摘要:為研究硅鈣鉀鎂肥對煙田土壤pH值及煙草根系發(fā)育的影響,探討硅鈣鉀鎂肥在改良酸化土壤中的作用,并為煙葉優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)提供依據(jù),以煙草品種NC55為試材,在大田條件下,設置硅鈣鉀鎂肥不同用量梯度處理(T0、T750、T1 125、T1 500),進行系統(tǒng)取樣,并測定各指標。結(jié)果表明,在試驗梯度范圍內(nèi),隨著硅鈣鉀鎂肥用量的增加,土壤pH值和土壤養(yǎng)分明顯上升,根系形態(tài)更優(yōu),根系生理活性更強,煙草農(nóng)藝性狀明顯改善;其中T1 500(硅鈣鉀鎂肥施用量 1 500 kg/hm2)處理效果最好,收獲后土壤pH值比T0增加0.33,根系形態(tài)指標平均提高29.34%,根系生理活性指標平均提高37.5%。綜上所述,增施硅鈣鉀鎂肥提高了土壤pH值和土壤養(yǎng)分含量,促進了根系的發(fā)育,改善了煙草農(nóng)藝性狀,以硅鈣鉀鎂肥施用量為1 500 kg/hm2處理效果最好,但應用中還需要根據(jù)實際土壤pH值合理調(diào)整。
關鍵詞:煙草;硅鈣鉀鎂肥;酸性土壤;pH值;根系發(fā)育
中圖分類號:S572.06?? 文獻標志碼: A
文章編號:1002-1302(2020)19-0083-04
收稿日期:2019-09-20
基金項目:泰山產(chǎn)業(yè)領軍人才工程(編號:魯科字[2016]16號);國家重點研發(fā)計劃(編號:2018YFC190062-2)。
作者簡介:馬存金(1989—),男,山東新泰人,碩士,中級農(nóng)藝師,主要從事作物栽培生理及新型肥料研究。E-mail:macunjin@kingenta.com。
土壤酸化會明顯影響土壤微生物活動[1]、營養(yǎng)元素有效性和土壤保肥能力[2]等,影響土壤生產(chǎn)力和煙草生長發(fā)育。普査結(jié)果顯示,我國主要植煙土壤中有21%以上的土壤pH值低于5.5,屬于酸性土壤,不利于煙葉生長和優(yōu)良品質(zhì)的形成[3]。研究表明,土壤pH值低于5.0時,煙株生長受到抑制,各器官生物量下降[4],煙草農(nóng)藝性狀明顯變差[5],煙葉生產(chǎn)受到嚴重影響??梢?,改良酸化土壤迫在眉睫,對于提升酸化土壤煙草的生產(chǎn)能力和實現(xiàn)煙草行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
改良土壤的方法很多,如物理、化學、生物改良等[6-7],但不同方法的施用效果不一致[8-9]。施用石灰能降低酸性土壤酸度,但大量或長期施用不僅會導致土壤板結(jié),降低碳氮比和碳硫比[10],還會引起土壤養(yǎng)分失衡,導致作物減產(chǎn)[11-12],且連續(xù)多次施用石灰后,調(diào)節(jié)酸性土壤的效果明顯降低[13],還會對環(huán)境造成一系列不良影響[14]。因此,尋找更加經(jīng)濟環(huán)保的土壤調(diào)理劑,成為改良酸性土壤的一項重要工作[12]。
酸性土壤分布廣且持續(xù)改良難度大,已成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的限制因素,因此新型土壤改良劑前景廣闊[15]。硅鈣鉀鎂肥是磷石膏、鉀長石在高溫下煅燒成的堿性肥料,含有作物所需的營養(yǎng)元素,可有效克服石灰改良土壤的不足,是一種新型的環(huán)保型土壤改良劑。研究表明,酸性土壤上施用硅鈣鉀鎂肥可明顯提高土壤pH值,增強作物產(chǎn)量品質(zhì)和抗病性,土壤改良效果較好[16]。同期研究發(fā)現(xiàn),酸性土壤上施用硅鈣鉀鎂肥后,改土增產(chǎn)效果明顯,土壤pH值、有效磷、交換性鈣等明顯提升,作物產(chǎn)量和質(zhì)量也顯著提高,其效果優(yōu)于石灰和過磷酸鈣等肥料[17]。
研究表明,硅鈣鉀鎂肥的合理施用可以有效阻止土壤酸化進程,對于提升酸化土壤生產(chǎn)力、提高磷鉀資源利用水平和促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[18-19]。但是,由于硅鈣鉀鎂肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還未大量應用,對硅鈣鉀鎂肥在不同農(nóng)作物上的施用方法、施用量和施用效果等方面研究甚少。因此,本試驗立足山東省臨沂市植煙土壤酸化現(xiàn)狀,旨在研究硅鈣鉀鎂肥對酸性土壤pH值、根系形態(tài)及生理活性的影響,以期為探明硅鈣鉀鎂肥在酸化土壤中合理施用的方法、用量及效果提供依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
試驗地點位于山東省莒南縣相溝鄉(xiāng)中王祥村,試驗時間為2016年3月4日至10月17日,上一茬作物為煙草。煙草品種為NC55;試驗肥料分為硝硫基控釋肥和硅鈣鉀鎂肥(SiO2≥23.82%,CaO≥2413%,K2O≥5.02%,MgO≥9.67%,P2O5≥389%,pH值為9.20)2種,均由金正大集團提供;試驗地塊土壤類型為沙壤土,其中速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為70.59、26.97、117.46 mg/kg,有機質(zhì)含量為0.56%。
1.2 試驗設計
試驗共設4個處理,即T0為不添加硅鈣鉀鎂肥,T750為硅鈣鉀鎂肥750 kg/hm2,T1 125為硅鈣鉀鎂肥1 125 kg/hm2,T1 500為硅鈣鉀鎂肥1 500 kg/hm2。各處理所用復合肥料均為硝硫基控釋肥,用量均為600 kg/hm2,每個處理面積均為0.33 hm2,行距為120 cm,株距為50 cm??蒯尫屎凸桠}鉀鎂肥于起壟時施入,施用方式為條施。煙草移栽時間為2016年5月5日,采收結(jié)束時間為2016年9月25日,煙草生長期間各農(nóng)事操作一致,并做好數(shù)據(jù)的記錄。
1.3 測定項目與方法
在煙草施肥前、還苗期、旺長期、成熟期、采收結(jié)束后,各處理取0~20 cm土層土樣,自然風干,土壤基本理化指標按照常規(guī)方法[20]測定。煙草主要農(nóng)藝性狀指標測定選擇在烤煙平頂期,每個小區(qū)選20株煙草,進行記錄。
根系取樣采用土壤剖面法,以植株為中心取長120 cm(垂直于行向)×寬50 cm(沿行向)×深 40 cm 的全部土壤。土壤挖出后,裝入0.42 mm孔徑網(wǎng)袋,根系沖洗干凈并吸干后測定根系氯化三苯基四氮唑(TTC)還原強度、吸收面積、活躍吸收面積等根系活力指標,測定根系根長、根表面積、根尖數(shù)、根系體積等形態(tài)指標。各指標測定完成后,裝入樣品烘干袋并置于80 ℃烘箱中烘干至恒質(zhì)量,最后進行干質(zhì)量稱量。
根系質(zhì)量采用稱量法;根系活力采用氯化三苯基四氮唑還原法[21]進行測定,根系TTC還原總量(μg/h)=根系TTC還原強度[μg/(g·h)]×根系鮮質(zhì)量(g);根系總吸收面積及活躍吸收面積采用亞甲基藍吸附法[22]測定;根系長度(m)、根表面積(m2/m3)、根系體積(cm3/m3)、根尖數(shù)等形態(tài)指標采用EPSON根系掃描儀進行掃描和分析,并根據(jù)結(jié)果計算根長密度(m/m3)、根系體積(cm3/m3)、根表面積(m2/m3)等指標。
1.4 數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 18.0軟件進行均值和方差分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同處理煙草土壤pH值的變化
從表1可知,與播前相比,收獲后T0處理土壤pH值下降,而其他處理土壤pH值均升高;從還苗期開始,隨生育期推進,pH值均呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢,于成熟期達到最低,收獲后土壤pH值升高;收獲后硅鈣鉀鎂肥處理組的pH值比T0提高013~0.33,其中以T1 500處理pH值最高,與播前相比土壤pH提值高0.31;說明增施硅鈣鉀鎂肥能提高土壤pH值,有效緩解土壤酸化,綜合來看T1 500處理較好。
2.2 不同處理煙草土壤養(yǎng)分的變化
從表2可得,與播前比,各處理收獲后土壤養(yǎng)分含量變化呈現(xiàn)出一定規(guī)律,表現(xiàn)為速效氮、有機質(zhì)含量下降,而有效磷、速效鉀含量明顯升高。與T0相比,增施硅鈣鉀鎂肥處理速效氮、有機質(zhì)含量稍有升高,而有效磷、速效鉀含量明顯上升,其中T1125、T1 500處理各土壤養(yǎng)分含量較高。綜合來看,T1 500處理較好,說明增施硅鈣鉀鎂肥能增加土壤養(yǎng)分,提高土壤有效磷和速效鉀含量。
2.3 不同處理煙草平頂期農(nóng)藝性狀的變化
從表3可以看出,平頂期不同硅鈣鉀鎂肥處理煙草農(nóng)藝性狀(葉長、葉寬、葉面積、株高、莖粗圍、節(jié)距)均優(yōu)于T0,其中T1 500、T1 125處理除莖圍外的各農(nóng)藝性狀均顯著高于T0;T1 500處理較好,最大葉長、最大葉寬、最大葉面積分別達到69.00 cm、29.80 cm、1 303.63 cm2,株高、莖圍、節(jié)距分別達到112.00、8.50、4.90 cm。綜合來看,T1 500表現(xiàn)最好。
2.4 不同處理煙草根系形態(tài)的變化
由表4可以看出,隨著硅鈣鉀鎂肥施用量增加,煙草根系各形態(tài)指標均呈上升的趨勢,所有指標均在T1 500處理達到最大;與T0相比,T1 500處理根長密度、根表面積、根系體積、根尖數(shù)分別提高26.75%、38.94%、15.22%、36.46%。說明施用量為0~1 500 kg/hm2 時,增施硅鈣鉀鎂肥促進了煙草根系的發(fā)育,根系形態(tài)更優(yōu)。
2.5 不同處理煙草根系生理活性的變化
由表5可以看出,隨著硅鈣鉀鎂肥施用量增加,煙草根系生理活性指標均呈一直上升的趨勢,所有指標均在T1 500處理時達到最佳; 與T0相比,T1 500處
理根系TTC還原強度、根系TTC還原量、根系吸收面積、根系活躍吸收面積分別提高30.59%、3867%、34.57%、46.17%。說明施用量為0~1 500 kg/hm2 時,增施硅鈣鉀鎂肥后煙草根系活性明顯提升,吸收養(yǎng)分的功能更加強大。
3 討論與結(jié)論
土壤是烤煙生存的基質(zhì),土壤氮、磷、鉀等養(yǎng)分的有效性隨pH值下降而降低,從而影響煙草生長發(fā)育[5,23]。施用生石灰、白云石粉等可調(diào)節(jié)土壤pH值,增加土壤鈣、鎂、有效磷、有效鉀含量[24],改善煙株農(nóng)藝性狀[25]。硅鈣鉀鎂肥是一種新型的土壤調(diào)理劑,許多研究表明其在改良土壤結(jié)構(gòu)及理化性狀[26]、提高土壤pH值和養(yǎng)分含量[27]等方面有作用明顯。粟方亮等研究表明,硅鈣鉀鎂肥可明顯提高土壤pH值以及養(yǎng)分含量[28]。王建康等報道,硅鈣鉀鎂肥不僅可提升作物產(chǎn)量和品質(zhì),還可使土壤pH值提高0.1~0.80,且硅鈣鉀鎂肥用量越高,土壤pH值提高效果越明顯[29]。本試驗表明,增施硅鈣鉀鎂肥后,土壤pH值明顯升高,收獲期梯度處理的土壤pH值提高 0.13~0.33,且土壤養(yǎng)分含量提高。綜合來看T1 500處理較好,說明增施硅鈣鉀鎂肥能提高酸化土壤pH值,不僅能有效緩解土壤酸化加劇,還能提高土壤養(yǎng)分含量,改善植煙土壤環(huán)境。
研究發(fā)現(xiàn),土壤pH值降低不利于煙株生長發(fā)育,當根際土壤pH值降到5.4時,煙株根系質(zhì)量和葉面積減小,煙草生長發(fā)育明顯減緩[30]。而施用石灰,可提高煙草葉面積和葉綠素含量,改善煙草農(nóng)藝性狀,但長期施用容易破壞土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)[31]。研究結(jié)果顯示,施用硅鈣鉀鎂肥顯著提高了煙草的株高、莖圍,同時增加了煙草葉片SPAD值、葉片數(shù)、葉面積,促進了煙草的生長發(fā)育[17]。而作為新型的土壤調(diào)理劑,在施用量為750~1 500 kg/hm2時,硅鈣鉀鎂肥試驗處理長勢均明顯好于對照,其中以1 500 kg/hm2促進效果最好,表現(xiàn)為生長健壯、葉片增大,根系更加發(fā)達[32]。本試驗結(jié)果顯示,硅鈣鉀鎂肥梯度處理煙草農(nóng)藝性狀和根系指標均優(yōu)于T0處理(對照),其中以T1 500處理最佳,葉長、葉寬、葉面積均明顯增加,株高、莖圍、節(jié)距明顯提高,根系形態(tài)更加優(yōu)良,根系生理活性明顯提高,說明增施硅鈣鉀鎂肥促進煙草建成了優(yōu)良和強大的根系,煙株的生長發(fā)育和農(nóng)藝性狀得到改善。
綜上所述,硅鈣鉀鎂肥這種新型的土壤改良劑在煙草種植上同樣適宜,它可以調(diào)節(jié)土壤pH值,提高土壤養(yǎng)分含量,改善煙草根系發(fā)育和農(nóng)藝性狀,實現(xiàn)煙草行業(yè)持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境日益改善。綜合來看,在本試驗土壤酸度下,硅鈣鉀鎂肥以用量為1 500 kg/hm2的效果最好,但實際應用中還需要根據(jù)土壤pH值進行合理調(diào)整。
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