旱田土壤調(diào)理劑改良酸性土壤的合理用量及蔬菜增產(chǎn)效果研究

丁和權(quán)++溫福群++周富忠

摘要 土壤酸化是耕地退化的重要表現(xiàn)，也是制約土壤高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要因素，嚴(yán)重影響了我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過在pH值小于5.5的酸性土壤上連續(xù)2季種植蔬菜的小區(qū)試驗，研究“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑對酸性土壤pH值、CEC、硅鋁率及蔬菜產(chǎn)量和相關(guān)生物學(xué)性狀的影響。結(jié)果表明：“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑可以提升土壤pH值、CEC和硅鋁率，提高蔬菜的產(chǎn)量；與常規(guī)施肥對照相比，2季連續(xù)施用“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑750～3 000 kg/hm2時，可使土壤 pH 值提升0.15～0.70個單位、CEC最高提高0.7 cmol/kg、硅鋁率增加0.04～0.20，蔬菜產(chǎn)量增加 3.78%～12.48%，“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑可提高蔬菜整齊度，促進蘿卜伸長膨大、白菜增高增粗，白菜結(jié)球更加緊實。其較為經(jīng)濟合理的用量為1 500～2 250 kg/hm2。

關(guān)鍵詞 “宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑；施用量；酸性土壤；蔬菜；效果

中圖分類號 S63；S156 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）02-0043-003

土壤酸化是指在自然和人為條件下土壤pH值下降的現(xiàn)象，其過程是鹽基陽離子淋失，從而使Al3+、H+ 成為土壤中的主要交換性陽離子；其實質(zhì)是土壤交換性酸增加，而交換性鹽基離子減少，這一過程十分緩慢[1]。土壤酸化會導(dǎo)致土壤中的Ca、Mg、P等營養(yǎng)元素大量淋失[2]。特別是在酸雨作用下，難溶性的Al被淋洗逐漸溶出，毒性大的Al3+、Al（OH）2+比例增加，導(dǎo)致大多數(shù)植物直接或間接出現(xiàn)生理障礙，其毒性主要作用于植物的根系，使植物不能正常吸收養(yǎng)分。同時降低植物對Ca的吸收和貯運，出現(xiàn)缺鈣癥，影響植物正常生長發(fā)育[3]。同時，土壤酸化還會增加有毒重金屬離子的活性，不利于植物生長。

我國土壤的基本趨勢是南酸北堿，南方大部分地區(qū)的土壤由于高溫多雨而處于鹽基不飽和狀態(tài)[4]，所以我國的酸性土壤主要集中分布在長江以南的大部分熱帶、亞熱帶地區(qū)和云、貴、川等紅、黃壤地區(qū)[5]。這些地區(qū)大部分土壤屬于pH值小于5.5的酸性土壤，其中很大一部分pH值小于5.0，甚至低于4.5[6]。近些年來，酸雨沉降不斷增加、銨態(tài)氮肥大量使用、農(nóng)業(yè)種植制度、農(nóng)田栽培管理措施以及人類工業(yè)化進程的加快，擴大了土壤酸化的范圍、加快了土壤酸化的速度[7]，土壤酸化已成為制約我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要障礙之一。

本研究以湖北宜施壯農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的富含有機質(zhì)和Ca、Mg等堿基元素及Si營養(yǎng)的旱田土壤調(diào)理劑為主要材料，按《土壤調(diào)理劑效果試驗和評價要求（NY/T2271-2012）》相關(guān)規(guī)定，采用田間定位試驗法，在2016年4—10月，研究了旱田土壤調(diào)理劑在連續(xù)2季蔬菜連作模式下對酸性土壤的改良效果及其對蔬菜產(chǎn)量的影響，以期明確該土壤調(diào)理劑在鄂西南山區(qū)及土壤酸化相似區(qū)域的合理用量，為其在酸性土壤地區(qū)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設(shè)在湖北省西南部的利川市，該市地處武陵山腹地，耕地酸化是制約其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要障礙之一，耕地平均pH值小于5.5，pH值4.5以下的耕地面積超過1/3[8]。試驗在利川市的涼霧鄉(xiāng)池谷村12組進行，地處東經(jīng)108.780 235°，北緯30.265 473°，海拔1 108 m，代表利川高山蔬菜基地海拔1 100 m左右的二高山區(qū)域。土壤為第四紀(jì)黏土母質(zhì)發(fā)育的黃棕壤土類，黏黃土土種。試驗前取試驗地塊混合土樣檢測相關(guān)指標(biāo)，其結(jié)果為陽離子交換量（CEC）15.4 cmol/kg、pH值5.03、有機質(zhì)24.3 g/kg、全氮1.78 g/kg、有效磷24.8 mg/kg、速效鉀90.6 mg/kg，肥力較高，酸化是試驗土壤的主要障礙因子。

1.2 試驗材料

主要試驗材料為湖北宜施壯農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑，標(biāo)識技術(shù)指標(biāo)：pH值（250倍稀釋）8.5～11.0，有機質(zhì)≥10%，CaO≥20%，MgO≥5%，SiO2≥10%，水分≤15%，Hg≤2 mg/kg，Cd≤3 mg/kg，As≤15 mg/kg，Pb≤50 mg/kg，Cr≤150 mg/kg；試驗作物為蔬菜，即白菜—蘿卜連作，其中，白菜品種為楚龍黃蕊、蘿卜品種為大將；其他肥料、農(nóng)藥等材料按試驗點農(nóng)戶習(xí)慣在當(dāng)?shù)厥袌錾献孕匈徺I。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)5個處理，分別為常規(guī)施肥（CK）、常規(guī)施肥+“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑750 kg/hm2（A）、常規(guī)施肥+“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑1 500 kg/hm2（B）、常規(guī)施肥+“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑2 250 kg/hm2（C）、常規(guī)施肥+“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑3 000 kg/hm2（D）。3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積20 m2（4 m×5 m），試驗地四周設(shè)保護區(qū)，蔬菜2季連作各小區(qū)排列順序及各處理水平不變。

1.4 田間管理

第1季白菜4月8日保溫育苗，5月2日移栽，7月5日收獲，生育期88 d，移栽規(guī)格為每小區(qū)10株×8行=80株；第2季蘿卜7月15日播種，9月28日收獲，生育期75 d，種植規(guī)格為每小區(qū)16株×10行=160株。白菜常規(guī)施肥量為40%復(fù)合肥（15-10-15）900 kg/hm2+商品有機肥1 500 kg/hm2、蘿卜常規(guī)施肥量為40%復(fù)合肥（15-10-15）750 kg/hm2+商品有機肥1 500 kg/hm2。“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑按設(shè)計用量與底肥混合均勻后穴施（白菜）或溝施（蘿卜），因所試蔬菜品種生育期短，所需肥料作底肥一次性施足，不再追肥。病蟲草害防治等其他田間管理措施各處理完全一致，按當(dāng)?shù)亓?xí)慣進行。

1.5 調(diào)查內(nèi)容與方法

每季蔬菜成熟后收獲時測量實際產(chǎn)量，并按不同處理取土樣檢測pH值、陽離子交換量（CEC）、硅、鋁等相關(guān)指標(biāo)，取蔬菜植株樣測量相關(guān)生物學(xué)性狀指標(biāo)。

1.6 分析方法

試驗結(jié)果應(yīng)用Excel進行統(tǒng)計分析并繪制相關(guān)圖表。所取土樣檢測項目、標(biāo)準(zhǔn)及方法見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 “宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑對土壤pH值的影響

試驗結(jié)果表明，施用“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑可以提高土壤的 pH 值。由圖 1、2可知，土壤 pH 值隨著土壤調(diào)理劑施用量的增加呈增高趨勢。與CK的土壤 pH 值相比，差異均達顯著水平。第1季土壤 pH 值最高提升0.59個單位，連續(xù)2季最高提升0.7個單位。

2.2 “宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑對土壤CEC值的影響

試驗結(jié)果表明，施用“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑可以提高土壤的 CEC值。由圖3可知，土壤CEC值隨著土壤調(diào)理劑施用量的增加而呈增高趨勢。第1季土壤CEC值最高提升0.4 cmol/kg，連續(xù)2季最高提升0.7 cmol/kg。

2.3 “宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑對土壤硅鋁率的影響

土壤硅鋁率是土壤中 SiO2和 Al2O3 含量的比值，固態(tài)的礦物鋁在酸性條件下極易被活化而易于被植物吸收，土壤酸化能夠加速土壤中鋁的活化，使得土壤溶液中活性鋁明顯增加。因此，鋁被認(rèn)為是酸化土壤上引起農(nóng)作物減產(chǎn)、森林枯萎的重要原因之一[9]。通常認(rèn)為土壤中的SiO2含量是穩(wěn)定的、變化較小，因此可用硅鋁率來表達土壤調(diào)理劑對酸性土壤結(jié)構(gòu)的改變，硅鋁率越高，表明土壤中活性鋁含量越低，植物生長受影響越?。还桎X率越低，表明土壤中活性鋁含量越高，植物生長受影響越大[2]。試驗結(jié)果表明，施用“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑可以提高土壤的硅鋁率。由圖 4、5可知，土壤硅鋁率隨著土壤調(diào)理劑施用量的增加呈增高趨勢。與CK的土壤硅鋁率相比，差異達顯著水平（第1季處理A除外）。第1季土壤硅鋁率最高提升0.17，連續(xù)2季硅鋁率升高0.2。

2.4 “宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑對蔬菜產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，施用“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑與CK對比，不同用量在連作的2季蔬菜上都表現(xiàn)出不同程度增產(chǎn)；2季蔬菜產(chǎn)量排序一致，均為處理C>處理B>處理D>處理A>CK，第1季白菜增產(chǎn)幅度在3.78%～12.48%之間；第2季蘿卜增產(chǎn)幅度在7.02%～11.79%之間。經(jīng)新復(fù)極差檢驗，“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑不同施用量的增產(chǎn)水平達顯著至極顯著水平（第1季處理A除外），經(jīng)方差分析（表3），2季蔬菜產(chǎn)量處理間差異達顯著至極顯著水平，而重復(fù)間差異不顯著。每季較合理的用量為1 500～2 250 kg/hm2。

2.5 “宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑對蔬菜生物性狀的影響

收獲時按不同處理和作物分小區(qū)連續(xù)取植株樣10株，測量其單株重量、高度（或長度）、直徑，結(jié)果見表4。可以看出，與CK對比，施用“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑可增加蔬菜的單株重量、高度（或長度）以及直徑，并隨著用量增加均呈增長趨勢；蘿卜單株重量增加主要源于增粗，長度增加的貢獻相對較小；白菜單株重量增加應(yīng)該與葉片包裹的緊實度提高有關(guān)，因為增高與增粗的幅度都不大。田間觀察，施用“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑的蔬菜植株整齊度更好，提高了蔬菜的外觀商品質(zhì)量。

3 結(jié)論與討論

“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑呈堿性，富含有機質(zhì)及Ca、Mg、Si等作物營養(yǎng)。該試驗結(jié)果表明，“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑能有效提升土壤pH值、提高土壤陽離子交換量（CEC）、增大土壤中硅鋁率，并能增加作物產(chǎn)量，每季較為合理的用量為1 500～2 250 kg/hm2。連續(xù)2季合理施用“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑可使土壤pH值提升0.30～0.64個單位，土壤陽離子交換量（CEC）增加0.2～0.5 cmol/kg，土壤硅鋁率提高0.16～0.19，蔬菜產(chǎn)量增加10%以上。施用“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑后蔬菜整齊度提高，外觀品質(zhì)得到提升；一定程度上促進了蘿卜伸長膨大、白菜增高增粗，從而提高蔬菜單株重量實現(xiàn)增產(chǎn)；特別是白菜結(jié)球更加緊實，利于運輸[10-11]。因此，可以在酸性土壤上推廣應(yīng)用“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑，用于中和土壤酸性，改良酸性土壤。

此次試驗在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上進行，對單獨施用“宜施壯”旱田土壤調(diào)理劑是否能使蔬菜及其他作物增產(chǎn)未作研究；也未單獨檢測試驗前后土壤中Ca2+、Mg2+的含量，其變化規(guī)律尚不清楚，對土壤有機質(zhì)、氮、磷、鉀的影響等問題有待下一步研究。

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