李福建，宋旭東，陳新紅*，高 軍

(1.淮陰工學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院；2.江蘇省凹土資源利用重點(diǎn)實驗室，江蘇 淮安 223003)

凹土對小麥幼苗生長和土壤養(yǎng)分及含水量的影響

李福建1,2，宋旭東1,2，陳新紅1,2*，高 軍1,2

(1.淮陰工學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院；2.江蘇省凹土資源利用重點(diǎn)實驗室，江蘇 淮安 223003)

通過小麥盆栽試驗研究不同凹土添加量施到土壤中對小麥幼苗生長和土壤養(yǎng)分及含水量的影響。結(jié)果表明：凹土添加量在<30g/kg時，對小麥出苗率無顯著影響，顯著提高麥苗的根冠比、根系活力以及根長等指標(biāo)，葉片葉綠素和蛋白質(zhì)含量顯著增加；有顯著的保水效果，對土壤養(yǎng)分無顯著影響；凹土添加量在>30g/kg時，會對小麥幼苗生長不利，土壤養(yǎng)分含量降低。

凹土；土壤保水性；養(yǎng)分含量；小麥

0 引言

凹凸棒石粘土(簡稱凹土)是一種天然非金屬粘土礦物，我國自1976年在江蘇六合小盤山首次發(fā)現(xiàn)凹土礦之后，相繼在江蘇、安徽、山東、遼寧等14個省區(qū)發(fā)現(xiàn)了凹土礦點(diǎn)，產(chǎn)量及品位均以江蘇盱眙最好，為世界優(yōu)質(zhì)礦藏[1-4]。凹土不僅在化工、建材、造紙、醫(yī)藥、食品和硅酸鹽等工業(yè)方面得到廣泛應(yīng)用，它也是一種重要的農(nóng)用礦產(chǎn)資源，主要利用其良好的吸附性、濕水后的粘性和可塑性用在農(nóng)藥、肥料及土壤改良等方面。有研究表明：將土壤懸浮液加入凹土培養(yǎng)基中能刺激根的生長[5]，凹土能促進(jìn)番茄、黃瓜、草莓、玉米增產(chǎn)，提高園茄、玉米的粗蛋白含量[6]?？梢姡纪猎诖龠M(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)、改良果實品質(zhì)方面也有可為。但長期以來，凹土的應(yīng)用研究主要集中在提純方法、改性、吸附性能等方面[7-9]，以凹土粉作為土壤改良劑在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用研究較少， 凹土對土壤養(yǎng)分含量及小麥生長的影響研究報道較少[10-11]。

本試驗研究不同凹土添加量對土壤保水性和土壤養(yǎng)分的影響，并以小麥為試驗材料， 通過分析小麥苗期情況及生物量等性狀，研究凹土對小麥苗期生長的影響，為凹土在農(nóng)業(yè)上的進(jìn)一步開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與地點(diǎn)

試驗材料：凹土為江蘇盱眙產(chǎn)的提純凹土(江蘇省凹土資源利用重點(diǎn)實驗室提供)；小麥盆栽用土采自淮安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院小麥試驗田；小麥品種為鄭麥9023，由淮安市農(nóng)科院小麥?zhǔn)姨峁?/p>

試驗地點(diǎn)：淮陰工學(xué)院生化學(xué)院溫室。

1.2 試驗設(shè)計與方法

采用盆缽(規(guī)格：10cm×35cm)種植小麥。試驗處理：凹土添加量分別為0g/kg、10g/kg、20g/kg、30g/kg、40g/kg、50g/kg，共6個處理。將凹土與土壤充分混勻后分裝盆，每盆裝土 1.2 kg。精選大小一致，顆粒飽滿的小麥種子，每盆播種28粒(4×7)，重復(fù)4次。15.84g磷酸二氫鉀和15.85g尿素溶于4L水，每個處理加200ml該營養(yǎng)液，之后各澆水150ml。

1.3 測定項目

1.3.1 土壤保水性的測定

各處理自播種開始相同時間定量澆水，每兩天用電子稱稱盆重，計算凹土土壤的含水量。

1.3.2 小麥幼苗生長特性的觀測

形態(tài)指標(biāo)：小麥出苗率調(diào)查；培養(yǎng)30d后取樣測定葉片數(shù)、根冠比、干物質(zhì)和根系形態(tài)參數(shù)的測定。

根系形態(tài)學(xué)指標(biāo)的測定方法：小心獲取根系，洗凈后經(jīng)數(shù)字化掃描儀(STD1600 Epsom USA)將完整的根系圖象存入計算機(jī)，再用掃描儀配套的WinRhizo根系分析系統(tǒng)軟件(Regent Instrument Inc,Canada)對根系表面積、總根長、平均直徑、根系體積、根尖數(shù)進(jìn)行定量分析。

生理指標(biāo)：葉片葉綠素含量-熱乙醇快速提取法；葉片蛋白質(zhì)含量測定-考馬斯藍(lán)染料結(jié)合法和根系活力的測定-氯化三苯基四氯唑(TTC)法[12]。

1.3.3 土壤酶活性的測定

小麥苗到達(dá)四葉期左右(播種后30d左右)，取出土壤測定各種指標(biāo)：土壤脲酶活性測定，采用苯酚鈉—次氯酸鈉比色法；土壤過氧化氫酶活性測定，采用高錳酸鉀滴定法；土壤蔗糖酶活性測定，采用3,5-二硝基水楊酸比色法[13]。

采用DPS3.01統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，制圖采用Sigmaplot10.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同凹土量對小麥土壤保水性的影響

由圖1可看出，添加凹土的土壤含水量顯著高于對照，說明凹土有一定的保水性，隨凹土添加量的增多，保水性增強(qiáng)。但凹土添加量在10g/kg～30g/kg和30 g/kg～50 g/kg范圍里，各處理之間無顯著差異。

圖1 不同凹土量對小麥幼苗土壤含水量的影響

2.2 不同凹土量對小麥幼苗生長特性的影響

2.2.1 小麥出苗率

隨著凹土添加量的增加，小麥出苗率呈下降趨勢(圖2)。凹土添加量在10g/kg～20g/kg的范圍里，小麥的出苗率與對照無顯著差異，出苗率均高于95%。當(dāng)凹土添加量≥30 g/kg時，小麥的出苗率顯著降低，這可能與凹土添加量增加造成土壤板結(jié)有關(guān)[14]。

圖2 不同凹土量對小麥出苗率的影響

2.2.2 小麥根冠比

不同凹土添加量對小麥苗期根冠比有顯著的影響。由圖3可以看出，在凹土添加量為0～20g/kg的范圍內(nèi)，根冠比是隨凹土添加量的增加而提高，凹土添加量20g/kg時，與凹土添加量呈現(xiàn)出正相關(guān)，但是當(dāng)凹土的添加量超過≥30g/kg后，根冠比則開始下降，凹土量為50g/kg，根冠比最??；凹土量為20g/kg～30g/kg之間，根冠比最高。

2.2.3 小麥根系形態(tài)參數(shù)

不同凹土添加量對小麥苗根系形態(tài)參數(shù)有顯著影響，總體表現(xiàn)為：總根長、根系表面積和根系體積隨凹土量的增多而降低；根系平均直徑和根尖數(shù)隨凹土量的增多是先增加后減少，根系的增粗是植物對不良環(huán)境下的明顯反應(yīng)，可能與凹土添加量偏高導(dǎo)致土壤板結(jié)造成的。凹土添加量為10g/kg～20g/kg處理的多數(shù)根系形態(tài)指標(biāo)與對照無顯著差異，根系表面積、根系平均直徑和根尖數(shù)在30g/kg～50g/kg各處理間無顯著差異；而總根長和根系體積均表現(xiàn)為處理50g/kg的最小。

表1 不同凹土量對小麥苗根系形態(tài)參數(shù)的影響

2.2.4 小麥生理特性

小麥葉片葉綠素、蛋白質(zhì)含量和根系活力均表現(xiàn)為隨凹土量的增多，各指標(biāo)呈下降的趨勢，在0～20g/kg和20～40 g/kg范圍各處理之間無顯著差異，由表2可以發(fā)現(xiàn)，凹土處理對小麥根系的影響要大于葉片，這可能與測定時期在小麥苗期有一定的關(guān)系，苗期小麥主要是根系的生長，根系活力50g/kg處理最低。

2.3 不同凹土量對小麥土壤養(yǎng)分含量的影響

小麥土壤有機(jī)質(zhì)含量在不同凹土添加量間無顯著差異，堿解氮、速效磷和速效鉀含量的變化則表現(xiàn)一致，0～30g/kg處理間無顯著差異，40～50g/kg堿解氮、速效磷和速效鉀含量顯著降低。

表2 不同凹土量對小麥生理特性的影響

3 討論與結(jié)論

凹凸棒石是一種層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水鋁鎂硅酸鹽礦物，其晶體呈棒狀、纖維狀，層內(nèi)貫穿孔道， 表面凹凸相間布滿溝槽，具有較大的比表面積大部分的陽離子、水分子和一定大小的有機(jī)分子均可直接被吸附進(jìn)孔道中。因此，凹凸棒石具有良好的吸附作用、催化作用、流變性和耐熱性等性質(zhì)[15]。袁惠君等人研究認(rèn)為，凹土在小于40g/kg 時能有效促進(jìn)土壤中0.25～5.00mm 粒徑團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，但土壤中過多施用會破壞土壤結(jié)構(gòu)，引起土壤板結(jié)；土壤中添加凹土總體上不影響土壤速效養(yǎng)分含量； 凹土用量大于40g/kg 時對小麥生長和產(chǎn)量有不利的影響[16]。劉左軍等人研究認(rèn)為土壤中添加適量的凹土能改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，但土壤中凹土用量≥80g/ kg時會降低小麥降低出苗率、株高、葉面積、穗粒數(shù)和穗粒重，20～40g/kg時影響不顯著[17]。

本試驗研究認(rèn)為凹土量在10～20g/kg之間有利于小麥幼苗的生長，20～30g/kg之間對小麥幼苗生長與對照無顯著差異，>30g/kg時，顯著降低小麥出苗率，苗期根冠比、根系活力及根長、根系表面積和根系體積。凹土量的多少可能與小麥不同生育時期和土壤類型有一定的關(guān)系。土壤保水性則隨凹土量的增多而提高，但凹土添加越多土壤的空隙度越少，土壤越緊實，會對根系的生長造成不利[18]；楊紅善等人用含30%凹凸棒土的PAAM-atta復(fù)合保水劑試驗認(rèn)為，當(dāng)保水劑用量過大時會一定程度地破壞土壤結(jié)構(gòu)，引起土壤板結(jié)[19]。在本試驗中，凹土量的多少對有土壤有機(jī)質(zhì)含量沒有顯著影響，對堿解氮、速效磷和速效鉀含量則表現(xiàn)為凹土添加量≥40g/ kg時顯著降低，可能與小麥幼苗期，養(yǎng)分吸收量少，其次凹土量的增多，對養(yǎng)分吸附過強(qiáng)。 有研究表明，凹凸棒土可作肥料緩釋劑和緩釋肥料的載體，對養(yǎng)分均能起到緩釋的作用，過多可能會導(dǎo)致肥料的養(yǎng)分釋放過慢，影響作物前期的生長發(fā)育[20-21]。凹土在農(nóng)作物生產(chǎn)上可用于保水劑和肥料緩釋劑等，但與土壤類型、作物種類以及作物不同生育時期都有一定的關(guān)系，需要作進(jìn)一步的研究。

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(責(zé)任編輯:尹曉琦)

Effects of Attapulgite Clay on Water Retention,Soil Nutrient Content and Wheat Growth

LI Fu-jian1,2, SONG Xu-dong1,2,CHEN Xin-hong1,2*，GAO Jun1,2

(1.Faculty of Life Science & Chemical Engineering, Huaiyin Institute of Technology,Huai'an Jiangsu 223003, China;2.Key Laboratory for Palygorskite Science and Applied Technology of Jiangsu Province,Huai'an Jiangsu 223003, China)

Effects of attapulgite clay on water retention, nutrient content in soil and wheat growth were studied by planting the wheat in pots. Results showed that when the attapulgite clay applied into the soil was lower than 30 g/kg, there was no influence on wheat seedling emergence rate, but leaf chlorophyll content, leaf protein content root-shoot ratio, root activity, root length and etc were significantly increased. The attapulgite clay applied into the soil did not affect the soil nutrient, but the water conservation. When the attapulgite clay applied into the soil was more than 30 g/kg, it had adverse effects on wheat growth, and the soil nutrient would be decreased.

attapulgite clay; water retention; nutrient content; wheat growth

2015-01-09

國家星火計劃項目(2014GA69002)；趙其國院士工作站(201264)；江蘇省自然科學(xué)基金項目(BK2013216)

李福建(1993-)，男，河南駐馬店人，主要從事作物栽培與生理研究； * 為通訊作者。

S157.9

A

1009-7961(2015)01-0005-04