花生田土壤酸化改良集成技術研究與應用

楊同榮崔賢徐婷黃頌軍張金軍

(1.威海市文登區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村事務服務中心，山東 威海 264400；2.威海愛田農(nóng)業(yè)科技有限公司，山東 威海 264400)

文登區(qū)現(xiàn)有耕地4.93萬hm2，耕地土壤類型主要為棕壤和河潮土[1](棕壤、河潮土分別占全區(qū)可利用耕地的83.59%、13.9%)。1982年第二次土壤普查時，耕地的土壤pH值為6.4。2005—2015年，全區(qū)土壤pH值的變化范圍在3.09～8.74，平均值為5.52，較1982年時下降了0.88。根據(jù)國家土壤分級標準，文登區(qū)土壤呈微酸性(5.5～6.5)，土壤酸化已成為花生產(chǎn)量和品質(zhì)進一步提高的主要障礙因子[1]。適宜的土壤pH值是作物生長發(fā)育的基礎，土壤pH值狀況影響土壤N、P、K、Ga等元素的礦化、固定和吸收等。土壤的酸堿度對土壤養(yǎng)分的轉化，特別是對P和微量元素的有效性，有很大影響。在酸性土壤和石灰性土壤中，P常被Fe、Al、Ga固定為無效態(tài)。本文結合測土配方施肥技術的推廣應用，進行了土壤酸化集成技術在花生上的應用研究。

1 材料與方法

1.1 酸化花生田生石灰施用效果試驗

1.1.1 試驗設計

試驗設計6個處理：不施生石灰(CK)；施生石灰750kg·hm-2；施生石灰1125kg·hm-2；施生石灰1500kg·hm-2；施生石灰2250kg·hm-2；施生石灰3000kg·hm-2。設3次重復，小區(qū)隨機排列，小區(qū)面積45m2。生石灰粉碎后全部過60mesh篩。

1.1.2 試驗方法

試驗地土壤pH值在5.2～5.4范圍內(nèi)，前茬為玉米。試驗前取0～20cm土樣，測試堿解氮、有效磷、速效鉀含量及pH值。生石灰于春耕前均勻撒施于土壤表面，進行耕翻使生石灰與耕層土壤充分混勻，施入生石灰后7～10d內(nèi)盡量避免灌水。生石灰施用后，于花生開花下針期和飽果成熟期取0～20cm耕層土樣，測試各處理的土壤pH值。

1.2 酸化花生田測土配方施肥試驗

花生施肥配方試驗在一般肥力的水平下進行，采用不完全“3414”試驗設計，隨機排列，小區(qū)面積45m2。施肥前和收獲后分別取0～20cm土層土樣，分析其各養(yǎng)分含量。試驗在不施有機肥的情況下進行，其它田間管理措施同大田。

1.3 土壤酸化改良集成技術應用

在花生上應用土壤酸化集成技術面積1.6萬hm2，考察其應用效果48處，主要測定了花生應用土壤酸化集成技術(即在增施有機肥基礎上，施生石灰1500kg·hm-2和實施測土配方施肥技術)與習慣技術(即不施生石灰和不實施測土配方施肥技術)對提高土壤pH值和花生產(chǎn)量的影響。

2 結果與分析

2.1 施用生石灰對土壤pH及花生生育特性的影響

表1的試驗結果表明，施用生石灰后能顯著提高土壤的pH值，使已嚴重酸化的土壤恢復到比較適宜的土壤酸堿度。同時，隨著生石灰用量的增加，土壤pH值也隨之增大，用量達到1500kg·hm-2時，土壤pH值在花生飽果成熟期時就可恢復到適宜的水平，pH值為6.44。雖然再增加生石灰施用量仍能提高土壤pH值，但是對改良土壤酸化效果不明顯。因此，比較合理的生石灰施用量為1500kg·hm-2，土壤pH值在花生收獲時可由施用前的5.26提高到6.44。

表1 不同生石灰用量對土壤pH值、花生產(chǎn)量及結果情況的影響

田間試驗觀察表明，施生石灰比未施生石灰的花生根系發(fā)達、健壯，根瘤數(shù)量較多，單株根瘤數(shù)量增多10%左右。花生始花期到結莢期，施生石灰的花生植株生長健壯，葉色深綠，不施生石灰的則葉色呈黃綠色，植株發(fā)育不良[3]，花生地呈現(xiàn)不同的酸害現(xiàn)象，植株出苗晚、長勢弱、葉片少、褐色斑點多甚至連成片。

表1的試驗結果表明，施用生石灰均能顯著提高花生產(chǎn)量，隨著生石灰施用量的增加，花生產(chǎn)量也隨之不斷提高。當生石灰施用量達到1500kg·hm-2時，增產(chǎn)439.5kg·hm-2，增產(chǎn)12.3%；當施用量超過1500kg·hm-2后，增產(chǎn)量效果不明顯。當施用量為3000kg·hm-2時，增產(chǎn)量為484.5kg·hm-2，僅比施用量1500kg·hm-2時增產(chǎn)45kg，從增產(chǎn)和投入綜合分析，花生施用生石灰適宜用量為1500kg·hm-2?；ㄉ┯蒙液笾饕窃黾恿嘶ㄉ柟麛?shù)，實現(xiàn)花生產(chǎn)量增加的目的[3]。

2.2 測土配方施肥試驗結果

2.2.1 對產(chǎn)量的影響

對試驗結果進行統(tǒng)計計算。得出花生施肥回歸方程：

y=3968.1+163.65N+451.95P+214.35K-15.6NP-9.9NK+7.5PK-2.25N2-27.9P2-8.85K2。

方差分析得出花生F=343.5>F0.01=100.5，達到極顯著水平。

2.2.2 單位面積最高產(chǎn)量時氮、磷、鉀施肥量

根據(jù)肥料效應函數(shù)方程，產(chǎn)量Y對N(或P、K)的一階偏導數(shù)，并令其等于0。即可求得最高產(chǎn)量時每公頃所需的氮、磷、鉀用量。整理得出花生在耕地土壤養(yǎng)分堿解氮67～79mg·kg-1、速效磷14～18mg·kg-1、速效鉀52～69mg·kg-1范圍內(nèi)的施肥量為施N 100.5kg·hm-2，施P 71.25kg·hm-2，施K 115.5kg·hm-2，N∶P∶K=1∶0.7∶1.1，其對應產(chǎn)量5585.4kg·hm-2。同時，分析還看出，若超過求得的最大施肥量就會出現(xiàn)花生產(chǎn)量隨施肥量增加而導致產(chǎn)量下降的情況。但是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際中，所追求的并不是最高產(chǎn)量，而是最佳經(jīng)濟效益產(chǎn)量。上述施肥水平下的單位面積利潤并不是最大值。

表2 不同肥料用量對產(chǎn)量的影響

2.2.3 花生單位面積最大利潤時的施肥量

按照本地花生6.7元·kg-1、純氮6.5元·kg-1、單質(zhì)磷7.4元·kg-1、單質(zhì)鉀7.2元·kg-1計算。根據(jù)肥料效應方程可求得花生單位面積最大利潤時的施肥量，即花生施N 90.75kg·hm-2、施P 65.55kg·hm-2、施K 84.15kg·hm-2，N∶P∶K=1∶0.72∶0.98,其相應產(chǎn)量為5403kg·hm-2。

2.2.4 花生適宜施肥量

最大利潤時的施肥量，實際就是邊際利潤率等于0(R=0)時的施肥量。雖然其單位面積的利潤最大，但是其單位肥料的經(jīng)濟效益卻有所下降。一般情況下，為提高肥料的經(jīng)濟效益和獲得最優(yōu)的投資利潤，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通常選用R>0的施肥量。

邊際利潤率(R)是指單位肥料的純利潤和成本之比，不同R值的施肥量可用下式求得：

dy/dxi=qi(y+1)/py

式中，xi為各種肥料用量；dy/dxi為產(chǎn)量y對函數(shù)方程中的N、P、K的一階偏導數(shù)；qi為各種肥料價格；py為花生價格。通過計算得出花生施肥量與R的關系：N=92.1-19.2R，P=65.55-5.85R，K=84.15-4.8R。

由此可以看出，隨R值的減小，肥料投資增大。但施肥所獲得的利潤卻按漸減率增加。當R=0時，施肥利潤最大，而降至R=-1時，肥料投資利潤就會出現(xiàn)下降的情況。所以，要想獲得最佳的投資效益，必須采用R>0的施肥量。根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的具體實際，采用R=0.5時的施肥量比較合理，經(jīng)大田驗證，也比較適宜于當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際。由此選擇出花生適宜的施肥量，即施N 82.5kg·hm-2、P2O563kg·hm-2、K2O 80.25kg·hm-2。

表3 不同R值的施肥量及利潤

2.3 土壤酸化改良集成技術應用效果

2.3.1 顯著提高土壤pH值

考察和測定應用效果表明，應用集成技術可顯著提高土壤pH值，使已嚴重酸化的耕地土壤恢復和保持在花生生長發(fā)育所需的適宜的土壤pH值。應用集成技術，土壤pH值由5.22提高到6.51，而習慣技術的土壤pH值在5.12～5.22，呈現(xiàn)下降的趨勢。

2.3.2 顯著提高花生產(chǎn)量

48處花生的產(chǎn)量測產(chǎn)結果表明，應用集成技術能顯著提高花生產(chǎn)量，應用集成技術平均產(chǎn)量4173.0kg·hm-2，比習慣技術產(chǎn)量3486.0kg·hm-2平均增產(chǎn)687.0kg·hm-2，增產(chǎn)19.7%。

2.3.3 節(jié)本增效顯著

從大田應用集成技術的結果可以看出，應用集成技術不僅能顯著提高花生產(chǎn)量，同時還能顯著降低化肥施用量，實現(xiàn)了花生生產(chǎn)的節(jié)本增效。應用集成技術比習慣技術化肥施用量平均減少67.5kg·hm-2(純養(yǎng)分)，節(jié)省肥料投入408元·hm-2，節(jié)本增效達到5011.5元·hm-2。

3 小結與討論

應用土壤酸化集成技術后，能顯著提高土壤pH值，使已嚴重酸化的耕地恢復到花生生長發(fā)育所需的適宜土壤酸堿度。在集成技術應用中，生石灰一般3a施用1次，不需連年施用，生石灰的適宜用量為1500kg·hm-2。

硼、鉬等元素對花生生長發(fā)育起著重要作用，如果缺乏，則造成花生莢果秕、小甚至空殼，嚴重影響其產(chǎn)量[3]。而硼、鉬在酸化條件下，其活性大大降低，不能被花生正常吸收利用，限制了花生產(chǎn)量的提高。施用生石灰可提高土壤pH值，可使土壤中硼、鉬有效性提高[2]，利于花生的吸收利用，從而提高花生的飽果率，達到增產(chǎn)增效的目的。應用集成技術增產(chǎn)效果顯著，一般增產(chǎn)在15%左右。

施用生石灰改良酸化的土壤，應配套增施有機肥和實施測土配方施肥技術，通過增施有機肥和降低化肥用量，可防止土壤酸化和保持土壤pH值在適宜的范圍內(nèi)。

土壤酸化集成技術是一項改良土壤酸化、提高花生產(chǎn)量和品質(zhì)且易掌握操作的技術，應全面推廣應用。針對改良后的耕地土壤，如何維持其適宜的土壤酸堿度和防止其再酸化，需進一步研究。