粉煤灰、磷礦粉與雞糞配施對果園酸性土壤修復效應及蘋果產(chǎn)量品質(zhì)的影響

張敬夫+劉金鑫+張忠蘭+楊守軍+史淑一

摘要：通過不同比例的粉煤灰、磷礦粉和雞糞混合施用，研究其對果園酸性土壤修復效應及蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。試驗共設4個處理，處理1：空白對照，處理2：粉煤灰3 150 kg/hm2+磷礦粉3 150 kg/hm2+雞糞5 250 kg/hm2，處理3：粉煤灰2 100 kg/hm2+磷礦粉2 100 kg/hm2+雞糞10 500 kg/hm2，處理4：粉煤灰1 050 kg/hm2+磷礦粉1 050 kg/hm2+雞糞15 750 kg/hm2。結果表明，在果實成熟期，處理2、3、4土壤pH值分別比對照提高了30.57%、27.73%、24.88%；處理3土壤堿解氮、速效鉀含量以及微生物總量顯著高于其它處理，但土壤緩沖能力低于處理4，有效磷含量低于處理2；處理3果實產(chǎn)量最高，品質(zhì)最優(yōu)，但與處理4間無顯著差異。綜合分析認為，本試驗條件下粉煤灰2 100 kg/hm2 +磷礦粉2 100 kg/hm2 +雞糞10 500 kg/hm2能有效地改良果園酸性土壤，促進果實增產(chǎn)提質(zhì)。

關鍵詞：粉煤灰；磷礦粉；雞糞；酸性土壤；pH值；土壤修復

中圖分類號：S661.106 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2017）08-0082-04

Abstract Flyash， phosphate rock and chicken manure were mixed and then were applied into acidic soil in apple orchard to evaluate the effects on acidic soil restoration and yield and quality of apple. The study contained four treatments， i.e. treatment 1： control； treatment 2： 3 150 kg flyash+3 150 kg phosphate rock+5 250 kg chicken manure per hectare； treatment 3： 2 100 kg flyash+2 100 kg phosphate rock+10 500 kg chicken manure per hectare； treatment 4： 1 050 kg flyash+1 050 kg phosphate rock +15 750 kg chicken manure per hectare. The results showed that the soil pH value of treatment 2， 3 and 4 increased by 30.57%， 27.73% and 24.88% respectively compared to control in the mature period of apple fruit.Under treatment 3， the available nitrogen and potassium contents and microorganism population in soil were the highest compared to the other treatments， but the soil buffering capacity and available phosphorus content were lower than that of treatment 4 and treatment 2， respectively. Although the fruit yield and fruit quality of treatment 3 were the best among the treatments， but no differences were seen between it and treatment 4. It is concluded that flyash， phosphate rock and chicken manure mixed at the level of 2 100， 2 100 kg and 10 500 kg per hectare could obviously meliorate acidic soil in apple orchard， and therefore increased fruit yield and quality.

Keywords Flyash；Phosphate rock； Chicken manure； Acidic soil； pH value； Soil restoration

膠東地區(qū)紅富士蘋果以其色澤艷麗、個大脆甜而著稱，也是當?shù)剞r(nóng)民的主要經(jīng)濟來源。在追求產(chǎn)量提升的大背景下，化學肥料的大量施用導致了果園土壤酸化并呈現(xiàn)逐年加重的趨勢，造成土壤退化和果實生理病害頻發(fā)，成為制約膠東地區(qū)乃至全國集約化果業(yè)生產(chǎn)的一個重大問題。當施用銨態(tài)氮肥時，在作物根系尚未吸收之前，由于微生物的硝化作用能導致硝酸的形成，而作物吸收NH+4的同時又會釋放H+；當施用硫肥時，硫化細菌利用能源的釋放將二氧化硫固定并形成硫酸；當施用磷肥時，水解產(chǎn)生的氫離子則直接導致反應區(qū)域土壤的酸化[1-4]。除了不當?shù)幕蕬么胧┩猓袡C肥施用不足導致土壤緩沖能力下降以及作物對堿基陽離子的大量吸收而土壤沒有得到及時的補充也是造成土壤酸化的重要原因[3]。

施用石灰被認為是酸性土壤改良較為經(jīng)典的方法。研究表明，石灰能抵消土壤中H+、Al3+的不良影響，增加土壤中Ca、P、Mg等營養(yǎng)元素的有效性，明顯提高土壤pH值，產(chǎn)量顯著增加[5，6]。雖然施用石灰對酸性土壤的矯治效果較為明顯，但長期施用或施用過多又會對作物生長起到抑制作用。陳建軍和郭和蓉等[7，8]分別采用不同的改良劑對酸性土壤進行改良，研究發(fā)現(xiàn)，施入改良劑后土壤交換性酸總量下降，交換性H+、Al3+含量降低，說明改良劑對酸性土壤改良效果明顯。目前，大部分酸性土壤改良劑僅用來調(diào)節(jié)土壤pH值，對土壤結構改善、土壤肥力提升效果均不明顯。endprint

粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物，因其具有較高的pH值常被用作酸性土壤改良劑[9]。我國磷礦資源豐富，但以中低品位居多，以致大量的磷礦資源在磷肥工業(yè)中難以發(fā)揮作用，而磷礦粉在酸性土壤中施用可以減輕土壤酸性對作物的影響[10]。雖然粉煤灰和磷礦粉對酸性土壤改良具有一定效果，但培肥地力的效應均不顯著[10，11]。雞糞富含有機質(zhì)，施入土壤后能提高土壤肥力，但作為改良劑對酸性土壤修復的效果較為緩慢。如何科學地研制酸性土壤改良劑產(chǎn)品，使其在培肥沃土的同時兼具改良酸性土壤的功效，目前鮮有報道。因此，本研究以不同比例的粉煤灰、磷礦粉和雞糞混合作為混合型酸性土壤改良劑，探討其對果園酸性土壤的修復效應以及對蘋果生長發(fā)育的影響機理。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及材料

試驗地設在山東省蓬萊市小門家鎮(zhèn)大狗李家村果園（37°24′33″～37°49′52″N，120°31′05″～121°06′18″E），土壤類型為棕壤，堿解氮96.52 mg/kg、有效磷1.16 mg/kg、速效鉀115.32 mg/kg，pH值4.26。試材為長勢相近的10年生紅富士蘋果樹（Malus domestica Borkh. cv. Red Fuji），株行距3 m×3 m。

所用混合型改良劑由磷礦粉、雞糞、粉煤灰按照不同比例混配而成。雞糞經(jīng)過腐熟處理、風干磨細，過2 mm篩備用，pH值7.9。磷礦粉由江蘇泰州長浦化學試劑有限公司提供，pH值6.8。粉煤灰由煙臺發(fā)電廠提供，pH值 11.2。

1.2 試驗設計

試驗于2014年3月底（萌芽前）進行，采用隨機區(qū)組設計，每處理為10棵樹，同行排列。共設4個處理，重復3次。改良劑的施用方法：以樹干為中心，在樹冠投影范圍內(nèi)，放射狀開挖6條施肥溝，溝寬20 cm、深30 cm左右，溝長與樹冠半徑相等，溝挖好后，將改良劑均勻撒在溝內(nèi)，然后將土回填。不同處理的改良劑施用量如表1所示。果園其他管理措施正常進行。

1.3 數(shù)據(jù)收集與測定方法

分別于2015年7月18日（幼果期），9月25日（果實膨大期）和10月23日（成熟期）進行土壤樣品采集。在蘋果園每處理的行間隨機選取1 m×1 m的樣方，在每一樣方中采取對角線取樣法選取5個采樣點，用土鉆分別采集0～20 cm土壤。土壤樣品風干、磨細，過1 mm篩備用。根際土的取樣方法按照 Wang等[12]的方法進行。于果實成熟期分別進行產(chǎn)量測定和果實品質(zhì)分析。

土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別采用堿解擴散法、鉬銻抗比色法和火焰光度法測定；土壤pH值采用玻璃電極法測定；土壤酸性緩沖性能采用0.1 mol/L HCl對土壤懸濁液進行滴定；果實糖度及硬度分別采用糖度計和硬度計進行測定，酸度測定采用中和滴定法；土壤微生物數(shù)量的測定采用平板計數(shù)法。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

用SAS（6.0版）系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)方差分析與多重比較。

2 結果與分析

2.1 混合型改良劑對土壤pH值的影響

由表2看出，在蘋果幼果期不同配比的改良劑均能顯著提高土壤pH值，其中處理2土壤pH值升高幅度最大，分別是對照、處理3和處理4的1.24、1.06倍和1.15倍；在蘋果膨大期，土壤pH值的變化趨勢與幼果期相似；在成熟期，處理2、3、4的土壤pH值分別比對照提高30.57%、27.73%和24.88%。

2.2 混合型改良劑對土壤緩沖性能的影響

不同配比的改良劑對果園酸性土壤緩沖性能的影響如表3所示。對照組土壤的緩沖性能從蘋果幼果期的0.23個pH值單位逐漸降低到成熟期的0.18個pH值單位。與對照相比，雖然不同配比的改良劑均能提高土壤的酸性緩沖性能，但處理4土壤的酸性緩沖性能最高，在果實成熟期為對照的7.72倍。

2.3 混合型改良劑對土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量的影響

從表4可以看出，與對照相比，不同配比的改良劑顯著提高了土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量。在蘋果幼果期，土壤堿解氮、速效鉀含量以處理4最高；在果實膨大期和成熟期，土壤堿解氮、速效鉀含量則以處理3最高。土壤有效磷含量始終以處理2最高，均顯著高于其它處理，在成熟期分別是對照、處理3、處理4的3.1、1.8、2.3倍。

2.4 混合型改良劑對土壤微生物數(shù)量的影響

不同配比的改良劑對成熟期果園土壤微生物數(shù)量產(chǎn)生不同的影響（表5）。處理4土壤的細菌數(shù)量最高，與其它處理差異顯著，其次為處理2、處理3，對照最低；放線菌數(shù)量以處理3最高，分別是對照、處理2和處理4的2.06、1.56倍和1.03倍；真菌數(shù)量同樣以處理3最高，對照最低，處理2和處理4 無差異。

2.5 混合型改良劑對果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

由表6可以看出，果實糖度以處理4最高，分別比處理3、處理2、對照增加0.25%、7.58%和12.92%，但方差分析表明，處理3和處理4的果實糖度無顯著差異。果實酸度以對照最高，顯著高于其它處理，其次為處理2、處理4，處理3最低。果實硬度和產(chǎn)量的變化趨勢與果實糖度相似，均以處理3最高，且處理3與處理4以及處理4與處理2間無著顯差異。

3 討論

本試驗結果表明，在蘋果幼果期和膨大期，處理2土壤pH值明顯高于其它處理。這主要是因為處理2粉煤灰和磷礦粉所占比例較大，粉煤灰自身堿性較強，而且磷礦粉能提供鈣及其它一些鹽基離子，導致土壤pH值升高[11-13]。酸性土壤的保肥能力以及對養(yǎng)分的儲存能力較低，造成了土壤有機物質(zhì)含量下降，一定程度上又降低了土壤的緩沖性能[14]。處理4土壤因施入雞糞數(shù)量最多，因此土壤的酸性緩沖能力最高。

當 pH值<5.5時，土壤中的磷酸根因與鐵、鋁結合形成磷酸鐵、磷酸鋁而被固定，磷的有效性降低[13]。土壤酸化導致NO-3、K+等養(yǎng)分離子的淋失加劇，其淋失量與土壤 pH 值呈較好的正相關性[15]。雖然處理2土壤的pH值高于處理3，但其雞糞施入量僅為處理3的50%，因此土壤的養(yǎng)分有效性低于處理3。endprint

土壤酸化改變了適宜土壤微生物生長的微生態(tài)環(huán)境，導致土壤有益微生物種群變化，細菌個體生長變小，生長繁殖速度降低，真菌和放線菌活性受到抑制。處理3土壤的微生物數(shù)量高于其他處理，一方面可能是因為處理3土壤的pH值利于某些真菌的生長，另一方面可能是因為改良劑的施入為微生物生長提供了較為合適的C/N，利于微生物的活動[16，17]。

不同配比的改良劑提高了土壤pH值和酸性緩沖性能，增加了微生物數(shù)量，改善了蘋果根際微域的有效養(yǎng)分狀況，促進了蘋果產(chǎn)量的提高。果園土壤理化性狀及生物學特性的改善以及氮、磷、鉀肥的平衡供給，提高了蘋果可溶性固形物含量和果實硬度，降低了果實酸度，改善了果實品質(zhì)[18，19]。

4 結論

由于磷礦粉、粉煤灰含有多種重金屬元素，如鎘、鉻、鉛等，不宜長期大量施用，而雞糞雖能提高土壤的緩沖性能，但對酸性土壤的改良效果較為緩慢。因此，綜合分析認為，本試驗條件下粉煤灰2 100 kg/hm2+磷礦粉2 100 kg/hm2+雞糞10 500 kg/hm2能明顯提高土壤pH值和緩沖性能，增加土壤的有效養(yǎng)分含量，提高土壤微生物總量和蘋果產(chǎn)量，改善果實品質(zhì)。

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