周晓莹 关 冰 于国庆 赵 艳 李杰颖

（1.抚顺矿业集团工程技术研究中心 辽宁抚顺113008；2.辽宁省沙地治理与利用研究所 阜新123000）

目前，我国土壤退化问题日趋突出，风蚀荒漠化面积达33 万hm2，其中耕地养分不同程度的减退、土壤可耕作面积大幅度减少， 对农业生产与环境产生了巨大的影响。 我国风沙地分布区主要在半干旱区农牧交错带， 辽宁省境内集中分布在辽西北地区[1]。干旱少雨、风蚀沙化是该类区域的特点，也是制约其农业可持续发展的主要因素，为了稳定粮食产量，在防止土壤沙化面积扩大的同时， 应积极改良宜耕沙地[2]。目前土壤改良的基本措施主要有土壤水利改良、土壤工程改良、土壤生物改良、土壤耕作改良、土壤化学改良[3]。 因此，寻找一种适宜的风沙地改良措施及天然的土壤改良剂来提高土壤肥力尤为重要。

油页岩 （oil shale） 又称油母页岩， 是一种含有15%~50% 有机质的沉积岩，主要成分为二氧化硅、有机物和氧化铝[4]。 目前已确定了油页岩含有以下16 种高等植物必需的营养元素：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷(P)、钾(K)、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、铁（Fe）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、硼（B）、氯（Cl）。 具有一定的黏结性、黏着性、可塑性、吸附性等，还具有一定的保肥、供肥能力[5]。

本研究的目的在于将油页岩工业的废弃物作为一种外源有机肥及固沙材料应用于风沙土地， 解决风沙土养分贫瘠、土壤结构性差、肥力低下的问题。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用风沙土取自辽宁省风沙地改良利用研究所章古台试验基地，取样深度为0～20 cm，风干后过16 目土壤筛备用。 供试油页岩由抚顺矿业集团工程技术研究中心提供，样品风干后过筛测定有机质（重铬酸钾容量法-外加热法）、pH （水土比 2.5∶1，pH 计法）、碱解氮（碱解扩散法）、有效磷（碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法）、 有效钾 （醋酸铵浸提-火焰光度计法）、阳离子交换量CEC（乙酸钠-火焰光度法）。 测得的各项指标见表1。

1.2 试验设计

试验于2018 年3 月进行，采用盆栽法，每盆装入风沙土5 kg。油页岩添加量设计5 个水平，处理1：0（CK）；处理 2：75 g；处理 3：150 g；处理 4：300 g；处理5：500 g，3 次重复，随机排布，要求油页岩按比例与土壤混匀后再装入花盆。 供试燕麦品种为扬州大学魏臻武教授提供的淮燕1 号（品系），播种量为出苗后每盆间苗至20 株。 试验在室内进行，室温控制在20℃左右，每3～5 d 浇一次水，定期保持土壤含水量为田间持水量的60%（称重法）。 将采集到的环刀土样（体积为100 cm3）烘干称量，计算得出容重和孔隙度；用室内环刀法测定土壤田间持水量。

燕麦生物量： 于出苗45 d 取20 株燕麦苗体，将根、茎、叶分离，在 105℃下杀青 30 min、80℃下烘干至恒重，称量并计算根冠比。

1.3 数据处理与分析

试验数据利用Microsoft Excel 2010 做基本处理，获得各项性状参数后，用SPSS 20.0 软件进行方差分析（ANOVA）和 Pearson 相关性分析，Duncan 法检验差异显著性水平（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 油页岩不同添加量对风沙土保水持水能力的影响

土壤容重和孔隙度代表着土壤的松紧状况，由表2 可知，随着油页岩添加量的增加，土壤容重呈降低趋势，但各处理间差异不显著，添加油页岩后，土壤容重在1.53～1.58 g/cm3之间，比对照降低了3.07%~6.13%；土壤孔隙度即单位体积内土壤孔隙所占的百分比，一般沙质土壤颗粒粗、表面积小、接触点少、空隙数量少，总孔隙度小（30%~45%），壤质土壤孔隙度居中（40%~50%），孔径分配较适当，既有一定数量的大孔隙，又有较多的小孔隙。 试验结果表明，油页岩与沙土混合后， 土壤总孔隙度随着油页岩用量的增加而增加，并且在处理5 达到最大值，与CK 形成显著差异。 综合土壤容重和总孔隙度两项指标的变化，可以看出油页岩可以改善土壤松紧状况。

对土壤含水量的影响比较显著， 随着油页岩用量的增加表现出直线上升的趋势， 表现为处理5＞处理4＞处理3＞处理2＞处理1，并且在处理5 达到最大值，表现出显著差异，说明油页岩可以显著提高土壤含水量，增加土壤供水能力。 油页岩与沙土复配后，土壤田间持水量、 饱和含水量和毛管孔隙度均随之增加， 分别比处理 1 （CK） 增加 9.06%、19.27%、10.27%。 说明油页岩的添加可以提高土壤的保水持水能力。

2.2 油页岩不同添加量对燕麦苗期生物量的影响

附图 油页岩对燕麦苗期生物量积累的影响

表3 油页岩对燕麦苗期每20 株生物量分配的影响（单位：g）

油页岩与沙土复配后，促进了燕麦苗期地上、地下生物量的积累（附图、表3），燕麦根系、茎、叶生物量均随着油页岩用量的增加而增加，当油页岩用量达到最大时，地上、地下生物量均达到最大值，显著高于对照（P＜0.05），总生物量比对照增加了 36%。 说明油页岩可以为土壤补充外源养分， 具有一定的氮肥效应，促进燕麦植株的生长及生物量积累。

从根冠比和茎叶比两项指标可以看出（表3），油页岩能够促进燕麦地上部分的生长，产生肥效作用。而从两项指标对油页岩不同施用量的响应效果来看，高用量油页岩将会造成燕麦幼苗的抗逆性生长，分析认为这可能与油页岩本身的酸碱度（pH）有关。

3 结论

油页岩是一种富含有机物的沉积岩， 可以为作物提供持续性的养分供给， 对氮磷钾元素具有较强的吸附解吸能力[7]，可用于大量的肥料生产，也可作为土壤有机物料直接施用[8]。 本试验中，油页岩与沙土复配成土对燕麦苗期地上、 地下生物量的积累均起到了促进作用； 对土壤物理性质的影响主要表现在降低了土壤容重、增加了土壤孔隙度、增加了土壤含水量及田间持水量。

说明油页岩的配施可以提高土壤养分水平，特别是提高了土壤有机质和氮的含量， 促进植物生长及干物质积累，同时提高了土壤保水持水性能，改善土壤物理性状。