硅鈣鉀鎂肥不同用量對酸性土壤pH值及煙草根系發(fā)育的影響

摘要：為研究硅鈣鉀鎂肥對煙田土壤pH值及煙草根系發(fā)育的影響，探討硅鈣鉀鎂肥在改良酸化土壤中的作用，并為煙葉優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)提供依據(jù)，以煙草品種NC55為試材，在大田條件下，設置硅鈣鉀鎂肥不同用量梯度處理（T0、T750、T1 125、T1 500），進行系統(tǒng)取樣，并測定各指標。結(jié)果表明，在試驗梯度范圍內(nèi)，隨著硅鈣鉀鎂肥用量的增加，土壤pH值和土壤養(yǎng)分明顯上升，根系形態(tài)更優(yōu)，根系生理活性更強，煙草農(nóng)藝性狀明顯改善;其中T1 500（硅鈣鉀鎂肥施用量 1 500 kg/hm2）處理效果最好，收獲后土壤pH值比T0增加0.33，根系形態(tài)指標平均提高29.34%，根系生理活性指標平均提高37.5%。綜上所述，增施硅鈣鉀鎂肥提高了土壤pH值和土壤養(yǎng)分含量，促進了根系的發(fā)育，改善了煙草農(nóng)藝性狀，以硅鈣鉀鎂肥施用量為1 500 kg/hm2處理效果最好，但應用中還需要根據(jù)實際土壤pH值合理調(diào)整。

關鍵詞：煙草;硅鈣鉀鎂肥;酸性土壤;pH值;根系發(fā)育

中圖分類號：S572.06?? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）19-0083-04

收稿日期：2019-09-20

基金項目：泰山產(chǎn)業(yè)領軍人才工程（編號：魯科字[2016]16號）;國家重點研發(fā)計劃（編號：2018YFC190062-2）。

作者簡介：馬存金（1989—），男，山東新泰人，碩士，中級農(nóng)藝師，主要從事作物栽培生理及新型肥料研究。E-mail：macunjin@kingenta.com。

土壤酸化會明顯影響土壤微生物活動[1]、營養(yǎng)元素有效性和土壤保肥能力[2]等，影響土壤生產(chǎn)力和煙草生長發(fā)育。普査結(jié)果顯示，我國主要植煙土壤中有21%以上的土壤pH值低于5.5，屬于酸性土壤，不利于煙葉生長和優(yōu)良品質(zhì)的形成[3]。研究表明，土壤pH值低于5.0時，煙株生長受到抑制，各器官生物量下降[4]，煙草農(nóng)藝性狀明顯變差[5]，煙葉生產(chǎn)受到嚴重影響?？梢?，改良酸化土壤迫在眉睫，對于提升酸化土壤煙草的生產(chǎn)能力和實現(xiàn)煙草行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

改良土壤的方法很多，如物理、化學、生物改良等[6-7]，但不同方法的施用效果不一致[8-9]。施用石灰能降低酸性土壤酸度，但大量或長期施用不僅會導致土壤板結(jié)，降低碳氮比和碳硫比[10]，還會引起土壤養(yǎng)分失衡，導致作物減產(chǎn)[11-12]，且連續(xù)多次施用石灰后，調(diào)節(jié)酸性土壤的效果明顯降低[13]，還會對環(huán)境造成一系列不良影響[14]。因此，尋找更加經(jīng)濟環(huán)保的土壤調(diào)理劑，成為改良酸性土壤的一項重要工作[12]。

酸性土壤分布廣且持續(xù)改良難度大，已成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的限制因素，因此新型土壤改良劑前景廣闊[15]。硅鈣鉀鎂肥是磷石膏、鉀長石在高溫下煅燒成的堿性肥料，含有作物所需的營養(yǎng)元素，可有效克服石灰改良土壤的不足，是一種新型的環(huán)保型土壤改良劑。研究表明，酸性土壤上施用硅鈣鉀鎂肥可明顯提高土壤pH值，增強作物產(chǎn)量品質(zhì)和抗病性，土壤改良效果較好[16]。同期研究發(fā)現(xiàn)，酸性土壤上施用硅鈣鉀鎂肥后，改土增產(chǎn)效果明顯，土壤pH值、有效磷、交換性鈣等明顯提升，作物產(chǎn)量和質(zhì)量也顯著提高，其效果優(yōu)于石灰和過磷酸鈣等肥料[17]。

研究表明，硅鈣鉀鎂肥的合理施用可以有效阻止土壤酸化進程，對于提升酸化土壤生產(chǎn)力、提高磷鉀資源利用水平和促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[18-19]。但是，由于硅鈣鉀鎂肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還未大量應用，對硅鈣鉀鎂肥在不同農(nóng)作物上的施用方法、施用量和施用效果等方面研究甚少。因此，本試驗立足山東省臨沂市植煙土壤酸化現(xiàn)狀，旨在研究硅鈣鉀鎂肥對酸性土壤pH值、根系形態(tài)及生理活性的影響，以期為探明硅鈣鉀鎂肥在酸化土壤中合理施用的方法、用量及效果提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點位于山東省莒南縣相溝鄉(xiāng)中王祥村，試驗時間為2016年3月4日至10月17日，上一茬作物為煙草。煙草品種為NC55;試驗肥料分為硝硫基控釋肥和硅鈣鉀鎂肥（SiO2≥23.82%，CaO≥2413%，K2O≥5.02%，MgO≥9.67%，P2O5≥389%，pH值為9.20）2種，均由金正大集團提供;試驗地塊土壤類型為沙壤土，其中速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為70.59、26.97、117.46 mg/kg，有機質(zhì)含量為0.56%。

1.2 試驗設計

試驗共設4個處理，即T0為不添加硅鈣鉀鎂肥，T750為硅鈣鉀鎂肥750 kg/hm2，T1 125為硅鈣鉀鎂肥1 125 kg/hm2，T1 500為硅鈣鉀鎂肥1 500 kg/hm2。各處理所用復合肥料均為硝硫基控釋肥，用量均為600 kg/hm2，每個處理面積均為0.33 hm2，行距為120 cm，株距為50 cm?？蒯尫屎凸桠}鉀鎂肥于起壟時施入，施用方式為條施。煙草移栽時間為2016年5月5日，采收結(jié)束時間為2016年9月25日，煙草生長期間各農(nóng)事操作一致，并做好數(shù)據(jù)的記錄。

1.3 測定項目與方法

在煙草施肥前、還苗期、旺長期、成熟期、采收結(jié)束后，各處理取0～20 cm土層土樣，自然風干，土壤基本理化指標按照常規(guī)方法[20]測定。煙草主要農(nóng)藝性狀指標測定選擇在烤煙平頂期，每個小區(qū)選20株煙草，進行記錄。

根系取樣采用土壤剖面法，以植株為中心取長120 cm（垂直于行向）×寬50 cm（沿行向）×深 40 cm 的全部土壤。土壤挖出后，裝入0.42 mm孔徑網(wǎng)袋，根系沖洗干凈并吸干后測定根系氯化三苯基四氮唑（TTC）還原強度、吸收面積、活躍吸收面積等根系活力指標，測定根系根長、根表面積、根尖數(shù)、根系體積等形態(tài)指標。各指標測定完成后，裝入樣品烘干袋并置于80 ℃烘箱中烘干至恒質(zhì)量，最后進行干質(zhì)量稱量。

根系質(zhì)量采用稱量法;根系活力采用氯化三苯基四氮唑還原法[21]進行測定，根系TTC還原總量（μg/h）=根系TTC還原強度[μg/（g·h）]×根系鮮質(zhì)量（g）;根系總吸收面積及活躍吸收面積采用亞甲基藍吸附法[22]測定;根系長度（m）、根表面積（m2/m3）、根系體積（cm3/m3）、根尖數(shù)等形態(tài)指標采用EPSON根系掃描儀進行掃描和分析，并根據(jù)結(jié)果計算根長密度（m/m3）、根系體積（cm3/m3）、根表面積（m2/m3）等指標。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 18.0軟件進行均值和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理煙草土壤pH值的變化

從表1可知，與播前相比，收獲后T0處理土壤pH值下降，而其他處理土壤pH值均升高;從還苗期開始，隨生育期推進，pH值均呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，于成熟期達到最低，收獲后土壤pH值升高;收獲后硅鈣鉀鎂肥處理組的pH值比T0提高013～0.33，其中以T1 500處理pH值最高，與播前相比土壤pH提值高0.31;說明增施硅鈣鉀鎂肥能提高土壤pH值，有效緩解土壤酸化，綜合來看T1 500處理較好。

2.2 不同處理煙草土壤養(yǎng)分的變化

從表2可得，與播前比，各處理收獲后土壤養(yǎng)分含量變化呈現(xiàn)出一定規(guī)律，表現(xiàn)為速效氮、有機質(zhì)含量下降，而有效磷、速效鉀含量明顯升高。與T0相比，增施硅鈣鉀鎂肥處理速效氮、有機質(zhì)含量稍有升高，而有效磷、速效鉀含量明顯上升，其中T1125、T1 500處理各土壤養(yǎng)分含量較高。綜合來看，T1 500處理較好，說明增施硅鈣鉀鎂肥能增加土壤養(yǎng)分，提高土壤有效磷和速效鉀含量。

2.3 不同處理煙草平頂期農(nóng)藝性狀的變化

從表3可以看出，平頂期不同硅鈣鉀鎂肥處理煙草農(nóng)藝性狀（葉長、葉寬、葉面積、株高、莖粗圍、節(jié)距）均優(yōu)于T0，其中T1 500、T1 125處理除莖圍外的各農(nóng)藝性狀均顯著高于T0;T1 500處理較好，最大葉長、最大葉寬、最大葉面積分別達到69.00 cm、29.80 cm、1 303.63 cm2，株高、莖圍、節(jié)距分別達到112.00、8.50、4.90 cm。綜合來看，T1 500表現(xiàn)最好。

2.4 不同處理煙草根系形態(tài)的變化

由表4可以看出，隨著硅鈣鉀鎂肥施用量增加，煙草根系各形態(tài)指標均呈上升的趨勢，所有指標均在T1 500處理達到最大;與T0相比，T1 500處理根長密度、根表面積、根系體積、根尖數(shù)分別提高26.75%、38.94%、15.22%、36.46%。說明施用量為0～1 500 kg/hm2 時，增施硅鈣鉀鎂肥促進了煙草根系的發(fā)育，根系形態(tài)更優(yōu)。

2.5 不同處理煙草根系生理活性的變化

由表5可以看出，隨著硅鈣鉀鎂肥施用量增加，煙草根系生理活性指標均呈一直上升的趨勢，所有指標均在T1 500處理時達到最佳; 與T0相比，T1 500處

理根系TTC還原強度、根系TTC還原量、根系吸收面積、根系活躍吸收面積分別提高30.59%、3867%、34.57%、46.17%。說明施用量為0～1 500 kg/hm2 時，增施硅鈣鉀鎂肥后煙草根系活性明顯提升，吸收養(yǎng)分的功能更加強大。

3 討論與結(jié)論

土壤是烤煙生存的基質(zhì)，土壤氮、磷、鉀等養(yǎng)分的有效性隨pH值下降而降低，從而影響煙草生長發(fā)育[5，23]。施用生石灰、白云石粉等可調(diào)節(jié)土壤pH值，增加土壤鈣、鎂、有效磷、有效鉀含量[24]，改善煙株農(nóng)藝性狀[25]。硅鈣鉀鎂肥是一種新型的土壤調(diào)理劑，許多研究表明其在改良土壤結(jié)構(gòu)及理化性狀[26]、提高土壤pH值和養(yǎng)分含量[27]等方面有作用明顯。粟方亮等研究表明，硅鈣鉀鎂肥可明顯提高土壤pH值以及養(yǎng)分含量[28]。王建康等報道，硅鈣鉀鎂肥不僅可提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)，還可使土壤pH值提高0.1～0.80，且硅鈣鉀鎂肥用量越高，土壤pH值提高效果越明顯[29]。本試驗表明，增施硅鈣鉀鎂肥后，土壤pH值明顯升高，收獲期梯度處理的土壤pH值提高 0.13～0.33，且土壤養(yǎng)分含量提高。綜合來看T1 500處理較好，說明增施硅鈣鉀鎂肥能提高酸化土壤pH值，不僅能有效緩解土壤酸化加劇，還能提高土壤養(yǎng)分含量，改善植煙土壤環(huán)境。

研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH值降低不利于煙株生長發(fā)育，當根際土壤pH值降到5.4時，煙株根系質(zhì)量和葉面積減小，煙草生長發(fā)育明顯減緩[30]。而施用石灰，可提高煙草葉面積和葉綠素含量，改善煙草農(nóng)藝性狀，但長期施用容易破壞土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)[31]。研究結(jié)果顯示，施用硅鈣鉀鎂肥顯著提高了煙草的株高、莖圍，同時增加了煙草葉片SPAD值、葉片數(shù)、葉面積，促進了煙草的生長發(fā)育[17]。而作為新型的土壤調(diào)理劑，在施用量為750～1 500 kg/hm2時，硅鈣鉀鎂肥試驗處理長勢均明顯好于對照，其中以1 500 kg/hm2促進效果最好，表現(xiàn)為生長健壯、葉片增大，根系更加發(fā)達[32]。本試驗結(jié)果顯示，硅鈣鉀鎂肥梯度處理煙草農(nóng)藝性狀和根系指標均優(yōu)于T0處理（對照），其中以T1 500處理最佳，葉長、葉寬、葉面積均明顯增加，株高、莖圍、節(jié)距明顯提高，根系形態(tài)更加優(yōu)良，根系生理活性明顯提高，說明增施硅鈣鉀鎂肥促進煙草建成了優(yōu)良和強大的根系，煙株的生長發(fā)育和農(nóng)藝性狀得到改善。

綜上所述，硅鈣鉀鎂肥這種新型的土壤改良劑在煙草種植上同樣適宜，它可以調(diào)節(jié)土壤pH值，提高土壤養(yǎng)分含量，改善煙草根系發(fā)育和農(nóng)藝性狀，實現(xiàn)煙草行業(yè)持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境日益改善。綜合來看，在本試驗土壤酸度下，硅鈣鉀鎂肥以用量為1 500 kg/hm2的效果最好，但實際應用中還需要根據(jù)土壤pH值進行合理調(diào)整。

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