1 引言
从20世纪80年代开始，随着农药、化肥在蔬菜和瓜果等作物上的广泛应用，土壤盐渍化、板结化严重，在很大程度上恶化了农业生态环境，同时也对地下水资源造成一定的污染。我国人均耕地显著低于世界平均水平，如何充分利用土地资源，在维护农业生态环境的情况下尽量生产出安全、优质的蔬菜和瓜果，成为农业科技工作者研究的主要课题。
土壤调理剂主要用于调理和改良土壤，改善盐渍化土壤，它安全无公害，无生物激素、无污染，是农林业种植的新型绿色生产材料。农业部对土壤调理剂定义为“加入土壤中用于改善土壤的物理和（或）化学性质，及（或）其生物活性的物料”。根据物质来源不同，土壤调理剂可分为人工合成土壤调理剂和天然土壤调理剂，当前我国大多为前者。人工合成土壤调理剂在1950年代成为研究热点，在美国“Kriluim”高分子土壤结构改良剂之后，人们逐步对聚乙烯醇（PVA）、水解聚丙烯晴（HPAN）、沥青乳剂（ASP）及聚丙烯酰胺（PAM）等聚合物进行了广泛研究。到20世纪80年代，人工合成材料的研究和应用达到高峰，包括前苏联、印度、美国和比利时等，如比利时的TC和印度的Agri-SC土壤调理剂。
土壤调理剂功能包括改良土壤质地与结构、提高土壤保水供水能力、酸碱度调节、盐碱土改良、改善土壤的养分供应状况、修复重金属污染土壤等，其次，部分产品还能改善土壤环境，促进微生物生长繁殖或抑制有害病菌。目前，我国土壤调理剂种较多，按功能可分为保水剂、盐碱土改良剂、结构改良剂、污染土壤修复剂、酸碱度调节剂等，按原材料或主要成分分为合成调理剂、天然调理剂、天然-合成复合调理剂和生物调理剂，或按原料分子组成分为矿物类、高分子类、有机类和其他类型，详见表1。
在蔬菜和果树方面，土壤调理剂的影响主要体现在：（1）对土壤理化性质的影响。如富集土壤有机质，降低土壤容重，有机质吸水使无机土粒失水膨胀、孔隙率增加，并有效促进土壤中阳离子的交换，降低电导率，改善土壤胶体性质，从而有助于提高土壤缓冲能力和保肥供肥的能力。如膨润土阳离子交换量（50～90cmol/kg）远大于普通土壤（10～20cmol/kg）；沸石具备优异的胶体性质，吸磷量和吸铵量达红壤的3倍以上。（2）对土壤微生物和酶的影响。改善微生物生存环境、增加微生物数量、抑制有害微生物，从而增加土壤肥力和营养，提高蔬菜和瓜果的产量。（3）对蔬菜和瓜果产量及其构成因素的影响。（4）蔬菜和瓜果安全性方面，一般认为，土壤调理剂成分可以在土壤中被生物降解，不会在作物和土壤中残留，也不会造成环境污染。
2 矿物基土壤调理剂施用效果
2.1 土壤调理剂在蔬菜上应用
2.1.1 试验材料
为了验证土壤调理剂对蔬菜的作用效果，按照试验的基本要求，笔者以上海青为实验进行了研究。以长沙市长沙县一菜地为试验点，该耕地土类为褐土，肥力一般，地力较为均匀。其中耕地养分如下：有机质12.8g/kg，P2O5含量为15.6mg/kg，钾肥105.3mg/kg，氮肥102.6mg/kg，所采用的矿物基土壤调理剂采用专利技术[14]研制。
2.1.2 研究方法
本次试验共有3个处理过程，区域随机排列，每个区域面积50m2。
处理1：常规施肥+每667m2底施供试“土壤调理剂”80kg。
处理2：常规施肥+与处理1同期施用等量肥料养分肥料（46.7%尿素10kg+14%过磷酸钙15.7kg+60%氯化钾10kg）。
处理3：常规施肥。
在常规施肥的基础上正常试验，施肥方法每667m2底施优质有机肥300kg+N28P6K6复合肥50kg，生长期每667m2追施尿素10kg，按照实验方案于2017年5月初干籽撒播。
经观察，5月10日上海青齐苗，及时定苗，确保植株的数量在50000/亩的范围内，7月13日从田间随机抽取30株与考种一次性收获。试验要注意除了施肥措施外，其他管理方式都相同。
2.1.3 结果与分析
土壤调理剂对上海青的产量有较大影响。由表1可看出：处理1较处理2、处理3株高分别增加0.4cm、0.5cm，单株叶片数均增加0.4片，单株重分别增加6.4g、6.8g。说明在常规施肥的基础上，土壤调理剂的施加能对上海青的株高、单株叶片数和单株重量产生有利影响。
得出结论，土壤调理剂的施用增加了上海青的产量。由表3数据可以总结出：和处理2相比，处理1每亩增产273.3kg，增产接近10%，和处理3相比，处理2每亩增产20kg，增加率较少，不到1%。对比方差表可知，处理1和处理2、处理2、处理3之间产量差异较为显著，而对比处理2和处理3，可以看出，两者产量相差不明显。
2.2 土壤调理剂在果树上应用
2.2.1 试验地概况及供试材料
本试验在郴州市永兴县一个柑橘园内进行，该地区土质为栗钙褐土，中等肥力。果园管理方法为常规管理。土壤调理剂选用以活性硅铝酸盐矿物为原料制备的土壤调理剂。
2.2.2 试验设计
本试验于2016～2017年间进行，共施肥2次。第一次在2016年12月6日进行，每株穴施供试土壤调理剂1kg，每株4穴；第二次于2017年7月22日（柑橘幼果膨大期）进行，每株穴施供试土壤调理剂1kg，每株4穴，对照喷施自来水。2017年11月取处理和对照土样分析土壤理化性质、生物性状，并调查成熟期果实品质。处理与对照小区面积均为1344m2，分析方法采取常用的单因素排列法，每3株为一个小区，共3次重复。
2.2.3 试验方法
采集土壤时利用五点对角线型取样法，用土钻自地表以下分别取0～25cm（Ⅰ），25～50cm（Ⅱ），50～75cm（Ⅲ）土层土样，取样后应立即将不同土层装入无菌塑料袋，在室温下自然风干，土壤酶、微生物用土分别过1mm、2mm筛后于4℃冰箱保存。将样品分开，取样磨细过1mm筛用于测速效养分指标，过0.149mm筛用于测有机质含量。从地表下每25cm以环刀取原状土，用于测定总孔隙度和容重。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各土层中心位置，用环刀取原状土，然后测定元土壤含水量。
在测定土壤理化性质时，其中用环刀法来测定土壤容重，参考计算公式可以得出孔隙度；土壤含水量在室内测定，用环刀法取测量土层的中间土；速效氮、磷、钾和有机质分别采用碱解扩散法、钼锑抗比色法、火焰光度法和重铬酸钾容量法。
在测量土壤酶活性和微生物的数量时，有益微生物如真菌、放线菌和细菌采用平板涂抹计数法，过氧化氢酶采用容量法，蔗糖酶采用高锰酸钾法，脲酶和蛋白酶采用比色法。
2.2.4 土壤调理剂对土壤物理性质的影响
由表5数据可以得出结论，施土壤调理剂后，各土层的土壤含水量、总孔隙度随着土层的加深而有所降低，土壤容重则相对升高。和正常对照比较可知，喷施土壤调理剂后可以明显降低土壤容重，提高土壤总孔隙度和土壤含水量，其作用效果在不同土层间有所区别，总体来说，对土壤容重的影响为Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ，对土壤含水量和总孔隙度的影响为Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ，由此可以得出，土壤调理剂在Ⅱ曾影响效果最明显，对土壤容重的降低率为18%，对土壤含水量和总孔隙度的增加分别为10%、12%，这说明土壤调理剂对土壤的有显著的改善能力。
注：同列数据后不同小写字母代表差异较大，超过0.05，*、**分别表示处理和对照差异在0.05和0.01以上的显著水平。
2.2.5 土壤调理剂对土壤化学性质的影响
总体而言，土壤调理剂施用后，氮、磷、钾和有机质的含量都有不同程度的增加，其中氮、磷对不同土层的影响为Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，钾和有机质对不同土层的影响为Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ，这表明土壤调理剂对Ⅰ层土的改善最为显著，对氮、磷、钾和有机质增加量分别为42%、31%、51%和14%，影响显著。
2.2.6 土壤调理剂对柑橘果实品质的影响
由表7可以看出，活性硅铝酸盐矿物土壤调理剂能够提高柑橘果实的可溶性固形物、糖酸比、Vc含量等指标。
3 结论与展望
（1）施用土壤调理剂对上海青经济性状改善效果明显。试验结果表明，上海青施用土壤调理剂的处理与对照比较，具有提高株高、单株叶片数和单株重量的作用，增加了上海青的产量，且差异达极显著水平。与常规施肥相比，土壤调理剂施用后上海青可每亩增产约273.3kg，增产率接近10%。
（2）施用土壤调理剂对柑橘园土壤理化性状有显著的改善能力。与常规施肥比较，喷施土壤调理剂后可以明显降低土壤容重，提高土壤总孔隙度和土壤含水量，且土壤氮、磷、钾和有机质的含量都有不同程度的增加，但作用效果在不同土层间有一定区别。土壤调理剂在Ⅱ层（25～50cm）效果最好，土壤容重降低18%，土壤含水量和总孔隙度分别增加10%和12%；土壤调理剂对Ⅰ层（＜25cm）土壤改善最为显著，土壤氮、磷、钾和有机质增加量分别可达42%、31%、51%和14%。
（3）土壤调理剂已在我国开始大面积研究和推广，获得行政审批的土壤调理剂已多达50余种。矿物基土壤调理剂因其成本低、来源广等与其他材料比无可比拟的特点和优势，将在农业土壤改良、农用肥料等方面发挥越来越重要的作用，市场前景广阔，通过不断创新、研发和改进土壤调理剂生产与应用技术，可为蔬菜和瓜果提质增效做出重要贡献。
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收稿日期：2018-04-07
作者简介：杨枫（1988-），男，湖南长沙人，供职于湖南隆洲驰宇科技有限公司，硕士，研究方向：果树蔬菜和环境保护。刘耀驰（通信作者）（1972-），男，中南大学化学化工学院教授，研究方向：环境化学、功能材料及矿物综合利用。
