天然沸石在温室改良中的作用研究
2011-10-07 15:14:25
山东省寿光市是温室大棚发展最早、最快的地区之一，温室种植已经成为寿光农村的支柱产业，其蔬菜己经 远销华北、华东、东北、西北等二十几个省市。但随之而来的大棚土壤劣化问题也严重困扰着当地蔬菜种植户。 寿光市最早的大棚建于70年代末，多年的蔬菜种植使得土壤板结，有的已经出现盐渍化现象，蔬菜产量逐年下 滑。虽然进行过各种土壤改良试验，例如换土法、深翻法、增施化肥及其他农药等手段，但都存在着劳动量大、 时效短、产品质量差、成本高等缺点，致使一些菜农放弃了大棚生产。因此，如何改良己劣化的温室土壤己经成 了一个非常紧迫的问题。
山东潍坊西庄盛产天然沸石。由于沸石具有良好的离子交换性、吸附性、吸水保肥等优点，更由于其特殊 的晶体结构和化学组成，使得其在农业上的应用日益受到重视。我中心针对实际情况，与中国农科院联合研制生 产出新一代土壤改良剂。经过两年多的实际田间试验表明，改造温室大棚土壤效果好，成本较低，蔬菜品质好， 取得非常显著的经济效益和社会效益，值得在全国大力推广使用。
1 试验方法
1.1温室大棚的选择
为了比较试验效果，我们选择了11户温室大棚，约为3600m2。这些大棚已经使用15年以上，土壤劣化严重，产量下降明显。供试验的蔬菜品种为黄瓜、茄子、西红柿、辣椒。每个大棚都分为对照区和不同施用土壤改 良剂用量的试验区。各区除施用土壤改良剂的用量不同外，管理方法和施肥量均相同。
1.2 土壤改良剂的简介
土壤改良剂〔主要成分选用潍坊西庄所产优质斜发沸石；)，粒度为60-100目，化学成分为（%）: SiO2 67.86， Al2O3 10.77，TiO2 0.13，,Fe2O3 0.82，Mn0 0.92， Mg2O 0.92, CaO 3.57，K2O 1.08，Na2O 0.74，P2O5 0.075， Cuo 0.010，ZnO 0.038，烧失13.38。CEC为140mmol/g吸钾值9.18mg/g。应用时做条施撒布于土壤中。
1.3 土壤施用土壤改良剂前后物化指标的测定及种植对比试验
为了土壤改良的效果，我们先对后对土壤的值、速效养分含量、阳离子交换量、田间持水量都进行了测试。
施用土壤改良剂后不同蔬菜产量对比试验、防冻性试验、抗病性、抗旱性、土壤疏松性观察试验、施用土壤 改良剂用量的对比试验、后效观察、经济效益分析等。
2 试验效果
2.1施用土壤改良剂前后土壤的物理化学指标测试结果
为了观察温室土壤的改变效果，重点跟踪测试了三户农民三个大棚的不同蔬菜品种的土壤变化情况。测试时 期选择在未施用土壤改良剂前、施用土壤改良剂收获一茬蔬菜后及第二次施用土壤改良剂再次收获后进行。
测试仪器：731型分光光度计，电导率仪，磁力搅拌器，PHS〜2型精密数字酸度计等。
所用药品均为分析纯试剂。NH4+-N釆用靛蓝比色法：有效口P2O5测定采用浸提一钼锑抗比色法； NaHCO3测定采用四苯硼钠法；土壤田间持水量的测定釆用室内法等。未施用土壤改良剂前的测试结果
见表1。测试时间为2002年10月。测试结果表明，未施用土壤改良剂的温室大棚土壤值偏高，有盐渍化趋势，应当改良。
施用土壤改良剂大棚第一次收获蔬菜后的测试结果见表2。测试时间是2003年8月。测试结果表明，土壤中的有效磷、有效钾的含量使用土壤改良剂组高于对照组，亩施土壤改良剂1000kg组 > 600kg组 〉对照组。这提示我们在同等施肥条件下有效磷钾的增加值可能来源于土壤中无效磷、无效钾向有效磷、有效钾的转化，增加了土壤的供肥能力。土壤中NH4+-N的变化不明显，这和测定时间距施肥期较长有关，使得NH4+-的变化最终趋 于一致。但仍可看出，施用土壤改良剂组NH4+-的保有率仍然较对照组高，PH值表明，施用土壤改良剂后 使土壤阳值下降，酸碱性向有利于蔬菜生长和肥料利用率增加的方向转化。而且施用土壤改良剂的效果对不同蔬菜的影响趋势是一致的。
表2施用土壤改良剂后土壤的理化指标测试结果
第三次土壤测试在大棚蔬菜种植一个重复后进行。即在原亩施土壤改良剂600、1000kg的基础上在增施600、 1000kg，经过下轮蔬菜种植收获后测定土壤性质的改变。测定时间为2004年7月。结果见
表3。
表3第三次土壤测试结果
从表3数据可以看出，重复施用等量的土壤改良剂，土壤中有效磷的转化仍呈上升趋势。尺K2O的减少则说明 随着供肥能力的增强，钾肥的利用率增加，这和蔬菜增产的趋势相一致。
从阳离子交换量的分析数据看出，随着土壤改良剂用量的加大，土壤供给养分的能力增强，这和钾肥及磷肥 的转化趋势相一致。从土壤田间持水量的分析数据表明，随着土壤改良剂的加入，土壤的保水能力在增强。菜农 反映，没施土壤改良剂的地块要每周浇水一次，而施用土壤改良剂的试验区则10天浇一次水,充分证明了施用 土壤改良剂的保水性、抗旱性。从PH值分析看，土壤的酸碱性向着最适于蔬菜生长的值范围6.0〜6.8方向化。
2.2施用土壤改良剂后对蔬菜产量的影响
施用土壤改良剂后蔬菜产量能否增加是此项研究的—个主要目的。为此，我们对蔬菜产量进行了测量，结果 见表4。
表4 不同蔬菜的增产情况
表4中所列产量的统计数据为60m2面积的数值。从产量对照看，增产幅度最大的为26%。爪最小的7%，而亩施1000kg挺土壤改良剂的地块均大于亩施6001kg的地块。不同蔬菜的增产趋势相同。这些都充分证明了施用土 壤改良剂能够使温室大棚蔬菜产量增加。
2.3施用土壤改良剂对蔬菜抗病、抗冻性影响
使用土壤改良剂的地块蔬菜抗病能力增强，据农户介绍，使用土壤改良剂的辣椒地没有打过一次农药，长势 旺盛，土壤疏松，茎粗，座果率高，根系发达。即使在冬季依然长势良好，所以他的辣椒地增产幅度在26%以上。 而没施土壤改良剂的地块打了5次农药仍然有发病株存在，土壤板结，座果率差，严冬时停止生长。究其原因， 由于以沸石为主要成分的土壤改良剂具有开放的孔道，容易吸收和放出热量。当白天温度高、阳光充足时，土壤 改良剂吸收了热量，晚间气温较低时，又把热量放出，所以使土壤能够保持较高的温度，非常适于冬季大棚蔬菜 的生长，土壤改良剂起到了一个温度调节器的作用。另外，由于土壤改良剂中含有多种微量元素，为植物生长提 供了多种营养成分，使得蔬菜的抗病能了增强。
2.4施用土壤改良剂的后效观察
施用一次土壤改良剂究竟能保持多长时间的效果尚待观察，但在两年之内肯定是有效。据菜农3大棚数据表 明，他第一季种的茄子，增产幅度仍达到了23%-26%，下茬接着种茄子，没有增施土壤改良剂，而产量增幅仍
达到12%-15.5%，且总产量明显高于第一季茄子产量，说明施用土壤改良剂会保持长期有效性。而不像施用其他的土壤改良剂那样每年都要使用，从而降低了成本，.从其他两户的产量统计数据表明，连续两年亩施1000kg的土壤改良剂，可使增产幅度达到20以上。据菜农介绍，大棚7~10年后将会总体减产2〜3成。那么只要连续两 年亩施1000睡的土壤改良剂就可以使大棚产量回升到初期水平，土壤恢复原状甚至更佳。但究竟亩施多少土壤 改良剂为极量尚待长期观察。据菜农介绍，施用土壤改良剂的地块直至收获末期蔬菜仍然枝叶翠绿。从菜农2 所种茄子的2004年7月30日统计数据看，每亩增施1000kg土壤改良剂的产量增幅己小于亩施600kg的数据， 给了我们一个有益的启示，即施用土壤改良剂的量不会是无限的，应该确定在每亩1200-2000kg之间比较适宜。
2.5施用土壤改良剂的经济效益分析
施用土壤改良剂的经济效益是此项实验结果能否推广的关键。按大棚亩产黄瓜最低产量5000kg计算，增产 10%则多收黄瓜500kg，按市价1.50元/kg计算，则多收入750元；而1000kg土壤改良剂的价格为300元，除 掉成本后净剩450元左右。按增产20%计，增加收入900元。可见施用土壤改良剂有可观的经济效益。如果把提 高化肥利用率’减少施肥量、农药量、浇水量，作物品质改善等因素考虑在内，则经济效益更加明显。
3结论
通过两年多的田间试验观察，我们认为温室大棚施用以沸石为主要成分的土壤改良剂有以下作用。
1、可有效改良土壤’使土质疏松，值得到调解、阳离子交换量增加，土壤的保水保肥性得到提高，土壤 的组成得到改善。
2、可使土壤中的磷、钾肥转化利用率提高，从而减少化肥施用量。
3、可使蔬菜产量增加，平均每亩施用土壤改良剂1500~2000kg可是地力恢复，较对照组增产207。左右。没 有退化的土壤施用土壤改良剂后增产效果会更佳，而且可以长期保持肥效。
4、可提高蔬菜的抗病性、耐旱性、抗冻性。
潍坊沸石生物技术开发中心是山东省民办非企业单位，连续两年荣获优秀民办非企业单位荣誉称号，与全国重点院所有着密切联系及合作关系。长年来依托潍坊西庄优质沸石资源，一直致力于沸石在农业生产中的应用研究。为改善大棚蔬菜生产中的土质劣化问题及适应现今人民生活对无公害绿色蔬菜的需求，在中国农科院的大力支持下，联合研制出新一代的土壤改良剂。产品施用方法简单，劳动强度低，成本较低且效果明显、蔬菜品 质好，经济效益非常显著。
山东潍坊西庄盛产天然沸石。由于沸石具有良好的离子交换性、吸附性、吸水保肥等优点，更由于其特殊 的晶体结构和化学组成，使得其在农业上的应用日益受到重视。我中心针对实际情况，与中国农科院联合研制生 产出新一代土壤改良剂。经过两年多的实际田间试验表明，改造温室大棚土壤效果好，成本较低，蔬菜品质好， 取得非常显著的经济效益和社会效益，值得在全国大力推广使用。
1 试验方法
1.1温室大棚的选择
为了比较试验效果，我们选择了11户温室大棚，约为3600m2。这些大棚已经使用15年以上，土壤劣化严重，产量下降明显。供试验的蔬菜品种为黄瓜、茄子、西红柿、辣椒。每个大棚都分为对照区和不同施用土壤改 良剂用量的试验区。各区除施用土壤改良剂的用量不同外，管理方法和施肥量均相同。
1.2 土壤改良剂的简介
土壤改良剂〔主要成分选用潍坊西庄所产优质斜发沸石；)，粒度为60-100目，化学成分为（%）: SiO2 67.86， Al2O3 10.77，TiO2 0.13，,Fe2O3 0.82，Mn0 0.92， Mg2O 0.92, CaO 3.57，K2O 1.08，Na2O 0.74，P2O5 0.075， Cuo 0.010，ZnO 0.038，烧失13.38。CEC为140mmol/g吸钾值9.18mg/g。应用时做条施撒布于土壤中。
1.3 土壤施用土壤改良剂前后物化指标的测定及种植对比试验
为了土壤改良的效果，我们先对后对土壤的值、速效养分含量、阳离子交换量、田间持水量都进行了测试。
施用土壤改良剂后不同蔬菜产量对比试验、防冻性试验、抗病性、抗旱性、土壤疏松性观察试验、施用土壤 改良剂用量的对比试验、后效观察、经济效益分析等。
2 试验效果
2.1施用土壤改良剂前后土壤的物理化学指标测试结果
为了观察温室土壤的改变效果，重点跟踪测试了三户农民三个大棚的不同蔬菜品种的土壤变化情况。测试时 期选择在未施用土壤改良剂前、施用土壤改良剂收获一茬蔬菜后及第二次施用土壤改良剂再次收获后进行。
测试仪器：731型分光光度计，电导率仪，磁力搅拌器，PHS〜2型精密数字酸度计等。
所用药品均为分析纯试剂。NH4+-N釆用靛蓝比色法：有效口P2O5测定采用浸提一钼锑抗比色法； NaHCO3测定采用四苯硼钠法；土壤田间持水量的测定釆用室内法等。未施用土壤改良剂前的测试结果
见表1。测试时间为2002年10月。测试结果表明，未施用土壤改良剂的温室大棚土壤值偏高，有盐渍化趋势，应当改良。
|
编号 |
阳值 |
NH4+O-N (mg/kg) |
P3O5 (mg/kg) |
K2O (mg/kg) |
全盐量 (%) |
|
菜农1 |
7.68 |
1010 |
229.00 |
293.00 |
0.023 |
|
菜农2 |
7.44 |
2.25 |
128.20 |
282.50 |
0.035 |
|
菜农3 |
7.78 |
1.85 |
164.88 |
278.50 |
0.013 |
施用土壤改良剂大棚第一次收获蔬菜后的测试结果见表2。测试时间是2003年8月。测试结果表明，土壤中的有效磷、有效钾的含量使用土壤改良剂组高于对照组，亩施土壤改良剂1000kg组 > 600kg组 〉对照组。这提示我们在同等施肥条件下有效磷钾的增加值可能来源于土壤中无效磷、无效钾向有效磷、有效钾的转化，增加了土壤的供肥能力。土壤中NH4+-N的变化不明显，这和测定时间距施肥期较长有关，使得NH4+-的变化最终趋 于一致。但仍可看出，施用土壤改良剂组NH4+-的保有率仍然较对照组高，PH值表明，施用土壤改良剂后 使土壤阳值下降，酸碱性向有利于蔬菜生长和肥料利用率增加的方向转化。而且施用土壤改良剂的效果对不同蔬菜的影响趋势是一致的。
表2施用土壤改良剂后土壤的理化指标测试结果
|
编 号 |
土壤改良剂用 量（kg/亩） |
PH值 |
NH4+O-N (mg/kg) |
P3O5 (mg/kg) |
K2O (mg/kg) |
作物 品种 |
|
菜 农 1 |
0 |
7.38 |
23.50 |
106.09 |
313.50 |
西 红 柿 |
|
600 |
7.03 |
23.50 |
152.28 |
338.00 |
||
|
1000 、 |
7.01 |
24.50 |
156.86 |
340.00 |
||
|
菜 农 2 |
0 |
7.22 |
23.50 |
115.64 |
296.00 |
黄 瓜 |
|
600 |
7.03 |
23.50 |
156.86 |
309.00 |
||
|
1000 |
6.97 |
24.00 |
167.17 |
323.00 |
||
|
菜 农 3 |
0 |
7.42 |
14.00 |
101.91 |
318.50 |
茄 子 |
|
600 |
7.11 |
14.50 |
114.50 |
332.00 |
||
|
1000 |
7.10 |
14.50 |
119.50 |
342.00 |
第三次土壤测试在大棚蔬菜种植一个重复后进行。即在原亩施土壤改良剂600、1000kg的基础上在增施600、 1000kg，经过下轮蔬菜种植收获后测定土壤性质的改变。测定时间为2004年7月。结果见
表3。
表3第三次土壤测试结果
|
号 |
土壤改良剂用量 （kg/亩） |
NH4+O-N (mg/kg) |
P3O5 (mg/kg) |
K2O (mg/kg) |
CEC (mmol/g) |
田间持水量 (室内法， |
PH值 |
蔬菜 品种 |
|
菜 |
0 |
15.00 |
75.50 |
378.00 |
10 |
39.2 |
7.20 |
西 |
|
农 |
600 |
15.50 |
99.62 |
369.00 |
29 |
39.6 |
6.80 |
红 |
|
1 |
1000 |
15.40 |
103.05 |
363.00 |
48 |
48.1 |
6.60 |
柿 |
|
菜 |
0 |
23.00 |
60.70 |
496.00 |
18 |
36.0 |
7.50 |
黄 |
|
农 |
600 |
23.20 |
80.15 |
489.00 |
28 |
42.9 |
7.00 |
|
|
2 |
1000 |
23.50 |
56.30 |
460.00 |
46 |
45.8 |
6.80 |
瓜 |
|
菜 |
0 |
18.60 |
67.80 |
375.60 |
23 |
36.1 |
7.60 |
茄 |
|
农 |
600 |
18.90 |
71.40 |
369.50 |
28 |
43.2 |
7.20 |
|
|
3 |
1000 |
18.90 |
80.40 |
343.20 |
45 |
46.7 |
6.90 |
子 |
从表3数据可以看出，重复施用等量的土壤改良剂，土壤中有效磷的转化仍呈上升趋势。尺K2O的减少则说明 随着供肥能力的增强，钾肥的利用率增加，这和蔬菜增产的趋势相一致。
从阳离子交换量的分析数据看出，随着土壤改良剂用量的加大，土壤供给养分的能力增强，这和钾肥及磷肥 的转化趋势相一致。从土壤田间持水量的分析数据表明，随着土壤改良剂的加入，土壤的保水能力在增强。菜农 反映，没施土壤改良剂的地块要每周浇水一次，而施用土壤改良剂的试验区则10天浇一次水,充分证明了施用 土壤改良剂的保水性、抗旱性。从PH值分析看，土壤的酸碱性向着最适于蔬菜生长的值范围6.0〜6.8方向化。
2.2施用土壤改良剂后对蔬菜产量的影响
施用土壤改良剂后蔬菜产量能否增加是此项研究的—个主要目的。为此，我们对蔬菜产量进行了测量，结果 见表4。
表4 不同蔬菜的增产情况
|
|
测试时间 |
蔬菜品种 |
产量（kg） |
增产（%) |
土壤改良剂用量 (kg/亩）. |
|
|
|
|
264.50 |
0 |
0 |
|
菜 |
2003.3.28 |
茄子 |
326.00 |
23.25 |
600 |
|
|
|
|
333.0 |
26.00 |
1000 |
|
|
|
|
446.50 |
0 |
0 |
|
农 |
2004.1.15 |
茄子 |
506.30 |
12.30 |
600 |
|
|
|
|
515.80 |
15.50 |
1000 |
|
|
|
|
480.00 |
0 |
0 |
|
3 |
2004.7.30 1 |
辣椒 |
566.00 |
18.00 |
600 |
|
|
|
|
604.80 |
26.00 |
1000 |
|
|
|
|
254.00 |
0 |
0 |
|
菜 |
2003.8.14 |
黄瓜 |
299.00 |
17.70 |
600 |
|
|
|
|
306.00 |
20.50 |
1000 |
|
农 |
|
|
430.0 |
0 |
0 |
|
|
2004.7.30 |
茄子 |
518.30 |
20.52 |
600 |
|
2 |
|
|
501.80 |
16.70 |
1000 |
|
菜 |
|
|
136.00 |
0 |
0 |
|
农 |
2004.7.30 |
西红柿 |
157.80 |
16.00 |
600 |
|
1 |
|
|
169.30 |
24.50 |
1000 |
表4中所列产量的统计数据为60m2面积的数值。从产量对照看，增产幅度最大的为26%。爪最小的7%，而亩施1000kg挺土壤改良剂的地块均大于亩施6001kg的地块。不同蔬菜的增产趋势相同。这些都充分证明了施用土 壤改良剂能够使温室大棚蔬菜产量增加。
2.3施用土壤改良剂对蔬菜抗病、抗冻性影响
使用土壤改良剂的地块蔬菜抗病能力增强，据农户介绍，使用土壤改良剂的辣椒地没有打过一次农药，长势 旺盛，土壤疏松，茎粗，座果率高，根系发达。即使在冬季依然长势良好，所以他的辣椒地增产幅度在26%以上。 而没施土壤改良剂的地块打了5次农药仍然有发病株存在，土壤板结，座果率差，严冬时停止生长。究其原因， 由于以沸石为主要成分的土壤改良剂具有开放的孔道，容易吸收和放出热量。当白天温度高、阳光充足时，土壤 改良剂吸收了热量，晚间气温较低时，又把热量放出，所以使土壤能够保持较高的温度，非常适于冬季大棚蔬菜 的生长，土壤改良剂起到了一个温度调节器的作用。另外，由于土壤改良剂中含有多种微量元素，为植物生长提 供了多种营养成分，使得蔬菜的抗病能了增强。
2.4施用土壤改良剂的后效观察
施用一次土壤改良剂究竟能保持多长时间的效果尚待观察，但在两年之内肯定是有效。据菜农3大棚数据表 明，他第一季种的茄子，增产幅度仍达到了23%-26%，下茬接着种茄子，没有增施土壤改良剂，而产量增幅仍
达到12%-15.5%，且总产量明显高于第一季茄子产量，说明施用土壤改良剂会保持长期有效性。而不像施用其他的土壤改良剂那样每年都要使用，从而降低了成本，.从其他两户的产量统计数据表明，连续两年亩施1000kg的土壤改良剂，可使增产幅度达到20以上。据菜农介绍，大棚7~10年后将会总体减产2〜3成。那么只要连续两 年亩施1000睡的土壤改良剂就可以使大棚产量回升到初期水平，土壤恢复原状甚至更佳。但究竟亩施多少土壤 改良剂为极量尚待长期观察。据菜农介绍，施用土壤改良剂的地块直至收获末期蔬菜仍然枝叶翠绿。从菜农2 所种茄子的2004年7月30日统计数据看，每亩增施1000kg土壤改良剂的产量增幅己小于亩施600kg的数据， 给了我们一个有益的启示，即施用土壤改良剂的量不会是无限的，应该确定在每亩1200-2000kg之间比较适宜。
2.5施用土壤改良剂的经济效益分析
施用土壤改良剂的经济效益是此项实验结果能否推广的关键。按大棚亩产黄瓜最低产量5000kg计算，增产 10%则多收黄瓜500kg，按市价1.50元/kg计算，则多收入750元；而1000kg土壤改良剂的价格为300元，除 掉成本后净剩450元左右。按增产20%计，增加收入900元。可见施用土壤改良剂有可观的经济效益。如果把提 高化肥利用率’减少施肥量、农药量、浇水量，作物品质改善等因素考虑在内，则经济效益更加明显。
3结论
通过两年多的田间试验观察，我们认为温室大棚施用以沸石为主要成分的土壤改良剂有以下作用。
1、可有效改良土壤’使土质疏松，值得到调解、阳离子交换量增加，土壤的保水保肥性得到提高，土壤 的组成得到改善。
2、可使土壤中的磷、钾肥转化利用率提高，从而减少化肥施用量。
3、可使蔬菜产量增加，平均每亩施用土壤改良剂1500~2000kg可是地力恢复，较对照组增产207。左右。没 有退化的土壤施用土壤改良剂后增产效果会更佳，而且可以长期保持肥效。
4、可提高蔬菜的抗病性、耐旱性、抗冻性。
潍坊沸石生物技术开发中心是山东省民办非企业单位，连续两年荣获优秀民办非企业单位荣誉称号，与全国重点院所有着密切联系及合作关系。长年来依托潍坊西庄优质沸石资源，一直致力于沸石在农业生产中的应用研究。为改善大棚蔬菜生产中的土质劣化问题及适应现今人民生活对无公害绿色蔬菜的需求，在中国农科院的大力支持下，联合研制出新一代的土壤改良剂。产品施用方法简单，劳动强度低，成本较低且效果明显、蔬菜品 质好，经济效益非常显著。