橫州市甜玉米種植地酸化土壤的改良方法探析

呂博文

（廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西南寧 530004）

近年來，甜玉米因獨(dú)特的口感和風(fēng)味而備受消費(fèi)者青睞，其市場(chǎng)需求量不斷攀升。甜玉米復(fù)種指數(shù)高、生產(chǎn)周期短、種植收益可觀等優(yōu)勢(shì)，使得甜玉米的種植面積也在迅速擴(kuò)大。廣西橫州市甜玉米大都種植在第四紀(jì)紅土母質(zhì)發(fā)育的赤紅壤上，長(zhǎng)期耕作導(dǎo)致土壤出現(xiàn)酸化嚴(yán)重、養(yǎng)分失衡、黏重板結(jié)等問題。加之復(fù)種指數(shù)高、偏施化肥、秸稈離田利用、有機(jī)投入嚴(yán)重不足，土壤酸瘦和隨之而來的鋁錳毒害已經(jīng)成為制約當(dāng)?shù)靥鹩衩桩a(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素。如果能解決以上問題，將有利于提高紅壤玉米地的單產(chǎn)和玉米生產(chǎn)效益，提升廣西壯族自治區(qū)優(yōu)質(zhì)甜玉米品牌形象，提質(zhì)增效，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收。同時(shí)，土壤改良是改良中低產(chǎn)田、保障糧食安全的重中之重，是落實(shí)“藏糧于地、藏糧于技”的重要手段。

1 基本情況

1.1 種植情況

橫州市位于廣西東南部，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，光照充足，雨量充沛，氣候溫潤(rùn)，無霜期長(zhǎng)，年均日照時(shí)間1 778 h，平均氣溫21.3 ℃，年平均降水量1 415 mm，全年平均無霜期326 d，宜種植甜玉米。目前，廣西玉米常年種植面積55 萬～58 萬hm2，約占全國(guó)的1/40；橫州市甜玉米種植面積超1.64 萬hm2，規(guī)模穩(wěn)居中國(guó)西南地區(qū)第一，被譽(yù)為“中國(guó)甜玉米之鄉(xiāng)”，從校椅青銅玉米集散中心發(fā)往全國(guó)各地的甜玉米日均量在75 萬kg 以上[1]。在銷售旺季，整個(gè)橫州市的甜玉米一天銷售量可達(dá)2 000 t。

1.2 品種情況

甜玉米屬禾本科玉米屬植物，也被稱為蔬菜玉米，是歐美、韓國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)主要的蔬菜之一。甜玉米富含水溶性多糖、維生素A、維生素C、脂肪和蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不僅營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，還具有甜美、新鮮、脆嫩的口感，因而備受消費(fèi)者喜愛。甜玉米植株較矮，分蘗能力強(qiáng)，果穗上有旗葉；其未成熟的籽粒為人們所食用，主要由胚乳和未成熟的穎果皮（子房壁）構(gòu)成，籽粒呈淡黃色或乳白色，胚較大，乳熟期果實(shí)柔嫩且味道鮮美。

目前，橫州市主要種植的甜玉米品種為閩雙色6 號(hào)和泰鮮甜2 號(hào)。閩雙色6 號(hào)綜合表現(xiàn)優(yōu)良，產(chǎn)量高、抗病和抗倒性較強(qiáng)，食味品質(zhì)和商品外觀品質(zhì)均較好，特別是籽粒顏色黃亮且排列整齊，不足之處是空稈率較高，耐熱性和耐密性較差。橫州市該品種甜玉米平均產(chǎn)量為13 779 kg·hm-2。泰鮮甜2 號(hào)綜合表現(xiàn)優(yōu)良，苗期長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，整齊度好，莖稈粗壯，熟期適中，適應(yīng)性強(qiáng)；玉米鮮棒苞葉緊實(shí)、品相佳，苞葉保綠度好，耐儲(chǔ)運(yùn)；穗棒粗大，籽粒飽滿，品質(zhì)優(yōu)。橫州市該品種平均產(chǎn)量為23 113.5 kg·hm-2。

1.3 土壤情況

1.3.1 主要土壤類型

紅壤是一種分布于中亞熱帶地區(qū)的特殊土壤，具有明顯的脫硅富鋁特征。廣西共分布有紅壤564.24萬hm2，除了南寧市、欽州市、北海市和防城港市外，其他市都有紅壤分布。其中，20.95 萬hm2的紅壤被用作耕地，占廣西旱地面積的22.98%，占紅壤土壤總面積的3.71%。紅壤的成土母質(zhì)主要來自花崗巖、砂頁巖風(fēng)化產(chǎn)物及第四紀(jì)紅土，土層深厚，呈現(xiàn)紅色，酸性至強(qiáng)酸性，pH 值在4.0～6.0；有機(jī)質(zhì)含量因土壤類型而異，但在赤紅壤和磚紅壤中含量較高。

1.3.2 土壤改良研究進(jìn)展

早在21世紀(jì)初，廣西已經(jīng)有專家學(xué)者對(duì)甜玉米種植土壤改良方面進(jìn)行研究。最開始是研究氮、鎂、硼對(duì)甜玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的效應(yīng)，在實(shí)驗(yàn)過程中找出了最佳的綜合施肥方案以改良土壤貧瘠問題。隨著環(huán)境問題逐漸嚴(yán)峻，世界各國(guó)的相關(guān)學(xué)者開始尋找化學(xué)肥料的有效替代品，以進(jìn)一步減少人類對(duì)土地的危害。微生物肥具有肥效高、本身無毒無害、不污染環(huán)境且成本較低、可節(jié)約資源等特點(diǎn)，是化學(xué)肥料的最有效替代品。2003 年，裴潤(rùn)梅等針對(duì)復(fù)合微生物肥料對(duì)甜玉米產(chǎn)量品質(zhì)及土壤特性的影響進(jìn)行研究，提出可通過使用微生物復(fù)合肥來達(dá)到土壤增肥固碳的效果[2]。2005 年，黃春燕等提出將局部灌溉技術(shù)運(yùn)用到甜玉米種植當(dāng)中可優(yōu)化生產(chǎn)效果[3]。2013 年，更加先進(jìn)的滴灌施肥技術(shù)，即水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用，為改善甜玉米品質(zhì)及土壤質(zhì)量提供了新的途徑。趙云雄研究了秸稈還田和施氮對(duì)兩熟玉米土壤碳庫及光能利用的影響，提出通過充分利用秸稈資源，不僅可以減緩農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室氣體排放，而且具有改善土壤質(zhì)量、提高土壤碳庫的重要作用[4]。

2 廣西甜玉米發(fā)展中面臨的土壤問題

2.1 酸化問題

橫州市甜玉米種植地土壤酸化問題十分嚴(yán)重。玉米秸稈還田率低，加上農(nóng)民過度使用農(nóng)藥、化肥、除草劑，使土壤酸化問題進(jìn)一步加劇。酸性土壤中游離鋁和交換性鋁濃度過高（鋁毒），還原態(tài)錳濃度過高（錳毒），pH 值偏低（氫毒），且營(yíng)養(yǎng)失衡、有機(jī)質(zhì)含量低，嚴(yán)重阻礙作物生長(zhǎng)。

酸化土壤中，鋁、錳離子會(huì)直接對(duì)甜玉米的根系產(chǎn)生毒害，影響根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，抑制植株生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致其死亡。鋁、錳離子的毒害作用主要體現(xiàn)在對(duì)根尖的破壞，導(dǎo)致根系發(fā)育不良、根尖褐化、根長(zhǎng)減少、根毛發(fā)育受阻，從而削弱植株對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收能力。此外，鋁、錳離子能進(jìn)入植物細(xì)胞，干擾細(xì)胞內(nèi)的代謝活動(dòng)，影響植物正常的生理功能。

2.2 營(yíng)養(yǎng)失衡

調(diào)查顯示，酸化土壤中總有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳、生物量有機(jī)碳、活性有機(jī)碳的占比較低，表層土有機(jī)質(zhì)流失嚴(yán)重，加上過度使用化學(xué)藥劑，導(dǎo)致甜玉米地的土壤營(yíng)養(yǎng)失衡。甜玉米生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)不充足，導(dǎo)致其產(chǎn)量和生產(chǎn)效益較低。

3 改良技術(shù)

3.1 使用濾泥、白云石粉降酸

廣西制糖產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，而濾泥產(chǎn)自糖廠，因此離原材料生產(chǎn)地很近，降低了改良成本[5]。糖廠使用亞硫酸氣體處理淀粉糖漿時(shí)，通過過濾器過濾出的非糖分有機(jī)物和無機(jī)質(zhì)雜質(zhì)統(tǒng)稱為濾泥，其主要組成包括硫酸鹽、亞硫酸鹽、淀粉、蛋白質(zhì)及纖維素等。濾泥中富含的有機(jī)質(zhì)、硫酸鹽和亞硫酸鹽等成分，賦予了其改善酸性土壤和緩解土壤重金屬毒害的潛在功能。

白云石粉的主要成分碳酸鈣和碳酸鎂能直接中和土壤中過多的氫離子，其作為酸性土壤改良劑具有見效快、反應(yīng)劇烈的特征。白云石粉對(duì)酸性土壤的影響程度取決于白云石粉的施用量和土壤的pH 值，白云石粉的濃度越高，對(duì)土壤pH 值的影響越大。需要注意的是，過高的土壤pH 值也會(huì)影響作物的生長(zhǎng)，因此施用白云石粉的濃度不宜過高，每667 m2施用量一般為100～200 kg，具體用量應(yīng)根據(jù)土壤pH 值適量調(diào)整。

3.2 增加磷含量緩解鋁的毒性

通過增加土壤中磷含量，可以有效緩解鋁的毒性作用。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在高磷鋁毒處理的條件下，各品種的相對(duì)株高、葉面積、地上及地下部分干重、根長(zhǎng)、根直徑、根系表面積及其活性、葉綠素含量及光合作用速率均優(yōu)于低磷鋁毒處理的狀況[6]。每千克干土可施P2O5100 mg、N 300 mg、K2O 200 mg、MgO 40 mg，肥料分別以尿素（含N 46%）、氯化鉀（含K2O 60%）、MgSO4·7H2O和過磷酸鈣（含P2O512%～14%）的形式加入。

3.3 運(yùn)用水肥一體化技術(shù)

1）有機(jī)肥的施用?？墒┯枚畏淹L(fēng)發(fā)酵的豬糞肥，每公頃用量為3 000 kg，以替代部分化肥[7]，不僅能夠提升甜玉米對(duì)光能、水分、溫度的利用效率，而且能顯著增強(qiáng)甜玉米對(duì)氮素的吸收能力，提升利用率。

2）運(yùn)用水肥一體化智能控制系統(tǒng)[8]。橫州市采用“一次基肥，全年分多次滴灌追肥”的方式改良甜玉米種植土壤。感測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)感測(cè)玉米何時(shí)需要灌溉和施肥；在此基礎(chǔ)上，通過自動(dòng)水肥系統(tǒng)，對(duì)水肥用量進(jìn)行精準(zhǔn)控制和協(xié)調(diào)供應(yīng)，為作物提供最佳的生長(zhǎng)環(huán)境；同時(shí)智能控制系統(tǒng)可以根據(jù)甜玉米生長(zhǎng)狀況調(diào)整水肥方案。水肥一體化技術(shù)將傳統(tǒng)灌溉、施肥方法與現(xiàn)代智能控制技術(shù)結(jié)合，通過可控管道系統(tǒng)供水、供肥，使水肥相融，更有效地為作物提供所需的養(yǎng)分和水分。

該系統(tǒng)可整合水和肥料輸送，使植物能夠有針對(duì)性、高效地吸收養(yǎng)分，提高化肥的利用率。化肥使用量的減少，相應(yīng)地減少了土壤中銨離子和硝酸離子的產(chǎn)生，一定程度上避免土壤酸化。這也最大限度地減少了養(yǎng)分浪費(fèi)，并降低了養(yǎng)分浸出的風(fēng)險(xiǎn)，而養(yǎng)分浸出可能導(dǎo)致環(huán)境污染。該系統(tǒng)還能夠?qū)⑺种苯泳_輸送到根部區(qū)域，最大限度地減少蒸發(fā)或徑流造成的水損失，這可以節(jié)省水資源并將土壤濕度保持在最佳水平。同時(shí)，滴灌技術(shù)可以減少灌溉水的沖擊力，降低了土壤侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)，水分流動(dòng)較為緩慢，減少土壤中鹽分的累積，降低土壤鹽堿化的風(fēng)險(xiǎn)。鹽堿化會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步加劇土壤酸化的問題。通過在不同生長(zhǎng)階段提供適量的水和養(yǎng)分，綜合水肥系統(tǒng)還可以提高作物產(chǎn)量并改善質(zhì)量。智能控制肥料的精確施用也大大減少了過量養(yǎng)分進(jìn)入地下水或附近水體的可能性，從而減輕了與養(yǎng)分污染相關(guān)的負(fù)面環(huán)境影響。自動(dòng)化系統(tǒng)還可以顯著減少灌溉和施肥所需的勞動(dòng)力和時(shí)間，這對(duì)于大規(guī)模農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)尤其有利。控制灌溉和養(yǎng)分施用可最大限度地降低水土流失風(fēng)險(xiǎn)，保持土壤結(jié)構(gòu)和肥力，確保資源高效配置，為農(nóng)民節(jié)省成本。該系統(tǒng)還可以調(diào)整集成系統(tǒng)以適應(yīng)不斷變化的氣候條件，確保作物在不斷變化的氣候條件中都能獲得所需要的水分和養(yǎng)分。

4 結(jié)語

針對(duì)橫州市面臨的甜玉米種植地土壤酸瘦、鋁毒和基礎(chǔ)地力不足等問題，探討了酸性土壤改良的方法和措施。1）濾泥作為一種來源豐富、成本低廉的改良劑，可以有效提升土壤pH 值，降低土壤中重金屬的毒性。白云石粉作為酸性土壤改良劑具有見效快、反應(yīng)劇烈的特點(diǎn)，但需要注意施用量不宜過高，以免影響作物生長(zhǎng)。2）增加磷含量可以緩解鋁的毒性作用，提高玉米的生長(zhǎng)狀況。3）可以通過施用有機(jī)肥和運(yùn)用高效節(jié)水灌溉水肥一體化技術(shù)可以提高土壤肥力，提升作物產(chǎn)量和質(zhì)量。這些方法和措施為改善酸性土壤提供了有效的途徑，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。