廣西賀州酸化耕地土壤改良效果試驗

關(guān)艷玉

(賀州市八步區(qū)土肥站，廣西 賀州 542899)

土壤酸堿度是土壤重要的化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)之一，其對土壤養(yǎng)分含量、養(yǎng)分有效性和土壤微生物活動有重要影響，進(jìn)而影響著作物的生長發(fā)育[1-3]。一般土壤pH值小于6.5則歸類為酸性土壤。土壤酸化是土壤退化的一種表現(xiàn)形式，指土壤酸性增加，變?yōu)閺?qiáng)酸性、極強(qiáng)酸性的一種自然現(xiàn)象。是土壤吸收性復(fù)合體接受了一定數(shù)量交換性氫離子或鋁離子，使土壤中堿性(鹽基)離子淋失的過程，導(dǎo)致土壤鹽基飽和度下降[4]。酸化是土壤風(fēng)化成土過程的重要方面，導(dǎo)致pH值降低，形成酸性土壤，影響土壤中生物的活性，改變土壤中養(yǎng)分的形態(tài)，養(yǎng)分的淋溶，降低養(yǎng)分的有效性，造成土壤生產(chǎn)能力下降；同時也會促使游離的錳、鋁離子溶入土壤溶液中，對作物產(chǎn)生毒害作用[5]。此外，土壤酸化還會增加土傳病害，造成線蟲肆虐，使農(nóng)作物出現(xiàn)缺素癥，抑制農(nóng)作物根系發(fā)育，加重土壤板結(jié)，導(dǎo)致土壤有益微生物種群發(fā)生變化，細(xì)菌個體生長變小，生長繁殖速度降低，如分解有機(jī)質(zhì)及其蛋白質(zhì)的主要微生物類群芽孢桿菌、放線菌、甲烷極毛桿菌和有關(guān)真菌數(shù)量降低，影響營養(yǎng)元素的良性循環(huán)，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)等，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

由于化肥的過量施用和不平衡施肥，我國耕地土壤酸化占比越來越大，特別是南方地區(qū)土壤酸化現(xiàn)象在不斷加劇[6]。土壤酸化的改良方法包括采用化學(xué)改良劑進(jìn)行改良和采用生物方法進(jìn)行改良修復(fù)[7]。化學(xué)土壤改良劑也稱為土壤調(diào)理劑，主要包括石灰類改良劑、有機(jī)改良劑、礦石類改良劑和新型改良劑等，可用來改善土壤的理化性質(zhì)，使土壤恢復(fù)至更適合農(nóng)作物的生長發(fā)育[3]。酸性土壤改良劑可以有效修復(fù)土壤酸化，解決因土壤酸化而導(dǎo)致的農(nóng)作物減產(chǎn)問題。因此，本研究針對廣西賀州市酸化土壤問題，開展施用石灰、有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑和綠肥壓青等不同土壤改良試驗，對比不同處理方法對酸化土壤改良和水稻產(chǎn)量的影響，為賀州市酸化土壤改良生產(chǎn)實踐提供借鑒。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試品種

供試水稻品種為“隆晶優(yōu)蒂占”。

1.1.2 供試肥料

復(fù)合肥料氮磷鉀含量為42%(N-P2O5-K2O=16-10-16)，湖北茂盛生物有限公司生產(chǎn)；有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量≥45%，石家莊金太陽生物有機(jī)肥有限公司生產(chǎn)；氮肥為尿素，含N量≥46.0%，四川美豐化工有限公司生產(chǎn)；鉀肥為氯化鉀，含K2O量≥60%，四川美豐化工有限公司生產(chǎn)；土壤調(diào)理劑為豐收延牌土壤調(diào)理劑(SiO2≥4%、CaO≥30%、MgO≥8%、pH值11～13)，西部環(huán)保有限公司生產(chǎn)；石灰為市售石灰粉。

1.1.3 試驗地點

試驗地點為廣西賀州市八步區(qū)賀街鎮(zhèn)壽峰村徐水弟農(nóng)戶責(zé)任田，E111°40′40″，N24°22′1″。試驗田常年種植水稻，田塊平坦、整齊、肥力均勻。所選稻田地塊的土壤理化性質(zhì)為pH5.30；容重1.31，有機(jī)質(zhì)15.4g·kg-1，全氮1.25%，有效磷161.8mg·kg-1，速效鉀112mg·kg-1，土壤交換性鈣2.56mg·kg-1，土壤交換性鎂0.32mg·kg-1，有效錳7.65mg·kg-1，交換性鹽基總量0.45cmol(+)·kg-1，CEC值5.26cmol(+)·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置5個處理，每個處理3次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組排列。處理1：CK(對照)，按當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣測土配方施肥(氮∶磷∶鉀=150∶60∶120kg·hm-2)，復(fù)合肥600kg·hm-2，尿素117kg·hm-2，氯化鉀40.5kg·hm-2；處理2：在處理1的基礎(chǔ)上施用石灰，用量900kg·hm-2；處理3：在處理1的基礎(chǔ)上施用商品有機(jī)肥，用量為4500kg·hm-2；處理4：在處理1的基礎(chǔ)上施用綠肥(壓青)，油菜用量22500kg·hm-2；處理5：在處理1的基礎(chǔ)上施用土壤調(diào)理劑，用量1500kg·hm-2。每個試驗處理小區(qū)面積為30m2，小區(qū)長度6m，寬度5m。小區(qū)間筑田埂并用農(nóng)膜包裹。各處理重復(fù)間留排水溝，各小區(qū)可以單灌單排，小區(qū)試驗田四周設(shè)1m保護(hù)行。試驗田于2021年3月10日播種，4月12日移栽，插植規(guī)格為16.7cm×26.7cm，插植密度為22.50萬蔸·hm-2。石灰、綠肥和土壤調(diào)理劑在翻地時施入，各時期施用量(以純量計)占總施肥量的比例：基肥，30%的氮肥、50%的鉀肥、全部的磷肥和有機(jī)肥作基肥；分蘗肥，分蘗始期施40%的氮肥、30%的鉀肥作分蘗肥；穗肥，在幼穗分化二期施30%的氮肥、20%的鉀肥作幼穗分化肥。其他水稻田間管理措施按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)技術(shù)操作。7月21日水稻成熟收獲。

1.3 水稻生育期性狀觀察

對水稻整個生育期農(nóng)藝性狀進(jìn)行觀察記錄，包括生育期、株高、分蘗消長、葉色的觀測和記錄。水稻移植后7d，開始調(diào)查其分蘗消長與株高，連續(xù)調(diào)查5次，分別對水稻生長速度進(jìn)行調(diào)查，按對角線2點取樣，每個點隨機(jī)取連續(xù)5蔸。水稻收獲考種及經(jīng)濟(jì)性狀觀測包括有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重、谷稈比、稻谷產(chǎn)量。收獲前每個試驗點選1個重復(fù)，每個小區(qū)ⅹ形定5點，每點隨機(jī)連續(xù)定2蔸，共10蔸，齊地面割下帶回實驗室進(jìn)行考種調(diào)查。收獲時整區(qū)收獲測算經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

1.4 樣品采集與制備

1.4.1 土壤樣品采集與制備

利用土壤采樣器在試驗水稻田中隨機(jī)選擇15個采樣點采集試驗前和試驗后各處理區(qū)耕作層土壤，除去土壤中混雜的石塊、雜草和根系等雜物，充分混勻，風(fēng)干，用四分法取適量樣品，將其全部粉碎后過0.149mm孔篩，混勻，將其密封在密封袋中，用于土壤理化性質(zhì)的測定。

1.4.2 稻谷樣品采集與產(chǎn)量定測

7月21日水稻收獲，收割每小區(qū)的稻谷裝袋，脫粒，稱重，記為每小區(qū)鮮稻谷產(chǎn)量；并在每一處理每個小區(qū)分別隨機(jī)取1000g鮮稻谷帶回實驗室，稱出稻谷鮮重，分別進(jìn)行風(fēng)干、揚(yáng)凈，曬干后稱重測產(chǎn)，計算各小區(qū)風(fēng)干鮮樣風(fēng)干揚(yáng)凈率。稻谷于105℃烘干至恒重，稱量并計算出每一處理的鮮稻谷含水率，據(jù)此算出每小區(qū)稻谷產(chǎn)量，最后折算出每處理稻谷的產(chǎn)量。各小區(qū)均采用對角線5點取樣，每點連續(xù)2蔸，共10蔸，進(jìn)行考種。

1.5 樣品測定

土壤理化性質(zhì)測定參照國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測定方法測定。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，采用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對水稻生物學(xué)性狀的影響

由表1、表2可知，移栽后不同時期不同處理對水稻的株高和分蘗數(shù)影響不大，各處理的水稻株高和分蘗數(shù)基本一致，其中處理1常規(guī)施肥的水稻株高和分蘗數(shù)最低，說明在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上施用石灰、有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑和綠肥壓青處理對水稻株高和分蘗數(shù)有一定積極影響。由表3可知，各處理的水稻各生育期時間基本一致，僅相差2～3d。由表4可知，不同處理對水稻各生育期葉色影響不大，各生育期葉色也基本一致。由以上可知，常規(guī)施肥處理與在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上施用石灰、有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑和綠肥壓青處理對水稻生物學(xué)性狀影響不大。

表1 不同處理對水稻株高的影響

表2 不同處理對水稻分蘗數(shù)的影響

表3 不同處理對水稻生育期的影響

表4 不同處理對水稻各生育期葉色的影響

2.2 不同處理對水稻經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀的影響

由表5可知，從處理1到處理5水稻植株的株高、總粒數(shù)、實粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重和谷干比有遞增的趨勢，其中處理1的常規(guī)施肥處理的水稻植株各經(jīng)濟(jì)性狀都最低，說明在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上施用石灰、有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑和綠肥壓青處理對水稻植株經(jīng)濟(jì)性狀有積極影響。

表5 不同處理水稻植株經(jīng)濟(jì)性狀考種表

2.3 不同處理對水稻產(chǎn)量的影響

由表6可知，不同處理對水稻產(chǎn)量影響不同，其中處理1常規(guī)施肥處理的水稻產(chǎn)量最低，在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上施用石灰、有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑和綠肥壓青處理的水稻產(chǎn)量均比處理1高，且施用土壤調(diào)理劑處理的水稻產(chǎn)量最高，干谷產(chǎn)量達(dá)到6778.65kg·hm-2，增產(chǎn)率達(dá)到23.03%。差異性分析表明，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上施用石灰、有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑和綠肥壓青處理的水稻產(chǎn)量與處理1常規(guī)施肥處理相比有顯著性差異。說明在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上施用石灰、有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑和綠肥壓青處理對水稻產(chǎn)量有積極的影響。

表6 不同處理對水稻產(chǎn)量的影響

2.4 不同處理對稻田土壤理化性質(zhì)的影響

由表7可知，不同處理對土壤理化性質(zhì)的影響不同。與對照處理相比，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上施用石灰、有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑和綠肥壓青處理的土壤pH值、交換性鹽基、交換性鈣和交換性鎂含量及CEC值均有所提高，而土壤容重則有所降低。其中，石灰、有機(jī)肥和綠肥壓青處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量提高較明顯。石灰處理的土壤全氮含量與對照一致，其他處理全氮含量均比對照處理高。石灰、有機(jī)肥和綠肥壓青處理的土壤有效磷含量比對照處理高，而土壤調(diào)理劑處理的土壤有效磷含量則比對照處理低。有機(jī)肥、綠肥壓青和土壤調(diào)理劑處理的土壤速效鉀含量比對照處理高，而石灰處理的土壤速效鉀含量則比對照處理低。綜上可知，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上施用有機(jī)肥的處理3對酸化土壤的改良修復(fù)效果最好。

表7 不同處理對稻田土壤理化性質(zhì)的影響

3 討論

石灰是酸化土壤常用改良劑，因其為堿性物質(zhì)，可中和土壤酸性物質(zhì)而達(dá)到改良酸化土壤的目的。現(xiàn)有研究表明，施用石灰可以提高交換性Ca2+含量，降低土壤交換性H+、Al3+含量，從而提高土壤pH值，進(jìn)而提高土壤養(yǎng)分有效性，降低鋁和其他重金屬元素對作物的毒害[8]，但深層酸化土壤修復(fù)效果不佳。另外，采用石灰改良酸化土壤也有一些負(fù)面作用，如石灰連續(xù)施用過多易造成土壤板結(jié)。

增加土壤有機(jī)質(zhì)也是改良酸化土壤常用且容易實施的方法，該方法包括施用有機(jī)肥、秸稈回收還田、施用有機(jī)炭等。由于有機(jī)質(zhì)中的有機(jī)酸陰離子可以吸附并中和土壤中的H+，因此施用有機(jī)質(zhì)可以提高酸化土壤的pH值。另外，增加土壤有機(jī)質(zhì)還能增加土壤顆粒凝聚性，改善土壤孔隙結(jié)構(gòu)和土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到改良酸化土壤的目的。索龍等[9]研究表明，將玉米秸稈還田，可以有效提高土壤pH值，其可能作用積累是由于秸稈中灰化堿中和了土壤酸性物質(zhì)。而隨著秸稈中灰化堿的消耗，秸稈對土壤酸度的改變作用隨著時間的推移逐步降低。也有研究表明，秸稈還田可以提高土壤酸堿緩沖性能，但在長期施用氮肥的基礎(chǔ)上增施秸稈可顯著降低土壤pH值，認(rèn)為可能與秸稈本身的含氮量及陰陽離子組成有關(guān)[6]。張明等[10]研究表明，葡萄園酸性土壤在用不同種類作物秸稈改良時，酸性土壤的pH變化值與作物秸稈中的鹽基離子含量和灰化堿含量呈正相關(guān)，與秸稈中氮含量也呈正相關(guān)。現(xiàn)有研究普遍認(rèn)為，農(nóng)作物秸稈中由于含有一定量的堿性物質(zhì)，可中和土壤酸性物質(zhì)，從而提高了土壤pH值，同時也可將土壤中的交換性鋁降低，并提高土壤交換性鹽基陽離子含量。

生物炭作為酸化土壤的改良劑成為人們研究的熱點[11-13]。生物炭呈堿性，且不易被土壤中微生物降解，因此可以作為酸化土壤的改良劑，施用生物炭可以改善酸性土壤的質(zhì)量。張瑞清等[14]研究表明，生物質(zhì)炭施加于酸化土壤中，降低了土壤中交換性氫和交換性鋁含量，同時也降低了土壤交換性酸含量，進(jìn)而提高了土壤pH值，且隨著生物質(zhì)炭施加量的增大土壤pH值提高越多。

新型土壤調(diào)理劑由于施用方便且同時具有保水、保肥以及對農(nóng)作物有一定的增產(chǎn)等作用，被越來越多的用于酸化土壤的改良[3]。王日英研究采用石灰、土壤調(diào)理劑(含氧化鈣和氧化鎂)、鈣鎂磷肥、硅鈣肥(含二氧化硅、氧化鈣)等對酸性水稻田土壤進(jìn)行改良試驗結(jié)果表明，不同土壤改良劑對提高土壤pH值均比對照增加值高，且水稻產(chǎn)量具有不同程度的提高，其中施用硅鈣肥的增產(chǎn)效果和改良酸性土壤的效果最好[4]。本試驗在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上施用石灰、有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑(含二氧化硅、氧化鈣和氧化鎂)和綠肥壓青處理的土壤pH值、交換性鹽基、交換性鈣和交換性鎂含量及CEC值均有所提高，且對水稻產(chǎn)量具有不同程度的增產(chǎn)效果，其中含二氧化硅、氧化鈣和氧化鎂的土壤調(diào)理劑處理增產(chǎn)效果最好，與現(xiàn)有研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

綜上所述，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上施用石灰、有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑(含二氧化硅、氧化鈣和氧化鎂)和綠肥壓青處理對酸化土壤進(jìn)行改良，施用含氧化硅、氧化鈣和氧化鎂的土壤調(diào)理劑(用量1500kg·hm-2)的處理水稻增產(chǎn)效果最好且對酸化土壤的改良效果有積極影響，比對照處理干谷增產(chǎn)1269.0kg·hm-2，增產(chǎn)率23.03%，土壤pH值增加0.12；其次是有機(jī)肥處理(施用量4500kg·hm-2)，比對照處理干谷增產(chǎn)1215.0kg·hm-2，增產(chǎn)率22.06%，土壤pH值增加0.17。具有較好的推廣意義。