Ｃａ（ＯＨ）２對(duì)酸性土壤玉米生長(zhǎng)及土壤養(yǎng)分的影響

王孟張軍強(qiáng)姜漢峰 商水根 黃登武 黃飛躍 徐印印 姜碩琛 邢丹英 向永生

摘要：對(duì)紫色頁(yè)巖發(fā)育的土壤（pH 5.2）施用Ca（OH）2，探討施用量對(duì)玉米（Zea mays L.）生長(zhǎng)及土壤的影響。結(jié)果表明，施用Ca（OH）2對(duì)酸化土壤的玉米生產(chǎn)有積極效果。當(dāng)Ca（OH）2施用量為0、750、1 500、2 250、3 000 kg/hm2時(shí)，玉米產(chǎn)量分別為7 134.9、7 296.9、7 533.9、7 371.9、7 273.8 kg/hm2，兩者呈二次曲線（y= -0.000 1x2+0.397 2x+7 120.4），方程達(dá)顯著水平（R2=0.852 9，P<0.05）;經(jīng)計(jì)算，當(dāng)Ca（OH）2施用量為1 986 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量可達(dá)到最高值（8 303.66 kg/hm2）。施用Ca（OH）2能夠提高酸化土壤的pH，施用量與土壤pH呈線性關(guān)系（y=0.009 7x+5.962 0），方程達(dá)極顯著水平（R2=0.953 4，P<0.01），施用量為1 500 kg/hm2時(shí)，土壤呈中性。施用Ca（OH）2對(duì)土壤養(yǎng)分含量也有一定影響，Ca（OH）2施用量與堿解氮含量呈三次曲線（y=-8×10-9x3+3×10-5x2-0.025x+111.87），方程達(dá)顯著水平（R2=0.914 4，P<0.05）;Ca（OH）2施用量與速效鉀含量呈二次曲線（y=6×10-6x2-0.023 1x+73.257），方程達(dá)極顯著水平（R2=0.976 1，P<0.01）;Ca（OH）2施用量與有機(jī)質(zhì)含量呈二次曲線（y=-4×10-7x2+0.000 2x+29.471），方程達(dá)顯著水平（R2=0.918 1，P<0.05）。

關(guān)鍵詞：Ca（OH）2;酸化土壤;玉米（Zea mays L.）;土壤pH;土壤養(yǎng)分

中圖分類號(hào)：S156;S513? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）09-0058-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.09.013? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： Ca（OH）2 was applied to the purple shale-developed soil （pH 5.2） in order to study the effects of application rate on maize（Zea mays L.） growth and soil. The results showed that， the application of Ca（OH）2 had positive effect on maize production in acidified soil. When the application rate was 0 kg/hm2，750 kg/hm2，1 500 kg/hm2，2 250 kg/hm2，3 000 kg/hm2， the corn yield was 7 134.9 kg/hm2，7 296.9 kg/hm2，7 533.9 kg/hm2，7 371.9 kg/hm2，7 273.8 kg/hm2， resepectiely. The relation between the Ca（OH）2 application rate and yield was a quadratic cure （y=-0.000 1x2+0.397 2x+7 120.4）， and it reached significant level （R2=0.852 9，P<0.05）. The maximum yield（8 303.66 kg/hm2） can be obtained when the application of Ca（OH）2 was 1 986 kg/hm2 by computation. The application of Ca（OH）2 could effectively increase pH for acidified soil. There was a linear relationship between the Ca（OH）2 application amount and pH in the soil （y=0.009 7x+5.962 0）， and it reached remarkable significant level（R2=0.953 4，P<0.01）. When the application rate was 1 500 kg/hm2， soil was neutral. There was a significant correlation between the application amount of Ca（OH）2 and the available nitrogen （R2=0.914 4，P<0.05）， which was a binary cubic equation（y=-8×10-9x3+3×10-5x2-0.025x+111.87）. The relation between the amount of Ca（OH）2 and available potassium showed a significant correlation （R2=0.976 1，P<0.01）， which was a binary quadratic curve（y=6×10-6x2-0.023 1x+73.257）. And there was a significant correlation between Ca（OH）2 application rate and the organic matter （R2=0.918 1，P<0.05）， which was a binary quadratic cure（y=-4×10-7x2+0.000 2x+29.471）.

Key words： Ca（OH）2; acidified soil; maize（Zea mays L.）; soil pH; soil nutrients

隨著化肥的大量使用，土壤酸化問題變得越來越嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前酸性土壤面積占全世界耕地土壤面積的40%[1]。在中國(guó)，酸性土壤分布遍及14個(gè)省區(qū)，總面積達(dá)2.03億hm2，約占全國(guó)耕地面積的21%[2]。楊遠(yuǎn)恒等[3]研究表明，湖北省恩施州按全州實(shí)有耕地面積31.6萬hm2計(jì)算，pH小于5.5的酸化耕地面積已達(dá)到15.84萬hm2， 占全州耕地總面積的50.13%，酸化現(xiàn)象十分嚴(yán)重。土壤大面積酸化已經(jīng)嚴(yán)重阻礙作物對(duì)所需營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，造成土壤營(yíng)養(yǎng)元素有效性降低，重金屬元素有害性升高，病蟲害加重等一系列問題，嚴(yán)重酸化的土壤導(dǎo)致作物減產(chǎn)甚至絕收。

施用Ca（OH）2是酸化土壤改良和消除鋁毒最有效、最經(jīng)典、最傳統(tǒng)的方法[4]。表土酸度很容易通過施用Ca（OH）2得到降低，但要使底土pH升高卻是一個(gè)長(zhǎng)期的過程[5-7]。為了有效地解決恩施州土壤酸化對(duì)農(nóng)業(yè)的危害，防止土壤酸化進(jìn)一步惡化，為此，特制定Ca（OH）2施用量試驗(yàn)來改善恩施州土壤酸化問題。

1? 材料與方法

1.1? 供試材料

供試玉米（Zea mays L.）品種為邦豪509，由恩施州農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心提供。供試石灰由建始縣高坪鄉(xiāng)當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)，主要成分為Ca（OH）2。

試驗(yàn)于2015年在恩施州進(jìn)行，其土壤為紫色頁(yè)巖發(fā)育的，土壤堿解氮含量為138.0 mg/kg、有效磷含量為28.8 mg/kg、速效鉀含量為82 mg/kg、有機(jī)質(zhì)含量為39.6 g/kg、pH 5.2。

1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。試驗(yàn)小區(qū)面積為3.00 m×6.66 m，每小區(qū)3行玉米和洋芋套種，行距0.1 m，株距0.3 m，密度33 000株/hm2。施用玉米專用肥（N、P2O5、K2O含量分別為16%、9%、15%）600 kg/hm2，大喇叭口期追施尿素（N含量為46%）300 kg/hm2。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，3次重復(fù)，分別為施用Ca（OH）2 0（CK）、750、1 500、2 250、3 000 kg/hm2。

1.3? 數(shù)據(jù)收集

在玉米成熟后，分小區(qū)全部收獲測(cè)產(chǎn)。

土壤養(yǎng)分含量的測(cè)定：收獲玉米后，每個(gè)小區(qū)取2 kg土壤，充分混合風(fēng)干后，粉碎過篩稱量，進(jìn)行土壤化驗(yàn)，主要測(cè)定的指標(biāo)有堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量及pH。

減酸指數(shù)=（pH處理-pH空白）/pH空白×100%。

1.4? 數(shù)據(jù)分析

相關(guān)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003錄入和整理，用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用最小顯著極差法（LSD）進(jìn)行處理間顯著性檢驗(yàn)。

2? 結(jié)果與分析

2.1? Ca（OH）2施用量對(duì)產(chǎn)量的影響

由圖1可知，當(dāng)Ca（OH）2施用量為0、750、1 500、2 250、3 000 kg/hm2時(shí)，玉米產(chǎn)量分別為7 134.9、7 296.9、7 533.9、7 371.9、7 273.8 kg/hm2，各施用? Ca（OH）2處理產(chǎn)量分別比對(duì)照高2.27%、5.59%、3.32%、1.95%，表明施用石灰對(duì)種植于酸性土壤的玉米生長(zhǎng)有積極效應(yīng)。

進(jìn)一步分析可知，Ca（OH）2施用量與產(chǎn)量呈二次曲線（y=-0.000 1x2+0.397 2x+7 120.4），方程達(dá)顯著水平（R2=0.852 9，P<0.05）。經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，Ca（OH）2施用量為1 986 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量即可達(dá)到最高值? ?8 303.66 kg/hm2。

2.2? Ca（OH）2施用量對(duì)pH的影響

不同處理的土壤pH變化結(jié)果見表1。由表1可知，施用Ca（OH）2能有效提高土壤pH，施用750、1 500、2 250、3 000 kg/hm2處理的土壤pH分別比對(duì)照提高了1.03、1.41、1.87、2.01個(gè)單位，其減酸指數(shù)分別為18.17%、24.87%、32.98%、35.45%。當(dāng)Ca（OH）2施用量為1 500 kg/hm2時(shí)，pH為7.08，土壤呈中性。

進(jìn)一步分析表明，Ca（OH）2施用量與土壤pH呈線性關(guān)系（y=0.009 7x+5.962 0），方程達(dá)極顯著水平（R2=0.953 4，P<0.01）。在試驗(yàn)范圍內(nèi)，施用量每上升100 kg/hm2，土壤pH可上升0.06個(gè)單位（圖2）。

2.3? Ca（OH）2施用量對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響結(jié)果見表2。由表2可知，施用Ca（OH）2對(duì)土壤養(yǎng)分有一定的影響。隨著Ca（OH）2施用量的增加，土壤堿解氮和有效磷含量先升高后降低，施用量為3 000 kg/hm2的處理土壤堿解氮和有效磷含量均低于對(duì)照;各施用Ca（OH）2處理土壤速效鉀含量均低于對(duì)照，減幅為20.27%～31.08%;土壤有機(jī)質(zhì)含量除1 500 kg/hm2 Ca（OH）2處理與對(duì)照相同外，其他處理均比對(duì)照有所下降，降幅為1.03%～8.81%。

進(jìn)一步研究顯示，Ca（OH）2施用量與土壤堿解氮含量呈三次曲線（y=-8×10-9x3+3×10-5x2-0.025x+111.87），方程達(dá)顯著水平（R2=0.914 4，P<0.05）（圖3）;Ca（OH）2施用量與土壤有效磷含量的關(guān)系未達(dá)顯著水平（P>0.05），Ca（OH）2施用量為0～2 250 kg/hm2時(shí)，土壤有效磷含量呈上升趨勢(shì)，施用量超過2 250 kg/hm2時(shí)，有效磷含量呈下降趨勢(shì);Ca（OH）2施用量與土壤速效鉀含量呈二次曲線關(guān)系（y=6×10-6x2-0.023 1x+73.257），方程達(dá)極顯著水平（R2=0.976 1，P<0.01），當(dāng)Ca（OH）2施用量為0～2 250 kg/hm2時(shí)，土壤速效鉀含量呈下降趨勢(shì)，施用量超過2 250 kg/hm2時(shí)，速效鉀含量呈上升趨勢(shì)（圖4）;Ca（OH）施用量與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈二次曲線關(guān)系（y=-4×10-7x2+0.000 2x+29.471），方程達(dá)顯著水平（R2=0.918 1，P<0.05），當(dāng)Ca（OH）2施用量為0～1 500 kg/hm2時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)含量無明顯變化，施用量為1 500～3 000 kg/hm2時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)含量呈下降趨勢(shì)（圖5）。

3? 小結(jié)與討論

3.1? 小結(jié)

1）施用Ca（OH）2對(duì)酸化土壤的玉米生長(zhǎng)有積極效果。當(dāng)施用量為0、750、1 500、2 250、3 000? ? ?kg/hm2時(shí)，玉米產(chǎn)量分別為7 134.9、7 296.9、7 533.9、7 371.9、7 273.8 kg/hm2 ，施用量與玉米產(chǎn)量呈二次曲線（y=-0.000 1x2+0.397 2x+7 120.4），方程達(dá)顯著水平（R2=0.852 9，P<0.05）;依據(jù)方程計(jì)算可得，當(dāng)施用量為1 986 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量可達(dá)到最高值（8 303.66 kg/hm2）。

2）施用Ca（OH）2能夠提高酸化土壤的pH。當(dāng)施用量為0、750、1 500、2 250、3 000 kg/hm2時(shí)，土壤pH分別為5.67、6.70、7.08、7.54、7.68;施用量與土壤pH呈線性關(guān)系（y=0.009 7x+5.962 0），方程達(dá)極顯著水平（R2=0.953 4，P<0.05），施用量為1 500 kg/hm2時(shí)，土壤呈中性。

3）施用Ca（OH）2對(duì)土壤養(yǎng)分含量有一定的影響。Ca（OH）2施用量與土壤堿解氮含量呈三次曲線（y=-8×10-9x3+3×10-5x2-0.025x+111.87），方程達(dá)顯著水平（R2=0.914 4，P<0.05）;Ca（OH）2施用量與速效鉀含量呈二次曲線（y=6×10-6x2-0.023 1x+73.257），方程達(dá)極顯著水平（R2=0.976 1，P<0.01）;Ca（OH）2施用量與有機(jī)質(zhì)含量呈二次曲線（y=-4×10-7x2+0.000 2x+29.471），方程達(dá)顯著水平（R2=0.918 1，P<0.05）。

3.2? 討論

研究結(jié)果顯示，施用Ca（OH）2能有效提高土壤pH，對(duì)防止土壤酸化具有積極效應(yīng)[8-13]，且適宜的用量能有效提高玉米產(chǎn)量，這與孟賜福等[14]的研究結(jié)果一致。結(jié)果還表明，Ca（OH）2施用對(duì)堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量的影響也有一定的范圍，當(dāng)Ca（OH）2施用量超過一定的范圍時(shí)，對(duì)土壤中氮、磷、鉀養(yǎng)分含量的影響為負(fù)向效應(yīng)，且隨著施用量的增加，負(fù)向效應(yīng)逐漸上升。由于土壤類型及其pH的差別，最適Ca（OH）2用量存在差異，需要進(jìn)行進(jìn)一步探討。另外，Ca（OH）2中的Ca2+具有較強(qiáng)的交換能力，將NH4+、K+交換出，同時(shí)對(duì)磷實(shí)行固定，因而要確定其用量范圍。

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收稿日期：2018-11-23

基金項(xiàng)目：國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201303106）;湖北省富硒產(chǎn)業(yè)研究院項(xiàng)目（XKJ-201501-15）

作者簡(jiǎn)介：王? 孟（1992-），女，湖北恩施人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)樽魑飳W(xué)，（電話）13264669902（電子信箱）twodream@yeah.net;?張軍強(qiáng)（1983-），男，河南澠池人，農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料研究工作，（電話）13403002136（電子信箱）284377993@qq.com;通信作者，邢丹英，教授，博士，主要從事作物富硒栽培研究，（電子信箱）xingdy_2006@126.com;向永生，正高職高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料研究工作，（電子信箱）840592699@qq.com。