研究以紫色土为参照改良校园土质的方法

周佳颖、杨智豪、郑鸣谦

指导老师:凌敏

摘要:随着中小江南娱乐官方app下载苹果 园对硬件设施的要求逐步升高，每逢寒暑假，校园中难免有大小程度上的翻修。因此在一次次的施工之下，土壤得不到及时更新，从而导致校园土质逐渐下降，无法满足优良种植物的培育。为此，本文通过比较四川宜宾紫色土壤和以新中高级中学为例的校园土壤，通过分析其中有机质、全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷、有效钾的含量和pH值的差异，并辅以小麦种植的对照实验来分析数据差异的原因。实验后分析数据得出：由紫色土种植的小麦生长更好的原因是由于pH值更、氮和钾含量相对更高。因而采取以甘蔗渣作为前驱材料植被生物炭来提高ph值和氮磷钾的含量，从而改良校园土质。最终得出改良后的实验结果：一周后小麦生长平均高度增长了1.169cm，两周后小麦生长平均高度增长了3.493cm，同比紫色土种植的效果更优。因此实验结果证明，以甘蔗渣作为前驱材料制备的生物碳，可以改良小麦苗的生长，从而证明校园土壤得到优化。

关键词：土壤、校园土、紫色土、土壤优化、酸碱度、甘蔗渣、生物碳

一、研究背景及目的

1.1紫色土概况

紫色土是亚热带和热带气候下，由紫色岩风化发育形成的一种非地带性土壤，集中分布在四川盆地丘陵区和海拔800米之下的低山区，并且在南方诸省盆地中零散分布，以四川盆地最为集中、分布面积最大，具有代表性，是四川仅次于水稻土而居于第二位的耕作土壤。

紫色土有机质含量约为1.0%左右，其发育程度较同地区的红、黄壤为迟缓，尚不具脱硅富铝化特征，属于化学风化微弱的土壤，呈中性至微碱性，pH值为7.5～8.5，石灰含量随母质而异，盐基饱和度达80～90%。紫色土矿质养分丰富，在四川盆地的丘陵地区中为较肥沃土壤，其农业利用价值很高。[1]

1.2校园土现状

为检测校园土质现状，选用新中高级中学的土壤作为样本，取样检测。校园内的土壤有机质含量属于较缺水平,土壤中氮的含量均较低,而磷、钾为中等含量,土壤pH为6.87。总体而言,新中高级中江南娱乐官方app下载苹果 园土壤肥力水平为低等,属于贫瘠土壤。

1.3研究目的

如今江南娱乐官方app下载苹果 校园在假期期间经常性翻修和改造，导致校园土壤受到影响。本文通过探究紫色土与校园土的肥力差别，对校园土进行改造，提高其肥力，以更好地满足校园绿化种植需求，提出可推广的改良方案。

二、实验材料与方法

2.1实验设想

预计通过比较紫色土与校园土的pH值、有机质含量、氮磷钾的含量等数据，对照小麦种植的生长高度，来分析紫色土相比校园土更适合植物生长的原因，以此对校园土进行改良。

2.2实验材料

2.2.1土壤材料

根据土壤类型及其面积在成都郊区的比重及分布,确定于一郊区农田附近取紫色土壤；根据调查江南娱乐官方app下载苹果 土壤来源及土质，决定于新中高级中学2号楼的花园处取校园土。采用“S”形路线法，在每个土壤区域的10个采样点上混合,并采用四分法取1kg土。[2]

2.2.2土壤分析方法

①土壤有机质（重铬酸钾-硫酸消化法）；②土壤pH（水浸提电位法，水土比25：1）;③全氮（NaOH碱熔，钼锑抗比色法）；④全磷（NaOH碱熔，火焰光度计法）；⑤全钾（HF—HCLO_4消化，火焰光度计法）；⑥有效氮（扩散法）；⑦有效磷（碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法）；⑧有效钾（醋酸氨浸提—火焰光度计法）

图2.2.2-1

2.2.3紫色土壤养分特征

土壤养分是土壤肥力的重要物质基础,而养分含量高低则在很大程度上决定着肥力水平的高低。土壤养分指标主要包括——有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾。[3]四川盆地中部典型紫色土土壤养分特性见表2.2.3-1,根据中国土壤养分分级标准,对样地土壤养分进行分级(见表2.2.3-1)。[3]

研究表明，四川盆地中部的典型紫色土的土壤养分除全氮极丰富外,全钾含量也较丰富，一般处于中等以上水平，其他养分含量都处于不同程度的缺乏状态。土壤全氮含量与土壤机械组成有很大的关系，据分析，土壤粉粒与全氮呈显著正相关(r= 0.542＊,n= 9),所选样地全氮含量高与粉砂含量高、质地较粘重有很大关系。除此以外，与大量使用氮肥也有很大关系。土壤的全钾含量较高与母质有很大关系，紫色土继承母岩特性，富含钾矿物，粘土矿物中水云母、云母及长石很多，因此导致紫色土的含钾量一般处于较高水平。[3]

表2.2.3-1

土壤	有机质/%	全　氮	全　磷	全　钾	有效氮/g·kg- 1	有效磷	有效钾		pH
紫色土	1.62	8.76	0.63	16.73	84.83	22.73		73.07	7.9
校园土	1.59	7.89	0.56	15.27	85.13	20.64		70.13	5.3

2.2.4小麦种植所用器材

10cm×5cm×5cm的花盆40个、花盆架2个、小麦种子400个、小铁锹2个、6.5L的水壶1个、校园土30斤、紫色土30斤、杀虫剂1包、消毒剂1包。（图2.2.4-1）

图2.2.4-1

2.3实验过程

首先，将土壤中的各种动植物遗体、石块、结核等挑出，在检查紫色土时，发现有部分紫色土因天气炎热而板结，因此对土壤进行研磨。(图2.3-1)

其次，将研磨后的土壤分装在各个花盆中，将消毒剂和杀虫剂与水混合浇灌土壤进行消毒与杀虫，以保证土壤的环境适宜植物生长。

图2.3-1

最后，在彩色花盆中埋入校园土，在黑色花盆中埋入紫色土，并将400个小麦种子以每花盆10个的数量埋入土中。随后，每隔两天测量芽长、湿度和温度（图2.3-3），以这些数据来比较紫色土和校园土的土质。

图2.3-3

三、实验结果与讨论

在经过两周的观察记录，得到了表3-1、表3-2的数据。对比两表的数据，可得紫色土小麦发芽率对比校园土小麦平均发芽率高出4%，一周后小麦平均生长高度高出1.328cm，两周后小麦生长高度平均高出3.334cm。

表3-1:校园土种植小麦生长情况

（表中各盆小麦生长高度均取该盆小麦生长高度平均值，下同）

	一周后小麦生长高度(cm)	两周后小麦生长高度(cm)	小麦发芽率		一周后小麦生长高度(cm)	两周后小麦生长高度(cm)	小麦发芽率
盆1	4.1	10.4	100%	盆11	2.1	11.8	100%
盆2	2.9	12.7	80%	盆12	3.9	11.1	60%
盆3	2.7	11.4	70%	盆13	3.3	9.7	80%
盆4	3.6	13.6	100%	盆14	1.6	10.8	70%
盆5	2,4	12.1	90%	盆15	2.4	11.4	100%
盆6	2.2	12.4	80%	盆16	3.5	9.3	80%
盆7	3.5	10.9	100%	盆17	2.1	9.3	100%
盆8	3.8	11.6	90%	盆18	3.9	12.8	100%
盆9	2.9	12.6	100%	盆19	2.5	12.5	90%
盆10	4.4	10.7	60%	盆20	2.8	8.2	100%
平均值	2.900	10.211	90%

表3-2:紫色土种植小麦生长情况

	一周后小麦生长高度(cm)	两周后小麦生长高度(cm)	小麦发芽率		一周后小麦生长高度(cm)	两周后小麦生长高度(cm)	小麦发芽率
盆1	5.8	15.8	100%	盆11	4.5	13.6	100%
盆2	4.7	11.9	100%	盆12	2.7	12.8	100%
盆3	4.3	14.2	90%	盆13	5.2	14.5	100%
盆4	3.2	13.3	100%	盆14	4.8	12.2	80%
盆5	3.6	12.2	90%	盆15	4.3	13.8	90%
盆6	4.8	14.9	100%	盆16	2.8	11.6	100%
盆7	4.1	15.6	100%	盆17	5.3	14.3	80%
盆8	5.3	15.1	100%	盆18	5.7	10.6	100%
盆9	3.7	14.0	100%	盆19	3.2	12.7	100%
盆10	6.1	14.7	90%	盆20	4.1	18.1	100%
平均值	4.228	13.545	94%

根据以上数据，可得以下图表:

图3-1一周后校园土与紫色土比较

图3-2 两周后校园土与紫色土比较

四、土壤改良方案及效果

经过比较小麦的生长情况以及土壤pH、有机质含量、氮磷钾含量等数据（图3-1、图3-2）分析得出紫色土中种植的小麦生长更优的原因是由于pH值、氮和钾含量。因此，决定通过改变校园土的ph值，以及提升其氮磷钾含量来改良校园土质：

以甘蔗渣为前驱材料制备[4]的生物炭质，按5%的混合比例加至校园土样本中，在充分混合之后，取200g混合后土样于500ml锥形瓶中，然后将锥形瓶，放置于人工振荡培养箱中，在200r/min的转速下下持续振荡7天，保证生物质炭与土壤混合均匀，随后，停止振荡，，在28℃条件下培育45天，保留土壤水分在70%田园持水量，培育结束后，将土壤样品全部风干过筛后，再次检测土壤样品的理化性质。

图4-1

对改良后的校园土壤样品进行理化性质的检测（图4-1），得到了表4-1的数据。并在改良后的土壤中用与之前相同的方法与环境种植小麦，进行对照实验。得到了表4-2的数据，再次对比紫色土的数据:有机质含量、pH值、氮磷钾含量等。比较数据得出:小麦平均发芽率增长了4%，一周后小麦生长平均高度增长了1.169cm，两周后小麦生长平均高度增长了3.493cm。实验结果表明:在校园土中添加生物炭有利于改善小麦的生长。

表4-1改良土各项指标测定

土壤	有机质/%	全　氮	全　磷	全　钾	有效氮/g·kg- 1	有效磷	有效钾	pH
改良土	1.60	8.43	0.68	15.29	83.76	22.41	74.41	8.3

表4-2改良土种子小麦生长情况

	一周后小麦生长高度(cm)	两周后小麦生长高度(cm)	小麦发芽率		一周后小麦生长高度(cm)	两周后小麦生长高度(cm)	小麦发芽率
盆1	5.6	11.4	100%	盆11	6.7	16.8	80%
盆2	5.3	16.1	100%	盆12	5.1	16.2	100%
盆3	4.7	14.6	100%	盆13	5.5	15.9	100%
盆4	5.5	16.1	100%	盆14	5.3	17.1	90%
盆5	7.3	14.9	100%	盆15	6.2	16.3	100%
盆6	4.9	17.1	100%	盆16	4.5	15.8	100%
盆7	5.2	15.4	90%	盆17	4.2	17.4	100%
盆8	6.3	13.6	100%	盆18	6.5	14.3	100%
盆9	5.2	16.3	100%	盆19	4.7	17.7	100%
盆10	6.4	15.9	100%	盆20	5.8	16.4	100%
平均值	5.397	17.038	98%

根据校园土改良前后植株的生长情况，通过进一步比较，可以得到校园土改良前后与紫色土的纵向比较结果（图4-2、图4-3）

图4-2一周后校园土、改良土与紫色土比较

图4-3两周后校园土、改良土与紫色土比较

五、总结

通过比较校园土与紫色土种植小麦的生长情况，可知紫色土肥力高于校园土。在此基础上，通过对两者进行土壤成分、PH值、氮磷钾等金属元素含量的检测，从数值上分析差异，从而采取以下措施：利用以甘蔗渣为先驱材料制得的生物炭质改良校园土。经过第二次改良种植后的小麦伸展长度与发芽率的比较，成功证明该改良手段是有效性。

进一步分析对比后，发现改良后的校园土不仅成功提升了肥力，而且超过了紫色土。经过进一步的研观察与究得知，在农作物生长过程所涉及的环境因素：水、温度、光照、肥料、湿度等是相互影响的。处于四川盆地的紫色土适应较为潮湿的环境，因而当其运输至长三角洲平原地区，并处于较为干燥炎热的天气时，紫色土壤容易板结，妨碍了小麦幼苗的根系生长。由此可见，土壤对于植物种植的影响也与湿度和温度是相关的。

参考文献

[1]杜静，四川盆地紫色丘陵区成土特征

[2]纪浩，大兴安岭低质林改造后土壤肥力质量评价

[3]王振健、张保华、李如雪、邓良基、夏建国、凌静，四川典型紫色土肥力特征及可持续利用研究

[4]易杰祥、吕亮雪、刘国道，土壤酸化和酸性土壤改良研究，《热带生物学报》,2006, 12(1):23-28