倪 幸,竇春英,2,丁立忠,石紅靜,馬閃閃,趙偉明,趙科理,葉正錢*
(1 浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院/浙江省土壤污染生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江臨安 311300;2 安徽省寧國市種植業(yè)局,安徽寧國 242300;3 浙江省臨安市林業(yè)技術(shù)推廣中心,浙江臨安 311300;4 浙江省杭州市林科院,浙江杭州 310020)
山核桃(Carya cathayensis)是浙江省特有的名優(yōu)干果和木本油料作物,其果仁含豐富的粗蛋白、粗脂肪和微量元素等,具保健功能,有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,農(nóng)戶為了追求更高的經(jīng)濟(jì)效益,盲目大量地施用化學(xué)肥料,導(dǎo)致林地土壤pH急劇下降,土壤養(yǎng)分不平衡,土壤生產(chǎn)力下降[2]。山核桃產(chǎn)區(qū)土壤肥力狀況的惡化,不僅引發(fā)了山核桃產(chǎn)量及品質(zhì)的下降,還導(dǎo)致當(dāng)前大面積樹林早衰甚至死亡。
有機(jī)物料作為有機(jī)肥施用對(duì)土壤具有提供養(yǎng)分、改良土壤等功能,是眾多土壤培肥措施中最有效、可靠的途徑[3]。腐植酸肥料是潛在的土壤改良劑和植物生長促進(jìn)劑[4]。李志鵬等[5]研究表明,腐植酸肥的施用有效地促進(jìn)了煙草根系發(fā)育及土壤微生物的繁殖,提高了土壤速效養(yǎng)分。沼渣是農(nóng)業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)廢棄物沼氣無害化處理的固相產(chǎn)物[6]。肖洋等[7]研究表明,連年施用沼渣可以代替化肥,在增加玉米產(chǎn)量的同時(shí),還可以提高土壤養(yǎng)分,降低土壤酸度。生物有機(jī)肥含有功能性有益微生物可以調(diào)控土壤微生物群落結(jié)構(gòu),減少土傳病害,從而改良土壤性狀[8],提高了土壤微生物整體代謝能力,其效果優(yōu)于常規(guī)肥料[9]。生物質(zhì)炭作為一種具有酸性土壤改良、修復(fù)污染環(huán)境等功能的新型材料已成為近年來研究的熱點(diǎn)[10]。生物質(zhì)炭可以中和土壤酸度,降低鋁對(duì)作物的毒害作用,并提高酸性土壤有效養(yǎng)分的含量[11]。
近年來,多數(shù)研究集中在對(duì)不同山核桃林地土壤肥力質(zhì)量退化狀況的報(bào)道[12],缺少系統(tǒng)性地研究多種有機(jī)物料對(duì)不同山核桃林地土壤培肥改良的作用,缺乏對(duì)山核桃林地土壤科學(xué)施肥的理論指導(dǎo)。因此,筆者以山核桃生育期為培肥期,選取對(duì)當(dāng)季山核桃生產(chǎn)最為密切相關(guān)的肥力指標(biāo)為其培肥效果的評(píng)價(jià)指標(biāo),采用室內(nèi)培養(yǎng)的方式,研究代表性的4種有機(jī)物料對(duì)山核桃林地土壤肥力關(guān)鍵性指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化影響。通過比較2種不同生產(chǎn)力的山核桃土壤對(duì)施肥的反應(yīng),評(píng)價(jià)有機(jī)物料的土壤改良和培肥效果,篩選出合理的培肥模式,以期為有機(jī)物料的合理施用和山核桃林地土壤的培肥提供理論依據(jù),并為今后實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
供試土壤分別采自浙江省臨安市山核桃主產(chǎn)區(qū)龍崗鎮(zhèn)林坑村的紅壤 (壤質(zhì)黏土) 及島石下塔村的石灰?guī)r土 (重壤)。龍崗鎮(zhèn)林坑村的林地土壤退化嚴(yán)重,山核桃樹全部死亡,因新種山核桃幼樹難以成活已荒廢多年;島石下塔村的山核桃林地為臨安市山核桃高產(chǎn)林地[13]。供試土壤理化性質(zhì)見表1。
供試有機(jī)物料為以下4種:生物有機(jī)肥 (商品名肥得力,含多種功能菌)、黃腐酸鉀 (有機(jī)肥)、竹炭,這3種均為市售產(chǎn)品購得;沼渣 (取自某有機(jī)養(yǎng)豬場(chǎng)),有機(jī)物料的基本性質(zhì)見表2。
山核桃樹從早春3月樹液流動(dòng)到9月果實(shí)成熟期,11月份落葉,于2015年3月采集土壤進(jìn)行室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。通過前期試驗(yàn)得出4種有機(jī)物料1%加入量水平下總體改良效果優(yōu)于0.1%加入量[14],故采用1%加入量進(jìn)行室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn),并以不加有機(jī)物料為對(duì)照,每個(gè)處理重復(fù)4次。
將600.00 g風(fēng)干土壤與有機(jī)物料 (過2 mm篩)充分混勻后置于1.50 L塑料杯中,并用去離子水將土壤含水量調(diào)節(jié)到土壤田間持水量的70%,用保鮮膜及橡皮筋對(duì)塑料杯封口,并對(duì)保鮮膜留孔,便于氣體交換并減少水分損失。將塑料杯置于25℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),每周稱重一次并補(bǔ)充水分,以保持土壤含水量恒定。在培養(yǎng)開始的0、30、60、90、180天取新鮮土樣,自然風(fēng)干,過篩供分析測(cè)定。
采用土壤農(nóng)化常規(guī)分析方法進(jìn)行樣品分析[15]:土壤pH值采用 (水土比2.5∶1) pH計(jì)電位法測(cè)定;土壤堿解氮、有效磷、速效鉀分別采用堿解擴(kuò)散法、Olsen法和醋酸銨浸提–火焰光度法測(cè)定;土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定;土壤有效態(tài)微量元素含量采用0.1 mol/L HCl浸提,ICP-OES(OPTIMA7000DV) 測(cè)定;土壤交換性酸、鋁離子及氫離子測(cè)定采用1.00 mol/L氯化鉀淋洗,0.02 mol/L氫氧化鈉滴定法;有機(jī)物料pH參照土壤方法測(cè)定;有機(jī)物料有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定;有機(jī)物料N、P、K及微量元素采用硫酸–過氧化氫消煮樣品,分別用蒸餾法、鉬銻抗比色法和火焰光度法測(cè)定N、P、K,ICP-OES (OPTIMA7000DV) 測(cè)定微量元素;有機(jī)物料堿度采用馬弗爐灰化、酸溶解和NaOH返滴定法測(cè)定[16]。
表1 供試土壤的基本性質(zhì) (0—20 cm)Table 1 Basic property of tested soils
表2 供試有機(jī)物料pH、堿度及全量養(yǎng)分含量Table 2 pH, alkalinity and total nutrient contents of the tested organic materials
采用ORIGIN8.5及SPSS20.0軟件進(jìn)行作圖及統(tǒng)計(jì)分析。
2.1.1 有機(jī)物料對(duì)土壤堿解氮的影響 2種土壤施用不同有機(jī)物料的效果不同 (圖1)。整個(gè)培養(yǎng)期間,除沼渣處理外,其余物料處理的紅壤的土壤堿解氮大致呈先升高后降低的趨勢(shì)。培養(yǎng)0~90天,生物有機(jī)肥、黃腐酸鉀、竹炭處理的紅壤的土壤堿解氮含量隨時(shí)間的增加均呈明顯上升趨勢(shì),尤其前30天上升速度較快,其升幅分別為90.51、63.91、76.79 mg/kg。至90天時(shí)生物有機(jī)肥、黃腐酸鉀的提升作用顯著高于竹炭 (P < 0.05),分別高于對(duì)照146.56、157.93、95.03 mg/kg (P < 0.05),之后 90~180 天大幅度下降。而對(duì)照處理和沼渣處理的土壤堿解氮含量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化較平穩(wěn),分別保持在148.56~153.25 mg/kg、204.75~228.70 mg/kg,相比其它物料,沼渣對(duì)土壤堿解氮的提升效果最佳。
石灰?guī)r土添加有機(jī)物料后,土壤堿解氮含量隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加均呈下降趨勢(shì)。黃腐酸鉀、沼渣和生物有機(jī)肥處理第1天,土壤堿解氮含量顯著高于對(duì)照 (P < 0.05)。但培養(yǎng)結(jié)束時(shí),各處理間無顯著差異,僅沼渣處理的2種土壤的堿解氮含量仍高于對(duì)照,石灰?guī)r土的土壤堿解氮高于對(duì)照8.72 mg/kg,紅壤的土壤堿解氮顯著高于對(duì)照52.85 mg/kg (P < 0.05)。
2.1.2 有機(jī)物料對(duì)土壤有效磷的影響 施用有機(jī)物料提高了土壤有效磷水平 (圖1)。在整個(gè)培養(yǎng)期間,生物有機(jī)肥、黃腐酸鉀處理的紅壤的土壤有效磷的提升效果優(yōu)于竹炭和沼渣。培養(yǎng)0~30天,紅壤的土壤有效磷增加最顯著,竹炭和沼渣處理的變化大于生物有機(jī)肥和黃腐酸鉀。培養(yǎng)30~90天,土壤有效磷的變化較為平緩,之后開始下降。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),各物料處理的土壤有效磷都高于對(duì)照,生物有機(jī)肥、黃腐酸鉀處理的提升效果顯著高于竹炭和沼渣處理 (P < 0.05),生物有機(jī)肥、黃腐酸鉀處理的土壤有效磷含量分別比對(duì)照高13.21、12.07 mg/kg (P < 0.05)。
培養(yǎng)期間有機(jī)物料對(duì)2種土壤有效磷含量的影響不同,紅壤的土壤有效磷較對(duì)照有所提高,而石灰?guī)r土的土壤有效磷含量隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而快速下降,培養(yǎng)0~60天,黃腐酸鉀處理的土壤有效磷含量降幅最大,從22.30 mg/kg下降至11.98 mg/kg。60天后各處理有效磷含量下降趨勢(shì)較前期緩和。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),生物有機(jī)肥、黃腐酸鉀、沼渣、竹炭處理的石灰?guī)r土的土壤有效磷含量仍顯著高于對(duì)照4.67 、3.30 、2.76、1.52 mg/kg (P < 0.05)。
2.1.3 有機(jī)物料對(duì)土壤速效鉀的影響 不同于氮和磷的變化,施用有機(jī)物料可以穩(wěn)定的提高土壤速效鉀水平 (圖1)。整個(gè)培養(yǎng)期,不同處理之間紅壤的土壤速效鉀含量穩(wěn)定的保持為黃腐酸鉀 > 生物有機(jī)肥 >竹炭 > 沼渣 > CK。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),黃腐酸鉀提高土壤速效鉀的作用顯著高于其余有機(jī)物料 (P < 0.05),黃腐酸鉀、生物有機(jī)肥、竹炭、沼渣處理的土壤速效鉀含量分別高于對(duì)照136.00、91.50、82.00、19.00 mg/kg(P < 0.05)。有機(jī)物料對(duì)石灰?guī)r土的土壤速效鉀的提高效果總體不及紅壤,但培養(yǎng)結(jié)束時(shí),各處理土壤速效鉀水平次序與紅壤的相同,且黃腐酸鉀處理對(duì)提高2種土壤的速效鉀效果最顯著。
2.1.4 有機(jī)物料對(duì)土壤pH的影響 有機(jī)物料的施用對(duì)土壤pH有明顯的提升效果 (圖2)。整個(gè)培養(yǎng)期間,除沼渣外,其余物料處理的紅壤的土壤pH大致呈先升高后降低的趨勢(shì)。培養(yǎng)0~30天,各物料處理的土壤pH升幅最明顯,30~90天pH仍呈上升趨勢(shì),至90天時(shí)生物有機(jī)肥、竹炭、黃腐酸鉀、竹炭處理的土壤pH顯著高于沼渣 (P < 0.05),分別高于對(duì)照 0.65、0.50、0.49個(gè)單位 (P < 0.05)。培養(yǎng)90~180天,除沼渣外,其余物料處理的土壤pH都大幅度降低。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),各物料處理的土壤pH仍高于對(duì)照,但只有沼渣處理的土壤pH提高顯著,pH值高達(dá)5.25,高于對(duì)照0.86個(gè)單位 (P < 0.05)。
在石灰?guī)r土上,整個(gè)培養(yǎng)期間,有機(jī)物料處理的土壤pH都呈上升趨勢(shì)。培養(yǎng)0~30天,生物有機(jī)肥、黃腐酸鉀處理的土壤pH提升幅度比竹炭和沼渣處理的更為明顯。培養(yǎng)60~180天,黃腐酸鉀、竹炭、沼渣處理的土壤pH提升幅度均優(yōu)于生物有機(jī)肥。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),各物料處理的石灰?guī)r土的土壤pH均顯著高于對(duì)照 (P < 0.05),其中黃腐酸鉀處理的土壤pH高達(dá)6.97,提升效果最顯著,高于對(duì)照0.98個(gè)單位 (P < 0.05)。
2.2.1 有機(jī)物料對(duì)土壤有效鐵的影響 施用有機(jī)物料,2種土壤有效鐵含量隨時(shí)間的增加,其變化趨勢(shì)截然不同 (圖3)。整個(gè)培養(yǎng)期,各處理的紅壤的土壤有效鐵含量總體呈下降趨勢(shì)。培養(yǎng)0~30天,黃腐酸鉀、生物有機(jī)肥處理的土壤有效鐵含量降幅最大,分別降低了412.97、291.42 mg/kg,而30~180天,各有機(jī)物料處理的土壤有效鐵含量下降趨勢(shì)較為緩和。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),黃腐酸鉀、生物有機(jī)肥、竹炭處理的土壤有效鐵含量分別高于對(duì)照71.59 、48.21、51.62 mg/kg(P < 0.05),而沼渣處理的土壤有效鐵含量顯著低于對(duì)照42.75 mg/kg (P < 0.05)。
整個(gè)培育期,除沼渣外,其余物料處理的石灰?guī)r土的土壤有效鐵含量均高于對(duì)照,其中黃腐酸鉀和生物有機(jī)肥對(duì)土壤有效鐵含量的提高作用巨大,效果優(yōu)于竹炭和沼渣處理。黃腐酸鉀處理的土壤有效鐵含量0~30天增幅達(dá)264.70 mg/kg,生物有機(jī)肥處理的土壤有效鐵含量0~60天增幅達(dá)155.45 mg/kg,而此后增幅變小。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),黃腐酸鉀、生物有機(jī)肥處理的土壤有效鐵含量顯著高于竹炭和沼渣 (P < 0.05),均維持在300 mg/kg以上,分別高于對(duì)照 249.43、190.61 mg/kg (P < 0.05)。
2.2.2 有機(jī)物料對(duì)土壤有效錳的影響 有機(jī)物料處理2種土壤的有效錳含量變化趨勢(shì)與土壤有效鐵的變化相似 (圖3)。整個(gè)培養(yǎng)期,各有機(jī)物料處理的紅壤的土壤有效錳含量都呈降低趨勢(shì)。培養(yǎng)0~30天,黃腐酸鉀、生物有機(jī)肥處理的土壤有效錳含量下降最明顯,降幅分別為 146.33、109.30 mg/kg,而培養(yǎng)30~180天,各處理土壤有效錳降幅明顯變小。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),除沼渣處理的土壤有效錳含量顯著低于對(duì)照 (P < 0.05),其余處理間的土壤有效錳含量無顯著差異。
與紅壤相反,整個(gè)培養(yǎng)期,各物料處理的石灰?guī)r土的土壤有效錳含量均大幅度提高,其中黃腐酸鉀的提升作用最大。培養(yǎng)0~30天,除沼渣外,其余物料處理的土壤有效錳含量顯著增加,生物有機(jī)肥處理的土壤有效錳含量最高,顯著高于對(duì)照145.30 mg/kg (P < 0.05)。培養(yǎng) 30~180 天,除黃腐酸鉀處理的土壤有效錳含量繼續(xù)上升外,其余各處理的土壤有效錳含量有所降低或變化微小。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),各物料處理的土壤有效錳含量仍高于對(duì)照,黃腐酸鉀處理的土壤有效錳含量最高,顯著高于對(duì)照155.96 mg/kg (P < 0.05)。
2.2.3 有機(jī)物料對(duì)土壤有效銅的影響 有機(jī)物料的施用對(duì)2種土壤有效銅含量的作用效果不同 (圖3)。整個(gè)培養(yǎng)期,各處理紅壤的有效銅含量總體呈下降趨勢(shì)。培養(yǎng)0~30天,各處理的土壤有效銅含量降幅最大,其變化范圍為2.77~4.01 mg/kg。培養(yǎng)30~180天,各有機(jī)物料處理的土壤有效銅含量降幅變小,其變化范圍為0.38~1.61 mg/kg。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),沼渣、黃腐酸鉀、生物有機(jī)肥處理的土壤有效銅含量分別顯著于低于對(duì)照 0.95、1.33、1.32 mg/kg (P < 0.05)。
施用有機(jī)物料可以明顯提高石灰?guī)r土的土壤有效銅含量。培養(yǎng)0~30天,各處理的土壤有效銅含量都大幅度提高,其中黃腐酸鉀處理的土壤有效銅增幅最大,由7.63 mg/kg提高至14.78 mg/kg,而此后各處理的土壤有效銅變化較小。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),各物料處理的土壤有效銅含量均高于對(duì)照,其中黃腐酸鉀、生物有機(jī)肥處理的土壤有效銅含量分別顯著高于對(duì)照 2.99、1.79 mg/kg (P < 0.05)。
2.2.4 有機(jī)物料對(duì)土壤有效鋅的影響 不同有機(jī)物料對(duì)土壤有效鋅含量的作用效果不同 (圖3)。整個(gè)培養(yǎng)期,各處理的紅壤的土壤有效鋅含量總體呈下降趨勢(shì)。培養(yǎng)0~30天,沼渣處理的土壤有效鋅含量降幅最大,降低了11.04 mg/kg,但其土壤有效鋅含量仍明顯高于其余處理,培養(yǎng)30~180天,各物料處理的土壤有效鋅含量下降趨勢(shì)較為緩和。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),只有竹炭處理的土壤有效鋅含量仍顯著高于對(duì)照 0.94 mg/kg (P < 0.05)。
整個(gè)培養(yǎng)期,沼渣處理的石灰?guī)r土的土壤有效鋅含量水平最高,始終顯著高于其余物料處理 (P <0.05),其含量穩(wěn)定的維持在15.10~16.14 mg/kg。培養(yǎng)結(jié)束時(shí),沼渣、竹炭處理的土壤有效鋅含量均顯著高于對(duì)照 ,其中沼渣處理的提升效果最佳,高于對(duì)照 3.23 mg/kg (P < 0.05)。
圖3 培養(yǎng)過程中土壤中有效Fe、Mn、Cu、Zn的動(dòng)態(tài)變化Fig. 3 Dynamic changes of soil available Fe, Mn, Cu, Zn content affected by different organic materials
本研究結(jié)果表明,施用有機(jī)物料可明顯提高山核桃林地土壤速效養(yǎng)分含量,培養(yǎng)結(jié)束時(shí),2種土壤中的堿解氮、有效磷、速效鉀含量水平與供試物料中氮、磷、鉀含量水平密切相關(guān),但土壤堿解氮、有效磷分別在2種土壤中呈不同的變化趨勢(shì)還與諸多因素有關(guān) (圖1)。一般情況下C/N比大于30,易分解的能源物質(zhì)豐富,礦質(zhì)氮的生物固持作用就大于有機(jī)物料中有機(jī)氮的礦化作用[17–18]。而本試驗(yàn)中生物有機(jī)肥、黃腐酸鉀、沼渣C/N比均大于30,分別為27.82、19.82、9.52,施用后石灰?guī)r土的土壤堿解氮卻呈下降趨勢(shì),以氮固定為主。已有研究表明,土壤中初始值礦質(zhì)氮含量較高會(huì)限制土壤氮礦化[19],而在紅壤施用有機(jī)物料后,土壤堿解氮的礦化并未得到抑制,反而大幅度提高。此現(xiàn)象可能與土壤pH對(duì)有機(jī)物料的礦化過程的影響有關(guān),初始pH值高的土壤有機(jī)物料礦化氮多被微生物固定,而初始pH值低的土壤中,氮凈礦化量較多[20]。
土壤的酸堿性對(duì)磷的形態(tài)及有效性影響很大,土壤pH值在6.0~6.5范圍內(nèi)土壤磷的有效性較高。施用有機(jī)物料后,石灰?guī)r土的土壤有效磷始終呈下降趨勢(shì)。這可能是因?yàn)槭┤胗袡C(jī)物料后,豐富的養(yǎng)分條件下磷素養(yǎng)分的生物固定作用大于物料礦化作用,另外石灰?guī)r土的土壤pH逐步由為弱酸性變?yōu)橹行裕瑫?huì)導(dǎo)致磷被鈣固定,使土壤有效磷含量逐漸降低。在土壤酸性較強(qiáng)的紅壤中磷酸根主要以磷酸鐵、磷酸錳、磷酸鋁的形態(tài)被固定,施用有機(jī)物料后,可通過易礦化的有機(jī)磷部分改善土壤磷素營養(yǎng),還可通過絡(luò)合溶解、有機(jī)酸溶解等方式活化土壤中難利用的磷,從而提高土壤磷的有效性[21]。
本研究結(jié)果表明,在強(qiáng)酸性的紅壤中施用有機(jī)物料對(duì)土壤有效態(tài)微量元素含量的提升效果不佳,而在微酸性的石灰?guī)r土中土壤有效態(tài)微量元素含量提升效果明顯。土壤中微量元素有效態(tài)含量的變化與諸多因素有關(guān),土壤酸堿度通常是影響微量元素有效性的首要因素,pH的提高會(huì)降低土壤中微量元素Cu、Zn、Mn有效態(tài)的含量[22–23],同時(shí)小分子有機(jī)物對(duì)微量元素的螯合溶解對(duì)提高微量元素有效性也起重要作用[24]。本試驗(yàn)中石灰?guī)r土的土壤pH及有效態(tài)微量元素含量均有所提高,這說明有機(jī)物料在石灰?guī)r土中腐解產(chǎn)生的小分子有機(jī)物更可能是提高土壤有效態(tài)微量元素含量的關(guān)鍵。紅壤中出現(xiàn)的現(xiàn)象可能與土壤中有效磷的含量變化及鐵氧化物含量有關(guān)。強(qiáng)酸性的紅壤中土壤有效磷嚴(yán)重匱乏,施用有機(jī)物料有效磷含量大幅度提升,會(huì)降低有效態(tài)及弱酸溶解態(tài)微量元素的含量[25],同時(shí)紅壤中存在大量的具有較大比表面積及活性官能團(tuán)的鐵氧化物,可通過較強(qiáng)的吸附力吸附有效態(tài)微量元素[26]。綜上,在強(qiáng)酸性的山核桃低產(chǎn)林地上施用有機(jī)物料時(shí),需注意配搭相應(yīng)的微肥。
本研究結(jié)果表明,在強(qiáng)酸性的紅壤中施用有機(jī)物料不僅僅是改善了養(yǎng)分供應(yīng)狀況,其對(duì)土壤酸的改良和抑制鋁的生物毒害作用是促進(jìn)山核桃生長及提高產(chǎn)量更重要的作用機(jī)制。土壤酸化是當(dāng)前山核桃林退化的最重要的障礙因子,而鋁是嚴(yán)重限制酸性土壤植物生產(chǎn)力的因素之一[27–28]。當(dāng)土壤中單體鋁濃度達(dá)到0.04~0.15 mmol/L時(shí),許多植物的生長會(huì)受到影響。由圖4可知,土壤pH與交換性酸呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,當(dāng)土壤pH在4.5~5.0時(shí),土壤交換性酸急劇升高,而土壤pH在 > 5.5時(shí),土壤交換性酸銳減。施用有機(jī)物料可以通過提高土壤pH,降低土壤交換性Al3+。由表3可知 (培養(yǎng)180天),強(qiáng)酸性紅壤的土壤交換性Al3+含量高達(dá)3.16 cmol/kg,生物有機(jī)肥、竹炭、沼渣處理的紅壤的土壤交換性Al3+都低于對(duì)照土壤,尤其是沼渣處理土壤pH顯著高于對(duì)照(P < 0.05),交換性Al3+顯著低于對(duì)照3.04 cmol/kg(P < 0.05)。而弱酸性的石灰?guī)r土的土壤初始pH >5.5,施肥處理后土壤pH提高,不存在交換性Al3+過剩對(duì)山核桃生長帶來毒害作用的現(xiàn)象。
有機(jī)物料對(duì)不同產(chǎn)量水平的山核桃林地土壤的培肥改良作用不同。沼渣、生物有機(jī)肥、黃腐酸鉀處理分別對(duì)2種山核桃土壤的堿解氮、有效磷、速效鉀養(yǎng)分提升作用最佳,且有機(jī)物料對(duì)紅壤的土壤速效養(yǎng)分含量的提升效果總體優(yōu)于石灰?guī)r土。而有機(jī)物料對(duì)土壤微量元素有效態(tài)含量的提升效果總體優(yōu)于紅壤,表現(xiàn)為黃腐酸鉀對(duì)石灰?guī)r土的土壤有效鐵、錳、銅含量的提升效果顯著,沼渣對(duì)石灰?guī)r土的土壤有效鋅含量的提升效果顯著。有機(jī)物料對(duì)石灰?guī)r土具有養(yǎng)分供應(yīng)的提升和協(xié)調(diào)的作用,而對(duì)于過度酸化的紅壤,4種有機(jī)物料中以沼渣提升土壤pH的效果最佳,可有效地緩解土壤鋁對(duì)山核桃的毒害作用。
圖4 土壤pH與交換性酸含量的關(guān)系Fig. 4 Correlation between soil pH and exchangeable acid content
表3 有機(jī)物料對(duì)土壤酸性的影響Table 3 Effect of organic materials on soil acidity