广西贺州酸化耕地土壤改良效果试验

关艳玉

(贺州市八步区土肥站，广西 贺州 542899)

土壤酸碱度是土壤重要的化学性质指标之一，其对土壤养分含量、养分有效性和土壤微生物活动有重要影响，进而影响着作物的生长发育[1-3]。一般土壤pH值小于6.5则归类为酸性土壤。土壤酸化是土壤退化的一种表现形式，指土壤酸性增加，变为强酸性、极强酸性的一种自然现象。是土壤吸收性复合体接受了一定数量交换性氢离子或铝离子，使土壤中碱性(盐基)离子淋失的过程，导致土壤盐基饱和度下降[4]。酸化是土壤风化成土过程的重要方面，导致pH值降低，形成酸性土壤，影响土壤中生物的活性，改变土壤中养分的形态，养分的淋溶，降低养分的有效性，造成土壤生产能力下降；同时也会促使游离的锰、铝离子溶入土壤溶液中，对作物产生毒害作用[5]。此外，土壤酸化还会增加土传病害，造成线虫肆虐，使农作物出现缺素症，抑制农作物根系发育，加重土壤板结，导致土壤有益微生物种群发生变化，细菌个体生长变小，生长繁殖速度降低，如分解有机质及其蛋白质的主要微生物类群芽孢杆菌、放线菌、甲烷极毛杆菌和有关真菌数量降低，影响营养元素的良性循环，造成农业减产等，不利于农业的可持续发展。

由于化肥的过量施用和不平衡施肥，我国耕地土壤酸化占比越来越大，特别是南方地区土壤酸化现象在不断加剧[6]。土壤酸化的改良方法包括采用化学改良剂进行改良和采用生物方法进行改良修复[7]。化学土壤改良剂也称为土壤调理剂，主要包括石灰类改良剂、有机改良剂、矿石类改良剂和新型改良剂等，可用来改善土壤的理化性质，使土壤恢复至更适合农作物的生长发育[3]。酸性土壤改良剂可以有效修复土壤酸化，解决因土壤酸化而导致的农作物减产问题。因此，本研究针对广西贺州市酸化土壤问题，开展施用石灰、有机肥、土壤调理剂和绿肥压青等不同土壤改良试验，对比不同处理方法对酸化土壤改良和水稻产量的影响，为贺州市酸化土壤改良生产实践提供借鉴。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试品种

供试水稻品种为“隆晶优蒂占”。

1.1.2 供试肥料

复合肥料氮磷钾含量为42%(N-P2O5-K2O=16-10-16)，湖北茂盛生物有限公司生产；有机肥有机质含量≥45%，石家庄金太阳生物有机肥有限公司生产；氮肥为尿素，含N量≥46.0%，四川美丰化工有限公司生产；钾肥为氯化钾，含K2O量≥60%，四川美丰化工有限公司生产；土壤调理剂为丰收延牌土壤调理剂(SiO2≥4%、CaO≥30%、MgO≥8%、pH值11～13)，西部环保有限公司生产；石灰为市售石灰粉。

1.1.3 试验地点

试验地点为广西贺州市八步区贺街镇寿峰村徐水弟农户责任田，E111°40′40″，N24°22′1″。试验田常年种植水稻，田块平坦、整齐、肥力均匀。所选稻田地块的土壤理化性质为pH5.30；容重1.31，有机质15.4g·kg-1，全氮1.25%，有效磷161.8mg·kg-1，速效钾112mg·kg-1，土壤交换性钙2.56mg·kg-1，土壤交换性镁0.32mg·kg-1，有效锰7.65mg·kg-1，交换性盐基总量0.45cmol(+)·kg-1，CEC值5.26cmol(+)·kg-1。

1.2 试验设计

试验设置5个处理，每个处理3次重复，采用随机区组排列。处理1：CK(对照)，按当地种植习惯测土配方施肥(氮∶磷∶钾=150∶60∶120kg·hm-2)，复合肥600kg·hm-2，尿素117kg·hm-2，氯化钾40.5kg·hm-2；处理2：在处理1的基础上施用石灰，用量900kg·hm-2；处理3：在处理1的基础上施用商品有机肥，用量为4500kg·hm-2；处理4：在处理1的基础上施用绿肥(压青)，油菜用量22500kg·hm-2；处理5：在处理1的基础上施用土壤调理剂，用量1500kg·hm-2。每个试验处理小区面积为30m2，小区长度6m，宽度5m。小区间筑田埂并用农膜包裹。各处理重复间留排水沟，各小区可以单灌单排，小区试验田四周设1m保护行。试验田于2021年3月10日播种，4月12日移栽，插植规格为16.7cm×26.7cm，插植密度为22.50万蔸·hm-2。石灰、绿肥和土壤调理剂在翻地时施入，各时期施用量(以纯量计)占总施肥量的比例：基肥，30%的氮肥、50%的钾肥、全部的磷肥和有机肥作基肥；分蘖肥，分蘖始期施40%的氮肥、30%的钾肥作分蘖肥；穗肥，在幼穗分化二期施30%的氮肥、20%的钾肥作幼穗分化肥。其他水稻田间管理措施按当地生产技术操作。7月21日水稻成熟收获。

1.3 水稻生育期性状观察

对水稻整个生育期农艺性状进行观察记录，包括生育期、株高、分蘖消长、叶色的观测和记录。水稻移植后7d，开始调查其分蘖消长与株高，连续调查5次，分别对水稻生长速度进行调查，按对角线2点取样，每个点随机取连续5蔸。水稻收获考种及经济性状观测包括有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重、谷秆比、稻谷产量。收获前每个试验点选1个重复，每个小区ⅹ形定5点，每点随机连续定2蔸，共10蔸，齐地面割下带回实验室进行考种调查。收获时整区收获测算经济产量。

1.4 样品采集与制备

1.4.1 土壤样品采集与制备

利用土壤采样器在试验水稻田中随机选择15个采样点采集试验前和试验后各处理区耕作层土壤，除去土壤中混杂的石块、杂草和根系等杂物，充分混匀，风干，用四分法取适量样品，将其全部粉碎后过0.149mm孔筛，混匀，将其密封在密封袋中，用于土壤理化性质的测定。

1.4.2 稻谷样品采集与产量定测

7月21日水稻收获，收割每小区的稻谷装袋，脱粒，称重，记为每小区鲜稻谷产量；并在每一处理每个小区分别随机取1000g鲜稻谷带回实验室，称出稻谷鲜重，分别进行风干、扬净，晒干后称重测产，计算各小区风干鲜样风干扬净率。稻谷于105℃烘干至恒重，称量并计算出每一处理的鲜稻谷含水率，据此算出每小区稻谷产量，最后折算出每处理稻谷的产量。各小区均采用对角线5点取样，每点连续2蔸，共10蔸，进行考种。

1.5 样品测定

土壤理化性质测定参照国家或行业标准测定方法测定。

1.6 数据处理与分析

采用Excel 2007对试验数据进行处理分析，采用SPSS 21.0统计软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对水稻生物学性状的影响

由表1、表2可知，移栽后不同时期不同处理对水稻的株高和分蘖数影响不大，各处理的水稻株高和分蘖数基本一致，其中处理1常规施肥的水稻株高和分蘖数最低，说明在常规施肥的基础上施用石灰、有机肥、土壤调理剂和绿肥压青处理对水稻株高和分蘖数有一定积极影响。由表3可知，各处理的水稻各生育期时间基本一致，仅相差2～3d。由表4可知，不同处理对水稻各生育期叶色影响不大，各生育期叶色也基本一致。由以上可知，常规施肥处理与在常规施肥基础上施用石灰、有机肥、土壤调理剂和绿肥压青处理对水稻生物学性状影响不大。

表1 不同处理对水稻株高的影响

表2 不同处理对水稻分蘖数的影响

表3 不同处理对水稻生育期的影响

表4 不同处理对水稻各生育期叶色的影响

2.2 不同处理对水稻经济学性状的影响

由表5可知，从处理1到处理5水稻植株的株高、总粒数、实粒数、结实率、千粒重和谷干比有递增的趋势，其中处理1的常规施肥处理的水稻植株各经济性状都最低，说明在常规施肥基础上施用石灰、有机肥、土壤调理剂和绿肥压青处理对水稻植株经济性状有积极影响。

表5 不同处理水稻植株经济性状考种表

2.3 不同处理对水稻产量的影响

由表6可知，不同处理对水稻产量影响不同，其中处理1常规施肥处理的水稻产量最低，在常规施肥基础上施用石灰、有机肥、土壤调理剂和绿肥压青处理的水稻产量均比处理1高，且施用土壤调理剂处理的水稻产量最高，干谷产量达到6778.65kg·hm-2，增产率达到23.03%。差异性分析表明，在常规施肥的基础上施用石灰、有机肥、土壤调理剂和绿肥压青处理的水稻产量与处理1常规施肥处理相比有显著性差异。说明在常规施肥的基础上施用石灰、有机肥、土壤调理剂和绿肥压青处理对水稻产量有积极的影响。

表6 不同处理对水稻产量的影响

2.4 不同处理对稻田土壤理化性质的影响

由表7可知，不同处理对土壤理化性质的影响不同。与对照处理相比，在常规施肥的基础上施用石灰、有机肥、土壤调理剂和绿肥压青处理的土壤pH值、交换性盐基、交换性钙和交换性镁含量及CEC值均有所提高，而土壤容重则有所降低。其中，石灰、有机肥和绿肥压青处理的土壤有机质含量提高较明显。石灰处理的土壤全氮含量与对照一致，其他处理全氮含量均比对照处理高。石灰、有机肥和绿肥压青处理的土壤有效磷含量比对照处理高，而土壤调理剂处理的土壤有效磷含量则比对照处理低。有机肥、绿肥压青和土壤调理剂处理的土壤速效钾含量比对照处理高，而石灰处理的土壤速效钾含量则比对照处理低。综上可知，在常规施肥的基础上施用有机肥的处理3对酸化土壤的改良修复效果最好。

表7 不同处理对稻田土壤理化性质的影响

3 讨论

石灰是酸化土壤常用改良剂，因其为碱性物质，可中和土壤酸性物质而达到改良酸化土壤的目的。现有研究表明，施用石灰可以提高交换性Ca2+含量，降低土壤交换性H+、Al3+含量，从而提高土壤pH值，进而提高土壤养分有效性，降低铝和其他重金属元素对作物的毒害[8]，但深层酸化土壤修复效果不佳。另外，采用石灰改良酸化土壤也有一些负面作用，如石灰连续施用过多易造成土壤板结。

增加土壤有机质也是改良酸化土壤常用且容易实施的方法，该方法包括施用有机肥、秸秆回收还田、施用有机炭等。由于有机质中的有机酸阴离子可以吸附并中和土壤中的H+，因此施用有机质可以提高酸化土壤的pH值。另外，增加土壤有机质还能增加土壤颗粒凝聚性，改善土壤孔隙结构和土壤团粒结构，从而达到改良酸化土壤的目的。索龙等[9]研究表明，将玉米秸秆还田，可以有效提高土壤pH值，其可能作用积累是由于秸秆中灰化碱中和了土壤酸性物质。而随着秸秆中灰化碱的消耗，秸秆对土壤酸度的改变作用随着时间的推移逐步降低。也有研究表明，秸秆还田可以提高土壤酸碱缓冲性能，但在长期施用氮肥的基础上增施秸秆可显著降低土壤pH值，认为可能与秸秆本身的含氮量及阴阳离子组成有关[6]。张明等[10]研究表明，葡萄园酸性土壤在用不同种类作物秸秆改良时，酸性土壤的pH变化值与作物秸秆中的盐基离子含量和灰化碱含量呈正相关，与秸秆中氮含量也呈正相关。现有研究普遍认为，农作物秸秆中由于含有一定量的碱性物质，可中和土壤酸性物质，从而提高了土壤pH值，同时也可将土壤中的交换性铝降低，并提高土壤交换性盐基阳离子含量。

生物炭作为酸化土壤的改良剂成为人们研究的热点[11-13]。生物炭呈碱性，且不易被土壤中微生物降解，因此可以作为酸化土壤的改良剂，施用生物炭可以改善酸性土壤的质量。张瑞清等[14]研究表明，生物质炭施加于酸化土壤中，降低了土壤中交换性氢和交换性铝含量，同时也降低了土壤交换性酸含量，进而提高了土壤pH值，且随着生物质炭施加量的增大土壤pH值提高越多。

新型土壤调理剂由于施用方便且同时具有保水、保肥以及对农作物有一定的增产等作用，被越来越多的用于酸化土壤的改良[3]。王日英研究采用石灰、土壤调理剂(含氧化钙和氧化镁)、钙镁磷肥、硅钙肥(含二氧化硅、氧化钙)等对酸性水稻田土壤进行改良试验结果表明，不同土壤改良剂对提高土壤pH值均比对照增加值高，且水稻产量具有不同程度的提高，其中施用硅钙肥的增产效果和改良酸性土壤的效果最好[4]。本试验在常规施肥的基础上施用石灰、有机肥、土壤调理剂(含二氧化硅、氧化钙和氧化镁)和绿肥压青处理的土壤pH值、交换性盐基、交换性钙和交换性镁含量及CEC值均有所提高，且对水稻产量具有不同程度的增产效果，其中含二氧化硅、氧化钙和氧化镁的土壤调理剂处理增产效果最好，与现有研究结果一致。

4 结论

综上所述，在常规施肥的基础上施用石灰、有机肥、土壤调理剂(含二氧化硅、氧化钙和氧化镁)和绿肥压青处理对酸化土壤进行改良，施用含氧化硅、氧化钙和氧化镁的土壤调理剂(用量1500kg·hm-2)的处理水稻增产效果最好且对酸化土壤的改良效果有积极影响，比对照处理干谷增产1269.0kg·hm-2，增产率23.03%，土壤pH值增加0.12；其次是有机肥处理(施用量4500kg·hm-2)，比对照处理干谷增产1215.0kg·hm-2，增产率22.06%，土壤pH值增加0.17。具有较好的推广意义。