改性纤维素对盆栽小麦生长及土壤水分和养分的影响

 

农业部农业环境与气候变化重点开放实验室

 

摘　要　探究改性纤维素对土壤保水保肥能力的影响以及其在盆栽小麦中对植株生长的实际应用效果，为改性纤维素在大田中施用量、施用方法提供科学依据。通过小麦盆栽试验，研究３种不同改性纤维素ＣＭＣ－ＮＨ４、ＣＭＣ－Ｎａ和ＣＭＣ－Ｋ施加质量分数为０．５％、１％、１．５％、２％和３％时对土壤水分、养分、物理性状以及小麦生长状况的影响。

结果表明：与对照组相比，施加纤维素可以提高土壤含水量，随着纤维素用量的增加，土壤水分质量分数呈增长趋势，吸收的水分在干旱条件下进行释放。纤维素在吸水的同时能够吸附土壤养分，提高养分利用效率，ＣＭＣ－ＮＨ４和ＣＭＣ－Ｋ自身能够提供植物生长所需的氮素和钾素。施加纤维素同样会改变土壤理化性状，增强土壤粘合作用，减少土壤流失量。

纤维素对小麦株高、地上部分生物量积累有促进作用，但质量分数为３％时会对小麦的生长产生不利影响。研究表明，纤维素施加最适质量分数为０．５％～１％，该质量分数有利小麦植株生长，同时可以达到保水保肥的效果。

 

１　材料与方法

 

１．１　试验材料

 

试验在中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所实验室进行，供试土壤采自陕西省延安市安塞区南沟村，土壤为黄土高原新造土壤，取０～２０ｃｍ耕层土壤，其中硝态氮质量分数２５．４１２ｍｇ·ｋｇ－１，铵态氮质量分数７．９２ｍｇ·ｋｇ－１，全氮质量分数０．８０２ｇ·ｋｇ－１，全磷质量分数０．４７２ｇ·ｋｇ－１，全钾质量分数１１．９４２ｍｇ·ｋｇ－１，有机质质量分数３．０８ｇ·ｋｇ－１，土壤ｐＨ　８．２２。

试验小麦品种为‘济麦２１号’，供试化肥为尿素和磷酸二铵（含Ｎ－Ｐ２Ｏ５－Ｋ２Ｏ为１４－４３－０），供试改性纤维素共３种，分别为羧甲基纤维素铵（ＣＭＣ－ＮＨ４）、羧甲基纤维素钠（ＣＭＣ－Ｎａ）和羧甲基纤维素钾（ＣＭＣ－Ｋ），其中ＣＭＣ－Ｎａ为白色粉末状，ＣＭＣ－ＮＨ４和ＣＭＣ－Ｋ为白色絮状。ＣＭＣ－ＮＨ４、ＣＭＣ－Ｎａ、ＣＭＣ－Ｋ　３种材料实测蒸馏水中吸水倍率分别为１０２．２、４９．７和１３４．９。

 

盆栽试验花盆内径１５ｃｍ，高度１２ｃｍ。盆栽于２０１７－１２－１４填装，称取１ｋｇ过６ｍｍ筛的风干土，按土壤质量比的０．５％、１％、１．５％、２％和３％将改性纤维素与土壤混合均匀后，将部分土壤置入花盆中，均匀播种５粒小麦后，将剩余土壤均匀盖于小麦上方，盖土厚度约为３ｃｍ。播种后浇蒸馏水润湿土壤至刚好有水流出，共２００ｍＬ，按照对照处理小麦生长所需水分，每间隔５ｄ浇水１次，整个试验过程５０ｄ共浇水１　７００ｍＬ，５０ｄ后停止浇水进行干旱处理。

 

１．２　试验设计

 

本试验共设置１６个处理，每个处理设置３个重复（表１）：对照组不施加纤维素，处理Ａ施加ＣＭＣ－ＮＨ４，处理Ｂ施加ＣＭＣ－Ｎａ，处理Ｃ施加ＣＭＣ－Ｋ，施加量按照土壤质量比的０．５％、１．０％、１．５％、２％和３％，分别施入５、１０、１５、２０ｇ和３０ｇ。每个处理施尿素０．１２ｇ，施磷酸二铵０．０３ｇ［２０］，与土壤混合均匀后一起置入花盆中。１６个处理在培养中条件均保持一致。

 

１．３　指标测定及方法

 

盆栽试验于２０１７－１２－１４开始，１２月１７日ＣＫ处理最先出苗，１２月２０日进行株高指标的观测；在小麦生长过程中，间隔５ｄ进行浇水，浇水前进行土壤称重，小麦生长５０ｄ后停止浇水进行干旱处理，在干旱处理２０ｄ后将植株地上部分８０℃烘干至恒质量测定干质量。并取盆栽土壤进行烘干称重测量土壤质量含水量。

采用土壤紧实度仪（德国ＳＴＥＰＳ４１０１０）测定土壤紧实度；采用梅特勒－托利多ｐＨ计测定土壤ｐＨ；采用直尺测量土壤表面结皮厚度并观察土壤成块性；采用称重法称量浇水过程中土壤流到花盆托盘中的土壤流失量；采用碱解扩散法测土壤碱解氮、采用钼锑抗比色法测土壤速效磷；采用火焰光度法测土壤有效钾。