全 文 ：第 9卷 第 8期
2 0 0 1年 9月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo】．9 No 3
Sept．， 2O0l
本质素对土壤N、P转化及玉米产量的影响*
黄益宗 冯宗炜 张福珠
(中国科学院生态环境研究中心 北京 100085)
摘 要 研究造纸黑授中提取的术质素对工壤 N、P转化及其对玉 生长南产量的影响结吊表明，术质素可减缓
NH．一向NO。氧化，且随其施用量的增加效果更显著 术质袁与磷醮二铵混台施 效果最佳，其欢为硫酸锭>屎
素 在 3O℃温度下培养 27d，施用量曲2 向 5 的术质素可分别减夕施尿素土壤N。O释技8s 南 96 ；而施磷酸
二锭扣土壤则分别减少 83 和 93 。施l甩术质翥可促进难溶性P扣溶解，对作物生长极为有利。玉米盆靛试验中
施 术质素的根系鼓发选、粗壮，平均株高、地上部和王匣下鄱的鲜萄质量和干物质量均高于不施木质素的处理。
质素用量为 50／xg／g乖 200tzg／g时玉米耔粒产量分别提高 4．2 南 18 8 。
关键词 木盾素 N、P转化 N 0释技 玉米产量
Effect of lignin on N，P transf0rmation in soil and corn yield．HUANG Yi Zong，FENG Zong Wei，ZHANG Fu—
Zhu(Research Center of Eco—Environment Sciences，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085)，CJEA，2001，9
(3)：75～ 77
Abstract Effect of]ignin isolated from M ack liquor of pu[ping process on N ，P transformation in soil and corn yie[d
has been determined． Results show that Lignin cBn inhibit oxidization of NH4 to NO 一，and the inhibiting effects
increase with concentration．Both (NH4)2HPO{and(NH{)2SO‘treatments a re n]ore effective for inhihiting nit rifica
tion than u rea treatment when Lignin is applied．Urea plus 2 and 5 [ignin carl reduce N O emissions by about
83 and 96 ，respectively，while(NH4)zHPO p[us 2 and 5 Lignin can respectively reduce N 2O emissions by
83 and 93 (30℃ )．W ater—so Lubility P content in soft increases when lignin is applied．The resu[ts of potted test
show that corn growth is better at]ignin treatment than at non一]ignin treatt~lent Lignin accelerates corn root and
height growth．At concentrations of 50Fg／g and 200Fg／g，Lignin increases corn yield 4．2 and 18．8 ．respectively．
Key words Lignin，N P transform，N O emission，Corn yield
能源和化学原材料的短缺使人们日益关注资源的再利用问题，我国每年有大量富含木质素的造纸黑液
被排放到水体中，导致大量资源浪费和环境污染 许多研究已报道，从造纸黑液中提取的木质素可作为燃料、
聚合牯合剂、抗氧化剂、加固剂和肥料缓释剂等再利用，本试验侧重研究从造纸黑液中提取的木质素对土壤
N、P转化及其对玉米生长与产量的影响。
1 试验材料与方法
供试土壤采自北京市北郊农场史各庄科技园耕地 0～20em表土．壤质为偏碱性潮褐土，土壤 pH值为
8．58．全 N1．0g／kg，全 P1．6g／kg，有机质 13．4g,／kg．C／N值为7．8。供试木质素由中国科学院生态环境研究
中心资源再利用实验室提供，为造纸黑液酸性提取法产品。木质素对土壤N的影响试验，称取 20g土壤置于
250mL玻璃瓶内，加入 4mg纯 N尿素(a)、硫酸铵(b)和磷酸二铵(c)；木质素施用量(在每 g土壤中，下同)
设 O#g／g(cK)、10vg／g(I)、50vg／g(Ⅱ)和 200~g／g(Ⅲ)4个水平，土壤水分调节至田间持水量的70 ，在
20C温度下进行通气培养，每处理 3次重复，培养 7d和 14d后把培养箱中培养瓶取出分析瓶中土壤的
NH?一N和 NO?一N含量。木质素对土壤 N。O释放的影响试验，称取 20g土置于 50mL试管中，加入 2mg纯
N的尿素或磷酸二铵，木质素的旌用量设 0mg／g、20mg／g和 50mg／g3个水平．土壤水分调节至田间持水量
的 7O ，用橡胶塞塞紧试管口以防漏气，每处理 3次重复，在 3O℃温度下培养 27d。分别在培养 3d、6d、9d、
I 2d、15d、18d 21d、24d和27d后从培养箱中取出试管，用30mL玻璃注射器采集气体样品，样品中的N：O用
· 同家c=I然科学基金项H(397901C0)资flI
收璃 明期 ：2000~06—12 改同日期 ；2000—07 lB
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76 中 国 生 态 农 业 学 报 第 9卷
配有美国Varian公司生产的电子捕获检测器的SP一3410气相色谱仪(北京分析仪器厂)进行测定。用渗漏计
试验研究木质素对土壤P转化的影响，渗漏计土柱高 20era，直径 8era，装 1．4kg土壤．土柱底部铺有 2．5cm
细沙．试验肥料为磷酸二铵．施用量以每kg土壤 0．3gP O 计算。木质素设(在每g土壤中)0~g／g、1 00#g／g、
500pg／g和 1000#g／g4个水平，3泼重复，控制渗漏速度在100ml／h左右，每 1Oh收集渗漏液，分析其水溶性
P含量和 pH值。木质素对玉米产量的影响，试验用盆栽 28．5cm×28．5cm，装土 15kg，供试玉米品种为
“96—1”(由中国农业科学院提供)，土壤施肥磷酸二铵 0．15g／kg N的计算试验为木质索(在每g土壤中)设
0pg／g、5()p．g／g和 200pg／g3个水平，3次重复。1 999年6月25日种植玉米和施肥(种植前玉米种子经过催芽
培养)．每盆定檀 d橡；1 999 r 8月1 9 Pi测定玉米栋高、地上部鲜物质量和干物质量、地 F部鲜物质量和干
物质量；l999年 9月29口收获玉米并测定产量。
2 结果与讨论
2．1 木质素对土壤 N转lI匕的影响
N肥施入土壤后，经过硝化反应把 NH 氧化为NO 。NO 和 NH 虽是作物可利用的有效性氮，但
NO 一比NH 一在土壤中易于移动和被淋溶损失掉，造成肥料浪费和污染水体，硝化反应过程也可产生N O
木质 素能减缓 NH 向
NO 氧化．其效果因施 N
土壤不同而异(见图 1)。
施用尿素、硫酸铵和磷酸
二铵的土壤经过 I、I和
Ⅲ处理施用木质素并培养
7d，NH4+一N含量分别比对
照提高16．0 ～27．8 、
20．4％～46．1 和28．8
～ 62．4 ．N0 —N含量分
别 降 低 了 9．4 ～
l6．8 、10．4 ～ 23．1
和n．6 ～26．5 ；培养
14d，NH+一N含量分别比
对 照 提 高 了 30．1 ～
88．9 、49．5 ～ 97．1
和 50．9 ～ 107．O ，
【日0
[60
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l 60
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20
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图 1 木质素对不同施肥处理土壤 NH：一N和N仉‘ N含量的影响
Fig．1 Effect of lignin。n NH7 N and N() eanten．t in soil treated with different ferti Lizers
No N含量分别比对照降低了5．1 ～1 5．8 、9．4 ～l9．3 和1 0．4 ～21．3 。
2．2 木质素对土壤N O释放的影响
由图2可知木质素对施尿素土壤 N O释放的影响，不施木质素的对照处理 N。o释放至第 6d时达最大
值，为52．6mg／rn。，第 6d后N O释放迅速下降，至第 1．5d时N O释放仅为1．2mg／m 。施用20mg／g的木质
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第 3靳 黄益宗等：木质素对土壤N、P转化及玉米产量的影响 77
第 21d时N。O释放量很少。施用 20mg／g的木质素后 N O释放明显减少，其NiO释放高峰值(第 1 8d)比对
照减少 71 。而施用50mg／g的木质素后N O释放极少 在 27d培养过程中经过 20mg．／g和 50mg／g的木
质素处理后． o释放分别比无木质素处理的对照减少 83 和 93 (见图3)。
2．3 木质素对土壤 P转化的影响
土壤旋 P后，P易在土壤中积累。据报道，P肥当季利用率仅有 10 ～25 ．每年箍入的P约有 75 ～
90 积累在土壤中。P在土壤中易与Ca、Al、Fe和0等形成无机磷复合体 成瑞喜等认为，在中、酸性土壤中
Ca。一P、Al P和 Fe P是土壤有效磷的重要来源．O P和 Ca． P在土壤中
较稳定．对作物基本无效 ]。在施用磷酸二铵的土壤中经过木质素处理
后．土壤中水溶性 P的释放提前．不施木质素的处理至 30h后才有水溶
性P释放出来，而施木质素后第 1Oh即可检出水溶性P存在(见图4j。木
质素施用量越高，水溶性P的释放量越大，且迅速达到最大值。施用木质
素后土壤渗漏水的 pH值变化不大．故木质素促进水溶性 P的释放不是
因pH值的变化所引起 ，而可能是由于木质素与土壤的Ca、Al、Fe等元素
发生作用，使 P与这些元素形成难溶性复合体的机会减少，或由于木质
素为无机磷矿化苗和无机磷溶解菌提供丰富的碳源。这2种细菌大量繁
殖促进了土壤难溶性 P的溶解原因所致
2．4 木质素对玉米生长与产量的影响
时 血
不同术质寨施用量对土壤P转化的影响
Elfect o1lignia。n P transform in soil
木质素对玉米生长影响的盆栽试验结果见表 1．由表 1可知木质素可促进玉米生长和提高籽粒产量，玉
米种植 55d后木质素施用量 50~tg．／g和 200#．g／g时，平均株高分别比不施术质素的对照增加 5，7 ～
l 2．6 ，地上部干物质量增加1 4．6 ～21，8 ，地下部干物质量增~JIJ36．6 ～63．4 。施用木质素后玉米根
表 1 木质素对玉米生长及产量的影响 *
Tab．1 Efect of]ignin on corn growth and corn yield
*平均株而、地上部和地下部鲜物质量、干物质量为玉米种植 5 5d后捌定培朱；产量 为玉米收成后测定结粜
系较发达、粗壮，有利于对土壤养分吸收，木质素处理比对照玉米籽粒产量提高 4．2 ～18．8 木质素提高
作物产量的原因是它为 1种天然的高分子化合物，具有复杂的网状结构分子和多种活性基团(羧基、酚羟基、
羟基醌等)，在木质素吸附和络合作用下大大提高土壤的N、P有效性，满足作物的生长需要。穆环珍等研究
了木质素包衣尿素的一些物理和化学特性．发现该肥料比普通尿素水溶性降低，可抑制土壤脲酶活性，减缓
尿素的水解，从而减少氨的挥发损失。木质素包衣尿素供 N水平较普通尿素高 0．4～1．1倍 ]，开发和利用
从造纸废液提取的木质素，对环境保护和资源的再利用均具有十分熏要的现实意义。
参 考 文 献
1 成瑞喜等 磷肥对中酸性土壤无机磷形志转化及其有效性的影响．土壤 】995，27(5)：225~268
2 穆环珍等 丰质素氮肥增效剂研制与增- 效应研究 农业环境保护 1 999，1 8(6)25j～253
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