顏墩煒，黃 強(qiáng)，陳海玲，陳 芝，黃 枝，郭媛貞

（莆田市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 福建莆田 351106）

土壤在植物的生長(zhǎng)發(fā)育中有著不可以取代的作用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以土壤為基底，然而隨著人類社會(huì)對(duì)土壤需求的擴(kuò)展，對(duì)其造成的破壞也日益嚴(yán)重。我國農(nóng)田土壤污染率從20 世紀(jì)不足5%上升至2014 年的19.4%[1]，土壤板結(jié)、鹽漬酸化以及農(nóng)作物中金屬和有毒物質(zhì)殘留等問題日趨突出，受農(nóng)藥、有機(jī)毒物、重金屬等污染的農(nóng)田已達(dá)2500 萬hm2，全國受污染土壤面積超過了耕地面積的1/10[2]。土壤調(diào)理劑原材料來源廣泛、操作簡(jiǎn)單，具有改善土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)土壤酸堿性、修復(fù)污染土壤、調(diào)節(jié)土壤微生物區(qū)系等優(yōu)點(diǎn)，被用于修復(fù)退化土壤、清除土壤污染[3-6]。牡蠣殼作為土壤調(diào)理劑具有易獲取、價(jià)格低和對(duì)環(huán)境友好等多種優(yōu)勢(shì)，其主要成分為Ca-CO3，煅燒后為CaO[7]。羅漢華等[8]研究表明，施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑能夠提高水稻產(chǎn)量，有效降低土壤中重金屬Cd 和Pb 含量。趙麗芳等[9]發(fā)現(xiàn)，牡蠣殼粉能夠消除土壤酸化，通過提高土壤脫氫酶（DHA）、堿性磷酸單酯酶（ALP）、無機(jī)焦磷酸酶（IPP）的活性改善土壤磷營養(yǎng)狀況，可提高作物產(chǎn)量。許玲玲等[10]和李雁喬等[11]研究指出，牡蠣殼粉能夠降低甜瓜和琯溪蜜柚的果實(shí)糖酸比，提高維生素C 含量和改善果實(shí)品質(zhì)。柳開樓等[12]認(rèn)為，施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑可以使旱地花生在紅壤地增產(chǎn)，活化土壤養(yǎng)分，降低土壤潛性酸含量，防止土壤酸化。孫薊鋒[13]研究表明，施用牡蠣殼粉調(diào)理劑能夠顯著提高土壤脲酶、堿性磷酸酶和過氧化氫酶的活性，提高土壤pH。目前，關(guān)于牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑多數(shù)集中在水稻、花生、煙草等作物上，而且以盆栽試驗(yàn)為主，在大田栽培生產(chǎn)中的應(yīng)用研究較少。筆者以廣泛種植的葉菜類作物小白菜（Brassica campestrisL.ssp.chinensisMakino）為研究對(duì)象，開展牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑不同用量梯度的田間試驗(yàn)，探討不同用量牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)土壤理化性質(zhì)及小白菜農(nóng)藝性狀和品質(zhì)的影響，為其在農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供一條可行的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省莆田市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)基地，該地屬典型的亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，平均溫度20 ℃，年降雨量1500 mm，年均日照時(shí)數(shù)1 995.9 h。試驗(yàn)地土壤類型為重壤土，土壤基本理化性質(zhì)為：pH 6.4，交換性鈣和交換性鎂含量（b）分別為6.42、1.62 cmol·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量（w，下同）19.4 g·kg-1，全氮、全磷、全鉀含量分別為0.136%、0.148%、2.44%，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為101.7、97.6、482 mg·kg-1，有效Cd 含量為0.049 mg·kg-1。

1.2 材料

供試小白菜品種為日本武藏野種苗園株式會(huì)社育成的青梗小白菜品種早生華京，于2021 年10月22 日播種，每個(gè)小區(qū)按10.5 g 的播種量均勻撒播。牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑選用福建省瑪塔農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)的特貝鈣土壤調(diào)理劑（CaO 含量≥45%，pH 為8.5～10.5，有機(jī)質(zhì)含量1.88%），該公司將牡蠣殼通過保護(hù)性烘焙煅燒工藝，在獲取氧化鈣的基礎(chǔ)上，最大程度地保留了牡蠣殼的有機(jī)養(yǎng)分，且具有造粒（0.28 mm）均勻、比表面積大等特點(diǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以常規(guī)施肥為CK，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上增施不同牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑施用量水平（T1～T5），分別為750、1500、2250、3000、3750 kg?hm-2，每個(gè)處理4 次重復(fù)，每個(gè)處理小區(qū)面積11 m2（1.1 m×10.0 m），共24 個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列。常規(guī)施肥于播種前一周結(jié)合整地施入三元復(fù)合肥（N、P、K質(zhì)量比為18∶18∶18）750 kg?hm-2作為基肥，牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑和基肥混勻一起施用，于播種后17 d和27 d 每個(gè)小區(qū)分別追施尿素200 g，不同處理除所施土壤調(diào)理劑用量不同外，其他田間管理均一致。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 土壤理化性質(zhì)的測(cè)定 于土壤調(diào)理劑施用前按照“S”型取樣法選取5 個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)用土壤取樣器取20 cm 深的土樣，測(cè)定基底土壤相關(guān)理化性質(zhì)。在小白菜采收后，于T2、T3、T4（表1）3 個(gè)小區(qū)，以相同方法提取土樣，每個(gè)處理3 次重復(fù)，按NY/T 1221—2007 相關(guān)土壤測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定水溶性鹽總量、有機(jī)質(zhì)含量、有效磷含量、機(jī)械組成、交換性鈣含量、交換性鎂含量，按NY/T 889—2004 測(cè)定速效鉀含量，按《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析法》方法測(cè)定堿解氮含量，按NY/T 56—1987 測(cè)定全氮含量，按GB/T 237239—2009 測(cè)定有效鎘含量，按NY/T 1377—2007 土壤測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定pH。

表1 牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)株高和單株質(zhì)量的影響

1.4.2 小白菜農(nóng)藝性狀與品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定 小白菜于2021 年12 月1 日采收，采收時(shí)每個(gè)處理選取12 棵植株，4 次重復(fù)，按《不結(jié)球白菜種質(zhì)源描述規(guī)范》測(cè)量株高、葉片長(zhǎng)、葉片寬、葉柄長(zhǎng)、葉柄寬、葉質(zhì)量、葉柄質(zhì)量，并稱量單株質(zhì)量，小白菜葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×葉面積系數(shù)（0.66）。用SPAD-502 Plus（日本）葉綠素測(cè)量?jī)x測(cè)定葉綠素含量（SPAD），每個(gè)植株取一片葉測(cè)3 個(gè)點(diǎn)取平均值，每個(gè)處理取12株，4 次重復(fù)；選取T2、T3、T4 這3 個(gè)經(jīng)濟(jì)性狀較好的（表1）小區(qū)和CK，在其中隨機(jī)取新鮮樣品500 g，每個(gè)處理3 次重復(fù)，按GB 5009 測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定植株維生素C、鈣、蛋白質(zhì)、粗纖維等相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2019 和SPSS 26.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)分析，用Microsoft Excel 2019 軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)小白菜農(nóng)藝性狀的影響

由表1 可知，僅T3 處理的株高顯著高于CK，比CK 增加4.49%，其他施用土壤調(diào)理劑處理小白菜株高與對(duì)照均無顯著差異；小白菜單株質(zhì)量隨著土壤調(diào)理劑施用量的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，表現(xiàn)為T3＞T2＞T4＞T5＞T1＞CK，除T1 外，其他處理的單株質(zhì)量都顯著高于CK，T3 處理單株質(zhì)量最大，比CK 增加44.51%。

由表2 可以看出，不同用量牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)小白菜葉片生長(zhǎng)的影響有一定差異，增施土壤調(diào)理劑后小白菜的葉長(zhǎng)、葉柄寬、葉柄質(zhì)量、葉質(zhì)量和葉面積都隨著土壤調(diào)理劑施用量的增加呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，葉寬和葉柄長(zhǎng)隨土壤調(diào)理劑施用量的增加表現(xiàn)為先增后降再增的趨勢(shì)，T2 處理的葉寬和葉柄長(zhǎng)最大，比CK 分別增加12.84%和2.82%，葉長(zhǎng)、葉柄寬、葉柄質(zhì)量、葉質(zhì)量、葉面積均在施用量為2250 kg·hm-2（T3）時(shí)達(dá)到最大值，較CK分別提高5.38%、11.73%、25.79%、26.38%、18.25%，均顯著高于CK，表明T3 處理對(duì)小白菜的葉片長(zhǎng)勢(shì)促進(jìn)效果最好。各處理與對(duì)照的幫葉比差異均不顯著，T3 與T4 處理之間幫葉比差異顯著，其他處理間差異不顯著。

表2 牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)葉片的影響

由圖1 可知，小白菜的SPAD 隨著牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑施用量的增加呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，在T4 時(shí)最高，相比CK 增加4.03%，T5 開始下降，但仍高于CK。除T1 和T2 外，其他處理的SPAD都顯著高于CK。

圖1 牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)SPAD 的影響

2.2 牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)小白菜品質(zhì)的影響

由圖2 可知，施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑后，小白菜中蛋白質(zhì)含量相比于CK 都有所提高，表現(xiàn)為T3＞T4＞T2＞CK，T3 蛋白質(zhì)含量最高，為1.72 g·100 g-1，比CK 增加10.97%。施用土壤調(diào)理劑后，T2 和T3處理小白菜粗纖維含量較CK 分別增加12.77%和6.38%，但與CK 差異不顯著。T3 和T4 處理中小白菜中鈣含量分別為646.67 和684.67 mg·100 g-1，比CK 分別增加12.60%和19.21%。施用土壤調(diào)理劑后小白菜維生素C 含量有所提升，T2 和T4 處理小白菜維生素C 含量為30.8 和28.23 mg·100 g-1，較CK 分別增加33.74%和22.58%，各處理間差異均不顯著。

圖2 牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)小白菜品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.3 牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

由表3 可見，施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑后，土壤pH 和交換性鈣含量相比于CK 有所下降，但差異均不顯著，T2 和T3 處理pH 比CK 分別降低6.94%和3.02%，T2 處理土壤中交換性鈣含量最低，比CK 降低9.51%。各處理交換性鎂含量和CK 相比差異不顯著。土粒密度在T4 處理下最高，為2.55 g·cm-3，相比于CK 增加了5.81%。

表3 牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

由表4 可以看出，牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑可以提高土壤中氮含量，T2 處理氮含量最高，全氮和堿解氮含量相比于CK 分別提高5.65%和5.73%。土壤中全磷含量與CK 差異不顯著，T2 處理最高；但有效磷含量隨著土壤調(diào)理劑用量的增加而減少，T3、T4 有效磷含量比CK 分別降低13.99%和17.94%，均顯著低于CK。施用土壤調(diào)理劑后T2 和T4 速效鉀含量相較于CK 有所降低，但差異不顯著，較CK分別降低8.24%和4.16%；T3 速效鉀含量比CK 增加1.44%，但差異不顯著。施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑后，T2、T3 土壤有機(jī)質(zhì)含量相比于CK 分別增加1.27%和1.58%，T4 處理比對(duì)照降低4.01%。CK 中土壤有效Cd 含量為0.052 mg·kg-1，施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑后，T2 土壤有效Cd 含量最高，但也僅有0.054 mg·kg-1，表明施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑并不會(huì)導(dǎo)致土壤中有效Cd 含量顯著增加。

表4 牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

2.4 相關(guān)性分析

采用Pearson 相關(guān)分析對(duì)小白菜農(nóng)藝性狀、品質(zhì)指標(biāo)和土壤性質(zhì)相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果表明（表5），土壤有效磷含量與葉面積、葉片質(zhì)量之間呈顯著負(fù)相關(guān)，而施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑后，土壤中有效磷含量顯著下降，表明牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑可促進(jìn)小白菜對(duì)有效磷的吸收從而提高生物量。土壤pH與有機(jī)質(zhì)、全氮、有效Cd 含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與堿解氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與交換性鈣含量呈極顯著正相關(guān)。有機(jī)質(zhì)含量與全氮含量呈極顯著正相關(guān)，與交換性鈣含量呈顯著負(fù)相關(guān)。菜體中蛋白質(zhì)含量與粗纖維含量、鈣含量均呈顯著正相關(guān)。

表5小白菜農(nóng)藝性狀、品質(zhì)指標(biāo)和土壤性質(zhì)相關(guān)性分析

3 討 論

3.1 牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)土壤養(yǎng)分和有效Cd 含量的影響

本研究結(jié)果表明，與對(duì)照相比，施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑可以提高土壤中全氮含量（2.42%～5.65%），提高堿解氮含量（2.85%～5.73%），這可能是施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑有效增加了作物根際細(xì)菌、固氮菌和放線菌的數(shù)量，有助于土壤中總氮素的積累[14]。土壤中的速效養(yǎng)分可以被植物直接吸收利用[15]，其含量高低可以用來評(píng)價(jià)土壤供應(yīng)養(yǎng)分的能力[16]。本試驗(yàn)土壤中速效鉀（T3 除外）和有效磷的含量相比于CK 有所下降，最高分別下降8.24%和17.94%。這可能是施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑促進(jìn)了植物根系發(fā)育，提高了根系活力[17]，同時(shí)使土壤微生物類群向細(xì)菌化方向發(fā)展，出現(xiàn)了具有解磷、解鉀和固氮作用的功能菌群，有助于難溶性磷向速效磷的轉(zhuǎn)化，有效提升了小白菜對(duì)土壤中所含的氮、磷、鉀等多種速效養(yǎng)分的吸收能力和綜合利用率[13-14]，從而有效提高小白菜產(chǎn)量。另外也有研究表明，小白菜為喜鈣作物，鈣肥可促進(jìn)植株葉部和莖部對(duì)磷素的吸收以及葉片對(duì)鎂素的吸收，有效提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。馮密等[18]和GAO等[19]研究發(fā)現(xiàn)，植物生物量與土壤中有效磷和速效鉀含量呈負(fù)相關(guān)，隨著植物生物量增加，土壤中速效鉀和有效磷含量降低，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。但也有研究指出，土壤中交換性Ca2+易與土壤中的HOP42-經(jīng)化學(xué)作用產(chǎn)生Ca-P化合物，使磷的有效性降低[2]，這也可能是施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑后土壤中有效磷和交換性鈣含量降低的一個(gè)原因。

牡蠣殼具有吸附性，能夠吸附海水中的重金屬，牡蠣殼粉中的重金屬可能會(huì)釋放到土壤中，導(dǎo)致土壤鎘含量超標(biāo)，但本試驗(yàn)結(jié)果表明施用750～3750 kg?hm-2的牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑后，土壤中有效Cd 含量與對(duì)照差異不大，最高僅為0.054 mg·kg-1，遠(yuǎn)低于《環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 1516—2008）中土壤Cd 污染的最低風(fēng)險(xiǎn)篩選值。

3.2 牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)土壤pH的影響

有研究表明，在酸性土壤（pH＜6）中施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑能夠使土壤pH 顯著提高[11-12，16，20-21]，本試驗(yàn)卻未達(dá)到明顯調(diào)節(jié)pH 的效果，其原因可能是：（1）牡蠣殼粉對(duì)pH 提升的能力有限。本試驗(yàn)供試基底土壤pH 為6.4，根據(jù)我國土壤酸堿度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[2]，屬弱酸性土壤，前人研究大多以pH＜6 的酸性土壤盆栽試驗(yàn)，且大田土壤水肥條件和氣候環(huán)境較為復(fù)雜，故施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑提升pH 的效果不明顯。許玲玲等[17]在pH 為6.09 的微酸性土壤中施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑，最終pH 也僅提高了0.06；（2）施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑后，土壤pH會(huì)經(jīng)歷先升后降的過程，最終趨于平穩(wěn)，前期是因?yàn)槟迪牃し蹫閴A性，能夠中和土壤溶液中的活性酸H+，因此pH 升高，后期土壤pH 呈下降趨勢(shì)，這可能是因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)在礦化過程中，土壤硝化作用使得銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，產(chǎn)生的H+降低了土壤pH[22]。雖然施用牡蠣殼粉對(duì)提升pH 不顯著，但趙麗芳等[9]研究表明其可提高潛性酸含量，降低土壤交換性酸總量，加強(qiáng)酸化緩沖。

3.3 牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)小白菜品質(zhì)的影響

小白菜為喜鈣作物，鈣肥可有效提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[23]。筆者的試驗(yàn)表明，施用2250、3000 kg·hm-2牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑可以提高小白菜植株中鈣含量，但與對(duì)照相比差異不顯著，其原因可能是鈣自根系向地上部運(yùn)輸十分緩慢，而小白菜生長(zhǎng)周期短，所以對(duì)菜體中鈣含量的影響不顯著。有研究表明，小白菜體內(nèi)的葉綠素含量隨著土壤中可溶性鈣含量的增加而增加，增施鈣肥可以提高植物抗氧化酶系統(tǒng)活性，進(jìn)而促進(jìn)光合作用[24-25]，牡蠣殼粉土壤調(diào)劑中含有大量的鈣，這可能是小白菜葉綠素含量增加的原因。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在微酸性土壤中施用牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)提高土壤pH、交換性鈣和交換性鎂含量效果不顯著，施入750～3750 kg·hm-2的牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑均可促進(jìn)小白菜葉綠素合成，提高小白菜產(chǎn)量，1500～3000 kg·hm-2牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑用量能夠增加土壤中氮元素含量，促進(jìn)有效磷的吸收和利用，提高小白菜維生素C 和蛋白質(zhì)含量。綜合考慮，在小白菜種植中施用2250 kg·hm-2（T3）的牡蠣殼粉土壤調(diào)理劑對(duì)提高小白菜產(chǎn)量和長(zhǎng)勢(shì)效果最好，且一定程度上改良土壤理化性質(zhì)，提高小白菜品質(zhì)。