竹醋基有機(jī)酸鈣對(duì)建蘭生長(zhǎng)及土壤性質(zhì)的影響

蔣新元 ，李閣男，趙夢(mèng)婕

竹醋基有機(jī)酸鈣對(duì)建蘭生長(zhǎng)及土壤性質(zhì)的影響

蔣新元a，李閣男b，趙夢(mèng)婕b

(中南林業(yè)科技大學(xué) a. 材料科學(xué)與工程學(xué)院；b. 林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

利用竹醋液制備竹醋基有機(jī)酸鈣，采用對(duì)比分析的方法，將不同質(zhì)量濃度的NaCl、CaCl2溶液和竹醋基有機(jī)酸鈣溶液作為融雪劑均勻地噴灑到盆栽建蘭和采集的土壤上，每天觀察建蘭的生長(zhǎng)狀況，并對(duì)噴灑鹽溶液后的土壤理化性質(zhì)進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，3種鹽溶液對(duì)建蘭都有一定影響，其中竹醋基有機(jī)酸鈣溶液對(duì)盆栽建蘭影響最?。籒aCl、CaCl2溶液對(duì)土壤pH值影響很小，而竹醋基有機(jī)酸鈣溶液會(huì)使土壤pH值增大；鹽溶液噴灑后的土壤有機(jī)質(zhì)含量和陽離子交換量下降，土壤全N、P的含量下降，但全K表觀含量增加；通過比較可知，竹醋基有機(jī)酸鈣溶液對(duì)建蘭生長(zhǎng)和土壤性質(zhì)的影響均比NaCl、CaCl2溶液小，并且鹽溶液的質(zhì)量濃度越小，對(duì)建蘭和土壤環(huán)境的影響越小。

融雪劑；竹醋液；有機(jī)酸鈣；建蘭；土壤

冬季，為了清除道路上的積雪，經(jīng)常使用大量的融雪劑。目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用的融雪劑主要是氯鹽類融雪劑，成分為氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀等，因其價(jià)格低廉、融雪化冰效果好而廣泛使用[1]。但在冬季除雪撒鹽過程中，含鹽雪水通過濺、溶等，進(jìn)入公路兩旁的土壤，可能會(huì)引起土壤板結(jié)，對(duì)土壤和園林綠化植物造成一定危害；同時(shí)，含有融雪劑的殘雪經(jīng)地表徑流排入水體后可對(duì)水體造成污染[2]。針對(duì)傳統(tǒng)型氯鹽類融雪劑對(duì)環(huán)境危害嚴(yán)重，環(huán)保醋酸鈣鎂鹽(CMA)類融雪劑應(yīng)運(yùn)而生。環(huán)保醋酸鈣鎂鹽(CMA)類融雪劑是國(guó)際公認(rèn)的綠色化學(xué)品，對(duì)鋼鐵橋梁的腐蝕性很小，可延長(zhǎng)橋梁、道路的使用壽命，對(duì)花草樹木也無危害，而且具有更低的融雪極限溫度[3-5]。

竹醋液是竹炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，由水、有機(jī)酸、酚類、酮類、醛類、醇類、酯類等100多種物質(zhì)混合組成[6]，其中主要成分為水和有機(jī)酸，含量分別為80%～90%和7%～11%。目前，竹醋液主要用于消臭劑、醫(yī)藥、熏制火腿和香腸等方面。本研究利用竹醋液與過量的氧化鈣進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)過濃縮、過濾、脫色、干燥等過程獲得有機(jī)酸鈣，并通過對(duì)不同質(zhì)量濃度的NaCl、CaCl2、有機(jī)酸鈣3種溶液對(duì)盆栽建蘭生長(zhǎng)和土壤理化性質(zhì)的影響比較，探討由竹醋液制備的有機(jī)酸鈣融雪劑溶液對(duì)植物生長(zhǎng)及土壤環(huán)境的影響，為竹醋的利用提供新的嘗試。

1 材料與方法

1.1 建蘭與土壤的來源

實(shí)驗(yàn)用盆栽建蘭，來自湖南省長(zhǎng)沙市某花卉市場(chǎng)；土壤采自長(zhǎng)沙市某公路旁，屬南方酸性紅壤；NaCl、CaCl2皆為分析純；有機(jī)酸鈣由竹醋液制備。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 竹醋基有機(jī)酸鈣的制備

取定量已知酸含量的竹醋液，加入過量5%(摩爾)的氧化鈣，攪拌均勻，在室溫下反應(yīng)30～50 min( pH值為8.5左右)，過濾，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 ℃的恒溫水浴震蕩器中脫色50 min，過濾得到淡黃色或無色液體，濃縮干燥得到竹醋基有機(jī)酸鈣，簡(jiǎn)稱CaOA。

1.2.2 融雪劑對(duì)建蘭生長(zhǎng)狀況的影響

將生長(zhǎng)良好的同一種建蘭進(jìn)行編號(hào)，每3盆為一組，共分為10組。分別用配制好的25、50、100 g/L的NaCl、CaCl2、CaOA 3種鹽溶液和自來水噴灑建蘭。每次噴灑250 mL水，每2 d噴灑1次，每天觀察、記錄建蘭生長(zhǎng)狀況。

1.2.3 融雪劑對(duì)土壤環(huán)境的影響

分別將配制好的50、100 g/L的NaCl、CaCl2、CaOA 3種鹽溶液和自來水，均勻地噴灑在相同面積的土壤上。分別測(cè)定噴灑溶液前后土壤的pH值、有機(jī)質(zhì)含量、土壤陽離子交換量、土壤質(zhì)地和全N、P、K含量。

1.3 土壤理化性質(zhì)分析方法

土壤質(zhì)地采用干測(cè)、濕測(cè)法；土壤pH值的測(cè)定采用電極法；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法；全N采用高氯酸-硫酸快速消化擴(kuò)散定氮法；土壤陽離子交換量采用快速測(cè)定法；全P和全K分別采用HClO4-HF消解鉬銻抗比色法和HClO4-HF消解AAS測(cè)定法[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 融雪劑對(duì)建蘭生長(zhǎng)狀況的影響

用自來水和配制好的25、50、100 g/L的NaCl、CaCl2、CaOA 3種鹽溶液按照編號(hào)由小到大的順序噴灑建蘭，觀察建蘭的生長(zhǎng)狀況，記錄建蘭生長(zhǎng)受到鹽溶液影響的開始時(shí)間(d)和建蘭的死亡時(shí)間(d)。開始時(shí)間(d)即建蘭開始出現(xiàn)葉片倒伏、枯黃等癥狀出現(xiàn)的時(shí)間，建蘭死亡時(shí)間(d)即建蘭完全枯萎的時(shí)間。

通過對(duì)表1的分析比較可知，3種融雪劑對(duì)建蘭的生長(zhǎng)都有一定影響，除25 g/L的CaOA溶液澆灑的建蘭沒有出現(xiàn)死亡現(xiàn)象但生長(zhǎng)緩慢外，其余澆灑了鹽溶液的建蘭均出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。對(duì)同一種融雪劑溶液而言，質(zhì)量濃度越低，對(duì)建蘭生長(zhǎng)的影響越小，建蘭生長(zhǎng)存活時(shí)間越長(zhǎng)，25 g/L的鹽溶液澆灑下的建蘭的存活時(shí)間最長(zhǎng)，100 g/L的鹽溶液澆灑下的建蘭存活時(shí)間最短。而對(duì)相同質(zhì)量濃度的3種鹽溶液相互比較可知，對(duì)建蘭生長(zhǎng)影響最小的是CaOA，其次為NaCl，最大的是CaCl2。

2.2 融雪劑對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

分別用自來水、NaCl (50、100 g/L )、CaCl2(50 、100 g/L)、CaOA ( 50 、100 g/L)溶液各 4 L，分2次均勻地噴灑在對(duì)應(yīng)編號(hào)的土壤表面上。分別采集噴灑鹽溶液前后的土壤，測(cè)定土壤樣品的質(zhì)地、pH值、有機(jī)質(zhì)含量、土壤陽離子交換量和全N、P、K含量，并進(jìn)行比較分析。

表1 融雪劑對(duì)建蘭生長(zhǎng)的影響Table 1 Effect of deicers on growth of Cymbidium ensifolium d

2.2.1 土壤質(zhì)地

融雪劑的使用使土壤結(jié)構(gòu)變差，形成片狀或塊狀結(jié)構(gòu)。由表2可以看出，3種鹽溶液對(duì)土壤質(zhì)地都有影響，噴灑NaCl和CaCl2溶液的土壤板結(jié)較為嚴(yán)重，噴灑50、100 g/L的NaCl和CaCl2溶液的土壤質(zhì)地分別由粘土變成中壤土和輕壤土；噴灑50 g/L和100 g/L CaOA溶液的土壤輕微板結(jié)，分別由粘土變?yōu)橹厝劳梁椭腥劳?。通過比較可以看出，CaOA對(duì)土壤質(zhì)地的影響最小。

2.2.2 土壤樣品的pH值

根據(jù)表3所示，噴灑過鹽溶液的土壤樣品pH值要比未噴灑鹽溶液對(duì)照樣的pH值高，噴灑NaCl、CaCl2溶液的土壤pH值增加較小，噴灑CaOA溶液的土壤pH值有較大增加。這是因?yàn)镃aOA溶液為弱堿性，所以對(duì)土壤pH值有較大的影響。同種融雪劑不同質(zhì)量濃度之間相互比較可以看出，噴灑融雪劑溶液質(zhì)量濃度越高，對(duì)土壤pH值的影響越大。

2.2.3 土壤樣品有機(jī)質(zhì)含量

當(dāng)融雪劑流入土壤后，影響土壤質(zhì)地，土壤結(jié)構(gòu)變得松散，保肥能力降低，造成土壤有機(jī)質(zhì)流失。如表4所示，噴灑3種鹽溶液的土壤樣品有機(jī)質(zhì)含量總體上低于未噴灑鹽溶液的對(duì)照土壤樣品的有機(jī)質(zhì)含量，也就是說，受鹽影響的土壤肥力低于對(duì)照樣，并且鹽溶液質(zhì)量濃度越高，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響越大。從3種鹽之間相互比較可以看出，CaOA對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量影響程度比NaCl、CaCl2要小。

2.2.4 土壤樣品陽離子交換量

土壤中陽離子交換量是評(píng)價(jià)土壤保肥能力、緩沖性能的重要指標(biāo)，同時(shí)也能反映土壤對(duì)酸雨的敏感程度。由表5可看出，NaCl、CaCl2和CaOA 3種鹽溶液對(duì)土壤陽離子交換量均有影響，可降低土壤中的陽離子交換量，使土壤保肥力下降。比較可知，3種鹽溶液對(duì)土壤陽離子交換量影響程度基本相當(dāng)，NaCl溶液略低于其它2種鹽溶液，且鹽溶液質(zhì)量濃度越高，土壤陽離子交換量降低越明顯。

2.2.5 土壤樣品全N、P、K含量

通過表6可以看出，3種鹽溶液對(duì)土壤全N、P、K的含量均有一定影響。受鹽溶液污染的土壤全N和全P的含量有少許的降低，而全K的含量有少許的增加。比較可知，CaOA溶液比NaCl和CaCl2溶液對(duì)土壤中全N、P、K含量影響小。土壤中的氮素絕大多數(shù)為有機(jī)質(zhì)的結(jié)合形態(tài)，土壤中全磷的含量與土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)的含量也有關(guān)系，所以當(dāng)土壤質(zhì)地變差，有機(jī)質(zhì)含量降低，土壤中的全氮和全磷的含量也會(huì)降低。全K含量略有提高，主要是因?yàn)辂}溶液滲入土壤，Na+和Ca2+置換和釋放出土壤中的K+，造成土壤中K+的溶出，使得測(cè)得的表觀K+濃度提高[8]。

表2 融雪劑對(duì)土壤質(zhì)地的影響Table 2 Effect of deicers on soil texture

表3 融雪劑對(duì)土壤pH值的影響?Table 3 Effect of deicers on pH value of soil

表4 融雪劑對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響Table 4 Effect of deicers on organic matter content of soil g·kg-1

表5 融雪劑對(duì)土壤陽離子交換量的影響Table 5 Effect of deicers on cationic exchange capacity of soil c mol·kg-1

表6 融雪劑對(duì)土壤全N、P、K含量的影響Table 6 Effects of deicers on total nitrogen, phosphorus and kalium content of soil g·kg-1

3 結(jié) 論

(1) NaCl、CaCl2和竹醋基有機(jī)酸鈣3種鹽溶液對(duì)建蘭的生長(zhǎng)都有一定影響，質(zhì)量濃度越大，對(duì)建蘭生長(zhǎng)越不利。其中噴灑25、50和100 g/L NaCl溶液的建蘭分別在22、12、5 d死亡；噴灑25、50和100 g/L CaCl2溶液的建蘭分別在17、10、5 d死亡；噴灑50、100 g/L的CaOA溶液的建蘭分別在20、5 d死亡，25 g/L CaOA溶液雖然未使建蘭死亡，但建蘭的生長(zhǎng)緩慢。

(2) 通過對(duì)南方酸性紅壤實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，噴灑鹽溶液的土壤質(zhì)地變差，pH值升高，特別是噴灑竹醋基有機(jī)酸鈣溶液的土壤pH值有較大升高；土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤陽離子交換量減少，土壤全N、P的含量下降，全K表觀含量升高。

(3) 通過比較可知，竹醋基有機(jī)酸鈣對(duì)植物和土壤環(huán)境的影響比NaCl、CaCl2要小，并且鹽溶液的質(zhì)量濃度越小，對(duì)植物和土壤環(huán)境的影響越小。

[1] 張淑茹, 趙淑華, 沈宇翔, 等.氯鹽類融雪劑對(duì)土壤環(huán)境影響的初步調(diào)查[J].中國(guó)衛(wèi)生工程學(xué), 2009, (6): 150-154.

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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

國(guó)家“十一五”林業(yè)科技支撐項(xiàng)目(2008BADA9B05)；中南林業(yè)科技大學(xué)木材科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科資助項(xiàng)目

蔣新元(1968—)，男，湖南湘鄉(xiāng)人，教授，博士，主要從事精細(xì)化工與生物質(zhì)資源循環(huán)利用方向的研究；E-mail: jxycsfu@126.com

[本文編校：謝榮秀]