竹醋基有机酸钙对建兰生长及土壤性质的影响

蒋新元 ，李阁男，赵梦婕

竹醋基有机酸钙对建兰生长及土壤性质的影响

蒋新元a，李阁男b，赵梦婕b

(中南林业科技大学 a. 材料科学与工程学院；b. 林学院，湖南 长沙 410004)

利用竹醋液制备竹醋基有机酸钙，采用对比分析的方法，将不同质量浓度的NaCl、CaCl2溶液和竹醋基有机酸钙溶液作为融雪剂均匀地喷洒到盆栽建兰和采集的土壤上，每天观察建兰的生长状况，并对喷洒盐溶液后的土壤理化性质进行分析。结果显示，3种盐溶液对建兰都有一定影响，其中竹醋基有机酸钙溶液对盆栽建兰影响最小；NaCl、CaCl2溶液对土壤pH值影响很小，而竹醋基有机酸钙溶液会使土壤pH值增大；盐溶液喷洒后的土壤有机质含量和阳离子交换量下降，土壤全N、P的含量下降，但全K表观含量增加；通过比较可知，竹醋基有机酸钙溶液对建兰生长和土壤性质的影响均比NaCl、CaCl2溶液小，并且盐溶液的质量浓度越小，对建兰和土壤环境的影响越小。

融雪剂；竹醋液；有机酸钙；建兰；土壤

冬季，为了清除道路上的积雪，经常使用大量的融雪剂。目前，国内外普遍采用的融雪剂主要是氯盐类融雪剂，成分为氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等，因其价格低廉、融雪化冰效果好而广泛使用[1]。但在冬季除雪撒盐过程中，含盐雪水通过溅、溶等，进入公路两旁的土壤，可能会引起土壤板结，对土壤和园林绿化植物造成一定危害；同时，含有融雪剂的残雪经地表径流排入水体后可对水体造成污染[2]。针对传统型氯盐类融雪剂对环境危害严重，环保醋酸钙镁盐(CMA)类融雪剂应运而生。环保醋酸钙镁盐(CMA)类融雪剂是国际公认的绿色化学品，对钢铁桥梁的腐蚀性很小，可延长桥梁、道路的使用寿命，对花草树木也无危害，而且具有更低的融雪极限温度[3-5]。

竹醋液是竹炭生产过程中产生的副产物，由水、有机酸、酚类、酮类、醛类、醇类、酯类等100多种物质混合组成[6]，其中主要成分为水和有机酸，含量分别为80%～90%和7%～11%。目前，竹醋液主要用于消臭剂、医药、熏制火腿和香肠等方面。本研究利用竹醋液与过量的氧化钙进行反应，经过浓缩、过滤、脱色、干燥等过程获得有机酸钙，并通过对不同质量浓度的NaCl、CaCl2、有机酸钙3种溶液对盆栽建兰生长和土壤理化性质的影响比较，探讨由竹醋液制备的有机酸钙融雪剂溶液对植物生长及土壤环境的影响，为竹醋的利用提供新的尝试。

1 材料与方法

1.1 建兰与土壤的来源

实验用盆栽建兰，来自湖南省长沙市某花卉市场；土壤采自长沙市某公路旁，属南方酸性红壤；NaCl、CaCl2皆为分析纯；有机酸钙由竹醋液制备。

1.2 实验方法

1.2.1 竹醋基有机酸钙的制备

取定量已知酸含量的竹醋液，加入过量5%(摩尔)的氧化钙，搅拌均匀，在室温下反应30～50 min( pH值为8.5左右)，过滤，除去不溶物，按照每100 mL竹醋液添加0.2 g活性炭的比例加定量活性炭粉，在30～50 ℃的恒温水浴震荡器中脱色50 min，过滤得到淡黄色或无色液体，浓缩干燥得到竹醋基有机酸钙，简称CaOA。

1.2.2 融雪剂对建兰生长状况的影响

将生长良好的同一种建兰进行编号，每3盆为一组，共分为10组。分别用配制好的25、50、100 g/L的NaCl、CaCl2、CaOA 3种盐溶液和自来水喷洒建兰。每次喷洒250 mL水，每2 d喷洒1次，每天观察、记录建兰生长状况。

1.2.3 融雪剂对土壤环境的影响

分别将配制好的50、100 g/L的NaCl、CaCl2、CaOA 3种盐溶液和自来水，均匀地喷洒在相同面积的土壤上。分别测定喷洒溶液前后土壤的pH值、有机质含量、土壤阳离子交换量、土壤质地和全N、P、K含量。

1.3 土壤理化性质分析方法

土壤质地采用干测、湿测法；土壤pH值的测定采用电极法；有机质含量采用重铬酸钾容量法；全N采用高氯酸-硫酸快速消化扩散定氮法；土壤阳离子交换量采用快速测定法；全P和全K分别采用HClO4-HF消解钼锑抗比色法和HClO4-HF消解AAS测定法[7]。

2 结果与分析

2.1 融雪剂对建兰生长状况的影响

用自来水和配制好的25、50、100 g/L的NaCl、CaCl2、CaOA 3种盐溶液按照编号由小到大的顺序喷洒建兰，观察建兰的生长状况，记录建兰生长受到盐溶液影响的开始时间(d)和建兰的死亡时间(d)。开始时间(d)即建兰开始出现叶片倒伏、枯黄等症状出现的时间，建兰死亡时间(d)即建兰完全枯萎的时间。

通过对表1的分析比较可知，3种融雪剂对建兰的生长都有一定影响，除25 g/L的CaOA溶液浇洒的建兰没有出现死亡现象但生长缓慢外，其余浇洒了盐溶液的建兰均出现死亡现象。对同一种融雪剂溶液而言，质量浓度越低，对建兰生长的影响越小，建兰生长存活时间越长，25 g/L的盐溶液浇洒下的建兰的存活时间最长，100 g/L的盐溶液浇洒下的建兰存活时间最短。而对相同质量浓度的3种盐溶液相互比较可知，对建兰生长影响最小的是CaOA，其次为NaCl，最大的是CaCl2。

2.2 融雪剂对土壤理化性质的影响

分别用自来水、NaCl (50、100 g/L )、CaCl2(50 、100 g/L)、CaOA ( 50 、100 g/L)溶液各 4 L，分2次均匀地喷洒在对应编号的土壤表面上。分别采集喷洒盐溶液前后的土壤，测定土壤样品的质地、pH值、有机质含量、土壤阳离子交换量和全N、P、K含量，并进行比较分析。

表1 融雪剂对建兰生长的影响Table 1 Effect of deicers on growth of Cymbidium ensifolium d

2.2.1 土壤质地

融雪剂的使用使土壤结构变差，形成片状或块状结构。由表2可以看出，3种盐溶液对土壤质地都有影响，喷洒NaCl和CaCl2溶液的土壤板结较为严重，喷洒50、100 g/L的NaCl和CaCl2溶液的土壤质地分别由粘土变成中壤土和轻壤土；喷洒50 g/L和100 g/L CaOA溶液的土壤轻微板结，分别由粘土变为重壤土和中壤土。通过比较可以看出，CaOA对土壤质地的影响最小。

2.2.2 土壤样品的pH值

根据表3所示，喷洒过盐溶液的土壤样品pH值要比未喷洒盐溶液对照样的pH值高，喷洒NaCl、CaCl2溶液的土壤pH值增加较小，喷洒CaOA溶液的土壤pH值有较大增加。这是因为CaOA溶液为弱碱性，所以对土壤pH值有较大的影响。同种融雪剂不同质量浓度之间相互比较可以看出，喷洒融雪剂溶液质量浓度越高，对土壤pH值的影响越大。

2.2.3 土壤样品有机质含量

当融雪剂流入土壤后，影响土壤质地，土壤结构变得松散，保肥能力降低，造成土壤有机质流失。如表4所示，喷洒3种盐溶液的土壤样品有机质含量总体上低于未喷洒盐溶液的对照土壤样品的有机质含量，也就是说，受盐影响的土壤肥力低于对照样，并且盐溶液质量浓度越高，对土壤有机质含量的影响越大。从3种盐之间相互比较可以看出，CaOA对土壤有机质含量影响程度比NaCl、CaCl2要小。

2.2.4 土壤样品阳离子交换量

土壤中阳离子交换量是评价土壤保肥能力、缓冲性能的重要指标，同时也能反映土壤对酸雨的敏感程度。由表5可看出，NaCl、CaCl2和CaOA 3种盐溶液对土壤阳离子交换量均有影响，可降低土壤中的阳离子交换量，使土壤保肥力下降。比较可知，3种盐溶液对土壤阳离子交换量影响程度基本相当，NaCl溶液略低于其它2种盐溶液，且盐溶液质量浓度越高，土壤阳离子交换量降低越明显。

2.2.5 土壤样品全N、P、K含量

通过表6可以看出，3种盐溶液对土壤全N、P、K的含量均有一定影响。受盐溶液污染的土壤全N和全P的含量有少许的降低，而全K的含量有少许的增加。比较可知，CaOA溶液比NaCl和CaCl2溶液对土壤中全N、P、K含量影响小。土壤中的氮素绝大多数为有机质的结合形态，土壤中全磷的含量与土壤质地和有机质的含量也有关系，所以当土壤质地变差，有机质含量降低，土壤中的全氮和全磷的含量也会降低。全K含量略有提高，主要是因为盐溶液渗入土壤，Na+和Ca2+置换和释放出土壤中的K+，造成土壤中K+的溶出，使得测得的表观K+浓度提高[8]。

表2 融雪剂对土壤质地的影响Table 2 Effect of deicers on soil texture

表3 融雪剂对土壤pH值的影响†Table 3 Effect of deicers on pH value of soil

表4 融雪剂对土壤有机质含量的影响Table 4 Effect of deicers on organic matter content of soil g·kg-1

表5 融雪剂对土壤阳离子交换量的影响Table 5 Effect of deicers on cationic exchange capacity of soil c mol·kg-1

表6 融雪剂对土壤全N、P、K含量的影响Table 6 Effects of deicers on total nitrogen, phosphorus and kalium content of soil g·kg-1

3 结 论

(1) NaCl、CaCl2和竹醋基有机酸钙3种盐溶液对建兰的生长都有一定影响，质量浓度越大，对建兰生长越不利。其中喷洒25、50和100 g/L NaCl溶液的建兰分别在22、12、5 d死亡；喷洒25、50和100 g/L CaCl2溶液的建兰分别在17、10、5 d死亡；喷洒50、100 g/L的CaOA溶液的建兰分别在20、5 d死亡，25 g/L CaOA溶液虽然未使建兰死亡，但建兰的生长缓慢。

(2) 通过对南方酸性红壤实验结果可知，喷洒盐溶液的土壤质地变差，pH值升高，特别是喷洒竹醋基有机酸钙溶液的土壤pH值有较大升高；土壤有机质含量和土壤阳离子交换量减少，土壤全N、P的含量下降，全K表观含量升高。

(3) 通过比较可知，竹醋基有机酸钙对植物和土壤环境的影响比NaCl、CaCl2要小，并且盐溶液的质量浓度越小，对植物和土壤环境的影响越小。

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Effects of organic calcium made by bamboo vinegar on growth of Cymbidium ensifolium and properties of soil

JIANG Xin-yuana, LI Ge-nanb, ZHAO Meng-jieb
(a. School of Materials Science and Engineering; b. School of Forestry, Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China )

The bamboo vinegar was used to produce organic calcium, and different concentrations of NaCl, CaCl2and organic calcium solutions as deicer were sprayed evenly on the potted Cymbidium ensifolium and collected soil, and the growth of Cymbidium ensifolium was observed everyday, and the physical and chemical properties of soil were analyzed. The results indicate that all the 3 types of salt solutions had certain influence on Cymbidium ensifolium, while the organic calcium had less effect on Cymbidium ensifolium than NaCl and CaCl2, and both of NaCl and CaCl2had little effect on the pH of soil while organic calcium increased greatly the pH of soil, and the organic matter and cationic exchange capacity of soil reduced, and the content of total N, P in soil also reduced while the apparent content of total K in soil increased. By above comparison, the effect of organic calcium made by bamboo vinegar on Cymbidium ensifolium and soil was less than that of NaCl and CaCl2, in addition smaller the concentration of salt solution was, less the effect of salt solution on Cymbidium ensifolium and soil was.

deicer; bamboo vinegar; organic calcium; Cymbidium ensifolium; soil

S714.7

A

1673-923X(2012)01-0207-04

2011-10-12

国家“十一五”林业科技支撑项目(2008BADA9B05)；中南林业科技大学木材科学与技术国家重点学科资助项目

蒋新元(1968—)，男，湖南湘乡人，教授，博士，主要从事精细化工与生物质资源循环利用方向的研究；E-mail: jxycsfu@126.com

[本文编校：谢荣秀]