全 文 ：沸石对土壤养分生物有效性和土壤化学
性质的影响研究 3
李华兴 3 3 　李长洪　张新明　刘远金　卢维盛　(华南农业大学资源与环境学院 ,广州 510642)
【摘要】　在花岗岩发育的赤红壤上进行的天然沸石混施化肥的盆栽试验研究结果表明 ,沸石提高了土壤养分
的生物有效性 ,显著促进玉米的生长 ,增加玉米的生物量和提高了玉米对 N、P、K的吸收量. 15 N 示踪技术表明 ,
沸石处理可以显著提高氮肥的利用率 ,两造玉米最高的氮肥利用率分别比对照提高了 28. 8 %和 60. 0 %. 土壤
的分析结果表明 ,沸石处理也可提高土壤阳离子交换量、盐基饱和度和土壤 p H 值.
关键词 　天然沸石 　土壤养分 　生物有效性 　土壤化学性质
文章编号 　1001 - 9332 (2001) 05 - 0743 - 03 　中图分类号 　S14317 + 1 　文献标识码 　A
Effect of natural zeolite on soil nutrient bioavailability and soil chemical properties. L I Huaxing ,L I Changhong ,
ZHAN G Xinming L IU Yuanjin and LU Weisheng ( College of Resources & Envi ronment , South China A gricultural
U niversity , Guangz hou 510642) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2001 ,12 (5) :743～745.
Pot experiment with haplic feralsol derived from granite in South China showed that compared with no2zeolite treat2
ment ,applying zeolite with nitrogen ,phosphate and potassium fertilizers could markedly promote the growth of corn ,
increase its biomass ,and raise the uptake of nitrogen ,phosphorus and potassium. Field experiment with 15 N showed
that zeolite could promote the nitrogen utilization efficiency by 28. 8～60. 0 % ,and raise soil CEC ,BS and p H.
Key words 　Natural zeolite , Soil nutrient , Bioavailability , Soil chemical property.
　　3 广东省自然科学基金、美国洛克菲勒史弟基金和日本经团连自然
保护基金联合资助项目 (980953206)和芭田基金资助项目 (BJ2000210) .
　　3 3 通讯联系人.
　　2000 - 08 - 03 收稿 ,2000 - 11 - 13 接受.
1 　引 　　言
天然沸石主要是由 Si、aL 和 O2 3 种元素组成 ,它
们组成了沸石的四面体结构. 在沸石的四面体结构中 ,
Al3 +替代 Si4 +使铝氧四面体出现电荷价不平衡 ,剩余
的电荷价要由其它阳离子如 Na + 、K+ 、Ca2 + 、Mg2 + 等
来补偿 ,使得沸石具有离子交换能力[8 ,11 ,12 ,14 ,15 ] . 同
时沸石内部有较多的孔隙和通道 ,使得沸石的比表面
积很大 , 容易与土壤中其它阳离子发生交换吸
附[8 ,11 ] .天然沸石是很好的土壤改良剂 ,尤其是改良
盐碱地和酸性土壤等方面有良好的效果[17～19 ] . 沸石
加入到土壤中后 ,可以增加土壤对铵离子、磷酸根离子
和钾 离 子 等 的 吸 收 能 力 , 提 高 养 分 的 有 效
性[1～5 ,12 ,13 ] .沸石与肥料混合使用 ,可以有效地促进
作物的生长发育 ,增加作物对养分的吸收. 沸石对土壤
养分有效性的提高 ,主要是因为沸石提高了土壤中碱
解 N、有效 P 和有效 K 等养分含量 ,减少了 P 的固
定[1 ,9 ] .研究结果表明 ,沸石提高土壤中有效 N 和 K
的含量 ,主要是由于沸石对 N、K 的吸附 ,显著地降低
这两元素的淋失[10 ] . 目前对沸石农用的研究主要集中
在沸石交换体方面 ,尤其是将铵饱和沸石做成沸石铵
离子交换体肥料 ,用来提高肥料中 N 的利用率 ,重新
释放土壤中难溶的养分[1 ,6～9 ,11 ] . 但对于将沸石用作
旱地土壤改良剂的研究较少 ,而把沸石用于华南退化
坡地土壤的改良及在华南退化坡地上进行沸石的农业
综合利用等方面的研究则尚未见报道. 本研究通过对
广东省龙川县天然沸石的盆栽试验 ,旨在为华南地区
合理利用沸石矿产资源 ,开发研制沸石肥料 ,改良本地
区的退化坡地土壤 ,提高退化坡地土壤养分的生物有
效性 ,为土壤的永续利用和农业的可持续发展提供理
论依据.
2 　材料与方法
211 　供试材料
21111 供试土壤 　试验用土取自广东省广州市五山 ,为花岗岩
发育的赤红壤 ,属退化坡地土壤. 取 0～15cm 的土壤 ,风干并过
3mm 的筛. 土壤含有机质 11. 26g·kg - 1 ,全 N 0. 93g·kg - 1 ,全 P
0. 398g·kg - 1 ,全 K6 . 08g·kg - 1 ,土壤有效氮 (N) 、磷 ( P) 、钾 ( K)
含量分别为 119. 9、4. 7 和 31. 8mg·kg - 1 , 阳离子交换量
5159cmol·kg - 1 , p H4. 67 , 粘粒 (直径 < 0. 002mm) 含量为
34. 3 %.
21112 供试作物与种植时间 　供试玉米为广东省农业科学院
经济作物组提供的粤龙 9 号 ,属常规饲料玉米品种. 第一造玉
应 用 生 态 学 报 　2001 年 10 月 　第 12 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Oct . 2001 ,12 (5)∶743～745
米于 7 月 30 日播种 ,9 月 1 日收获 ,生长期为 32d. 当第一造玉
米收获后 ,在原土壤上不做任何处理继续进行第二造试验 ,第
二造玉米于 9 月 3 日播种 ,10 月 4 日收获 ,生长期为 31d. 每造
收获前一天测定玉米植株的株高、叶长和叶宽.
21113 供试沸石 　供试沸石采自广东省龙川县下畲沸石矿 ,含
斜发沸石 62 % ,方解石 6. 5 % ,石英 9. 4 %. 沸石的粒径为 80～
100 目 ,NH+4 交换量为 99. 3cmol·kg - 1 , K+ 交换量为 10. 0cmol·
kg - 1 .
21114 供试肥料与用量 　供试肥料分别为15N 丰度为 5. 50 %的
尿素 (上海化工研究院生产) 、化学纯的磷酸二氢铵和氯化钾 ;
肥料施用量为 N 150mg·kg - 1 , P2O5 150mg·kg - 1 , K2O 150mg·
kg - 1 .
212 　试验方法
21211 试验设计 　试验采用盆栽方法 ,在玻璃温室中进行. 在
施等量肥料的基础上 ,设沸石用施用量为 0、0. 7、1. 0、1. 3g·
kg - 1土 4 个处理 (表 1) ,施用前先将沸石与肥料混合 ,加水湿
润 ,放置 24h 后再与盆栽土混合均匀 ,每盆装土 310kg ,每处理
重复 5 次 ,随机排列.
21212 样品测定与数据处理 　全部植物样品经烘干、磨碎、过
筛 ,供全 N、全 P 和全 K及15 N 分析测定. 样品用改良凯氏法消
化 ,测定全 N 量 ,并进行质谱分析. 每二造玉米收获后取土壤测
定土壤阳离子交换量、盐基饱和度和土壤 p H 值. 所有数据经
SAS软件处理 ,各平均数的多重比较采用 DUNCANS新复极差
法进行比较.
表 1 　试验设计
Table 1 Scheme of experiment ( g·kg - 1 soil)
处理代号
Treatment
沸石
Zeolite
尿素
15CO (NH2) 2
磷酸二氢铵
NH4H2PO4
氯化钾
KCl
CK 0 0. 258 0. 243 0. 239
Z1 0. 7 0. 258 0. 243 0. 239
Z2 1. 0 0. 258 0. 243 0. 239
Z3 1. 3 0. 258 0. 243 0. 239
3 　结果与分析
311 　沸石对玉米植株形态和生物量的影响
从表 2 可以看出 ,在施等量养分的条件下 ,肥料混
施沸石比不混沸石可显著地提高玉米的生物产量 (地
上与地下部分干重) ,主要表现为提高玉米株高、叶长
和叶的宽度. 在第一造试验中 ,不同沸石施用量 ( Z1、
Z2、Z3)处理间的玉米生物产量差异不显著 ,而第二造
玉米地上部分生物量则以混施中、高量沸石 ( Z2 和
Z3)处理的最高 ,混施中、高量沸石比混施低量沸石
(Z1)和不混施沸石处理可显著地提高玉米的生物产
量 ,表明在退化坡地赤红壤上 ,由于施用沸石量的不同
对玉米的生长具有显著的影响.
表 2 　沸石对玉米生长参数的影响
Table 2 Effect of zeolite on the growth parameters of corn
处理
Treatment
第一造 First crop
株高
Plant
height
(cm)
叶长
Leaf
length
(cm)
叶宽
Leaf
breadth
(cm)
地上部干重
Aerial part
weight
(g·pot - 1)
地下部干重
Root
weight
(g·pot - 1)
第二造 Second crop
株高
Plant
height
(cm)
叶长
Leaf
length
(cm)
叶宽
Leaf
breadth
(cm)
地上部干重
Aerial part
weight
(g·pot - 1)
地下部干重
Root
weight
(g·pot - 1)
CK 70. 5a 41. 7a 2. 15a 5. 83b 0. 75b 54. 2b 35. 5b 2. 14b 3. 90c 2. 89c
Z1 74. 8ab 45. 3a 2. 24a 7. 00a 1. 02a 56. 5ab 39. 1ab 2. 20ab 4. 23b 2. 96c
Z2 75. 7a 42. 3a 2. 29a 6. 81a 1. 04a 59. 6a 41. 6a 2. 27ab 5. 42a 3. 47b
Z3 77. 3a 44. 3a 2. 21a 6. 86a 1. 08a 58. 6a 43. 9a 2. 43a 5. 41a 4. 78a
注 :数据多重比较采用 SSR 法 (α< 0. 05) ,表中同列数据中 ,具相同字母数据间无显著性差异. The value with the same letter has no significant difference
(α> 0. 05) by Duncan’s SSR. 下同 The same below.
312 　沸石对玉米养分吸收的影响
试验结果 (表 3) 表明 ,与对照 ( CK) 相比 ,施沸石
由于促进了玉米的生长 ,因而提高了玉米对 N、P、K
的吸收总量 ,提高了养分利用率. 特别值得指出的是 ,
在两造试验中 ,玉米含 P 量和吸 P 量都是随着沸石用
量的增加而提高 ,表明沸石对 P 的生物有效性更具有
显著的促进效果.
表 3 　沸石对玉米地上部分养分总吸收量的影响
Table 3 Effect of zeolite on total nutrient uptake by corn aerial part
处理
Treatment
养分总吸收量 Total nutrient uptake (mg·pot - 1)
N P K
CK 274. 2b 25. 9c 146. 7b
Z1 334. 8a 30. 5b 147. 5b
Z2 344. 8a 33. 8a 151. 1b
Z3 339. 8a 35. 4a 173. 5a
313 　沸石对氮肥利用率的影响
从表 4 可以看出 ,施沸石可显著地提高玉米的15N
丰度 (15 N %) 、原子百分超 ( Ndff %) 和吸收肥料中 N
的总量 ( Ndffmg) , 提高了玉米对氮肥的利用率
( FU E %) , 其中第一造比对照提高了 20. 4 % ～
2818 % ,第二造提高了 34. 3 %～60. 0 %. 第一造以低
量沸石处理 (Z1) 提高的最高 (28. 7 %) ,第二造则以中
量沸石处理 (Z2) 提高的最多 (60. 0 %) . 这主要是由于
沸石能够保持较多的肥料氮[4 ,10 ,12 ,16～19 ] ,增加了玉米
对肥料中的 N 的吸收.
314 　对土壤化学性质的影响
种植两造玉米后的土壤分析结果 (表 5) 表明 ,施
沸石能显著地提高土壤的阳离子交换量. 交换性
Na + 、K+ 、Ca2 +和 Mg + 都有随着沸石施用量的增加而
提高的趋势 ,其中以交换性 Na + 和交换性 K+ 提高最
显著 ,这与沸石本身含有较高的钠离子和钾离子有关.
土壤的盐基饱和度和 p H 值也均随着沸石用量的增加
而显著提高 . 施沸石比不施沸石处理的盐基饱和度提
447 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　12 卷
表 4 　不同沸石处理对玉米地上部分15 N丰度、Ndff %、Ndff 和氮肥利用率的影响
Table 4 Effect of different levels of zeolite on 15 N%, Ndff %, Ndff and FUE % of corn aerial part
处理
Treatment
第一造 First crop
15N ( %) Ndff ( %) Ndff mg FU E( %)
提高率
Increase
rate ( %)
第二造 Second crop
15N ( %) Ndff ( %) Ndff mg FU E( %)
提高率
Increase
rate ( %)
CK 21678b 5610 10810 2410 0 11981b 3819 3115 710 0
Z1 21882a 5914 13819 3019 2818 21093ab 4219 5015 1112 6010
Z2 21774ab 5813 13212 2914 2215 21143a 4219 5015 1112 6010
Z3 21725ab 5711 13010 2819 2014 21169a 4315 4817 1018 5413
表 5 　沸石对土壤化学性质的影响
Table 5 Effect of zeolite on soil chemical properties after t wo crops
处理
Treatment
交换性 Na +
Exch Na +
交换性 K+
Exch K+
交换性 Ca2 +
Exch Ca2 +
交换性 Mg2 +
Exch Mg2 +
(mg·kg - 1)
CEC
(cmol·kg - 1)
盐基饱和度
BS( %)
土壤 p H
p H
CK 136. 5c 47. 0c 111. 0 4. 5 5. 43c 21. 7c 4. 71b
Z1 175. 5b 48. 0bc 114. 0 4. 5 5. 56b 24. 5b 4. 81a
Z2 201. 5a 50. 5b 121. 0 5. 1 5. 65b 26. 8ab 4. 80a
Z3 219. 0a 56. 1a 131. 0 5. 1 5. 86a 27. 8a 4. 84a
高 12. 9 %～28. 1 %. 沸石可以提高土壤的阳离子交换
量和盐基饱和度 ,这对于提高土壤的保肥供肥性能具
有重要的作用 ,因而可以提高肥料的利用率和养分的
持续供应时间 ,减少养分的损失 ,提高肥料的经济效益
和生态效益.
4 　结 　　论
在花岗岩发育的赤红壤坡地上施用天然沸石 ,可
显著地提高土壤的阳离子交换量、盐基饱和度和降低
土壤的酸度 ,提高土壤养分的生物有效性 ,促进玉米的
生长和对养分的吸收 ,提高肥料的利用率 ,从而可减少
养分流失而造成环境污染 ,具有显著的经济效益和生
态效益. 天然沸石可显著改善土壤的化学性质和提高
土壤的养分生物有效性 ,这对于改良华南退化坡地土
壤的理化性质 ,提高土壤肥力和生产力具有重要的生
产意义. 但沸石的适宜经济用量仍需进一步深入研究.
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作者简介 　李华兴 ,男 ,1949 年出生 ,硕士 ,教授 ,研究方向为土
壤资源管理与持续农业 ,已发表论文 (著) 30 多篇 ,先后获省
(部)科技成果奖 5 项 ,现主持多项国家和省科技攻关项目及国
际合作项目. E2mail :huaxli @scau. edu. cn
5475 期 　　　　　　　　　　　　李华兴等 :沸石对土壤养分生物有效性和土壤化学性质的影响研究