｉ，ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ，Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒａｗ ｐｏｗｅｒ ｃｏｕｌｄ ｉｍ— ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．ａｓ ｔｈｅ ｂｕｌｋ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｐＨ ｗａｓ ｄｅｄｕｃｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｎ— ｔｅｎｔ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ，ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ，Ｐ，ａｎｄ Ｋ ｗａｓ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｆｏｒ ｃｒｏｐ ｇｒｏｗｔｈ．Ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｗａｓ ｓｔｅｒｉｌｉｚｅｄ ｏｒ ｎｏｔ ｈａｄ ｌｉｔｔｌｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｉｔｓ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｒａｗ ｐｏｗｄｅｒ；ｓａｌｉｎｅ ａｌｋａｌｉ ｓｏｉｌ；ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｅｆｆｅｃｔ 收稿日期 ２Ｏ１１—０５—１０ 基金项目 天津市自然科学基金重点项目（０９ＪＣＺＤＪＣ２６２００）；天津市科委自然科学基金项目（０４３６１１１１１）；天津理工大学青年教师科研育苗基金 项目（ＬＧＹＭ２００９０７） 作者简介 周晓飞（１９８６一），女，天津蓟县人，在读硕士研究生，研究方向为农业固体废弃物、微生物，（电话）１３５ｌ２９３９７２１（电子信箱） ｍ＿７２５５＠１６３．ｅｏｍ；通讯作者，冯￣（１９６１一），男，教授，＇硕士生导师，主要从事生物化学领域的研究，（电子信箱）ｘｆｅｎｇ２１００＠ｔｊｕｔ．ｅｄｕ．ＣＢ。 时．表现出显著的抑制作用．表明小麦对淹涝胁迫 与低温胁迫的反应机制存在差异。ＢＡＤＨ的表达变 化可能与低温抗逆性相关而与淹涝抗逆性关联不 的克隆及在生殖器官中的表达［Ｊ］．遗传，２０１０，３２（５）：４９２—４９７． ［３］ＫＨＡＮ Ｍ Ｓ，ＹＵ Ｘ，ＫＩＫＵＣＨＩ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｇｅｎｅｔｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ｇｌｙｃｉｎｅ ｂｅｔａｉｎｅ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ａｂｉｏｔｉｃ ｓｔｒｅｓｓ ｔｌｅｒａ－ 大 淹涝胁迫抑制ＢＡＤＨ表达的生理作用还有待进 一ａｎｃｅ ｉｎ ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２００９，２６：１２５－１３４． ｆ４］李永华．王玮，杨兴洪，等．干旱胁迫下不同抗旱性小麦ＢＡＤＨ 表达及甜菜碱含量的变化［Ｊ］．作物学报，２００５，３１（４）：４２５—４３０． 『５］张宁，司怀军，栗亮，等．转甜菜碱醛脱氢酶基因马铃薯的抗 步研究 参考文献： ［１］ＭＡＧＮＥＳＣＨＩ Ｌ，ＰＥＲＡＴＡ Ｐ．Ｒｉｃｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｉｎ ｔｈｅ ａｂｓｅｎｃｅ ｏｆ ｏｘｙｇｅｎ ＥＪ Ｉ．Ａｎｎａｌｓ ｏｆ Ｂｏｔａｎｙ， ２００９，１０３：１８１—１９６． 旱耐盐性［Ｊ］．作物学报，２００９，３５（６）：１１４６—１１５０． 『６］罗晓丽，肖娟丽，王志安，等．菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因在棉花 中的过量表达和抗冻耐逆性分析［ 生物工程学报，２００８，２４（８）： ［２］黄方，迟英俊，何慧，等．大豆醛脱氢酶基因ＧｍＡＬＤＨ３一Ｊ １４６４－１４６９． （责任编辑郑威） 第２３期 周晓飞等：添加秸秆粉对盐碱土壤理化性质的影响 秸秆是宝贵的可再生资源，对其充分合理利用 将有利于我国农业和农村经济的可持续发展，也会 避免焚烧秸秆造成的资源浪费、环境污染问题 ］。 目前．秸秆利用方式主要有秸秆还田、秸秆堆肥、生 产饲料、秸秆育菇、生产沼气、生产绿色建材、秸秆 发电、秸秆造纸、秸秆产乙醇、生产燃料等 ５＿７］。我国 北方玉米秸秆资源丰富．将其用于解决沿海地区土 壤盐碱化的问题．不仅可以实现农业固废秸秆的综 合利用．还能改善盐碱土的理化性质，在保护环境、 扩大耕种面积、增加粮食产量、实现经济和农业的 可持续发展方面具有重要意义。本研究将玉米秸秆 粉碎、发酵后加入盐碱土壤中。分析其对盐碱土壤 理化性质的影响．考察将秸秆粉用于改善盐碱土理 化性质的可行性 １材料和方法 １．１ 实验材料 １．１．１ 土壤天然土壤取自天津理工大学主校区８ 号教学楼后．经检测其ｐＨ为８．６５．电导率为０．３４ ｍＳ／ｃｍ．含盐量为０．２８％，属于盐碱土。灭菌土壤为 此天然土壤高压湿热灭菌风干后的土壤 １．１．２秸秆粉和微生物 玉米秸秆采自天津市西 青区程村．粉碎成粒径为０．８ ｍｍ的粉末，经高压湿 热灭菌后烘干备用 微生物为天津理工大学环境科 学与安全工程学院微生物实验室筛选的降解纤维 素５号菌群和６号菌群 １．１．３试剂及培养基牛肉膏蛋白胨培养基：５ ｇ／Ｌ 牛肉膏＋１０ ｇ／Ｌ蛋白胨＋５ ｇ／Ｌ ＮａＣ１，ｐＨ ７．２ ７．４。降 解纤维素菌群用培养基：５ Ｌ蛋白胨＋１ ｇ／Ｌ酵母 粉＋５ ｇ／Ｌ ＮａＣＩ＋２ ｇ／Ｌ ＣａＣＯ３＋０．５ ｇ／Ｌ ＫＨ２ＰＯ４＋０．５ ｇ／Ｌ ＭｇＳＯ４－４－体积分数０．０５％的微量元素液＋５ Ｌ 秸秆粉（过４０目筛）。生理盐水：９ ｇ／Ｌ的ＮａＣ１， １２１ ｏＣ高压湿热灭菌３０ ｍｉｎ。营养液：２．４ ｇ／Ｌ ＮＨ４ＮＯ３＋３ ｇ／Ｌ ＫＨ２ＰＯ４＋１．２ ｇ／Ｌ ＫＣ１＋０．０８ ｇ／Ｌ ＺｎＳ０４＂７Ｈ２０＋３ ｇ／Ｌ Ｃａ（ＮＯ３）２・４Ｈ２０＋１ ｇ／Ｌ ＭｇＳＯ４・ ７Ｈ２０＋０．５ ｇ／Ｌ ＦｅＳＯ４・７Ｈｚ０＋０．６ ｇ／Ｌ ＥＤＴＡ・２Ｎａ＋０．２ ｇ／Ｌ ＫＩ＋０．１ ｇ／Ｌ ＭｎＳ０４＋０．０１ ｇ／Ｌ ＣｕＳ０４＋０．０１ ｇ／Ｌ ＣｏＣ１２＋Ｏ．０３ ｇ／Ｌ硼酸＋０．０１ Ｌ钼酸钠，ｐＨ中性或弱 碱性。 １．２实验方法 １．２．１秸秆发酵菌悬液的制备：将５号和６号菌 群分别接种于降解纤维素菌群用培养基．在３７℃恒 温培养箱内单独培养４８ ｈ后．将菌悬液浓度调整至 约为５￣１０７ ＣＦＵ／ｍＬ，待用 平均每克秸秆粉加人５ 号和６号菌悬液各２ ｍＬ。加入一定量的营养液使其 含水率为７０％Ｅ引，将加好菌液和营养液的秸秆粉置 于经过消毒的塑料瓶内，瓶口用无菌纱布封盖，于 室温自然发酵１５ ｄ。 １．２．２混合土壤的制备 将秸秆粉和发酵秸秆粉 分别与天然土及灭菌土按体积比ｌ：３的比例混合均 匀．得到４种混合土壤：秸秆粉＋天然土、秸秆粉＋灭 菌土、发酵秸秆粉＋天然土、发酵秸秆粉＋灭菌土。 １．２＿３土壤理化性质的测定容重、总孔隙度、液 相率、气相率的测定方法参考文献［９］。ｐＨ：１：２．５浸 提法（ｐＨ计）；电导率（ＥＣ）：１：５浸提法；有机质：重 铬酸钾容量法：速效Ｎ：碱解扩散法；速效Ｐ：碳酸氢 钠浸提一钼锑抗比色法．ＧＢ １２２９７—９０：速效Ｋ：四苯 硼钠比浊法 ２结果与分析 ２．１ 加入秸秆粉对盐碱土壤物理性质的影响 土壤的物理性质主要反映了其保水、透气性能 及其重量大小ｌｌ０，ｎ］。六种土壤的物理性质见表１。土 壤容重是土壤紧实度的指标。过大或过小均不利于 作物生长．以０．６７０～１．２６０ ｇ／ｍＬ较适宜＿ｌ２］。本研究 中天然土和灭菌土的容重均偏大．加入秸秆粉或发 酵秸秆粉后土壤的容重降低．在适宜种植作物的范 围内。其中添加发酵秸秆粉的土壤容重更小。土壤 总孔隙度的大小关系着土壤的透水性、透气性、导 热性和紧实度．液相率和气相率则分别反映土壤的 持水率和透气性 １３Ａ４１。加入秸秆粉，尤其是发酵秸秆 粉后．土壤的总空隙度和液相率都明显升高。持水 力和透气性能增强．更适合作物生长 土壤灭菌与 否对土壤的物理性质没有太大影响 表１ 六种土壤的物理性质 土壤 容ｉＲ／／ｇ／ｍＬ总孔隙度Ｉ／％液相率／１％气相率／１％ ２．２加入秸秆粉对盐碱土壤化学性质的影响 土壤的化学性质主要反映了土壤本身对养分 的供应能力及对外加养分的缓冲能力．六种土壤的 化学性质见表２ 土壤的酸碱性主要与组成土壤的化学组分有 关，中性条件较为适合作物生长＿１５］，天然土壤ｐＨ高 达８．６５，不适合作物生长，加入秸秆粉后，ｐＨ有所下 降，尤其是加入发酵的秸秆粉以后，ｐＨ降到８左右 电导率（ＥＣ）是土壤水溶性盐的指标，其值太低不足 ４８０８ 湖 北 农 业 科学 ２０１１正 以维持作物生长．太高则抑制作物生长．甚至导致 盐害．一般土壤ＥＣ值在０．３６～０．６５ ｍＳ／ｅｍ适合作物 生长［ ］。天然土壤的ＥＣ值偏低．而加入秸秆粉或发 酵秸秆粉后土壤ＥＣ值明显升高．达到适合作物生 长的范围 土壤含盐量是土中所含盐分的质量占干 土质量的比例＿１７］ 本研究中天然土壤属于中度盐渍 化土壤（０．２％～０．４％）．加入秸秆粉后含盐量降为轻 度盐渍化水平（０．１％ ０．２％）．但加入发酵秸秆粉后 含盐量有所升高．这可能是发酵秸秆时加入的营养 液没有被完全吸收利用所致 土壤有机质对土壤形成、土壤肥力、环境保护 及农林业可持续发展等方面都有极其重要的作用。 加入秸秆粉和发酵秸秆粉提高了土壤有机质含量， 在一定程度上提高了土壤肥力．可以促进作物生 长。氮、磷、钾是植物生长所必需的营养元素，其供 应状况直接影响到作物的产量和品质，是作物生产 中的主要因子Ｄ８，１９］ 加入秸秆粉可以大幅度提 高土壤速效Ｎ、Ｐ、Ｋ的含量，使其更好地提供作物生 长所需养分．促进作物生长．尤其是加入发酵秸秆 粉后．土壤速效Ｎ含量提高了４３．５％．速效Ｐ含量 提高了４１．１％．速效Ｋ含量提高了ｌ６．５％ 土壤灭菌 与否对土壤化学性质没有明显的影响。 ３结论 对天然土壤及加入秸秆粉或发酵秸秆粉后的 混合土壤的理化性质的分析表明．加入秸秆粉可以 明显改善盐碱土壤的理化性质．尤其是加入发酵秸 秆粉后，土壤的容重和ｐＨ明显降低，总孔隙度和营 养物质含量大幅度升高．更适合作物的生长。土壤 是否灭菌对其理化性质没有太大影响。在盐碱土壤 中添加秸秆粉或发酵秸秆粉对作物生长的促进作 用需要在实际生产中进行验证 秸秆粉在土壤中的 添加比例以及秸秆粉的发酵工艺等也还有待于进 一步深人探讨 参考文献： ［Ｉ］ＤＡＹ Ｊ Ｅ Ｌ，ＶＡＮ ＤＥ ＷＥＥＲＤ Ｈ Ａ，ＥＤＷＡＲＤＳ Ｓ Ａ．Ｔｈｅ ｅｆｌｅｅｔ ｏｆ ｖａｒｙｉｎｇ ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｓｔｒａｗ ｂｅｄｄｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ｇｒｏｗｉｎｇ ｐｉｇｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ Ａｎｉｍａｌ Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００８，１０９ （２—４）：２４９—２６０． ［２］张艳丽，王飞，赵立欣，等．我国秸秆收储运系统的运营模式、 存在问题及发展对策［Ｊ］．可再生能源，２００９，２７（１）：１－５． ［３］ＰＥＴＲＩＣ Ｉ，ＳＥＳＴＡＮ Ａ，ＳＥＳＴＡＮ Ｉ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｗｈｅａｔ ｓｔｒａｗ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｎ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｏｆ ｐｏｕｌｔｙｒ ｍａｎｕｒｅ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２００９，８７（３）：２０６—２１２． ［４］ＦＬＡＶＩＮ Ｃ．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａ ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ ｅｃｏｎｏｍｙ［Ａ］．Ｔｈｅ Ｗｏｒｌｄ Ｗａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｗｏｄｄ ２００８：Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ａ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｅｃｏｎｏｍｙ［Ｍ］．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｗ．Ｗ．Ｎｏ．ｏｎ＆Ｃｏｍｐａ— ｎｙ，Ｉｃｎ．２００８． ［５］常栋，王润琴．农作物秸秆的利用途径及建议［Ｊ］．甘肃农业 科技．２０１０（３）：５２—５４． ［６］王璐，肖 健．农作物秸秆利用技术现状及发展对策［Ｊ］．安 徽农学通报，２０１０，１６（１５）：１６６—１６８． ［７］ ＧＡＩＮＤ Ｓ，ＰＡＮＤＥＹ Ａ Ｋ． Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｃｒｏｐ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ａｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｆｕｎｇａｌ ｉｎｏｃｕｌａｎｔｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂａｓｉｃ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００５，４５（４）：３０１— ３ｌ１． ［８］杨治平．玉米秸秆利用概况及秸秆发酵前景展望［Ｊ］．当代农 机．２０１０（８）：７０—７１． ｆ９］程斐，孙朝晖，赵玉国。等．芦苇末有机栽培基质的基本理化 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