周曉瑩 關(guān) 冰 于國(guó)慶 趙 艷 李杰穎

（1.撫順礦業(yè)集團(tuán)工程技術(shù)研究中心 遼寧撫順113008；2.遼寧省沙地治理與利用研究所 阜新123000）

目前，我國(guó)土壤退化問題日趨突出，風(fēng)蝕荒漠化面積達(dá)33 萬hm2，其中耕地養(yǎng)分不同程度的減退、土壤可耕作面積大幅度減少， 對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境產(chǎn)生了巨大的影響。 我國(guó)風(fēng)沙地分布區(qū)主要在半干旱區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶， 遼寧省境內(nèi)集中分布在遼西北地區(qū)[1]。干旱少雨、風(fēng)蝕沙化是該類區(qū)域的特點(diǎn)，也是制約其農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素，為了穩(wěn)定糧食產(chǎn)量，在防止土壤沙化面積擴(kuò)大的同時(shí)， 應(yīng)積極改良宜耕沙地[2]。目前土壤改良的基本措施主要有土壤水利改良、土壤工程改良、土壤生物改良、土壤耕作改良、土壤化學(xué)改良[3]。 因此，尋找一種適宜的風(fēng)沙地改良措施及天然的土壤改良劑來提高土壤肥力尤為重要。

油頁(yè)巖 （oil shale） 又稱油母頁(yè)巖， 是一種含有15%~50% 有機(jī)質(zhì)的沉積巖，主要成分為二氧化硅、有機(jī)物和氧化鋁[4]。 目前已確定了油頁(yè)巖含有以下16 種高等植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素：碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、磷(P)、鉀(K)、鈣（Ca）、鎂（Mg）、硫（S）、鐵（Fe）、錳（Mn）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉬（Mo）、硼（B）、氯（Cl）。 具有一定的黏結(jié)性、黏著性、可塑性、吸附性等，還具有一定的保肥、供肥能力[5]。

本研究的目的在于將油頁(yè)巖工業(yè)的廢棄物作為一種外源有機(jī)肥及固沙材料應(yīng)用于風(fēng)沙土地， 解決風(fēng)沙土養(yǎng)分貧瘠、土壤結(jié)構(gòu)性差、肥力低下的問題。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用風(fēng)沙土取自遼寧省風(fēng)沙地改良利用研究所章古臺(tái)試驗(yàn)基地，取樣深度為0～20 cm，風(fēng)干后過16 目土壤篩備用。 供試油頁(yè)巖由撫順礦業(yè)集團(tuán)工程技術(shù)研究中心提供，樣品風(fēng)干后過篩測(cè)定有機(jī)質(zhì)（重鉻酸鉀容量法-外加熱法）、pH （水土比 2.5∶1，pH 計(jì)法）、堿解氮（堿解擴(kuò)散法）、有效磷（碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法）、 有效鉀 （醋酸銨浸提-火焰光度計(jì)法）、陽離子交換量CEC（乙酸鈉-火焰光度法）。 測(cè)得的各項(xiàng)指標(biāo)見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018 年3 月進(jìn)行，采用盆栽法，每盆裝入風(fēng)沙土5 kg。油頁(yè)巖添加量設(shè)計(jì)5 個(gè)水平，處理1：0（CK）；處理 2：75 g；處理 3：150 g；處理 4：300 g；處理5：500 g，3 次重復(fù)，隨機(jī)排布，要求油頁(yè)巖按比例與土壤混勻后再裝入花盆。 供試燕麥品種為揚(yáng)州大學(xué)魏臻武教授提供的淮燕1 號(hào)（品系），播種量為出苗后每盆間苗至20 株。 試驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行，室溫控制在20℃左右，每3～5 d 澆一次水，定期保持土壤含水量為田間持水量的60%（稱重法）。 將采集到的環(huán)刀土樣（體積為100 cm3）烘干稱量，計(jì)算得出容重和孔隙度；用室內(nèi)環(huán)刀法測(cè)定土壤田間持水量。

燕麥生物量： 于出苗45 d 取20 株燕麥苗體，將根、莖、葉分離，在 105℃下殺青 30 min、80℃下烘干至恒重，稱量并計(jì)算根冠比。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel 2010 做基本處理，獲得各項(xiàng)性狀參數(shù)后，用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行方差分析（ANOVA）和 Pearson 相關(guān)性分析，Duncan 法檢驗(yàn)差異顯著性水平（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 油頁(yè)巖不同添加量對(duì)風(fēng)沙土保水持水能力的影響

土壤容重和孔隙度代表著土壤的松緊狀況，由表2 可知，隨著油頁(yè)巖添加量的增加，土壤容重呈降低趨勢(shì)，但各處理間差異不顯著，添加油頁(yè)巖后，土壤容重在1.53～1.58 g/cm3之間，比對(duì)照降低了3.07%~6.13%；土壤孔隙度即單位體積內(nèi)土壤孔隙所占的百分比，一般沙質(zhì)土壤顆粒粗、表面積小、接觸點(diǎn)少、空隙數(shù)量少，總孔隙度小（30%~45%），壤質(zhì)土壤孔隙度居中（40%~50%），孔徑分配較適當(dāng)，既有一定數(shù)量的大孔隙，又有較多的小孔隙。 試驗(yàn)結(jié)果表明，油頁(yè)巖與沙土混合后， 土壤總孔隙度隨著油頁(yè)巖用量的增加而增加，并且在處理5 達(dá)到最大值，與CK 形成顯著差異。 綜合土壤容重和總孔隙度兩項(xiàng)指標(biāo)的變化，可以看出油頁(yè)巖可以改善土壤松緊狀況。

對(duì)土壤含水量的影響比較顯著， 隨著油頁(yè)巖用量的增加表現(xiàn)出直線上升的趨勢(shì)， 表現(xiàn)為處理5＞處理4＞處理3＞處理2＞處理1，并且在處理5 達(dá)到最大值，表現(xiàn)出顯著差異，說明油頁(yè)巖可以顯著提高土壤含水量，增加土壤供水能力。 油頁(yè)巖與沙土復(fù)配后，土壤田間持水量、 飽和含水量和毛管孔隙度均隨之增加， 分別比處理 1 （CK） 增加 9.06%、19.27%、10.27%。 說明油頁(yè)巖的添加可以提高土壤的保水持水能力。

2.2 油頁(yè)巖不同添加量對(duì)燕麥苗期生物量的影響

附圖 油頁(yè)巖對(duì)燕麥苗期生物量積累的影響

表3 油頁(yè)巖對(duì)燕麥苗期每20 株生物量分配的影響（單位：g）

油頁(yè)巖與沙土復(fù)配后，促進(jìn)了燕麥苗期地上、地下生物量的積累（附圖、表3），燕麥根系、莖、葉生物量均隨著油頁(yè)巖用量的增加而增加，當(dāng)油頁(yè)巖用量達(dá)到最大時(shí)，地上、地下生物量均達(dá)到最大值，顯著高于對(duì)照（P＜0.05），總生物量比對(duì)照增加了 36%。 說明油頁(yè)巖可以為土壤補(bǔ)充外源養(yǎng)分， 具有一定的氮肥效應(yīng)，促進(jìn)燕麥植株的生長(zhǎng)及生物量積累。

從根冠比和莖葉比兩項(xiàng)指標(biāo)可以看出（表3），油頁(yè)巖能夠促進(jìn)燕麥地上部分的生長(zhǎng)，產(chǎn)生肥效作用。而從兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)油頁(yè)巖不同施用量的響應(yīng)效果來看，高用量油頁(yè)巖將會(huì)造成燕麥幼苗的抗逆性生長(zhǎng)，分析認(rèn)為這可能與油頁(yè)巖本身的酸堿度（pH）有關(guān)。

3 結(jié)論

油頁(yè)巖是一種富含有機(jī)物的沉積巖， 可以為作物提供持續(xù)性的養(yǎng)分供給， 對(duì)氮磷鉀元素具有較強(qiáng)的吸附解吸能力[7]，可用于大量的肥料生產(chǎn)，也可作為土壤有機(jī)物料直接施用[8]。 本試驗(yàn)中，油頁(yè)巖與沙土復(fù)配成土對(duì)燕麥苗期地上、 地下生物量的積累均起到了促進(jìn)作用； 對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在降低了土壤容重、增加了土壤孔隙度、增加了土壤含水量及田間持水量。

說明油頁(yè)巖的配施可以提高土壤養(yǎng)分水平，特別是提高了土壤有機(jī)質(zhì)和氮的含量， 促進(jìn)植物生長(zhǎng)及干物質(zhì)積累，同時(shí)提高了土壤保水持水性能，改善土壤物理性狀。