生石灰用量對早竹林土壤酸堿度及有效態(tài)重金屬含量的影響

劉 軍，馮秀智，史 磊，張燕萍

（1.浙江省杭州市余杭區(qū)林業(yè)工作站 浙江 杭州 311100；2. 浙江農林大學 環(huán)境與資源學院 浙江 臨安 311300；3. 浙江省杭州市余杭區(qū)余杭街道農業(yè)公共服務中心 浙江 杭州 311120；4. 浙江省杭州余杭區(qū)上湖明山竹筍專業(yè)合作社 浙江 杭州 311120）

生石灰用量對早竹林土壤酸堿度及有效態(tài)重金屬含量的影響

劉 軍1，馮秀智2，史 磊3，張燕萍4

（1.浙江省杭州市余杭區(qū)林業(yè)工作站 浙江 杭州 311100；2. 浙江農林大學 環(huán)境與資源學院 浙江 臨安 311300；3. 浙江省杭州市余杭區(qū)余杭街道農業(yè)公共服務中心 浙江 杭州 311120；4. 浙江省杭州余杭區(qū)上湖明山竹筍專業(yè)合作社 浙江 杭州 311120）

2016年4月，在浙江省余杭區(qū)選擇3塊相鄰的退化早竹Phyllostachys violascens林地，采用隨機區(qū)組設計，建立12個10 m×10 m的小區(qū)，設置0（CK），1 500，4 500，7 500 kg·hm-2生石灰用量處理。施用后7個月，測定不同生石灰用量對林地土壤酸堿度及有效態(tài)重金屬含量的影響。結果表明，生石灰的施入顯著提高了土壤pH、降低了土壤交換性酸含量（P<0.05）。與對照相比，土壤pH分別提高了0.21 ~ 0.60個單位，土壤交換性酸總量、H+含量和Al3+含量，分別下降了10.3% ~ 32.2%，13.5% ~ 32.2%，9.8% ~ 31.3%。生石灰的施用顯著降低了土壤有效態(tài)重金屬的含量（P<0.05），有效態(tài)重金屬Zn，Cu，Pb，Cd的含量分別降低了13.4% ~ 40.5%，23.4% ~ 49.0%，26.2% ~ 55.0%，3.4% ~ 46.8%。

土壤酸堿度；有效態(tài)重金屬；生石灰；早竹

早竹Phyllostachys violascens[1]，又名雷竹、早園竹，是優(yōu)良的筍用竹種，自然筍期為3月初至4月底。20世紀90年代初開始，實施了以林地覆蓋和重施肥為核心的早產高效栽培技術，出筍期可提早100余d，經濟效益增加近10倍，極大地促進了早竹筍產業(yè)的發(fā)展。截止2015年，浙江省臨安、余杭、德清等早竹主產區(qū)的種植面積達3.0×104hm2，竹筍的年銷售額10余億元[2]。

早竹高效栽培過程中，施用復合肥（N:P2O5:K2O=16:16:16）和尿素分別為2.25和1.125 t·hm-2·a-1[3]，化肥的大量施用導致土壤酸化，余杭區(qū)早竹林地pH值低于4.6的強酸性土壤占調查樣點數(shù)的34.7%[2]。早竹種植10 a后，表層土壤的pH值為3.2 ~ 3.8[4-5]，下降了3個單位[6]。酸化后，土壤中生物毒性鋁和可利用鋁含量劇增，早竹根部鋁大量積聚，危害早竹的正常生長[7]，抵御冰雪災害的能力降低[8]，土壤有毒重金屬離子活性增大[9]，導致環(huán)境和水體污染，嚴重影響著早竹產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

施用生石灰是一項傳統(tǒng)而有效的酸性土壤改良措施，可降低土壤酸堿度，緩解鋁和重金屬毒害，補充鈣鎂營養(yǎng)，提高作物產量和品質[10]。早竹林地施用生石灰后，林地土壤pH值顯著提高[11]。生石灰的過量施用，也會破壞土壤結構，使土壤中鉀、鈣、鎂等營養(yǎng)元素失去平衡，導致作物減產[9]。對退化早竹林的進行了定位試驗，探討不同生石灰用量對其土壤酸堿度及有效態(tài)重金屬含量的影響，為早竹林土壤改良及生石灰的合理施用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地位于浙江省杭州市余杭區(qū)余杭街道上湖村陸家灣，119°52′59″ E，30°17′20″ N，屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫16.1℃，極端最高氣溫40.7℃，極端最低氣溫-11.8℃，一月平均氣溫3.9℃，七月平均氣溫28.3℃，相對濕度79.5%，年平均降水量1 509 mm，年平均日照時數(shù)1 527 h[8]。試驗地早竹林于1992年開墾種植，1998年覆蓋出筍經營，試驗樣地由3個相鄰地塊組成，總面積1 234 m2。采用“三年覆蓋出筍、二年休耕留竹，未清除稻草等覆蓋材料”栽培法，2016年已休耕3 a，2015年冬冰雪災害竹株損失率50%以上，經2016年4－5月清理后，平均立竹密度12 300株·hm-2。土壤為發(fā)育于花崗巖的紅壤土。

1.2 實驗設計

2016年4月19日，在試驗地中設置10 m×10 m小區(qū)12個，小區(qū)之間開溝深10 cm。共設4個石灰用量處理，分別為0（CK），1 500 kg·hm-2（SH1500），4 500 kg·hm-2（SH4500），7 500 kg·hm-2（SH7500），3個重復，采用隨機區(qū)組設計。將生石灰隨機拋撒于林地表面，自然潮解入土，同年10月15－17日，土壤淺翻5 ~ 10 cm，沒有施用其它肥料。

1.3 樣品采集與分析

2016年11月20日，在每個小區(qū)中按五點法采集表層0 ~ 20 cm的土壤樣品，去除石塊和雜物，經混勻后按照四分法取1 kg左右，組成混合樣品，帶回實驗室，置于室內，風干，過2 mm篩后，待測。

土壤有機碳采用高溫外加熱重鉻酸鉀—硫酸外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴散法測定；有效磷采用Bray法，鹽酸—氟化銨溶液浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用乙酸銨浸提，火焰分光光度法測定；土壤pH按土水比1:2.5提取，pH計測定；土壤交換性酸總量、交換性H+分別采用1 mol·L-1KCl淋洗-NaOH滴定方法測定；土壤交換性Al3+含量等于土壤交換性酸總量減去土壤交換性 H+含量；土壤有效態(tài)重金屬銅（Cu)、鋅（Zn)、鉛（Pb)、鎘（Cd)采用0.1 mol鹽酸浸提，ICP法測定[12]。

2 結果與分析

2.1 土壤基本理化性質的變化

由表1可知，生石灰的施用，降低了土壤有機碳含量，下降幅度為4.5% ~ 18.7%，其中SH7500顯著低于對照（P<0.05）；與對照相比，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量也分別下降了4.8% ~ 8.5%，3.3% ~ 3.8%，5.7% ~ 12.8%，但不同處理間的差異并不顯著。

表1 土壤基本理化性質的變化Table 1 Variation of physiochemical properties of soil in different treated sample plots

2.2 生石灰用量對土壤酸堿度的影響

不同生石灰用量土壤酸堿度的變化如圖1所示。生石灰的施入顯著提高了土壤pH，降低了土壤交換性酸含量。3種生石灰用量的早竹林地土壤pH顯著高于對照，分別提高了0.21，0.47和0.60個單位，其中SH4500和SH7500之間的差異并不顯著。與對照相比，生石灰的施用降低了早竹林地土壤交換性酸總量、交換性H+含量和交換性Al3+含量，分別下降了10.3% ~ 32.2%，13.5% ~ 32.2%，9.8% ~ 31.3%，生石灰施用量達4 500 kg·hm-2后，其含量顯著低于對照。

2.3 生石灰用量對土壤有效態(tài)重金屬含量的影響

生石灰的施用顯著降低了早竹林地土壤有效態(tài)重金屬的含量（P<0.05）（圖2）。與對照相比，土壤有效態(tài)重金屬Zn，Cu，Pb，Cd的含量分別降低了13.4% ~ 40.5%，23.4% ~ 49.0%，26.2% ~ 55.0%，3.4% ~ 46.8%，處理SH4500和SH7500之間的差異并不顯著。

圖 1 生石灰用量對土壤酸堿度的影響Figure 1 Effect of application of CaO on soil pH

圖2 生石灰用量對土壤有效態(tài)重金屬含量的影響Figure 2 Effect of application of CaO on heavy metal content in soil

2.4 土壤酸堿度與有效態(tài)重金屬元素的相關性

土壤酸堿度與有效態(tài)重金屬含量的相關性分析表明（表2），土壤有效態(tài)重金屬Zn，Cu，Pb，Cd與土壤pH值呈現(xiàn)顯著性負相關（P<0.05），而與交換性酸總量、交換性H+含量和交換性Al3+含量呈現(xiàn)出極顯著正相關（P<0.01）。

表2 土壤酸堿度與有效態(tài)重金屬元素間的相關性Table 2 Correlation of soil pH with heavy metal content in the soil

3 結論與討論

施用生石灰顯著提高了土壤pH，降低了土壤交換性酸總量、交換性H+含量、交換性Al3+含量，也顯著降低了土壤有效態(tài)重金屬Zn，Cu，Pb，Cd含量。生石灰的施用對土壤速效氮、磷、鉀含量沒有顯著影響，當施用量達7 500 kg·hm-2時，土壤有機碳含量顯著下降。

施用生石灰是一項傳統(tǒng)的酸性土壤改良措施[9]，使用石灰可以中和土壤的活性酸和潛性酸，生成氫氧化物沉淀，迅速有效的降低土壤的酸度，同時增加土壤中交換性鈣的含量。本試驗研究表明，隨著生石灰用量的增加，土壤的酸堿度指標改善程度越明顯，說明生石灰的施用量越大，土壤酸堿度改良效果越好。胡敏等[13]的研究也表明，生石灰施入可明顯提高土壤pH，降低土壤交換性酸總量和土壤交換性Al3+含量，當石灰用量達10 800 kg·hm-2時，土壤交換性酸總量、土壤交換性H+和交換性Al3+含量均降為零。本研究結果也表明，當生石灰施用量達4 500 kg·hm-2后，土壤pH值的升高和土壤交換性酸總量、交換性H+含量、交換性Al3+含量的降低在不同處理間的差異并不顯著（P<0.05）。

土壤酸堿度直接影響著土壤重金屬的活性，從而影響著重金屬的遷移和淀積。土壤pH的升高或交換性酸含量降低時，土壤中水合氧化物、粘土礦物和有機質表面的負電荷增加，從而增強了對重金屬離子的吸附能力，降低了溶液中重金屬離子的濃度[14]。本研究結果表明，施用生石灰后，土壤有效態(tài)重金屬Zn，Cu，Pb，Cd含量顯著下降，4種有效態(tài)重金屬與土壤pH呈現(xiàn)顯著負相關（P<0.05），而與土壤交換性酸含量的關系為極顯著正相關（P<0.01）。這與李忠義等[15]的研究和王春香等[16]研究的結果相符。當石灰施用量達4 500 kg·hm-2后，土壤有效態(tài)重金屬含量在不同石灰用量之間沒有顯著性差異。

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Effect of Application of CaO on Soil pH and Heavy Metal Content in Phyllostachys violascens Stands

LIU Jun1，F(xiàn)ENG Xiu-zhi2，SHI Lei3，ZHANG Yan-ping4
( 1. Yuhang Forestry Station of Zhejiang, Hangzhou 311100, China; 2. School of Environment and Resources, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China; 3. Yuhang Township Agricultural Center of Zhejiang, Hangzhou 311120, China; 4. Yuhang Shanghumingshan Bamboo Shoot Cooperatives of Zhejiang, Hangzhou 311120, China）

Selection of degraded Phyllostachys violascens stands was implemented in April of 2016 in Yuhang, Zhejiang province for establishing 12 sample plots by randomized block design. Treatments of application of CaO were carried out with 0(ck), 1500, 4500 and 7500 kg/ha. pH and heavy metal content in the soil was determined in November. The result demonstrated that application of CaO could increase pH and decrease exchangeable acid (P<0.05). Compared with the control, pH of soil treated by CaO increased 0.21-0.60, exchangeable acid, H+content and Al3+content decreased by 10.3%-32.2%, 13.5%-32.2% and 9.8%-31.3%. Application of CaO could evidently decreased Zn, Cu, Pb and Cd content by 13.4%-40.5%, 23.4%-49.0%, 26.2%-55.0% and 3.4%-46.8%.

pH; heavy metal; CaO; Phyllostachys violascens

S795.9

：A

1001-3776（2017）02-0055-05

10.3969/j.issn.1001-3776.2017.02.008

2016-10-03；

2017-01-25

杭州市農業(yè)科研攻關專項項目“早竹林冰雪災害應對與生產恢復關鍵技術研究與示范”(2016)

劉軍，高級工程師，從事林業(yè)科技研究與推廣工作；E-mail：2602519333@qq.com。