不同土壤改良剂在红壤旱地上的应用效果

吴海勇，李明德，刘琼峰,2，戴子武，吴小丹

（1.湖南省土壤肥料研究所，湖南 长沙 410125；2.湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410125；3.湖南省浏阳市沙市镇农技站，湖南 浏阳 410300）

红壤旱地是我国南方重要的农业土壤资源，一直是开发利用研究的重点[1]。随着农业高速发展和石化燃料耗量增加，该区的土壤退化问题日益严重，主要表现为土壤紧实、侵蚀、酸化、元素失衡、化学污染、有机质流失和动植物区系的退化等，这些问题严重限制了土地生产力的发展[2-4]。应用土壤改良剂是修复退化土壤的重要措施之一[5]。研究表明，土壤改良剂能有效地改善土壤理化性状和土壤养分状况，并能对土壤微生物产生积极的影响，从而提高退化土壤的生产力[6-9]。但是，目前市面上的土壤改良剂品种繁多，而针对红壤旱地土壤状况的改良剂较少[8-9]。因此，本文选择熟石灰、腐殖酸钾、“地保一号”土壤调理剂3种改良剂应用于大豆种植上，研究了不同改良剂组合及不同用量对土壤理化性状及大豆产量的影响，旨在为红壤旱地开发和保护探寻最佳的土壤改良剂及其最佳用量，以期为红壤旱地生态恢复过程中土壤改良提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地点位于长江以南广阔的低山丘陵区的湖南浏阳沙市镇。该区属亚热带湿润季风气候区，年降雨量958～1 325 mm，年平均气温16.1℃，年无霜期230～270 d，平均相对湿度为80%。由于降水的时间分布不均且量少，降雨季节与强蒸发、高温炎热季节相叠合发生季节性干旱，6～9月间发生季节性干旱的概率高达60%。区内红壤旱地普遍存在着土壤贫瘠、酸化粘重、结构不良、肥力低下、易受侵蚀、流失严重等问题。

1.2 试验材料

1.2.1 供试土壤 土壤改良剂筛选试验和改良剂适宜用量试验分别在2008、2009年进行。供试土壤均为第四纪红色粘土发育的熟红土；其土壤的基本化学性状为，试验1：pH值为4.8、有机质17.2 g/kg、碱解氮94.0 mg/kg、有效磷6.3 mg/kg、速效钾141 mg/kg、交换性钙2.7 cmol/kg、交换性镁0.64 cmol/kg；试验 2：pH 值为 5.0、有机质 18.3 g/kg、碱解氮103.0 mg/kg、有效磷 11.6 mg/kg、速效钾 108.0 mg/kg、交换性钙 2.77 cmol/kg、交换性镁 1.02 cmol/kg。

1.2.2 试验材料 3种土壤结构改良剂分别为熟石灰、腐殖酸钾、土壤调理剂，土壤调理剂为台北森富生物科技公司产品“地保一号”。化学肥料为：尿素（含 N 46%），钙镁磷肥（含 P2O512%）、氯化钾（含K2O 60%）。

1.2.3 供试作物 供试作物为大豆，品种为湘豆14号。

1.3 试验设计

1.3.1 改良剂筛选试验 试验于2008年进行，设6个处理，以不施用调理剂的T1为对照，肥料、调理剂及其用量详见表1。小区面积30 m2，重复3次，完全随机区组排列。化肥、熟石灰、腐殖酸钾、土壤调理剂作基肥施，拌匀，土壤翻耕后均匀撒在土上面，然后耙平，深度为5 cm左右。尿素作追肥施用，在大豆出苗2叶一心时浇施或撒施。

表1 筛选试验各小区肥料施用量 （kg/667m2）

1.3.2 改良剂最佳用量试验 在2008年筛选出最佳改良剂组合后，于2009年进行此最佳组合适宜用量的研究，设置5个处理如下（详见表2）：C1，不施用改良剂，作为对照；C2～C5的改良剂用量分别为 0.5、1、1.5、2 倍常量。小区面积 30 m2，重复 3 次，完全随机区组排列。化肥、改良剂施用方法同上。

表2 适宜用量试验各小区肥料施用量 （kg/667m2）

1.4 土壤样品的采集和测产

试验前取基础土样；大豆收获后，测定每个处理耕层（0～20 cm）土壤的容重、孔隙度及含水量，并取样测定土壤有机质、土壤养分和土壤团粒结构。大豆收获时每个小区取考种样，单打单收，单计产，测定每个小区的实际产量。

1.5 测定项目及测定方法

土壤容重及孔隙度用环刀法测定；土壤机械稳定性团聚体采用干筛法测定；水稳性团聚体采用改进的Yoder法测定；土壤有机质的测定采用重铬酸钾容量法；土壤水解性氮的测定采用碱解扩散法；土壤有效磷的测定采用盐酸－氟化铵提取－钼锑抗比色法；土壤速效钾的测定采用乙酸铵浸提－火焰光度法；土壤pH（水∶土=2.5∶1）采用电位法。土壤团聚体破坏率计算参照文献[10]。

2 结果与分析

2.1 改良剂筛选试验结果

2.1.1 不同改良剂对土壤结构的影响 土壤团聚体是土壤肥力的调节中心，影响着土壤的孔隙度、持水性、通透性和抗蚀性。农学上通常以直径>0.2 mm水稳性团聚体含量判别土壤结构好坏，多的好，少的差[11]。由表3可知，不同处理>0.25 mm的水稳性团聚体含量依次为T4>T6>T5>T2>T3>T1。这表明3种土壤改良剂的施用，均能一定程度的改善土壤结构，其中以T4、T6的效果最明显，这可能是由于土壤改良剂都有一定的分散和粘着性，大水稳性团聚体数量增加。从团聚体破坏率也可以看出，T4、T6的团聚体破坏率要小于其他处理，这反映出腐殖酸钾和土壤调理剂对提高土壤团聚体稳定性、改善土壤结构有较好的效果。

表3 不同处理对水稳性团聚体组成及破坏率的影响（%）

2.1.2 不同改良剂对土壤养分的影响 不同改良剂处理的土壤酸碱度及养分状况见表4：T2～T6处理的pH值均比T1有所提高，这说明熟石灰和腐殖酸钾均能对土壤pH值起到缓冲作用，一定程度的降低土壤酸化作用；T2～T6处理有机质和碱解氮含量均稍高于对照处理，但有效磷、速效钾的含量均低于对照处理；T4、T6速效钾含量略高于T2、T3、T5；由于 T2和 T5均施用了熟石灰 50 kg/667m2，所以这两个处理的交换性钙的含量比其他处理的要高，分别为3.26、3.02 cmol/kg；T5和T6的交换性镁的含量比其他处理相对较高。总体上讲，3种土壤改良剂对养分的影响差异较小，而在酸化较严重的红壤地区，熟石灰对提高土壤交换性钙的作用较明显。

表4 不同处理对土壤养分及大豆产量的影响

2.1.3 不同改良剂对大豆产量的影响 从表4看出，大豆产量以对照处理T1最低，为95.93 kg/667m2，T5 最高，其次是 T2，分别为 105.19、103.15 kg/667m2，比T1增加了9.65%、7.52%，但是经方差分析表明，各处理间产量差异均未达到显著性水平。结合各处理土壤理化性状、大豆产量等方面效用，T5综合效益相对优于其他处理，所以，选定腐殖酸钾+熟石灰组合（以腐殖酸钾50 kg/667m2+熟石灰50 kg/667m2为一个常量单位）进行以下最佳用量试验。

2.2 改良剂最佳用量试验结果

2.2.1 不同用量改良剂对土壤理化性状的影响土壤容重是反映土壤紧实程度、孔隙状况等结构性特征的重要指标，它影响到土壤的孔隙度与孔隙度大小分配以及土壤的穿透阻力[10]。测定数据表明（见表5），C1～C5的土壤容重为1.191～1.238 g/cm3，孔隙度在53.27%～55.07%之间，均处在比较适宜的范围，其中C4的土壤容重最小，孔隙度最大。

表5 改良剂不同用量对水稳性团聚体组成及破坏率的影响

不同用量改良剂对水稳性团聚体及其破坏率的影响也表现出比较一致的特征，各处理>0.25 mm粒径的水稳性团聚体含量相差甚小，破坏率也在25.60%～27.18%之间，没有明显的差异。这说明一定量的熟石灰和腐殖酸钾不同用量对土壤结构的影响较小，不过也可能是由于试验时间较短，效果不明显。

2.2.2 不同用量改良剂对土壤养分的影响 从表6中看出，随着腐殖酸钾和熟石灰使用量的增加，土壤pH值也呈递增的趋势，但增加的幅度较小；由于这2种改良剂含有大量K+、Ca2+，土壤速效钾、交换性钙的含量也呈现明显的递增趋势，尤其以速效钾的增加幅度最大，C5速效钾含量比对照处理C1高出74.07%；而有机质、碱解氮、有效磷和交换性镁等含量，尽管随着改良剂施用量的增加有所提高，但增加的幅度较小，且碱解氮、有效磷和交换性镁含量以C4处理最高。这反映出，在一定的范围内，随着腐殖酸钾和熟石灰用量的增加，土壤速效养分和交换性钙镁含量有不同程度的提高，但高出1.5倍常量（腐殖酸钾75 kg/667m2+熟石灰75 kg/667m2）后，效果增加不明显。而且，土壤改良剂的大量施用，会增加种植成本，熟石灰碱性较高，容易烧苗，甚至造成土壤酸碱度过高，破坏土壤生态平衡。

2.2.3 不同用量改良剂对大豆产量的影响 由表6大豆产量分析可知，C5产量最低，仅为91.16 kg/667m2，未施用改良剂的C1产量也较低，C3、C4产量最高，分别为 107.49、107.05 kg/667m2，说明并非改良剂施用越多，大豆产量就越高，而是在一定的范围内，大豆产量随着改良剂用量增加而增加，常量至1.5倍常量的改良剂是最佳的施用量。

表6 改良剂不同用量对土壤养分及大豆产量的影响

3 小结与讨论

研究区域内土壤呈酸性（pH<5），加上化肥施用和酸沉降的双重影响，pH呈现逐渐降低的趋势。土壤酸化加剧了土壤盐基离子如K+、Ca2+、Mg2+等的淋溶，加剧了磷的固定，促进了铝、锰等元素的释放，从而造成土壤“既酸又瘦”，对作物生长产生了极为不利的影响[12]。由土壤改良剂筛选试验可知，腐殖酸钾配合熟石灰施用是最佳改良剂组合，它对改善土壤理化性状、提高大豆产量都有较好的效果。这主要是腐殖酸钾的含量增加，土壤有机质的腐殖酸含量随之提高，K+含量也增加。熟石灰施入土壤后，土壤pH值升高，土壤酸化缓冲性能加强，土壤本身养分及微量元素部分得以活化，使得土壤综合肥力水平得以提高。

在以腐殖酸钾50 kg/667m2+熟石灰50 kg/667m2为一个常量值的基础上，进行该组合最佳施用量的试验结果表明，在施用0.5倍常量～1.5倍常量土壤改良剂之间，土壤有机质、速效养分、大豆产量等随着改良剂施用量的增加而递增，但至2倍常量施用量时，增益效果相对较低。而且，过量的施用土壤改良剂，一方面增加投入成本，另一方面也容易给土壤造成更严重的养分不平衡，过犹不及。

综合土壤理化性状、大豆产量及生态效益，在南方丘陵的红壤旱地大豆种植区，建议施用量为50～75 kg/667m2的腐殖酸钾配合50～75 kg/667m2的熟石灰。

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