梁典雅，許迪豪，盧潔文，胡 崢

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510642）

土壤結(jié)構(gòu)是土壤肥力的重要基礎(chǔ)，土壤結(jié)構(gòu)改良劑是改善土壤結(jié)構(gòu)、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的重要手段之一[1]，它包括高分子類、有機(jī)類、礦物類和其他結(jié)構(gòu)改良劑[2]。土壤結(jié)構(gòu)改良劑具有調(diào)節(jié)土壤酸堿度、提高土壤保水保肥能力、穩(wěn)定并促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成、降低土壤重金屬污染等功能[3，4]。潘金華等人研究表明施用結(jié)構(gòu)改良劑能增加土壤孔隙度、降低土壤容重、調(diào)節(jié)土壤水分[5-7]，吳大付等人表明聚丙烯酰胺和和羧甲基纖維素能夠降低土壤對(duì)磷的吸附固定，提高土壤磷的有效性[8]。龍明杰等人發(fā)現(xiàn)高聚物類結(jié)構(gòu)改良劑能穩(wěn)定土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤對(duì)NH4+和K+的吸附能力，提高土壤保肥能力[9]。本研究選用市售表面活性劑類土壤改良劑，研究其對(duì)土壤性質(zhì)的影響，為緩解土壤退化、保障我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)提供有力支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)方法

采集某工礦污染造成的酸性中度污染農(nóng)田土壤。采樣深度為0～20 cm。供試土壤性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 供試土壤理化性質(zhì)Tab.1 The physical and chemical properties of tested soil

本研究選擇河南省火車頭農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的土壤結(jié)構(gòu)改良劑作為研究對(duì)象：其主要原料為 “脂肪酸甲酯磺酸鈉、聚氧乙烯失水聚醇硬脂酸酯” （用SAA替代，兩種原料均為表面活性劑，且聚氧乙烯失水聚醇硬脂酸酯為高分子聚合類表面活性劑）。SAA的pH值為3.72；改良劑SAA的Cd含量為1.05 mg/kg，Pb含量為126.93 mg/kg。采用10 cm×15 cm的培養(yǎng)盒，每盒裝土3.0 kg，改良劑按土壤質(zhì)量的0.5%施用。培養(yǎng)試驗(yàn)設(shè)置對(duì)照組CK和編號(hào)SAA共2個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)4個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)在暗室中進(jìn)行，溫度控制在（25±2）℃范圍內(nèi)；每2～3 d加1次去離子水，通過(guò)稱重法補(bǔ)足水分，使土壤水分含量保持在最大田間持水量的60%～70%。試驗(yàn)設(shè)置8個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)，分別于培養(yǎng)前以及培養(yǎng)后的第5 d、10 d、15 d、20 d、30 d、40 d、60 d、90 d時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行取樣。

1.2 指標(biāo)測(cè)定與分析

土壤改良劑pH測(cè)定參考NY/T 1973-2010，重金屬Cd、Pb的測(cè)定參考HJ 832-2017。土壤pH值測(cè)定參考NY/T 1121.2-2006；土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法—外加熱法；土壤堿解氮用堿解擴(kuò)散法；土壤有效磷用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提-紫外分光光度計(jì)法；土壤速效鉀用1.0 mol/L乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法；土壤Cd、Pb全量的測(cè)定用同改良劑重金屬測(cè)試方法，土壤有效態(tài)Cd、Pb用CaCl2-DTPA提取劑浸提參考GB/T 23739-2009，測(cè)定用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（ICPAES）；土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體采用濕篩法，選取2 mm、1 mm、0.25 mm、0.053 mm孔徑，室溫條件浸泡5 min，振蕩2 min，振蕩速度為30次/min，振幅為3cm。

用濕篩后粒徑＞0.25 mm團(tuán)聚體（稱為土壤大團(tuán)聚體）含量（R0.25）和團(tuán)聚體平均質(zhì)量直徑（MWD）來(lái)表征不同粒徑土壤團(tuán)聚體的水穩(wěn)性。

首先計(jì)算i粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量所占的比例wi，具體計(jì)算公式如下：

式中：wi——為濕篩后的粒徑團(tuán)聚體總質(zhì)量；i——可為＞2，2～1，1～0.25，0.25～0.053，＜0.053 mm。

然后根據(jù)各粒徑團(tuán)聚體wi，具體計(jì)算公式如下：

式中：Mr＞0.25——粒徑＞0.25 mm團(tuán)聚體的總質(zhì)量。

用某一指標(biāo)值的變化率δ表示該指標(biāo)的變化情況：

ASAA——改良劑處理組某指標(biāo)的測(cè)定值；A0——對(duì)照組某指標(biāo)的測(cè)定值。

數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2021和SPSS 25進(jìn)行作圖與單因素方差分析。

2 結(jié)果

2.1 結(jié)構(gòu)改良劑對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的影響

經(jīng)改良劑SAA處理后，相比5 d，土壤大團(tuán)聚體含量在10 d、30 d明顯增加，在40 d、90 d有所增加但并不顯著，詳見(jiàn)表2。

表2 不同時(shí)間各處理土壤大團(tuán)聚體（R0.25 mm）含量變化率（δ）Tab.2 The change rate of soil macroaggregate(R0.25 mm)content in dif‐ferent treatments at different times %

2.2 結(jié)構(gòu)改良劑對(duì)土壤化學(xué)指標(biāo)的影響

經(jīng)改良劑SAA處理后，相比5 d，第10 d到90 d，土壤pH總體上呈上升趨勢(shì)，土壤有機(jī)質(zhì)含量及有效磷含量無(wú)明顯變化，土壤速效鉀含量、堿解氮含量顯著增加，但土壤陽(yáng)離子交換量并無(wú)顯著差異。在90 d，改良劑SAA提高了土壤有機(jī)質(zhì)，且與對(duì)照相比，在培養(yǎng)過(guò)程中土壤陽(yáng)離子交換量均有提高但取樣間并不顯著，詳見(jiàn)表3。

表3 不同時(shí)間各處理土壤化學(xué)指標(biāo)的變化率（δ）Tab.3 The change rate of soil chemical indexes of different treatments at different times %

2.3 結(jié)構(gòu)改良劑對(duì)土壤Cd、Pb活性的影響

經(jīng)改良劑SAA處理后，與第5 d相比，第90 d土壤有效態(tài)Cd含量的變化率升高但不顯著，有效態(tài)Pb含量的變化率降低，表明與對(duì)照相比，SAA總體上降低了Pb的有效性，對(duì)Cd的有效性無(wú)明顯影響，詳見(jiàn)表4。

表4 不同時(shí)間各處理土壤有效態(tài)Cd、Pb的變化率（δ）Tab.4 The change rate of available Cd and Pb in different treatments at different times %

3 討論與結(jié)論

土壤大團(tuán)聚體的數(shù)量是反映土壤肥力的一個(gè)重要指標(biāo)。聶天宏等研究表明高聚物能夠吸附分散的土粒，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的生成[6]。馬征等研究表明表面活性劑類改良劑能增加土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的數(shù)量，并提高土壤含水率[10]。由結(jié)果來(lái)看，土壤大團(tuán)聚體含量有所增加，土壤速效鉀含量、堿解氮含量顯著增加。有研究表明，聚合物能夠提高土壤對(duì)NH4+和K+吸附能力，提高土壤堿解氮和速效鉀含量，降低土壤酸度[9]。丁寧等研究表明鼠李糖脂表面活性劑對(duì)土壤中的Pb的去除率高于Cd，但月桂基醚硫酸鈉表面活性劑對(duì)Cd的去除率略高于Pb[11]。但在第20 d、40 d和第60 d，土壤有效態(tài)Cd顯著增加。有研究表明，表面活性劑能夠去除土壤中的重金屬離子，但在多種重金屬離子存在時(shí)，表面活性劑的去除作用會(huì)降低[12]。

綜上所述，SAA屬于表面活性劑類土壤改良劑，試驗(yàn)結(jié)果表明：①土壤改良劑SAA在一定程度上能促進(jìn)土壤大團(tuán)聚體的形成；②SAA能調(diào)節(jié)土壤酸堿度、增加速效鉀、堿解氮的含量；③SAA能降低有效態(tài)重金屬Pb的含量，但有增加有效態(tài)Cd的含量的風(fēng)險(xiǎn)。