木醋液对盐碱胁迫下土壤特性的影响

吴明旭，关子荐，于 崧，李婉婷，张 婧，周仕雪，许 鹤

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江大庆 163319；2.黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室，黑龙江大庆 163319）

0 引言

土壤盐碱化导致土壤退化现象严重，农业高效利用率也显著降低，尤其是在松嫩平原地区，盐碱化土壤面积逐年增加[1]。盐碱土壤分布广泛，具有较高的pH值，土壤物理结构差，对土壤养分储存能力也不强，严重影响着当地农作物的产量质量及经济效益。因此，对改良盐碱地资源的研究具有重要意义。

木醋液（wood vinegar）是生物质经热解后的有机混合物，由酚、酸、醛、酯等有机物质及微量金属元素所组成[2]。在自然环境和动植物方面木醋液均表现出促进作用，尤其在预防病虫草害、植物生长发育和环境保护等农业方面使用较多[3]。因此，木醋液的研究和应用对绿色农业的发展具有重要意义，有较好的应用发展前景。近些年，在盐碱土壤改良方面的研究表明，木醋液可使较多单粒聚集在一起形成团聚体，显著地降低了土壤pH值，对盐碱土EC值和碱化度等起到调节作用，土壤中有机物质的含量得到改善，促进了植物在盐碱土壤中的生长发育[4]。

1 木醋液的生产前景及其在农业上的潜在应用

植物生物质或有机材料在厌氧条件或有限的氧气供应下，通过热降解产生生物炭、烟、木醋液和各种气体。木醋液是一种浓缩的高含氧有机液体[5]，具有抗氧化的特性，在农业中被用作土壤肥料、抗菌剂、杀虫剂等，可以提高作物产量和质量[6]。由于木醋液用途不同，使用时稀释倍数也不同，稀释600倍可提高葡萄的甜度和色泽度，稀释650倍可应用在慈姑上，稀释1 100倍对有机菜类采取叶面喷施法可提高肥料利用率。

现代农业使用了大量化肥、杀虫剂和除草剂，加剧了环境污染。由于消费者期望可持续的作物生产方式，所以农业农村部门需要对日益严重的环境污染问题加以重视。因为从农业残留物中热解原料可以最大限度地减少空气污染，而空气污染是由于不加选择地燃烧所造成的，特别是在发展中国家[7]。由于木醋液是化肥和农药的潜在替代物，所以目前已引起绿色农业专家的关注。

2 木醋液对盐碱胁迫土壤化学性质的影响

土壤化学性质是土壤的质地和养分的内在因子，对土壤特征起到决定性的作用[8]。其中，土壤养分平衡随土壤pH值的变化而变化，并且在土壤pH值大于9时，铝酸盐会使植物的毒性显现。土壤结构、养分平衡和有机碳的固存，均会对土壤化学性质产生一定影响。

盐碱土壤最典型的特点就是含盐量高，其含量的高低能够对土壤盐渍化做出评判。由于盐碱土粘稠度较高，所以，其胶体更多以羽毛状边缘存在，导致分布情况较好。在物理性质方面盐碱土表现出胶体散开并淋溶向下移动，表面土壤质地不重。盐碱化土层较粘，结构空隙较大。由于盐碱土的表层pH值较高，对盐的溶解就快，使其遭受淋溶，导致其均分布于碱化层以下。

根系分泌物可将一部分溶解度较低的含碳化合物转化为有利于植物生长发育的活性养分，土壤中的养分有效性得以提高，使植物能较好地生长，根系分泌物还会改变重金属转化的作用强度和根基土壤的化学性质。介晓磊等[9]利用水培收集法研究了根系分泌物有机酸和磷酸盐的反应强度，一些有机酸能使根际土壤中磷酸盐中的磷元素快速释放到土壤环境中。根际微生物群落易受盐分的影响，含盐量较高影响微生物群落的生长发育，根系分泌物的作用也受到影响。

有关研究证明，木醋液施入盐碱土壤后土壤有效养分含量大幅度提高，使大团聚体的生成速度加快[10]，其效果与施入量紧密联系。木醋液灌施于盐碱土壤后含盐量被调控，对金属离子的吸附和pH值有抑制作用，土壤有机物质含量被高效释放，土壤中磷元素和碳元素被活化，植物产量和质量变化较明显。刘敏等[11]对木醋液缓解盐碱土壤做了研究，主要是针对新疆出苗率达到一半以上的棉花做了大量研究，结果表明，10 cm以下的土壤木醋液最佳使用倍数为800；20 cm以下的土壤木醋液发挥最好状态为7天，效果最好的稀释倍数为1 000倍，在10～20 cm，土壤pH值在前两周是最少值，尤其在前期，变化幅度较大，有机物质在后期显著增加。木醋液对土壤中的病原菌也有抑制作用，对于那些不变的微生物数量和功能的影响均无变化。

3 木醋液对盐碱胁迫土壤酶活性的影响

土壤酶来源较丰富，土壤中一部分动植物尸体能够分泌出土壤酶，其在土壤的营养物质循环过程中充当重要的角色，在土壤生物学特性上发挥着重要的作用。若土壤的pH值、有效养分、含盐量发生变化，土壤酶也受到不同程度的影响。土壤酶活性的高低可以对土壤微生物群落结构的多样性和丰富度起到预示的作用，能够较好地对土壤中营养物质的利用效率和土壤肥沃程度做出反应。土壤酶活性的高低是通过土壤中微生物生态功能进行判断[12]，土壤过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶与土壤养分存在相关性，其中，土壤磷元素的利用效率可通过碱性磷酸酶的活性来确切评价[13]。磷元素在土壤中的含量逐渐增加，取决于碱性磷酸酶活性的高低，二者呈现正相关关系。土壤脲酶通过对尿素的分解使土壤中氮元素含量增加，对土壤碳和磷元素有促进作用，土壤脲酶能够较好地反映土壤肥力的高低。土壤过氧化氢酶属氧化还原酶，可通过对H2O2的氧化使植物免遭损害。

土壤中的微生物活动速度频繁，在其过程中产生了土壤酶，土壤中各种物理、化学、生物学过程均有土壤酶的身影，其可体现土壤微生物活性的高低。前人对不同土壤盐碱化程度和土壤酶活性水平的不同做了研究。首先，李凤霞等[14]对银川平原的土壤盐碱化类型与酶活性之间做了研究，研究表明，土壤中脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和转化酶的活性均随着土壤pH值的增加而呈现逐渐降低的变化趋势，尤其是碱性磷酸酶活性在碱性土壤中的表现显著，高于盐化土壤的活性，其他酶的活性差异不大。牛世全等[15]研究了河西走廊土壤盐碱化对酶活性和理化性质的影响，结果表明，土壤酶的活性在各盐碱地水平中均表现出逐渐上升的变化趋势，通过对其主成分分析表明，河西走廊地区的微生物活性可能受土壤磷素循环的影响。孙慧等[16]对余姚滨海盐碱化土壤进行了脲酶和过氧化氢酶活性的测定，研究结果表明，在不同盐碱化程度的土壤中酶活性均呈现逐渐增加的变化趋势，但是在不同土层中两种酶的活性表现不同，促进了过氧化氢酶活性，抑制了脲酶活性。

盐碱化土壤的酶活性可能受到酶的生存环境、来源和影响因子的影响。盐碱土壤酶活性受较多因素的影响，大致归为三类，其一是盐碱土壤使微生物在土壤中生存时间较少，但其功能和数量却显著提高[17]，胞外酶的数量大幅度增加，但是盐碱化土壤严重威胁微生物的生长速度，土壤酶活性就降低。第二是，在水分含量较低的土壤中土壤酶更多地在细胞外表面或者细胞外质空间存在，更易与无机盐和腐殖质胶体联结[18]，无论是草本植物还是木本植物均受盐碱化的影响，最明显的变化就是含碳化合物的含量显著减少，微生物的生长发育受到影响，酶活性物质的吸收也受到影响。第三方面，盐碱土壤典型的特征包括pH值较高、Na+含量增加，Na+使土壤颗粒散开，团聚体受到影响，使酶失去稳定性，进而导致活性降低。木醋液对盐碱土壤酶活性有显著影响，其是通过对微生物活力和土壤养分含量的改变而变化。

4 木醋液对盐碱胁迫土壤微生物量的影响

生存于土壤中并且体积较小的所有生物统称为微生物生物量，其是衡量土壤有效养分含量和土壤肥力的指标，被称为有生命的含碳化合物[19]，典型的微生物生物量包括微生物生物量C、N、P和S，其中，微生物生物量C是用来形容微生物生物量的多少。

土壤受外界环境影响的水平可通过微生物生物量C和N的含量来表现，施用肥料的数量、植物栽培技术等均会对他们的数量有影响。虽然微生物生物量C和N在土壤全碳和全氮比例较少，但它们是活动最积极的土壤储存C和N的库端，能够反映土壤肥力的高低，微生物生物量的数量和活性可以反映生态系统的养分利用率[20]。土壤微生物生物量是活动较积极的土壤含碳化合物，其也是在养分循环和转化的催化剂，也是土壤中碳氮元素的主要来源。

土壤微生物生物量易受外界因素的影响，由于天然环境各异，导致土壤物理性质降低，在微生物生态功能方面表现得参差不齐，所以，微生物数量、活性和生态功能受外界环境的影响较大，由于土壤微生物对地理分布较明显，所以，与土壤有机物质相比较，土壤微生物生物量能较好地响应生态环境的改变[21]。林兴生等[22]对微生物生物量在海拔高度方面进行了研究，土壤中营养物质和含水量与其紧密相连。

5 结语

综上所述，木醋液作为调控物质，能够改善盐碱土壤理化性质，活化微生物活性，提高植株对土壤养分的利用效率，从而缓解盐碱胁迫，让植株在盐碱土壤中较好地生长。木醋液调控盐碱土壤机制尚不完全明确。因此，进一步探明木醋液调控盐碱生境下植物、微生物与环境之间的互作效应，能够为盐碱土壤的作物高产高效优质栽培工作提供理论基础和技术支持。