全 文 ：木质素锌肥在粤北石灰性土壤上的生物有效性研究 3
王德汉 3 3 　林辉东　彭俊杰　肖雄师　廖宗文
(华南农业大学环境科学与工程系 ,广州 510642)
【摘要】　木质素锌肥是利用造纸工业副产品木质素为原料合成的一种有机微肥 ,通过淋溶与盆栽试验研
究了木质素锌肥与无机锌肥在粤北两种石灰性土壤上的生物有效性差异. 结果表明 ,木质素螯合锌被土壤
固定、吸附量要明显小于无机锌 ,对于土壤 B ,当 Zn 用量为 10 mg·kg - 1时 ,木质素锌肥处理锌溶出量比无
机锌高 6512 % ;施用木质素锌肥的处理玉米长势好 ,不仅生物量高过无机锌肥 ,而且更有利于玉米对锌的
吸收 ,在土壤 A 上 ,当 Zn 用量为 10 mg·kg - 1时 ,木质素锌肥处理的生物量比无机锌增产 1613 % ,植株锌含
量比无机锌肥高 8112 % ,木质素锌肥的生物有效性优于无机锌肥.
关键词 　木质素锌肥 　无机锌肥 　玉米
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 07 - 1236 - 04 　中图分类号 　S14317 　文献标识码 　A
Biological availability of zinc lignosulfonate on calcareous soil of north Guangdong Province. WAN G Dehan ,
L IN Huidong ,PEN G J unjie ,XIAO Xiongshi ,L IAO Zongwen ( Depart ment of Envi ronmental Science and En2
gineering , South China A gricultural U niversity , Guangz hou 510642 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15
(7) :1236～1240.
Zinc lignosulfonate (Zn2LS) is a kind of organic fertilizers made from the by2products of paper industry. With
leach and plot treatments ,this paper studied the difference of the biological availability between Zn2LS and an in2
organic Zn2fertilizer on calcareous soil of north Guangdong Province. The results indicated that the Zn of Zn2LS
was less absorbed by calcareous soil. In soil B ,when applying 10 mg·kg - 1 Zn ,the dissolved amount of Zn2LS was
65. 2 % higher than that of inorganic Zn2fertilizer ,corn grew well ,and its biomass was higher. In soil A ,when
applying 10 mg·kg - 1 Zn of Zn2LS ,the biomass of corn increased by 16. 3 % ,and its Zn content was 81. 2 %
higher. Therefore ,biological availability of Zn2LS was better than that of inorganic Zn fertilizer.
Key words 　Zinc lignosulfonate , Inorganic Zn fertilizer , Corn.
3广东省科技攻关项目 ( 2002C31602 ) 、科技部“863”计划项目
(2001AA246023) 、广东省自然科学基金项目 (990704) 和教育部重点
资助项目.3 3 通讯联系人.
2003 - 03 - 31 收稿 ,2004 - 03 - 09 接受.
1 　引 　　言
众所周知 ,锌是动植物的生命元素 ,不可缺少 ,
锌肥对缺锌土壤上作物生长有良好的促进作用 ,我
国土壤缺锌面积很大 ,多达 20 %以上 ,因此推广锌
肥对提高我国农作物的产量与品质意义重大[5 ,6 ] .
石灰性土壤由于富含活性碳酸钙 ,土壤中的锌
元素大多以 Zn (OH) 2 、ZnCO3 形式存在 ,作物对锌
元素吸收困难 ,诱发锌的缺乏. 施用无机锌肥 ,锌被
大量固定 ,造成锌资源浪费与施肥成本过高[13 ] . 为
了克服这个问题 ,人们开始施用螯合锌肥 ( Zn2ED2
TA)代替 ZnSO4 、Zn2ED TA 在石灰性土壤中扩散较
慢且浸出均匀 ,易被作物吸收 ,较好地解决了石灰性
土壤锌肥使用问题 ,但是 Zn2ED TA 成本太高 ,必须
寻找一种廉价的螯合剂[13 ] .
木质素是造纸工业制浆废液的主要成分 ,木质
素的磺化产物对微量元素有较强的螯合作
用[1 ,2 ,12 ] .利用麦草造纸碱木质素为螯合剂 ,经磺化
改性 , 引入 Zn 元素 , 可制得木质素锌肥 ( Zn2 L S) [8 ,9 ,11 ] . 本研究旨在探讨木质素锌肥在粤北石灰性土壤上的生物有效性 ,为造纸工业副产品木质素的农用资源化技术提供参考.2 　材料与方法211 　木质素锌肥 (Zn2LS)麦草碱木素 (AL)取自山东寿光晨鸣造纸集团公司木质素车间 ,采用 SO2 酸析法从造纸黑液中提取 ,木质素呈浅褐色粉末状. Zn2LS的合成路线为 :先将碱木素磺化 ,变成水溶性木质素磺酸盐 ,然后与 Zn2 + 在特定的条件下发生螯合反应制得木质素锌肥. 碱木素磺化、磺化木素与 Zn2 + 螯合反应均在 15 L 电热回转式压力蒸煮锅中进行 , Zn2LS 中锌含量为 1186 %.212 　供试土壤供试土壤采自广东省粤北阳山县水口镇不同村的耕层土壤 ,母质为石灰岩 [4 ] ,该土壤多呈石灰反应 ,p H 近于微酸
应 用 生 态 学 报 　2004 年 7 月 　第 15 卷 　第 7 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J ul. 2004 ,15 (7)∶1236～1240
性 ,但大多为中性或碱性 ,尤其在土体中富含碳酸钙 ,这有利 于腐植酸累积 ,其理化性质见表 1.
表 1 　供试石灰性土壤的理化性质
Table 1 Physio2chemical properties of experimental calcareous soil
土壤编号
Soil No.
采样地点
Sample site
p H CaCO3 含量
CaCO3 content
( %)
有机质
O1M1
(mg·kg - 1)
全量 Total (mg·kg - 1)
N P K Zn
速效 Available (mg·kg - 1)
碱解氮 N
Alkali2N P K Zn
A 鱼水村 8191 1179 2419 1177 3146 2111 105132 79197 40135 91111 0197
B 水口村 5194 0146 1719 0150 1148 315 102151 35160 19125 105156 1141
213 　锌肥淋溶试验
按表 2 称取锌肥与 250 g 土壤充分混匀后装入淋溶柱
中 ,每次用 50 ml 水淋溶 ,一天后将杯中淋溶液定容至 50 ml ,
测锌含量 ,一共进行 5 次淋溶 ,前两次时间间隔为 5 d ,以后
均为 7 d.
214 　盆栽试验设计与玉米栽培管理
每种土壤分别设 7 个处理 ,4 次重复 (方案见表 2) ,每盆
装土 2 kg ,肥料施用量为 : 200 mgN·kg - 1土、100 mgP2O5·
kg - 1土、150 mgK2O·kg - 1土. 氮肥用尿素 ,磷肥为磷酸二氢
钾 ,钾肥用磷酸二氢钾和氯化钾 ,锌肥有两种 :一种是硫酸锌
(ZnSO4·7H2O ,分析纯) ,另一种为木质素锌肥. 按上述用量
将氮、磷、钾配成溶液与土壤充分混匀后在播前做基肥施入
土壤 ,4 d 后再把锌肥作基肥施入土壤. 供试作物为玉米 ,品
种是金银 1 号 ,玉米连续种两茬 ,种植第二茬玉米时 ,每盆按
50 mgN·kg - 1 、50 mgP2O5·kg - 1土追施基肥.
表 2 　Zn2LS的淋溶与盆栽试验方案
Table 2 Leaching and pot treatment of Zn2LS
处理
Treatment
锌肥品种
Zinc fertilizer
锌肥用量 Zinc rate
(Zn ,mg·kg - 1soil)
淋溶试验
Leaching test
盆栽试验
Pot test
CK - 0 0
ZS1 ZnSO4·7H2O 2 2
ZS2 ZnSO4·7H2O 10 10
ZS3 ZnSO4·7H2O - 20
ZL1 Zn2LS 2 2
ZL2 Zn2LS 10 10
ZL3 Zn2LS - 20
　　盆栽试验在玻璃网室进行. 第一茬于 4 月 18 日种植 ,6
月 5 日收获 ,生长期为 48 d ,第二茬于 6 月 11 日种植 ,7 月 23
日收获 ,生长期为 43 d ,每盆种植 4 株玉米 ,齐土面收获地上
部称鲜重 ,用去离子水洗干净 ,在 105 ℃高温杀青 15 min 后
在 75 ℃恒温烘干至恒重 ,称重并制样供化学分析.
215 　分析方法[12 ]
土壤基本性质测定按 :p H 计测定 (水∶土 = 215∶1) ;有机
质 :重铬酸钾法 ;全氮 :半微量开氏法 ;全磷 : HCLO42H2 SO4
法 ;全钾 :NaOH 熔融、火焰光度法 ;全锌 :酸溶法、原子吸收
光谱法 ;速效氮 :碱解扩散法 ;速效磷 :015M NaHCO3 浸提、
钼兰比色法 ;速效钾 :NH4OAc 浸提、火焰光光度法 ;速效锌 :
DTPA 浸提、原子吸收光谱法. 植物含锌量测定方法为 :三酸
消煮2原子吸收光谱法.
3 　结果与分析
311 　木质素锌肥在两种石灰性土壤中锌淋出量比较
影响土壤溶液中锌含量的两个重要因素是土壤
溶液的 p H 值与活性 CaCO3 含量 ,在碱性且活性 Ca2
CO3 含量高的土壤中 , 锌是很难变成可溶解形
式[3 ,10 ,15 ] .一般来说 ,石灰性土壤中有效锌测定以
D TPA 溶液提取 ,其有效锌含量在 015～110 mg·
kg - 1 ,为低水平. 由表 1 可以看出 ,两种土壤均为石
灰岩母质 ,土壤全锌含量相近 ,两种土壤的有效锌含
量介于缺锌临界值附近 ,而且土壤 A 中有效锌含量
比土壤 B 低 4514 % ,说明土壤 p H 值越高 ,其有效锌
含量越低. 通常土壤有效锌含量越低 ,施用锌肥的增
产效果越明显.
锌肥在石灰性土壤中的化学有效性 ,不仅与锌的
形态有关 ,而且也受土壤 pH 值的影响 ,图 1 是施用 2
mg·kg - 1锌肥在两种石灰性土壤中锌累积淋溶曲线 ,
图 2 是锌肥 5 次淋溶锌淋出量总和 ,从图 1、2 可以看
出 ,不管是木质素锌肥还是无机锌肥 ,分别在两种不
同的土壤中淋溶 ,其锌淋出量不同 ,土壤 A 对锌的吸
附、固定作用大于土壤B ,pH 值低的土壤 B ,其水溶性
锌含量明显高于 pH 值高的土壤 A ,说明锌肥在石灰
性土壤B 上的化学有效性要比在土壤 A 上高.
图 1 　锌肥在两种石灰性土壤中锌累积淋出量
Fig. 1 Leaching Zn of Zn2LS in two calcareous soils.
　　另外 ,从图 1、2 还可以看出 ,在同一种土壤上 ,
施入相同锌水平 ,木质素锌肥锌淋出量总是大于无
机锌肥 ,表明木质素作为锌肥载体在土壤中移动性
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大 ,螯合态锌被土壤固定、吸附的量要明显小于无机
态锌 ,因而木质素锌肥的化学有效性高于无机锌肥.
图 2 　锌肥在石灰性土壤中锌淋出总量
Fig. 2 Total leaching amount of Zn in two calcareous soils.3 图中同类数据采用 Duncan 检验法 ( P = 0105) 进行多重比较 ,含相
同字母的表示差异不显著 ,大写字母为极显著水平 ( P = 0101) . Note :
SAS for Duncan’s multiple test ,the values with same letters are not sig2
nificantly different ( P = 0105) ,and capital letters are significantly differ2
ent ( P = 0101) . 下同 The same below.
312 　木质素锌肥在石灰性土壤上对玉米生长的影响
图 3 是施用木质素锌肥与无机锌肥在两种石灰
性土壤上盆栽玉米的株高 ,观察第一茬盆栽的玉米 ,
发现所有处理植株生长较好 ,叶片呈深绿色 ,ZL1 处
理长势最好 ,施锌肥后 ,土壤 B 上玉米长势明显比土
壤 A 上好 ,施木质素锌肥的玉米株高在两种土壤上
都比无机锌肥处理高. 从图 3a 可以看出 , ZL1 处理
与其他处理间差异显著 ,ZL1 处理最大.
从图 3b 可以看出 ,所有植株生长均正常 ,无锌
中毒症状 ,但土壤 B 上玉米生长却比土壤 A 上缓
慢 ,施用木质素锌肥的玉米比施无机锌肥植株稍高 ,
其中 ZL3 处理长势最好 ,叶宽茎秆粗 ,ZS1 处理植株
稍矮 ,茎秆较细 ,其它处理间玉米长势无明显差异.
313 　木质素锌肥在石灰性土壤上对玉米生物量的
影响
由图 4 可看出 ,土壤 A 上第一茬 CK 的生物量
较高 ,无机锌肥的 3 个处理随锌用量增加而生物量
下降 ,而木质素锌肥的 3 个处理生物量差异不大. 可
以认为 ,土壤肥力较高 ,土壤有效锌含量为 0197 mg
·kg - 1 ,锌含量偏低 ,但不缺锌 ,补充 2 mg·kg - 1的有
效锌对玉米生物量变化不大 (即少量 Zn 被 CaCO3
吸收) ,但施用 20 mg·kg - 1锌时明显发现 ,施无机锌
肥的玉米生长受到抑制 ,而施木质素锌肥的玉米生
物量仍较高 ,这可能与锌的结合态有关. 木质素锌处
于螯合态 ,在土壤中的释放受到土壤中原有锌浓度
的影响 ,并且可能存在一种动态平衡 ,在土壤 Zn 充
裕时 ,其释放速度较慢 ,缺 Zn 时 ,其释放速度加快 ,
而无机Zn无此缓冲作用 ,导致游离锌过量 . 第二茬
图 3 　锌肥对石灰性土壤上第一茬(a)和第二茬(b)玉米生长的影响
Fig. 3 Effect of Zn2LS on first (a) and second ( b) group in corn in cal2
careous soil.
玉米累积生物量数据经 Duncan 检验结果表明 ,在缺
锌较明显的土壤 A 上 ,与 CK和无机锌肥比较 ,具有
显著差异 ,施木质素锌肥的处理玉米均有较好的增
产作用 ,肥效比无机锌肥好 ,施木质素锌肥的玉米生
物量增加 ,无机锌肥处理均减产 ,且无机锌肥用量越
多 ,减产越明显 ,对于 3 个木质素锌肥处理来说 ,玉
米累积生物量变化不大 ,这说明木质素锌肥供锌很
平稳 ,即实现了锌元素养分的纵向平衡 ,有一定缓释
效果 ,施 2 mg·kg - 1木质素锌肥可取得施 20 mg·
kg - 1无机锌肥的效果 ,表明木质素螯合锌是一种高
效的有机微肥.
图 4 　在石灰性土壤上施用锌肥玉米累积生物量
Fig. 4 Cumulative biomass of corn in calcareous soil with Zn2LS.
　　在石灰性土壤 B 上施用锌肥后两茬玉米的生物
量 ,由图 4 可以看出 ,在土壤 B 上无论是施无机锌肥
或是木质素锌肥 ,种第一茬玉米均有不同的增产作
8321　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
用 ,但随着锌肥施用量的增加 ,增产作用减退 ,第二茬
所有处理生物量变化不大 ,同图 3b 中玉米株高变化
不大一样 ;与 CK比较 ,施用锌肥的两茬玉米累积生物
量均有增加 ,其中施 2 mg·kg - 1无机锌肥增产效果最
好 ,施 20 mg·kg - 1木质素锌肥的增产效果不大 ,这可
能是木质素螯合态锌的化学有效性较高 ,锌在植株内
过量积累而影响玉米对其它养分的吸收所致.
314 　木质素锌肥在石灰性土壤上对玉米吸收锌的
影响
由图 5 可以看出 ,土壤 B 上玉米对锌吸收效率
高于土壤 A ,说明土壤本底的有效锌含量越高 ,越能
促进作物对锌的吸收. 同时还发现 ,不管在土壤 A 或
土壤 B 上 ,锌肥形态不同 ,玉米植株锌含量也有明显
的差异 ,施用木质素锌肥各处理 ,玉米植株地上部锌
含量明显高于无机锌肥处理 ,而且相同锌用量的处
理 ,施用木质素锌处理玉米植株锌含量也高于施用
无机锌肥处理 ,这表明在石灰性土壤上 ,木质素锌肥
比无机锌肥更有利于玉米对锌的吸收 ,螯合态锌供
锌能力大于无机态锌 ,这与前研究结果相符.
图 5 　锌肥在石灰性土中第一茬 (a)和第二茬 (b)植株锌含量
Fig. 5 Content of Zn on first (a) and second(b) group corn in calcareous
soil.
315 　锌肥在石灰性土壤上对玉米磷吸收的影响
磷与锌是一对颉颃元素 ,土壤磷含量过高会导
致植物缺锌 ,磷在植物根部抑制了锌的吸收和在植
物体内的迁移 ,施磷肥对作物吸锌有一定影响[7 ] . 由
图 6 可以看出 ,土壤 A 上植株磷含量大于土壤 B ,这
也正是土壤 A 玉米产量高于土壤 B 的主要原因. 在
土壤 A 上 ,不管是施木质素锌肥还是无机锌肥 ,施锌
量低的处理 ( ZS1、ZL1) ,植株中磷含量均高于对照
CK ,但随着锌用量增加 ,植株中磷含量呈下降趋势 ;
在土壤 B 上 ,同样是施锌量低的处理 ( ZS1、ZL1) ,植
株中磷含量均高于对照 CK ,但其它两个锌水平 ,植
株中磷含量与对照 CK 差异不大. 由于木质素锌肥
中锌是以螯合态形式存在 ,其和磷之间的相互作用
较无机态锌弱 ,施入土壤中的无机锌肥较木质素锌
肥更易与磷形成微溶性的磷酸锌或难溶性的螯合
物 ,虽然磷酸锌仍是植物的锌源 ,但在一定时间内可
能会影响到土壤有效磷的供给 ,因此 ,磷、锌互作不
仅影响土壤中锌肥的化学有效性 ,而且还影响作物
对磷的吸收 ,进而影响作物的生长.
图 6 　在石灰性土壤上施锌肥对第一茬玉米磷吸收的影响
Fig. 6 Effect of Zn2LS on absorbing P in first group corn in calcareous
soil.
4 　结 　　论
411 　土柱淋溶试验结果表明 ,锌肥在石灰性土壤中
的化学有效性 ,不仅与锌的形态有关 ,而且也受到土
壤 p H 值的影响 ,在两种石灰性土土壤中 ,木质素锌
肥锌的淋出量均比无机锌肥高 ,木质素锌肥被土壤
固定吸附量要小于无机锌肥 ,p H 值高的土壤 A 对锌
吸附、固定作用大于 p H 值低的土壤 B ,对于土壤 B ,
当 Zn 用量为 10 mg·kg - 1时 ,木质素锌肥处理锌溶
出量比无机锌高 6512 % ,故木质素锌肥的化学有效
性高于无机锌肥.
412 　盆栽试验结果表明 ,在两种石灰性土壤中 ,施
用木质素锌肥处理 ,对玉米有明显的增产效果 ,而且
土壤 A 优于土壤 B. 在有效锌含量较低的石灰性土
壤 A 上 ,施加木质素锌肥处理的生物量比无机锌肥
高 ,当 Zn 用量为 10 mg·kg - 1时 ,木质素锌肥处理的
生物量比无机锌增产 1613 % ,木质素锌肥供锌平
缓 ,施 2 mg·kg - 1木质素锌肥与施 20 mg·kg - 1无机
锌肥的肥效相当 ,表明木质素螯合锌是一种高效的
93217 期 　　　　　　　　　　　王德汉等 :木质素锌肥在粤北石灰性土壤上的生物有效性研究 　　　　　　　　　　　
有机微肥.
413 　玉米植株分析结果表明 ,在两种石灰性土壤
中 ,土壤 B 上玉米对锌吸收明显优于土壤 A ,而且施
用木质素锌肥的植株锌含量也明显高于无机锌肥处
理 ,植株锌含量比无机锌肥高 8112 % ,这表明在石
灰性土壤上 ,木质素锌肥比无机锌肥更有利于玉米
对锌的吸收 ,木质素锌肥的生物有效性比无机锌肥
好. 另外 ,在石灰性土壤上 ,施 2 mg·kg - 1锌肥对作
物磷吸收有一定促进作用 ,但施锌水平为 10、20 mg
·kg - 1时 ,植株中磷含量下降.
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作者简介 　王德汉 ,男 ,1965 年生 ,工学博士 ,农学博士后 ,环
境工程副教授. 主要从事工农业有机废弃物的化学和生物转
化 ,肥料与农业生态环境研究和教学工作 ,发表学术论文 30
多篇. E2mail :dehanwang @scau. edu. cn
0421　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷