土壤调理剂对雷笋产量及土壤理化性状的影响

吴辰晨 ,吴健平 ,傅庆林

(1.杭州锦海农业科技有限公司,浙江 杭州 311305;2.浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所,浙江 杭州 310021;3.浙江农艺师学院,浙江 杭州 310021)

土壤酸化是制约耕地土壤质量、关乎农业可持续发展的重要障碍因子,已成为我国农业备受关注的重大问题之一。据调查[1-2],2008—2010 年,杭州临安区分布有pH<4.5 和pH 4.5～5.4 的酸性土壤比例分别占23.4%和46.6%,土壤 pH<4.5 的雷竹林地面积占 51.5%;与1982 年的调查比较,土壤pH 已经明显下降。而临安区的雷竹、山核桃因土壤酸化,土壤养分有效性低,病虫害频发等原因,降低了竹笋、山核桃的产量和品质,严重影响了产业的稳定与可持续发展,对土壤酸化的治理势在必行。

针对土壤酸化问题,国内研究者相继提出了施石灰的酸碱度人工调节,石灰氮和加客土式土壤垦复等主要恢复手段[3-4]。施用石灰是实际生产中应对土壤酸化的一项传统措施,施用一定量的石灰容易操作,可以中和土壤酸度,改善土壤的理化性质,提高土壤养分有效性,降低铝离子和其他重金属对作物的毒害。但是长期施用石灰也暴露出一些弊端,如频繁过度地施用石灰不但造成土壤板结,更使土壤复酸化程度加强,引起土壤中钙离子、镁离子失衡[3]。客土法存在取土困难、费工费力,而施石灰容易造成土壤板结、改土效果差等缺陷[2]。在土壤实际修复中,选择并施用一种能够有效地中和土壤酸化、调节土壤养分比例、改善土壤微环境、恢复土壤微生物多样性和功能的土壤调理剂非常重要[4]。为此,本研究以牛粪、山核桃外蒲壳基质为主要原料开发土壤调理剂,探索出一条改良退化雷竹林土壤的新路,为集约经营雷竹林土壤改良、合理施肥、缓解土壤环境问题提供理论依据和科学参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用有机无机调理剂B 主要以农林废弃物为主要原料 (山核桃蒲壳、畜禽粪便、食品加工下脚料),以天然矿物材料为辅;无机调理剂A 以天然矿物材料为主原料 (白云石等)。调理剂A 和B 均为杭州锦海农业科技有限公司生产开发。

1.2 处理设计

试验在杭州市临安区板桥镇雷竹园进行,土壤为洪积泥砂田,土壤pH 3.97,有机质55.63 g·kg-1,碱解氮159.7 mg·kg-1,有效磷119.1 mg·kg-1,速效钾192.3 mg·kg-1。

田间试验:设无机调理剂A 和有机无机调理剂B 等2 种调理剂,5 个处理,即对照不施调理剂(CK);每667 m2施无机调理剂A 用量200 kg(A2.0);每667 m2施有机无机调理剂B 用量2.4 t(B2.4);每667 m2施无机调理剂A 用量400 kg(A4.0);每667 m2施有机无机调理剂B 用量4.8 t(B4.8)。采用随机区组设计,每个处理3 次重复。每个小区65 m2,小区之间间隔1 m 并用塑料PVC板隔开,在冬季覆盖和施肥之前,将调理剂施入土壤表层 (0～20 cm)。在雷笋出产期,分别测定各个小区笋产量。

1.3 土样的采集与分析

于试验开始前与试验开始188 d 后在各个小区取样,取样深度为距离土壤表层0～20 cm 处,采样时注意去除土壤表层杂物,如树叶、枯枝等覆盖物,以检测土壤pH、有机碳、碱解氮、有效磷和速效钾。

土壤pH 测试方法根据农业行业标准 《土壤检测第2 部分:土壤pH 的测定》 (NY/T 1121.2—2006) 规定的标准方法使用酸度计进行。有机质含量测试根据 《土壤检测第6 部分:土壤有机质的测定》 (NY/T 1121.2—2006) 规定的标准方法使用重铬酸钾容量法进行。依据 《土壤全氮测定法 (半微量凯氏法) 》 (NY/T 53—1987)、《土壤检测第7 部分:酸性土壤有效磷的测定》 (NY/T 1121.2—2006) 和 《土壤速效钾的测定》 (NY/T 889—2004) 分别进行土壤全氮、有效磷和速效钾等含量的测定。

1.4 数据处理

使用SPSS Statistics 27.0 统计软件进行方差分析,Duncan 法进行显著性差异的比较 (P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 土壤pH

如表1 所示,无机调理剂A 在每667 m2施用量200 kg 和400 kg 下土壤pH 分别为6.02 和6.39,比对照土壤pH 3.97 提高了2.05 和2.42 个单位,增幅分别为51.64%和60.96%;有机无机调理剂B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下土壤pH 分别为6.29 和6.25,比对照土壤pH 3.97 提高了2.32 和2.28 个单位,增幅分别为58.44%和57.43%。

表1 土壤调理剂处理对土壤养分和雷笋产量的影响

2.2 土壤有机质

表1 所示,无机调理剂A 每667 m2在施用量200 kg 和400 kg 下土壤有机质含量分别为65.49 g·kg-1和69.03 g·kg-1,比对照土壤有机质含量提高9.86 g·kg-1和13.40 g·kg-1,增幅分别为17.72%和24.09%;有机无机调理剂B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下土壤有机质含量分别为73.03 g·kg-1和80.41 g·kg-1,比对照土壤有机质含量提高17.40 g·kg-1和24.78 g·kg-1,增幅分别为31.28%和44.54%。

2.3 土壤氮、磷和钾等养分

表1 所示,无机调理剂A 每667 m2在施用量200 kg 和400 kg 下土壤全氮含量分别比对照土壤全氮含量提高0.92 g·kg-1和0.95 g·kg-1,增幅分别为30.26%和31.25%;有机无机调理剂B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下土壤全氮含量分别比对照土壤全氮含量提高0.45 g·kg-1和0.07 g·kg-1,增幅分别为14.80%和2.30%。

无机调理剂A 每667 m2在施用量200 kg 和400 kg 下土壤有效磷含量分别比对照土壤有效磷含量提高57.23 mg·kg-1和21.06 mg·kg-1,增幅分别为23.72% 和8.73%;有机无机调理剂B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下土壤有效磷含量分别比对照土壤有效磷含量提高16.69 mg·kg-1和3.05 mg·kg-1,增幅分别为6.91%和1.26%。

无机调理剂A 每667 m2在施用量200 kg 和400 kg 下土壤速效钾含量分别比对照土壤速效钾含量提高205.75 mg·kg-1和104.89 mg·kg-1,增幅分别为34.52%和17.60%;有机无机调理剂B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下土壤速效钾含量分别比对照土壤速效钾含量提高107.04 mg·kg-1和21.93 mg·kg-1,增幅分别为17.96%和3.68%。

2.4 雷笋产量

表1 所示,无机调理剂A 每667 m2在施用量200 kg 和400 kg 下雷笋产量分别为1 401 kg 和1 463 kg,分别比对照雷笋产量提高了255 kg 和317 kg,提高幅度分别为22.25%和27.66%;有机无机调理剂B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下雷笋产量分别为1 419 kg 和1 480 kg,分别比对照雷笋产量提高273 kg 和334 kg,增产幅度分别为23.82%和29.14%。

3 小结与讨论

本研究表明,施用有机、无机土壤调理剂对酸化土壤理化性状有明显改良效果,与对照相比,无机调理剂A 处理土壤pH 提高了2.05～2.42 个单位,有机无机调理剂B 处理提高了2.28～2.32 个单位。也有研究[2]表明,施用碱性有机调理剂处理土壤 pH 比对照处理高0.53 个单位。另有研究表明[5],施用土壤调理剂可以使土壤 pH 提高0.13～0.23 个单位。说明有机、无机土壤调理剂均能缓冲土壤酸的释出,降低了土壤交换性酸总量,从而提高了土壤pH 值。

本研究也表明,与对照相比,无机调理剂A处理土壤有机质含量增幅为17.72%～24.09%,有机无机调理剂B 处理土壤有机质含量提高31.28%～44.54%。这是因为无机调理剂A 是由无机天然矿物配制,其对土壤有机质含量的提高效果不如由农林废弃物为原料的有机无机调理剂B 明显。另有研究[6]发现,施雷笋专用肥也可提高雷竹林地土壤有机质含量。这可能是由于土壤调理剂施入土壤后引入了外源大分子有机物质,进而增加了土壤有机质的含量[7]。因此,施用有机无机调理剂不仅能够改善土壤肥力,还能缓解土壤酸化。

本研究还显示,施用土壤调理剂可以提高土壤全氮、有效磷和速效钾等养分含量,这些与前人研究一致[5]。有研究[7]表明,土壤调理剂处理土壤有效磷和速效钾含量均有一定程度的提高,这是因为土壤调理剂补充了外源的磷素和钾素,从而提高土壤磷、钾的含量。

本试验还显示,无机调理剂A 处理和有机无机调理剂B 处理均提高雷笋产量,比对照提高了22.25%～29.14%。进一步证实了有机调理剂能够提高雷笋产量[2]。这是因为有机无机调理剂效果持续时间长,促进了笋产量的提高。

综上所述,每667 m2施无机土壤调理剂A 200 kg、有机无机土壤调理剂B 2.4 t 可以作为雷竹林地酸化土壤改良的经济施用量,能够达到改良雷竹林地酸化土壤的目的。