生石灰用量对早竹林土壤酸碱度及有效态重金属含量的影响

刘 军，冯秀智，史 磊，张燕萍

（1.浙江省杭州市余杭区林业工作站 浙江 杭州 311100；2. 浙江农林大学 环境与资源学院 浙江 临安 311300；3. 浙江省杭州市余杭区余杭街道农业公共服务中心 浙江 杭州 311120；4. 浙江省杭州余杭区上湖明山竹笋专业合作社 浙江 杭州 311120）

生石灰用量对早竹林土壤酸碱度及有效态重金属含量的影响

刘 军1，冯秀智2，史 磊3，张燕萍4

（1.浙江省杭州市余杭区林业工作站 浙江 杭州 311100；2. 浙江农林大学 环境与资源学院 浙江 临安 311300；3. 浙江省杭州市余杭区余杭街道农业公共服务中心 浙江 杭州 311120；4. 浙江省杭州余杭区上湖明山竹笋专业合作社 浙江 杭州 311120）

2016年4月，在浙江省余杭区选择3块相邻的退化早竹Phyllostachys violascens林地，采用随机区组设计，建立12个10 m×10 m的小区，设置0（CK），1 500，4 500，7 500 kg·hm-2生石灰用量处理。施用后7个月，测定不同生石灰用量对林地土壤酸碱度及有效态重金属含量的影响。结果表明，生石灰的施入显著提高了土壤pH、降低了土壤交换性酸含量（P<0.05）。与对照相比，土壤pH分别提高了0.21 ~ 0.60个单位，土壤交换性酸总量、H+含量和Al3+含量，分别下降了10.3% ~ 32.2%，13.5% ~ 32.2%，9.8% ~ 31.3%。生石灰的施用显著降低了土壤有效态重金属的含量（P<0.05），有效态重金属Zn，Cu，Pb，Cd的含量分别降低了13.4% ~ 40.5%，23.4% ~ 49.0%，26.2% ~ 55.0%，3.4% ~ 46.8%。

土壤酸碱度；有效态重金属；生石灰；早竹

早竹Phyllostachys violascens[1]，又名雷竹、早园竹，是优良的笋用竹种，自然笋期为3月初至4月底。20世纪90年代初开始，实施了以林地覆盖和重施肥为核心的早产高效栽培技术，出笋期可提早100余d，经济效益增加近10倍，极大地促进了早竹笋产业的发展。截止2015年，浙江省临安、余杭、德清等早竹主产区的种植面积达3.0×104hm2，竹笋的年销售额10余亿元[2]。

早竹高效栽培过程中，施用复合肥（N:P2O5:K2O=16:16:16）和尿素分别为2.25和1.125 t·hm-2·a-1[3]，化肥的大量施用导致土壤酸化，余杭区早竹林地pH值低于4.6的强酸性土壤占调查样点数的34.7%[2]。早竹种植10 a后，表层土壤的pH值为3.2 ~ 3.8[4-5]，下降了3个单位[6]。酸化后，土壤中生物毒性铝和可利用铝含量剧增，早竹根部铝大量积聚，危害早竹的正常生长[7]，抵御冰雪灾害的能力降低[8]，土壤有毒重金属离子活性增大[9]，导致环境和水体污染，严重影响着早竹产业的可持续发展。

施用生石灰是一项传统而有效的酸性土壤改良措施，可降低土壤酸碱度，缓解铝和重金属毒害，补充钙镁营养，提高作物产量和品质[10]。早竹林地施用生石灰后，林地土壤pH值显著提高[11]。生石灰的过量施用，也会破坏土壤结构，使土壤中钾、钙、镁等营养元素失去平衡，导致作物减产[9]。对退化早竹林的进行了定位试验，探讨不同生石灰用量对其土壤酸碱度及有效态重金属含量的影响，为早竹林土壤改良及生石灰的合理施用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于浙江省杭州市余杭区余杭街道上湖村陆家湾，119°52′59″ E，30°17′20″ N，属亚热带季风气候，年平均气温16.1℃，极端最高气温40.7℃，极端最低气温-11.8℃，一月平均气温3.9℃，七月平均气温28.3℃，相对湿度79.5%，年平均降水量1 509 mm，年平均日照时数1 527 h[8]。试验地早竹林于1992年开垦种植，1998年覆盖出笋经营，试验样地由3个相邻地块组成，总面积1 234 m2。采用“三年覆盖出笋、二年休耕留竹，未清除稻草等覆盖材料”栽培法，2016年已休耕3 a，2015年冬冰雪灾害竹株损失率50%以上，经2016年4－5月清理后，平均立竹密度12 300株·hm-2。土壤为发育于花岗岩的红壤土。

1.2 实验设计

2016年4月19日，在试验地中设置10 m×10 m小区12个，小区之间开沟深10 cm。共设4个石灰用量处理，分别为0（CK），1 500 kg·hm-2（SH1500），4 500 kg·hm-2（SH4500），7 500 kg·hm-2（SH7500），3个重复，采用随机区组设计。将生石灰随机抛撒于林地表面，自然潮解入土，同年10月15－17日，土壤浅翻5 ~ 10 cm，没有施用其它肥料。

1.3 样品采集与分析

2016年11月20日，在每个小区中按五点法采集表层0 ~ 20 cm的土壤样品，去除石块和杂物，经混匀后按照四分法取1 kg左右，组成混合样品，带回实验室，置于室内，风干，过2 mm筛后，待测。

土壤有机碳采用高温外加热重铬酸钾—硫酸外加热法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；有效磷采用Bray法，盐酸—氟化铵溶液浸提，钼锑抗比色法测定；速效钾采用乙酸铵浸提，火焰分光光度法测定；土壤pH按土水比1:2.5提取，pH计测定；土壤交换性酸总量、交换性H+分别采用1 mol·L-1KCl淋洗-NaOH滴定方法测定；土壤交换性Al3+含量等于土壤交换性酸总量减去土壤交换性 H+含量；土壤有效态重金属铜（Cu)、锌（Zn)、铅（Pb)、镉（Cd)采用0.1 mol盐酸浸提，ICP法测定[12]。

2 结果与分析

2.1 土壤基本理化性质的变化

由表1可知，生石灰的施用，降低了土壤有机碳含量，下降幅度为4.5% ~ 18.7%，其中SH7500显著低于对照（P<0.05）；与对照相比，土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量也分别下降了4.8% ~ 8.5%，3.3% ~ 3.8%，5.7% ~ 12.8%，但不同处理间的差异并不显著。

表1 土壤基本理化性质的变化Table 1 Variation of physiochemical properties of soil in different treated sample plots

2.2 生石灰用量对土壤酸碱度的影响

不同生石灰用量土壤酸碱度的变化如图1所示。生石灰的施入显著提高了土壤pH，降低了土壤交换性酸含量。3种生石灰用量的早竹林地土壤pH显著高于对照，分别提高了0.21，0.47和0.60个单位，其中SH4500和SH7500之间的差异并不显著。与对照相比，生石灰的施用降低了早竹林地土壤交换性酸总量、交换性H+含量和交换性Al3+含量，分别下降了10.3% ~ 32.2%，13.5% ~ 32.2%，9.8% ~ 31.3%，生石灰施用量达4 500 kg·hm-2后，其含量显著低于对照。

2.3 生石灰用量对土壤有效态重金属含量的影响

生石灰的施用显著降低了早竹林地土壤有效态重金属的含量（P<0.05）（图2）。与对照相比，土壤有效态重金属Zn，Cu，Pb，Cd的含量分别降低了13.4% ~ 40.5%，23.4% ~ 49.0%，26.2% ~ 55.0%，3.4% ~ 46.8%，处理SH4500和SH7500之间的差异并不显著。

图 1 生石灰用量对土壤酸碱度的影响Figure 1 Effect of application of CaO on soil pH

图2 生石灰用量对土壤有效态重金属含量的影响Figure 2 Effect of application of CaO on heavy metal content in soil

2.4 土壤酸碱度与有效态重金属元素的相关性

土壤酸碱度与有效态重金属含量的相关性分析表明（表2），土壤有效态重金属Zn，Cu，Pb，Cd与土壤pH值呈现显著性负相关（P<0.05），而与交换性酸总量、交换性H+含量和交换性Al3+含量呈现出极显著正相关（P<0.01）。

表2 土壤酸碱度与有效态重金属元素间的相关性Table 2 Correlation of soil pH with heavy metal content in the soil

3 结论与讨论

施用生石灰显著提高了土壤pH，降低了土壤交换性酸总量、交换性H+含量、交换性Al3+含量，也显著降低了土壤有效态重金属Zn，Cu，Pb，Cd含量。生石灰的施用对土壤速效氮、磷、钾含量没有显著影响，当施用量达7 500 kg·hm-2时，土壤有机碳含量显著下降。

施用生石灰是一项传统的酸性土壤改良措施[9]，使用石灰可以中和土壤的活性酸和潜性酸，生成氢氧化物沉淀，迅速有效的降低土壤的酸度，同时增加土壤中交换性钙的含量。本试验研究表明，随着生石灰用量的增加，土壤的酸碱度指标改善程度越明显，说明生石灰的施用量越大，土壤酸碱度改良效果越好。胡敏等[13]的研究也表明，生石灰施入可明显提高土壤pH，降低土壤交换性酸总量和土壤交换性Al3+含量，当石灰用量达10 800 kg·hm-2时，土壤交换性酸总量、土壤交换性H+和交换性Al3+含量均降为零。本研究结果也表明，当生石灰施用量达4 500 kg·hm-2后，土壤pH值的升高和土壤交换性酸总量、交换性H+含量、交换性Al3+含量的降低在不同处理间的差异并不显著（P<0.05）。

土壤酸碱度直接影响着土壤重金属的活性，从而影响着重金属的迁移和淀积。土壤pH的升高或交换性酸含量降低时，土壤中水合氧化物、粘土矿物和有机质表面的负电荷增加，从而增强了对重金属离子的吸附能力，降低了溶液中重金属离子的浓度[14]。本研究结果表明，施用生石灰后，土壤有效态重金属Zn，Cu，Pb，Cd含量显著下降，4种有效态重金属与土壤pH呈现显著负相关（P<0.05），而与土壤交换性酸含量的关系为极显著正相关（P<0.01）。这与李忠义等[15]的研究和王春香等[16]研究的结果相符。当石灰施用量达4 500 kg·hm-2后，土壤有效态重金属含量在不同石灰用量之间没有显著性差异。

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Effect of Application of CaO on Soil pH and Heavy Metal Content in Phyllostachys violascens Stands

LIU Jun1，FENG Xiu-zhi2，SHI Lei3，ZHANG Yan-ping4
( 1. Yuhang Forestry Station of Zhejiang, Hangzhou 311100, China; 2. School of Environment and Resources, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China; 3. Yuhang Township Agricultural Center of Zhejiang, Hangzhou 311120, China; 4. Yuhang Shanghumingshan Bamboo Shoot Cooperatives of Zhejiang, Hangzhou 311120, China）

Selection of degraded Phyllostachys violascens stands was implemented in April of 2016 in Yuhang, Zhejiang province for establishing 12 sample plots by randomized block design. Treatments of application of CaO were carried out with 0(ck), 1500, 4500 and 7500 kg/ha. pH and heavy metal content in the soil was determined in November. The result demonstrated that application of CaO could increase pH and decrease exchangeable acid (P<0.05). Compared with the control, pH of soil treated by CaO increased 0.21-0.60, exchangeable acid, H+content and Al3+content decreased by 10.3%-32.2%, 13.5%-32.2% and 9.8%-31.3%. Application of CaO could evidently decreased Zn, Cu, Pb and Cd content by 13.4%-40.5%, 23.4%-49.0%, 26.2%-55.0% and 3.4%-46.8%.

pH; heavy metal; CaO; Phyllostachys violascens

S795.9

：A

1001-3776（2017）02-0055-05

10.3969/j.issn.1001-3776.2017.02.008

2016-10-03；

2017-01-25

杭州市农业科研攻关专项项目“早竹林冰雪灾害应对与生产恢复关键技术研究与示范”(2016)

刘军，高级工程师，从事林业科技研究与推广工作；E-mail：2602519333@qq.com。