福建酸性紅壤施用鈣鎂型土壤調(diào)理劑的效果研究

張明來

（福建省上杭縣土壤肥料技術(shù)站，福建 上杭 364200）

土壤酸化是土壤肥力退化和土壤環(huán)境質(zhì)量下降的重要影響因素，土壤酸化加劇了養(yǎng)分離子的淋溶，使土壤肥力降低［1］。福建紅壤分布廣泛，多為酸性土壤，地帶性分布明顯，丘陵山地區(qū)域紅壤特性顯露，受成土母質(zhì)和成土因素的影響，具有“酸、瘠、毒、板、漏”的特性［2-4］。有研究顯示，南方旱地酸性土壤栽培作物時(shí)，會(huì)破壞某些植物體內(nèi)原生質(zhì)膜的透性，導(dǎo)致減少農(nóng)作物對(duì)鈣、鎂、鉀等元素的吸收，農(nóng)業(yè)產(chǎn)出率較低［5］。不同地區(qū)土壤中鈣和鎂豐缺狀況不一，梁偉［6］采用GIS技術(shù)研究表明福建耕地土壤鎂素限制占全省耕地面積的85%；林鋒［7］研究表明土壤酸化也會(huì)導(dǎo)致鈣的淋失，山地紅壤缺鎂更為嚴(yán)重；唐莉娜等［8］研究表明福建全省水田有27.6%的土壤缺鈣。不當(dāng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施易導(dǎo)致土壤酸化，如長(zhǎng)期施用化肥導(dǎo)致土壤酸化，氮肥尤為嚴(yán)重［9］。王海斌等［10］研究表明隨著茶樹樹齡的增加，茶樹根際土壤酸度加劇，茶葉產(chǎn)量降低，茶葉品質(zhì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；錢曉雍［11］和文方芳［12］研究表明隨著設(shè)施菜地種植年限的增加，土壤pH值逐步降低。

改良土壤性狀、提高耕地生產(chǎn)潛力的技術(shù)方法有很多，如客土培肥、綠肥還田、精細(xì)耕作或者使用土壤調(diào)理劑等。其中，土壤調(diào)理劑能夠調(diào)節(jié)土壤pH值，補(bǔ)充土壤鈣、鎂等營養(yǎng)元素，防止土壤酸化、板結(jié)，保持水份，提高土壤肥力，增強(qiáng)作物抗逆性，遏制土傳病害，緩解作物缺素癥狀，提高作物對(duì)養(yǎng)分的吸收和化肥利用率，增加作物產(chǎn)量，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)［13-15］。針對(duì)福建酸性紅壤鈣鎂限制較大的現(xiàn)狀，本試驗(yàn)采用鈣鎂型土壤調(diào)理劑，研究了其對(duì)花椰菜生產(chǎn)的影響，旨在為今后南方酸性土壤理化性狀改善，改良酸性土壤障礙，農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況和供試材料

試驗(yàn)地位于上杭縣白砂鎮(zhèn)梧田村西洋段，東經(jīng)116°36′8.13″～116°36′9.61″之間，北緯25°6′48.54″～25°6′49.59″之間，地勢(shì)平坦、形狀整齊規(guī)則，面積1.2 m×667 m。土壤類型為灰黃泥田。試驗(yàn)前基礎(chǔ)土樣理化性狀：有機(jī)質(zhì)26.2 g/kg、堿解氮225.4 mg/kg、有效磷86.3 mg/kg、速效鉀186.8 mg/kg、pH值5.2、土壤容重1.27 g/cm3，前季作物為甜玉米。

供試作物：花椰菜，品種為臺(tái)寶青梗，一般大田生育期65 d。

供試土壤調(diào)理劑：鈣鎂型土壤調(diào)理劑，主要以凈化磷酸副產(chǎn)物萃余酸與碳酸鈣、碳酸鎂置反應(yīng)槽化學(xué)反應(yīng)合成后經(jīng)破碎篩分制成，由福建甕福紫金化工股份有限公司提供。質(zhì)量符合NY/T 3034—2016《土壤調(diào)理劑通用要求》，技術(shù)指標(biāo)：含CaO 20.3%、MgO 12.7%、P2O510.2%，pH值10.5，粉劑，適用于酸性土壤。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)參照NY/T 2271—2016《土壤調(diào)理劑效果試驗(yàn)和評(píng)價(jià)要求》［16］進(jìn)行。設(shè)4個(gè)用量處理：0、750、1125、1500 kg/hm2，以施用量0為對(duì)照（CK）。每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，共12個(gè)小區(qū)，每小區(qū)2畦，小區(qū)面積22 m2（長(zhǎng)10 m×寬2.2 m）。

1.3 試驗(yàn)過程與田間管理

田間管理遵循“最適”和“一致”原則，除土壤調(diào)理劑的施用量外，施肥、防治病蟲、澆水等一切其他農(nóng)藝措施均嚴(yán)格一致。土壤調(diào)理劑結(jié)合整地隨基肥一并施于土壤表面，各處理旋耕機(jī)旋耕起畦，基肥為商品有機(jī)肥3750 kg/hm2、硫酸鉀復(fù)合肥750 kg/hm2（15-15-15）、硼 砂15 kg/hm2。8月26日播種育苗，9月26日移栽定植，栽植密度22498株/hm2，11月10日現(xiàn)蕾前施硫酸鉀復(fù)合肥750 kg/hm2。11月16日開始采摘測(cè)產(chǎn)，12月3日采收結(jié)束，分6批次采收。

1.4 調(diào)查取樣與分析測(cè)試

2018年8月13日采集基礎(chǔ)土樣，試驗(yàn)結(jié)束后12月3日采集各小區(qū)土樣。采樣深度為0～20 cm，梅花形多點(diǎn)混合，用竹片每個(gè)點(diǎn)取1 kg，剔除草根等雜物，多點(diǎn)混合后四分法縮分，保留混合樣1 kg風(fēng)干。風(fēng)干后的土樣按照不同的分析項(xiàng)目要求分別研磨過篩，其中堿解氮、有效磷、速效鉀過2.0 mm篩，有機(jī)質(zhì)過0.25 mm篩，交換性鈣和鎂過0.15 mm篩，充分混勻后，裝入樣品瓶中備用［17］。

每次收獲時(shí)各小區(qū)單收單計(jì)產(chǎn)量。試驗(yàn)過程中詳細(xì)記載關(guān)鍵生育時(shí)段、生育指標(biāo)和長(zhǎng)相長(zhǎng)勢(shì)等。對(duì)不同處理每一次采收批次的花椰菜單獨(dú)計(jì)產(chǎn)并考查花球商品性，計(jì)算出各處理小區(qū)每批次采收的重量。每批次采收時(shí)各處理考查花球商品性，包括花球縱徑、花球橫徑、花球重、花球外觀、一級(jí)花球占比率。

干物質(zhì)養(yǎng)分含量的測(cè)定：收獲時(shí)取花球樣品，鮮樣1 kg在105℃下殺青30 min，在75℃下48 h烘至恒重，備用［18］。收獲期因多次計(jì)產(chǎn)，取第2～5批收獲時(shí)采集并制備儲(chǔ)存的花球樣品，用不銹鋼粉碎機(jī)粉碎過0.15 mm篩，每批次50 g充分混合共200 g，按四分法縮分為2份，每份100 g備用。

采用電位法測(cè)定基礎(chǔ)土樣懸液的pH，重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定土壤中有機(jī)質(zhì)，堿解氮的測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法，全磷采用氫氧化鈉熔融—鉬銻抗比色法，有效磷采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法，速效鉀采用乙酸氫鈉浸提—火焰光度法，交換性鈣、交換性鎂采用原子吸收分光光度法［17］。

植株養(yǎng)分含量測(cè)定：全氮采用蒸餾滴定法測(cè)定，全磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定，全鉀采用火焰光度法測(cè)定，全鈣和全鎂采用原子吸收分光光度法測(cè)定［19］。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和DPS 7.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤pH及養(yǎng)分性狀的影響

各處理耕層（0～20 cm）土壤pH值及養(yǎng)分性狀測(cè)定結(jié)果見表1?？梢钥闯?，土壤調(diào)理劑施用量為750～1500 kg/hm2時(shí)，隨施用量增加，土壤pH值呈上升趨勢(shì)，750、1125和1500 kg/hm2處理的土壤pH值分別為5.7、5.9和6.0，較CK分別提高了0.4、0.6和0.7個(gè)單位，均達(dá)到顯著差異水平，增幅分別為7.5%、11.3%和13.2%，說明施用土壤調(diào)理劑對(duì)改良土壤酸度、提高供試土壤pH值具有較為顯著的效果。有研究表明，花椰菜生長(zhǎng)過程中最適宜pH值為5.5～6.5［20］。本研究中，施用土壤調(diào)理劑后，土壤pH值符合花椰菜生長(zhǎng)最適的pH區(qū)間，為花椰菜生長(zhǎng)提供了一個(gè)好的土壤環(huán)境。

表1 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

結(jié)果還顯示，該土壤調(diào)理劑對(duì)提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷含量略有效果，但與CK相比差異不明顯。土壤調(diào)理劑的施用，明顯提高了土壤交換性鈣、交換性鎂含量，且隨著施用量的增加，土壤交換性鈣、交換性鎂相應(yīng)增加。其中，土壤交換性鈣的增加效果以1500 kg/hm2處理最佳，顯著高于其他處理；1125 kg/hm2處理相比CK也顯著提高。在土壤交換性鎂含量上，3個(gè)土壤調(diào)理劑施用處理均極顯著高于CK，且3個(gè)處理間差異也極顯著。施用供試土壤調(diào)理劑后，土壤中交換性鈣、交換性鎂、有效磷含量的提高，為花椰菜生長(zhǎng)提供了充足的養(yǎng)分，可以很大程度上緩解作物缺鈣、鎂癥狀。

2.2 不同處理對(duì)花椰菜花球氮、磷、鉀、鈣、鎂含量的影響

第2～5批混合樣測(cè)定結(jié)果見表2。結(jié)果顯示，該土壤調(diào)理劑對(duì)花球全氮和全鉀含量無影響。花球全磷含量，3個(gè)土壤調(diào)理劑處理表現(xiàn)為施用量1500 kg/hm2>1125 kg/hm2>750 kg/hm2，1500 kg/hm2處理顯著高于CK，其他兩個(gè)處理與CK間無差異，3個(gè)土壤調(diào)理劑處理間無差異?；ㄇ蛉}含量，表現(xiàn)為1500 kg/hm2>1125 kg/hm2>750 kg/hm2，處理1500 kg/hm2顯著高于CK和750 kg/hm2?；ㄇ蛉V含量與CK比均有一定提高，但差異不顯著?？梢姡S土壤調(diào)理劑施用量增加花球全磷、全鈣、全鎂含量也有相同提高的趨勢(shì)，這為花椰菜生長(zhǎng)發(fā)育中有機(jī)化合物的合成和新陳代謝奠定了較好的營養(yǎng)物質(zhì)基礎(chǔ)。

表2 不同處理對(duì)花椰菜花球氮、磷、鉀、鈣、鎂含量的影響

2.3 不同處理對(duì)花椰菜成熟采收期及商品性的影響

表3 表明，施用土壤調(diào)理劑后，縮短了花椰菜的生育時(shí)期，花椰菜大量成熟采收的時(shí)間將提前5 d。各處理花椰菜的采收主要是集中在第二、第三采收批次，其中用量750 kg/hm2采收比重最大，其 次 分 別 為1500 kg/hm2、1125 kg/hm2、CK?？梢姡傮w采收時(shí)間上，CK處理較施用土壤調(diào)理劑處理有所推遲，供試土壤調(diào)理劑可以不同程度地縮短花椰菜的生育時(shí)期，促進(jìn)花椰菜提前成熟，為花椰菜提早集中上市，提高經(jīng)濟(jì)效益奠定了基礎(chǔ)。

表3 不同處理對(duì)花椰菜成熟采收期的影響

花球商品性綜合平均值如表4。結(jié)果表明，花球縱徑，3個(gè)土壤調(diào)理劑處理表現(xiàn)為施用量1500 kg/hm2>750 kg/hm2>1125 kg/hm2，1500 kg/hm2處 理 極顯著高于其他3個(gè)處理，750 kg/hm2處理極顯著高于CK，1125 kg/hm2處理顯著高于CK?；ㄇ驒M徑、花球重，3個(gè)土壤調(diào)理劑處理表現(xiàn)為施用量1500 kg/hm2>1125 kg/hm2>750 kg/hm2，3個(gè)土壤調(diào)理劑處理間差異極顯著，且均極顯著高于CK?；ㄇ蛲庥^，施用 量1500和1125 kg/hm2表 現(xiàn) 為 緊 實(shí) 潔 白，750 kg/hm2尚緊實(shí)潔白，CK尚緊實(shí)略帶黃。一級(jí)花球占比率施用量1500、1125和750 kg/hm2比CK分別提高13.2、11.4和6.5個(gè)百分點(diǎn)。

表4 不同處理對(duì)花球商品性的影響

2.4 不同處理對(duì)花椰菜產(chǎn)量及效益的影響

各處理產(chǎn)量和效益數(shù)據(jù)見表5。結(jié)果表明，在相同耕作條件下，施用土壤調(diào)理劑增產(chǎn)效果明顯。與CK相比，施用量1500、1125和750 kg/hm2的增產(chǎn)幅度分別為44.8%、28.7%和21.5%，其中處理1500、1125 kg/hm2與CK之間差異分別達(dá)到極顯著和顯著水平。由此可見，適量增施土壤調(diào)理劑不僅有利于提早花椰菜成熟期也可促進(jìn)產(chǎn)量的形成，尤其施用量達(dá)到1125～1500 kg/hm2效果更明顯。

表5 不同處理對(duì)花椰菜產(chǎn)量和效益的影響

從效益分析看，施用土壤調(diào)理劑各處理雖然較CK生產(chǎn)成本有所增加，但其產(chǎn)量、產(chǎn)值、凈收益均有不同程度提高。與CK相比，處理1500、1125和750 kg/hm2分別凈增收12863、7980和6000元/hm2。CK處理所有生產(chǎn)成本30000元/hm2，產(chǎn)投比1.10∶1，土壤調(diào)理劑用量750、1125和1500 kg/hm2產(chǎn)投比分別達(dá)到1.30、1.36和1.51，比CK分別提高0.20、0.26和0.41。

3 討論

土壤酸堿度是影響土壤養(yǎng)分平衡和作物生長(zhǎng)的重要因素，pH的變化是酸性土壤自身性質(zhì)和外源堿性物質(zhì)共同作用的表現(xiàn)。一方面，針對(duì)土壤酸性障礙的改良，不同土壤類型以及造成土壤酸化的障礙所采取的方法也是不同的，如文方芳［12］研究表明種植年限與土壤pH值呈負(fù)相關(guān)，認(rèn)為可以通過減少水肥投入抑制土壤酸化。另一方面，不同的土壤改良劑和使用量作用也差別甚大，如解開治等［2］研究結(jié)果表明酸性土壤施用腐植酸、石灰、有機(jī)肥和脫硫灰均能提高土壤pH值和促進(jìn)高粱生長(zhǎng)。魏嵐等［22］研究向酸性土壤中施加堿渣、菇渣、污泥、泥炭等土壤調(diào)理劑，既可將堿渣、菇渣等廢棄物農(nóng)用，變廢為寶，又可改良酸性土壤，降低酸性土壤的鋁毒害，從而提高辣椒的產(chǎn)量和品質(zhì)。

針對(duì)南方紅壤酸化障礙和鈣鎂素缺乏障礙問題，本試驗(yàn)選取鈣鎂型土壤調(diào)理劑為研究對(duì)象，研究了該土壤調(diào)理劑對(duì)土壤理化性狀和花椰菜生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量產(chǎn)值的影響。從土壤理化性狀看，一方面本研究的土壤調(diào)理劑具有補(bǔ)充土壤鈣、鎂、磷等營養(yǎng)元素的特點(diǎn)，能引起土壤交換性鈣、鎂的增加，為作物生長(zhǎng)提供有效營養(yǎng)。通過增加鈣、鎂后，鈣、鎂容易與土壤結(jié)合形成土壤膠體，可增大土壤比表面積，增大土壤對(duì)致酸離子的吸附，降低交換性鋁的含量，進(jìn)而降低土壤的酸性［23］。酸性紅壤中增加鈣元素也可以減輕或者消除鐵、鋁過量存在對(duì)磷元素的抑制作用，在一定范圍內(nèi)具有活化磷的作用［24］，為花椰菜生長(zhǎng)提供穩(wěn)定、持續(xù)的磷素環(huán)境。另一方面施用供試土壤調(diào)理劑750～1500 kg/hm2，在克服土壤自身潛在的酸性釋放和緩沖性能后，均能有效改善土壤偏酸的環(huán)境，提高土壤pH值0.4～0.7個(gè)單位，土壤環(huán)境酸度達(dá)到花椰菜的最適pH值6.0～6.5［20］。土壤pH值對(duì)土壤養(yǎng)分的有效性具有一定的影響，本研究中不同pH下的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、交換性鈣、交換性鎂含量結(jié)果表明，土壤中的鹽基隨著土壤pH值正比例增加，至弱酸性（pH 6.0）時(shí)，土壤中的鹽基飽和度顯著提高，所提供的有效養(yǎng)分更豐富，土壤更肥沃，為保障花椰菜穩(wěn)定和持續(xù)性吸肥、緩解花椰菜缺素癥狀奠定基礎(chǔ)。

土壤酸化在一定程度上限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。陳平平［25］研究表明，酸化土壤將引起氮素利用效率降低，水稻生理進(jìn)程減緩發(fā)育，使水稻分蘗期推遲，降低水稻的有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率，造成產(chǎn)量下降。王海斌等［10］研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH值與影響茶葉性質(zhì)指標(biāo)茶多酚、茶氨酸、咖啡堿顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.95以上，隨著茶樹根際土壤酸度加劇，茶葉品質(zhì)呈下降趨勢(shì)?？梢姡寥浪峄绊懽魑锏陌l(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)。針對(duì)土壤酸化引起的一系列問題，通過合理施用土壤調(diào)理劑改良土壤，在很大程度上能緩解該矛盾。如陳平等［26］研究結(jié)果表明施用土壤調(diào)理劑可以改善土壤理化性狀，減輕土壤有害物質(zhì)的毒害，提高柑橘的產(chǎn)量，改善柑橘品質(zhì)，增加經(jīng)濟(jì)效益；魏嵐等［22］采用土壤盆栽試驗(yàn)，結(jié)果表明土壤調(diào)理劑能提高辣椒品質(zhì)，使辣椒根系鮮重、地上部鮮重和辣椒產(chǎn)量增加，辣椒Vc、可溶性糖含量顯著提高。本研究中，施用供試土壤調(diào)理劑750～1500 kg/hm2，花椰菜花球內(nèi)全氮、全磷、全鉀、鈣、鎂養(yǎng)分的吸收率顯著提高，為花椰菜有機(jī)化合物的合成和新陳代謝奠定了較好的營養(yǎng)物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于花椰菜生物學(xué)產(chǎn)量的形成。施用土壤調(diào)理劑處理花椰菜的集中采收期提前5 d，花球的商品外觀質(zhì)量、產(chǎn)量顯著提高，獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，施用土壤調(diào)理劑處理的花椰菜根腫病發(fā)病率明顯低于CK。總體而言，試驗(yàn)結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，合理施用土壤調(diào)理劑改良土壤，在一定程度上提高作物產(chǎn)量并改善品質(zhì)，可緩解土壤酸化限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的矛盾。

4 結(jié)論

施用供試鈣鎂型土壤調(diào)理劑明顯改善了福建地區(qū)酸性紅壤性狀，pH值以及土壤有效磷及交換性鈣、鎂含量提高，花椰菜產(chǎn)量增加，上市期提前，品質(zhì)得到較好改善。綜合來看，施用量1125～1500 kg/hm2時(shí)較為合理，以1500 kg/hm2效果最佳，可以實(shí)現(xiàn)土壤酸化高效治理和大幅增收雙重目標(biāo)。