非金属矿物土壤调理材料种植应用研究

非金属矿物土壤调理材料种植应用研究

朱欣洁，杨辉，张红林，侯彩红，郭霞

咸阳非金属矿研究设计院有限公司，陕西  咸阳  712021

摘要：采用设施种植的方法，以沸石等非金属矿复合自主筛选的微生物菌剂制备非金属矿物土壤调理材料，针对蔬菜种植中土壤偏酸、连作障碍严重等问题，分别采用不同处理措施进行甘蓝设施农业。结果表明，处理1（非金属矿物土壤调理材料）对甘蓝种植过程中的株幅、开展度、叶球纵径、横径、鲜重、叶绿素含量等的效果最好，明显高于处理组2（有机肥组）与处理组3（常规肥料组），对于改善土壤结构，提高作物质量与产量有良好的效果。

关键词：非金属矿；沸石；设施农业

引言

近年来，蔬菜大棚面积迅速扩大，蔬菜种植的单一以及连作年限的增加，造成土壤偏酸，土壤微生物变化较大，打破了土地原有的结构平衡，连作障碍比较突出[1,2]。国家陆续颁布了《土壤污染防治行动计划》等相关政策保护耕地，避免因掠夺式农业生产方式造成土壤环境质量下降，针对田间种植中土壤连作障碍这一问题，本课题研制的非金属矿物土壤调理材料对于改善土壤酸碱度和提高土壤肥力具有显著效果，该土壤调理材料可为土壤提供微量元素并中和土壤酸碱性，增加土壤活性。

在试验中，将该土壤调理材料施用于蔬菜大棚的土壤中，并对蔬菜的生长情况进行了观察和记录。通过对比测试组和对照组的试验结果，使用该非金属矿物土壤调理材料的处理组，不仅土壤酸碱度得到了显著的改善，土壤微生物菌群结构也得到了优化，蔬菜的产量和品质也得到了显著提高。本试验通过规范的田间种植，对研制的非金属矿物土壤调理材料进行肥效及安全性试验，从产量、品质、抗逆性、安全性等方面对该产品做出肥效和安全性综合评价，为土壤提供新的微生物菌群，增加土壤活性。

1. 材料与方法
   1. 供试材料

试验选取某农林大学自培育的甘蓝品种作为供试品种，试验所用的土壤调理材料为课题组自主研发的非金属矿物土壤调理材料，其中土壤调理材料中的有益土壤的微生物菌群有效活菌数≥200亿/g，有效菌种为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等，土壤调理材料中的沸石等矿物成分能为微生物菌群提供载体，并且可为土壤提供微量元素并中和土壤酸碱性。

1.2试验地基本情况

试验在陕西省咸阳市某地蔬菜示范基地进行，试验大棚面积为300m2（50m×6m），试验地田间肥力中等，分布均匀，前茬为西红柿，供试地块土壤全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、有机质、pH指标详见表1。

表1 土壤养分分析

1.3供试作物品种

采用京丰一号甘蓝，该品种生长整齐一致，杂交优势比较明显，抗病、适应性强，可作为供试作物品种。

1.4 试验设计

为了全面了解不同处理组对作物生长的影响，试验设三个处理组，每个处理组设三次重复，各处理组均当作底肥一次性放入定植穴中，其中处理组1采用常规有机肥，总养分N+P2O5+K2O≥20%；处理2采用非金属矿物土壤调理材料，其中有效活菌数≥200亿/g，总养分N+P2O5+K2O≥20%；处理3为常规施肥对照组。

1.5 非金属矿物土壤调理材料用量及用法

采用育苗移栽，2022年9月16日播种育苗，在定植前10天，按株距50cm、行距50cm的要求沿定植行进行挖掘，待挖出15cm定植穴后将30-60 kg/亩的底肥施入穴中，与土壤拌和均匀，使肥料与土壤充分融合。之后在表面覆盖2—3cm厚细土，使土壤表面平整并具有一定的保湿性，2022年10月16日进行定植，定植后浇灌根水，确保植物生长的土壤环境具有良好的通气性和排水性。

1.6 试验方法

各处理组随机选取相邻的10株作为观察株，定期对作物进行观察记录，并在幼苗期对株幅、鲜重、主根长度，地上部分鲜重等各参数进行详细记录，最后进行汇总分析。在莲座期，定期对作物开展度、叶绿素含量、地上部分鲜重等参数进行记录，最后进行汇总分析，以确保结果的准确性和可靠性。

进入结果期后，随机采取各处理组中的果实，分别测定开展度、叶绿素含量、叶球纵径、叶球横径、中心柱高等相关品质指标[3,4]，从而保证结果的客观性与准确性。

1.7 测定方法

从播种后的第40天开始，每隔10天对随机选取的10株观察株分别对株幅（采用卷尺十字交叉测量甘蓝开展数值并做乘积）、主根长度、开展度、叶球纵径、叶球横径（采用直尺测量甘蓝叶球正面朝上时俯视截面最宽处的长度）、中心柱高采用钢卷尺测量；鲜重、地上部分鲜重采用天平称量。

叶绿素质量分数的测定：叶绿素的测定以丙酮乙醇等量混合液法进行，利用分光光度计分别在663nm、645nm下的吸光度值，根据公式Ca=12.7A

663 —2.69A645 ；Cb=22.9A645 —4.68A663 ；CT=Ca+Cb=8.02A663+20.21A645，计算出叶绿素a（Ca）和叶绿素b（Cb）以及总叶绿素质量分数（CT）[5]，单位为mg/g。

1.8 数据统计分析

试验数据采用平均值±标准差，经SPSS软件处理，单因素方差分析后采用LSD法检验处理间的差异显著性，以P<0.05作为显著性差异水平[6,7]。

2. 结果与分析
   1. 非金属矿物土壤调理材料对甘蓝幼苗的影响

从表中可以看出，使用有机化肥与非金属矿物土壤调理材料的甘蓝效果均好于常规对照组，相对于处理组3，处理组1株幅、主根长度、鲜重、地上部分鲜重分别提高7.99%，6.64%，1.90%，3.63%，处理组2株幅、主根长度、鲜重、地上部分鲜重分别提高13.52%、12.55%，25.10%，19.35%，相对于处理组1，处理组2株幅、主根长度、鲜重、地上部分鲜重分别提高5.12%，5.54%，6.65%，15.18%。

表2非金属矿物土壤调理材料对甘蓝幼苗的影响

图1主根长度与株幅对甘蓝幼苗期的影响

图2 鲜重与地上部分鲜重对甘蓝幼苗期的影响

2.2 非金属矿物土壤调理材料对甘蓝莲座期的影响

从表中可以看出，使用有机化肥与非金属矿物土壤调理材料的甘蓝效果均好于常规对照组，相对于处理组3，处理组2在栽后10d内部叶心生长较快，处理组1开展度、鲜重、叶绿素含量、地上部分鲜重分别提高5.5%、8.3%、5.3%、10%。处理组2分别提高11.6%、16.7%、8.0%、20%，相对于处理组1，处理组2开展度、鲜重、叶绿素含量、地上部分鲜重分别提高5.8%、7.7%、2.5%、9.1%。处理组2在整个莲座期叶片较处理组1和处理组3较厚实且颜色更深一些。

表3非金属矿物土壤调理材料对甘蓝连作时期的影响

2.3 非金属矿物土壤调理材料对甘蓝结果期的影响

从表中可以看出，使用有机肥料与非金属矿物土壤调理材料的甘蓝效果均好于常规对照组，相对于处理组3，处理组1开展度、叶绿素含量、叶球纵径、叶球横径、中心柱高分别提高8.5%，6.7%，5.5%，8.2%，6.8%。处理组2分别提高9.3%，16.4%，14.7%，16.8%，15.3%，相对于处理组1，处理组2开展度、叶绿素含量、叶球纵径、叶球横径、中心柱高分别提高0.7%，9.1%，8.7%，8.0%，7.9%。处理组2在整个结果期单个植株重量较处理组1和处理组3更大一些。

表4非金属矿物土壤调理材料对甘蓝结果时期的影响

2.4  非金属矿物土壤调理材料对甘蓝单球产量的影响

待到作物成熟期对甘蓝进行采摘，对处理组1、处理组2、处理组3的单颗甘蓝分别进行三次称重，记录单颗质量，并折算成每100m2的产量，记录在表5中，可以看出，处理组1、2的单颗甘蓝质量及折合产量均好于处理组3，其中，处理组2效果最佳，较处理组3而言，处理组2产量增幅15%。

表5非金属矿物土壤调理材料对甘蓝单球产量的影响

图3 不同处理组对甘蓝单颗质量的影响

通过图3 可以看出，处理1和处理2比对照组均有提高，在前20天，甘蓝刚发芽长出幼苗，三组基本无差别，随后从第30天到40天内，每组作物单颗甘蓝质量呈大幅直线增长，并且处理组2质量大于处理组1大于处理组3，在第50天至第60天采摘期，甘蓝质量增长变缓，但始终处理组2效果最好，单颗甘蓝质量最大。

2.5  非金属矿物土壤调理材料对土壤容重的影响

由表6可知，处理组2的容重同处理组1、处理组3相比较低，处理组2较处理组3土壤容重降低了6.05g/cm3，处理组1较处理组3土壤容重降低了2.23g/cm3，从而可以得出使用处理组2的复合土壤调理材料中的沸石均有多孔、高表面积等特点，有助于增加土壤孔隙率，保持土壤通气良好，土壤调理材料中的有益微生物菌群可活跃土壤微生物，为植物根系创造良好的外部环境条件，促使植物始终处于适合生长发育的环境。使作物形成健壮的功能根系，并促进根系对水分的吸收利用，增强土壤保肥保水的能力，从而提高作物产品的质量和品质。

表6非金属矿物土壤调理材料对土壤容重的影响

3. 讨论与结论

试验结果表明，处理组1和处理组2的各个指标均高于对照处理组3，其中处理组2的指标更优于处理组1，通过非金属矿物土壤调理材料对甘蓝幼苗的影响可知，处理组2株幅、主根长度、鲜重、地上部分鲜重分别提高13.52%、12.55%，25.10%，19.35%，通过复合土壤调理材料对甘蓝莲座期的影响可知，处理组2开展度、鲜重、叶绿素含量、地上部分鲜重分别提高11.6%、16.7%、8.0%、20%，通过非金属矿物土壤调理材料对甘蓝结果期的影响可知，处理组2开展度、叶绿素含量、叶球纵径、叶球横径、中心柱高分别提高9.3%，16.4%，14.7%，16.8%，15.3%，通过非金属矿物土壤调理材料对甘蓝单球产量的影响可知，处理组2产量增幅15%，通过非金属矿物土壤调理材料对土壤容重的影响可知，处理组2较处理组3土壤容重降低了6.05g/cm3。以上试验结果表明，结合甘蓝开展度、鲜重、地上部分鲜重、株幅、叶球纵径、叶球横径等指标的测定可以看出，处理组2对甘蓝种植的效果好于处理组1和处理组3，更适合甘蓝的种植，且较常规肥料而言，土壤中的有机质经处理组2中的微生物分解，缓慢释放各种营养元素，为作物提供养分，可明显提升甘蓝的质量与产量。

总结

综上，处理组2作为更适合甘蓝种植的土壤调理材料，其中含有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等有益微生物，可分解土壤中的一些物质，为甘蓝提供生长必需的氮、磷、钾及其他一些微量元素[8]，促进作物的生长，增强养分的吸收能力，使作物的开展度、株幅、单颗甘蓝收获质量更大，并改善土壤结构，提高土壤肥力和生产力[9]，其中的沸石成分能有效改进土壤的结构性和调节水的交替作用，团聚分散土粒、用于固定表土，防止水土流失、改善土壤板结等问题[10,11]。因此，非金属矿物土壤调理材料具有更广阔的应用前景。

参考文献

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作者简介：朱欣洁（1989一），女（汉），咸阳非金属矿研究设计院有限公司，硕士，研究方向：非金属矿资源化利用及有机肥研究。
基金项目：陕西省重点研发计划“矿物功能调理剂用于土壤盐渍化关键技术研究”[编号：2017ZDXM-NY-051]、秦都区科技计划“功能矿物型土壤重金属污染治理材料制备关键技术研究”[编号：QK2022gy09]陕西省创新能力支撑计划“非金属矿物材料技术信息服务平台”[编号：2024CX-GXPT-04]。