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      不同土壤調(diào)理劑對酸性土壤的改良效果

      2015-10-09 05:25:38李志明李明德吳海勇廖世喜何旭明
      湖南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年3期
      關(guān)鍵詞:水穩(wěn)性攸縣亞科

      谷 雨,蔣 平,李志明,李明德,吳海勇,廖世喜,何旭明

      (1. 湖南省土壤肥料研究所,湖南 長沙410125;2. 湖南省土壤肥料工作站,湖南 長沙410005;3. 醴陵市土肥站,湖南 醴陵412200;4. 攸縣土肥站,湖南 攸縣412300)

      土壤酸化是土壤退化的表現(xiàn)之一,加速了營養(yǎng)元素的淋失,造成土壤肥力下降,嚴(yán)重影響作物生長[1],已經(jīng)成為制約我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要因素。我國各類酸化土壤面積近2 億hm2,其中湖南省作為重要的水稻產(chǎn)區(qū),酸化土壤面積占全省耕地面積的72.6%,近30年來酸化土壤耕地面積明顯增加,同時(shí)表現(xiàn)出進(jìn)一步酸化的趨勢。施用土壤調(diào)理劑是修復(fù)退化土壤的重要措施之一。土壤調(diào)理劑能有效改善土壤理化性狀和土壤養(yǎng)分狀況,并對土壤微生物產(chǎn)生積極影響,從而提高退化土壤的生產(chǎn)力[2]。目前,常用的土壤調(diào)理劑為石灰,但長期或大量使用石灰會引起土壤板結(jié),使土壤中鈣、鎂、鉀等元素失衡,從而導(dǎo)致作物減產(chǎn)[3]。國內(nèi)外的土壤調(diào)理劑品種繁多,不同調(diào)理劑的性質(zhì)與組成、作用機(jī)理以及在不同土壤類型上的施用效果差異較大[4]。因此,于2014年7~10月在株洲醴陵和攸縣開展小區(qū)試驗(yàn),研究不同土壤調(diào)理劑(石灰、酸易客、亞科豐)對酸性土壤的改良效果以及對水稻產(chǎn)量的影響,以期為酸性土壤改良提供科學(xué)方法。

      1 材料與方法

      1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

      試驗(yàn)在湖南省株洲市醴陵泗汾鎮(zhèn)農(nóng)場村和攸縣大同橋鎮(zhèn)大同村進(jìn)行,供試土壤分別為板頁巖發(fā)育的黃泥田和第四紀(jì)紅色粘土發(fā)育的紅黃泥田,供試土壤的基本理化性狀見表1。

      供試土壤調(diào)理劑有石灰、“酸易客”土壤調(diào)理劑(成都新朝陽作物科學(xué)有限公司)和“亞科豐”土壤調(diào)理劑(山西世紀(jì)亞科豐肥業(yè)有限公司),由全國農(nóng)技中心統(tǒng)一寄送。

      供試作物為水稻,醴陵市品種為H 優(yōu)518,攸縣品種為五豐優(yōu)369。

      表1 供試土壤的基本理化性狀

      1.2 試驗(yàn)方法

      1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理:處理1(CK),常規(guī)施肥(40%復(fù)合肥25 kg/667m2+尿素10 kg/667m2+氯化鉀5 kg/667m2);處理2,常規(guī)施肥+石灰(100 kg/667m2);處理3,常規(guī)施肥+酸易客土壤調(diào)理劑(80 kg/667m2);處理4,常規(guī)施肥+亞科豐土壤調(diào)理劑(50 kg/667m2)。每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù),共12個(gè)小區(qū),小區(qū)面積33 m2,按隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)間設(shè)隔離行,各小區(qū)間田埂用塑料薄膜鋪蓋至田間土表30 cm 以下,防止小區(qū)間串水串肥。各小區(qū)水稻均采取移栽種植,移栽密度為19.8 cm×19.8 cm。

      1.2.2 土壤調(diào)理劑的使用方法 早稻收割后把田翻耕、耙碎、整平,做好小區(qū)間的田埂,然后按處理把土壤調(diào)理劑均勻撒施在對應(yīng)的小區(qū)內(nèi),隨即耙勻。1~2 d后再施肥料,移栽水稻。

      1.2.3 樣品采集與分析 試驗(yàn)前取基礎(chǔ)土樣1 kg,水稻收獲后分小區(qū)采集耕作層(0~20 cm)混合土壤樣品1 kg,充分風(fēng)干,并按常規(guī)分析方法[5]測定土壤pH 值、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀等含量,以及陽離子交換量和水穩(wěn)性團(tuán)聚體量。土壤細(xì)菌、放線菌、真菌采用稀釋平板計(jì)數(shù)法測定[6]。水稻收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)取樣考種(采取五點(diǎn)取樣法,每點(diǎn)取1 株水稻),調(diào)查其有效穗數(shù)、每穗(株)總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重,測定每個(gè)小區(qū)的實(shí)際產(chǎn)量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003 和SPSS 13.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 不同土壤調(diào)理劑對土壤pH 值及理化性狀的影響

      從表2 中可以看出,醴陵、攸縣兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調(diào)理劑均能明顯提高土壤的pH 值,其中以處理4(亞科豐)的效果最為明顯,試驗(yàn)后土壤pH 值分別為5.67、5.56,比對照分別提高了0.65、0.53。在醴陵試驗(yàn)點(diǎn),施用亞科豐土壤調(diào)理劑對土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效鉀、陽離子交換量也有比較大的影響,其含量分別比對照提高2.6 g/kg、0.13 g/kg、22 mg/kg、4 mg/kg、0.2 cmol/kg;而施用石灰和酸易客的土壤,有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀也有一定程度提高。這說明施用這3種土壤調(diào)理劑均能有效調(diào)節(jié)pH 值,提高土壤肥力,其中以亞科豐土壤調(diào)理劑的改酸效果最好,其次為石灰,酸易客的改酸效果排第三。攸縣試驗(yàn)點(diǎn)各處理對土壤理化性狀的影響不明顯,其原因有待進(jìn)一步研究。

      2.2 不同土壤調(diào)理劑對土壤團(tuán)聚體的影響

      表2 不同處理對土壤理化性狀的影響

      土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元。維持以及提高團(tuán)聚體的穩(wěn)定性可提高土壤碳匯功能,減少溫室氣體排放;同時(shí),還可協(xié)調(diào)土壤中的水肥氣熱、維持和穩(wěn)固土壤疏松熟化層。因此,團(tuán)聚體穩(wěn)定性經(jīng)常被作為土壤結(jié)構(gòu)的指示因子。通常把大于0.25 mm 的團(tuán)聚體稱為土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是土壤中最好的結(jié)構(gòu)體,其數(shù)量與土壤的肥力狀況呈正相關(guān)[7-10]。通過干篩法可以獲得原狀土壤中團(tuán)聚體的總體數(shù)量,這些團(tuán)聚體包括非水穩(wěn)性團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體。

      由表3 可知,醴陵和攸縣兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)各處理間大于0.25 mm 的團(tuán)聚體總量差異較小,醴陵試驗(yàn)點(diǎn)的在96.2%~98.5%,略高于攸縣(95.6%~98.4%)。濕篩法獲得的團(tuán)聚體是土壤中的水穩(wěn)性團(tuán)聚體,水穩(wěn)性團(tuán)聚體及團(tuán)聚體的破壞率對保持土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要的貢獻(xiàn),因而比非水穩(wěn)性團(tuán)聚體更為重要。醴陵試驗(yàn)點(diǎn),施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調(diào)理劑,土壤中大于0.25 mm 的水穩(wěn)性團(tuán)聚體總量均比對照高,其中以處理4(亞科豐)的水穩(wěn)性團(tuán)聚體總量最高,破壞率最低;與對照相比,其水穩(wěn)性團(tuán)聚體總量增加了31.5個(gè)百分點(diǎn),而團(tuán)聚體破壞率降低了30.7個(gè)百分點(diǎn);處理2(石灰)土壤中大于0.25 mm 的水穩(wěn)性團(tuán)聚體總量高于處理1,但明顯低于處理3 和處理4;處理2 土壤中團(tuán)聚體的破壞率小于處理1,但明顯高于處理3 和處理4。而在攸縣試驗(yàn)點(diǎn),以處理2(石灰)土壤中大于0.25 mm 的水穩(wěn)性團(tuán)聚體總量最低,破壞率最高。這說明施用石灰有降低土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的趨勢,不利于形成和保持良好的土壤結(jié)構(gòu),有可能帶來土壤板結(jié)、水稻減產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。

      表3 不同處理對土壤團(tuán)聚體的影響 (%)

      2.3 不同土壤調(diào)理劑對土壤微生物數(shù)量影響

      土壤微生物是土壤中最活躍的部分,是土壤分解系統(tǒng)的主要成分,在推動(dòng)土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)換、能量流動(dòng)和生物地化循環(huán)中起著重要作用[11]。土壤中微生物的數(shù)量和種類可直接反映土壤肥力,但要受耕作制度、地理位置、土壤層次、植被、土壤肥力、氣候變化及土壤類型等諸多因素的影響[12-13]。從表4 中可以看出,施用土壤調(diào)理劑對土壤中的細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量均有不同程度的影響。醴陵、攸縣兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)各處理土壤的細(xì)菌數(shù)量分別比對照提高0.78×104、105.17×104cfu/g,說明這3種土壤調(diào)理劑均能提高土壤中細(xì)菌的數(shù)量。兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn),處理2 的放線菌的數(shù)量分別比對照少48.27×103、19.89×103cfu/g,說明石灰有殺滅土壤中放線菌的效果。

      2.4 不同土壤調(diào)理劑對水稻生物學(xué)性狀影響

      由表5 可知,施用3種土壤調(diào)理劑都能在一定程度上改善水稻的農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀,特別是亞科豐,其效果最明顯。與對照相比,處理4 的水稻株高增高了0.9~3.3 cm、有效穗增加了0.19 萬~0.80 萬穗/667m2、實(shí)粒數(shù)增加1.0~5.6 粒/穗、結(jié)實(shí)率提高了0~4.0個(gè)百分點(diǎn)、千粒重增重了0~0.2 g。

      表4 不同處理對土壤微生物數(shù)量的影響cfu/g

      2.5 不同土壤調(diào)理劑對水稻產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響及效益分析

      表5 不同處理對水稻生物學(xué)性狀的影響

      由表6 可知,施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調(diào)理劑均可提高水稻產(chǎn)量及產(chǎn)值。醴陵、攸縣兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均以處理4(亞科豐)的增產(chǎn)增值效果最明顯,其產(chǎn)量分別為549.8、544.2 kg/667m2,產(chǎn)值分別達(dá)1 517.4、1 502.0 元/667m2,分別比對照增產(chǎn)42.5、18.7 kg/667m2,增產(chǎn)率分別達(dá)8.4%、3.6%,產(chǎn)值分別增加了117.2、51.6 元/667m2。方差分析結(jié)果表明,各處理產(chǎn)量差異達(dá)到顯著水平,說明施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調(diào)理劑均能顯著提高水稻產(chǎn)量??鄢杀疽院?,醴陵、攸縣兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)各處理分別比對照增收55.8~117.2、6.1~51.6 元/667m2。各處理產(chǎn)投比從高到低排列依次為:亞科豐>石灰>酸易客,其中施用酸易客土壤調(diào)理劑的產(chǎn)投比較低的原因是該土壤調(diào)理劑的成本過高。

      3 結(jié)論

      試驗(yàn)結(jié)果表明,施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調(diào)理劑均能明顯提高土壤的pH 值,對土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、陽離子交換量、土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體也有一定的影響;其中,醴陵、攸縣兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均以亞科豐土壤調(diào)理劑的效果較好,土壤pH 值比對照分別提高了0.65、0.53,達(dá)到5.67 和5.56,有利于改善土壤理化性狀,提高土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

      施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調(diào)理劑可顯著提高土壤中大于0.25 mm 的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量,并增加其穩(wěn)定性。其中,以施用亞科豐土壤調(diào)理劑的土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體總量最高,破壞率最低;與對照相比,醴陵試驗(yàn)點(diǎn)土壤的水穩(wěn)性團(tuán)聚體總量增加了31.5個(gè)百分點(diǎn),而團(tuán)聚體破壞率降低了30.7個(gè)百分點(diǎn)。

      施用上述3種土壤調(diào)理劑可增加土壤中細(xì)菌的數(shù)量,而石灰對放線菌表現(xiàn)出抑制作用。醴陵、攸縣兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)各處理土壤的細(xì)菌數(shù)量分別比對照提高0.78×104~105.17×104cfu/g;兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn),施用石灰的土壤中放線菌數(shù)量分別比對照少48.27×103、19.89×103cfu/g。

      施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調(diào)理劑還可增加水稻的實(shí)粒數(shù),提高結(jié)實(shí)率,顯著提高水稻產(chǎn)量及產(chǎn)值。其中,醴陵和攸縣兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均以施用亞科豐土壤調(diào)理劑的處理產(chǎn)量、產(chǎn)值和產(chǎn)投比最高,分別為549.8和544.2kg/667m2、1517.4 和1502.0 元/667m2、0.98 和0.43。

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