天脊土壤調(diào)理劑在湘南紅壤旱地的應(yīng)用效果

龍艷麗，陳 暢，黃 晶，高 鵬，高菊生

（1. 祁陽市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湖南 祁陽 426101；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院衡陽紅壤實(shí)驗(yàn)站，湖南 祁陽 426101；3. 湖南省農(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)研究所，湖南 長沙 410125）

紅壤是湖南重要的土壤資源，主要存在酸性強(qiáng)、土質(zhì)黏重等問題[1-2]，探索改良紅壤的新技術(shù)對培肥地力、保障國家糧食安全具有重要意義。土壤調(diào)理劑作為土壤改良的重要材料，已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用[3-6]。為了解天脊土壤調(diào)理劑在湖南省紅壤長期使用過程中對土壤理化性質(zhì)的改變、農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響以及對土壤有無副作用，筆者自2015 年開始，在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院紅壤實(shí)驗(yàn)站內(nèi)的紅壤旱地開展了天脊土壤調(diào)理劑的應(yīng)用效果研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于湖南省祁陽市文富市鎮(zhèn)官山坪村的中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院紅壤實(shí)驗(yàn)站內(nèi)(111°52′ E，26°45′ N)，海拔150～170 m，地處中亞熱帶，年均氣溫18℃，≥10℃積溫5 600℃，年降雨量1 255 mm，年蒸發(fā)量1 470 mm，無霜期約300 d，年日照時數(shù)1 610 h。土壤為第四紀(jì)紅土母質(zhì)發(fā)育的紅壤。試驗(yàn)地平整、方正，排灌方便，土壤肥力適中，周邊土壤分布均勻。試驗(yàn)開始時0～20 cm 土壤基本理化性狀為：pH 值6.57，有機(jī)質(zhì)9.15 g/kg，全氮0.78 g/kg，堿解氮59.0 mg/kg，全磷0.4 g/kg，有效磷8.0 mg/kg，速效鉀217.0 mg/kg，交換性鋁4.3 mg/kg，陽離子交換量9.7 mg/kg。

1.2 供試材料

天脊土壤調(diào)理劑由天脊煤化工集團(tuán)股份有限公司現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技分公司提供，其他供試材料在市場上自行采購。

1.3 試驗(yàn)方法

2015—2019 年共種植花生（2015 年）、玉米（2016年）、油菜（2017 年）、紅薯（2017 年）、大豆（2018 年）、花生（2019 年）等6 茬作物，均按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣進(jìn)行常規(guī)施肥，試驗(yàn)設(shè)施天脊土壤調(diào)理劑900 kg/hm2（處理1）、天脊土壤調(diào)理劑1 800 kg/hm2（處理2）、生石灰900 kg/hm2（處理3）、生石灰1 200 kg/hm2（處理4）和不施土壤修復(fù)劑（即常規(guī)施肥作對照）5 個處理。每個處理重復(fù)3 次，按隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為10 m×4 m= 40 m2。區(qū)間設(shè)置隔離區(qū)，小區(qū)實(shí)行單灌單排，避免串灌串排。各處理除土壤修復(fù)劑施用不同外，其他農(nóng)事操作均按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤調(diào)理劑對產(chǎn)量的影響

增施天脊土壤調(diào)理劑或生石灰能明顯增加2015—2019 年各茬作物的年均產(chǎn)量，較對照增產(chǎn)22.5%～31.5%，其中以處理2 （施天脊土壤調(diào)理劑1 800 kg/hm2）的增產(chǎn)幅度最大，達(dá)31.5%，并且顯著高于對照（見表1）。

表1 不同處理各茬作物產(chǎn)量比較

2.2 土壤調(diào)理劑對土壤pH 值的影響

增施天脊土壤調(diào)理劑和生石灰都能明顯提高土壤pH 值，施天脊土壤調(diào)理劑和生石灰后，隨著試驗(yàn)?zāi)晗薜脑黾油寥纏H 值逐漸增加，2019 年土壤pH 值較試驗(yàn)開始時提高了0.75～1.22，但常規(guī)施肥（CK）2019 年的土壤pH 值較試驗(yàn)開始時只增加了0.01（見圖1）。

圖1 土壤調(diào)理劑對土壤pH 值的影響

2.3 土壤調(diào)理劑對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

施用天脊土壤調(diào)理劑和生石灰都能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，土壤有機(jī)質(zhì)含量均隨著施用年限的增加而呈增加的趨勢，但常規(guī)施肥（CK）從2018 年開始出現(xiàn)明顯下降，5 a 后，各處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量較試驗(yàn)開始時的初始值（9.2 g/kg）增加了17.9%～41.9%，其中，處理2（施天脊土壤調(diào)理劑1 800 kg/hm2）的土壤有機(jī)質(zhì)含量較對照提高了7.7%（見圖2）。

圖2 土壤調(diào)理劑對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

2.4 土壤調(diào)理劑對土壤堿解氮含量的影響

各處理的土壤堿解氮含量隨著年限的增加總體上呈下降趨勢（見圖3），經(jīng)5 a 后，各處理的土壤堿解氮含量較試驗(yàn)開始時降低了22.1%～30.7%，其中，施天脊土壤調(diào)理劑（處理1 和處理2）的土壤堿解氮含量降低了4.4%～5.6%，其降幅大于處理3 和處理4（施用石灰）。施天脊土壤調(diào)理劑后作物可能增強(qiáng)了對土壤中氮素的吸收以提高產(chǎn)量，從而降低了土壤堿解氮含量。

圖3 土壤調(diào)理劑對土壤堿解氮含量的影響

2.5 土壤調(diào)理劑對土壤有效磷含量的影響

各處理的土壤有效磷含量隨著年限的增加總體上也呈下降趨勢（見圖4），5 a 后，各處理的土壤有效磷含量較試驗(yàn)開始時降低了12.5%～42.8%，其中，處理1（施天脊土壤調(diào)理劑900 kg/hm2）的土壤有效磷含量較對照（CK）降低了9.9%。

圖4 土壤調(diào)理劑對土壤有效磷含量的影響

2.6 土壤調(diào)理劑對土壤速效鉀含量的影響

各處理的土壤速效鉀含量均隨著年限的增加而降低，5 a 后，各處理的土壤速效鉀含量較試驗(yàn)開始時降低了42.0%～59.6%，且施天脊土壤調(diào)理劑的降幅（處理1 和處理2 分別為52.7%和59.6%）大于施用石灰處理（處理3 和處理4 分別為42.0%和43.5%），處理1 和處理2 的土壤速效鉀含量分別較對照降低了6.1%和19.8%（見圖5）。其原因可能是天脊土壤調(diào)理劑和石灰的施入提高了土壤pH 值，從而增強(qiáng)土壤對鉀的吸附。

圖5 土壤調(diào)理劑對土壤速效鉀含量的影響

2.7 土壤調(diào)理劑對土壤交換性鋁和陽離子交換量的影響

陽離子交換量可以作為評價(jià)土壤保水保肥能力的指標(biāo)，是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)之一。在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上連續(xù)施天脊土壤調(diào)理劑和石灰5 a 后，土壤交換性鋁和陽離子交換量發(fā)生了明顯變化（見表2）。施天脊土壤調(diào)理劑和石灰后土壤交換性鋁隨著施用年限的增加而降低，5 a 后，處理1～4 的土壤交換性鋁從試驗(yàn)前的4.3 mg/kg 分別下降為3.0、3.0、3.3和3.6 mg/kg，而常規(guī)施肥處理（CK）的土壤交換性鋁含量從試驗(yàn)前的4.3 mg/kg 增加到了5.1 mg/kg。施用天脊土壤調(diào)理劑和石灰后土壤陽離子交換量隨著施用年限的增加而增加，5 a 后，處理1～4 的土壤陽離子交換量從試驗(yàn)前的9.7 mg/kg 分別增加到了12.8、12.7、10.1 和10.1 mg/kg，而常規(guī)施肥處理（CK）的土壤陽離子交換量從試驗(yàn)前的9.7 mg/kg 降低為9.6 mg/kg。

表2 土壤調(diào)理劑對土壤交換性鋁和陽離子交換量的影響（mg/kg）

3 小 結(jié)

在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上，施天脊調(diào)理劑或石灰均能提高作物產(chǎn)量，且施天脊調(diào)理劑的效果優(yōu)于石灰，以處理2（施天脊調(diào)理劑1 800 kg/hm2）的增產(chǎn)幅度最大，各茬作物的年均產(chǎn)量較常規(guī)施肥（CK）增加31.5%，達(dá)顯著水平。施天脊調(diào)理劑或生石灰5 a 后，均能有效提高土壤pH 值和土壤有機(jī)質(zhì)含量，且以施天脊調(diào)理劑的效果更好。綜合考慮增產(chǎn)和提肥作用及成本，認(rèn)為在湘南紅壤旱地施天脊調(diào)理劑900 kg/hm2較為合適，同時應(yīng)注意根據(jù)土壤基礎(chǔ)肥力情況優(yōu)化氮、磷、鉀肥的施用量。