不同土壤調(diào)理劑對酸性土壤的改良效果

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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