秦 华,花会功,黄晓燕
(合浦县土壤肥料工作站,广西合浦 536199)
土壤酸碱度是影响土壤肥力的重要因素之一,不仅会影响农作物的生长,还会影响肥料利用率。农作物一般适宜在酸碱度中性或近中性的土壤中生长,土壤偏酸或偏碱都会在一定程度上改变土壤生态环境条件,可能会对土壤微生物的活性产生一定的抑制作用,从而导致农作物的生长环境和土壤的物理性质条件变差、农作物根系生长发育缓慢、农作物的产量和品质下降。
2017—2021 年,合浦县连续5 年被列为广西壮族自治区测土配方施肥基础性工作项目县。通过对合浦县耕作土壤样品的化验测试,发现合浦县耕作土壤退化明显,退化面积逐年增加,当地的农作物产量受到了极大影响。为此,需及时对农田土壤进行修复与改善,提高农田生产力及生产质量,达到可持续发展的目的。
2017—2021年,合浦县水田土壤pH值为3.4~7.7,平均值为5.25。其中,中性土(6.5≤pH 值<7.5,下同)占水田面积的2.61%,微酸性土(5.5≤pH 值<6.5,下同)占27.51%,酸性土(4.5≤pH 值<5.5,下同)占64.86%,强酸性土(pH 值<4.5,下同)占5.02%,见表1。合浦县水田土壤酸性土和强酸性土占比69.88%,对合浦县水稻、豇豆、蔬菜等作物生长不利影响较大。
表1 2017—2021年与第二次土壤普查中合浦县土壤pH分级情况
2017—2021 年,合浦县旱地土壤pH 值为3.9~6.9,平均值为5.03。其中,中性土占旱地面积的3.3%,微酸性土占20.7%,酸性土占60.3%,强酸性土占15.7%(见表1)。旱地土壤酸性土和强酸性土占比76.0%,对合浦县甘蔗、玉米、木薯、红薯、花生等作物生长不利影响较大。
如表1 所示,合浦县耕地整体偏酸性,中性和微酸性土壤占耕地面积的27.02%,酸性和强酸性土壤占耕地面积的72.98%,与第二次土壤普查时期(1980—1982 年)相比,中性和微酸性土壤占比减少47.12 个百分点,酸性土壤占比增加46.92 个百分点,强酸性土壤占比变化不大。可见,合浦县耕地退化比较明显,酸性和强酸性耕地的土壤必须加强改良。
土壤酸化会造成土壤中的微生物数量明显下降,特别是主要参与土壤氮素转化和循环的芽孢杆菌、固氮菌等,导致固氮和硝化作用的强度下降,影响土壤中氮素的均衡和转换,进而影响土壤肥力。同时,酸化改变了土壤理化特性,加快了矿物释放和植物养分的淋溶,导致植物养分的流失及土壤盐基饱和程度和阳离子交换率的下降。
土壤酸化会造成农作物生长环境条件变差,是制约农作物生长发育的主要原因之一。例如,酸性的土壤容易产生霉菌,导致根际病原菌增多,并且很难防治;在偏酸或偏碱环境中,铝、锰的溶解度增大,其有效性进一步提高,从而对植物造成一定的毒害作用。
合浦县位于南流江冲积平原,成土母质主要为河流冲积物和滨海沉积物,降水量大而集中的淋溶作用使钙、镁、钾、钠等碱性盐基离子大量流失,从而导致土壤的酸化。
不科学的化肥使用是引起土壤退化的最主要和最直接的因素。合浦县当前使用的农业肥料主要是化肥,很少使用有机肥料。调研发现,自联产承包责任制以来,草木灰、有机肥的施用量日益减少,冬种绿肥面积相对减少,土壤中有机质减少,土壤缓冲能力弱化,使土壤退化加剧;分田到户以来很少有农户能自觉施用石灰,不能有效平衡土壤酸碱度。
对耕地土壤进行深耕,有助于改善耕地的板结状况,增加土壤的缓冲力,从而减轻土壤的酸性水旱轮作是改良土壤的有效措施之一。经过多年农业生产实践,合浦县改良土壤的主要水旱轮作有花生-水稻、豇豆-水稻、水稻-蔬菜等模式。实践证明,推广水旱轮作模式既能改良酸化的土壤,又能有效防止连作所导致的某些元素的缺失,从而实现作物的营养平衡。
要根据土壤中的养分含量科学施肥,做到查缺补漏。适当控制氮肥和磷肥施用量,适当增施钾肥、钙镁磷肥及其他碱性肥料,以满足作物生长需要[1]。可以大幅度地减少肥料的使用,缓解由于过量使用而引起的土壤环境污染,改善农业生产质量。推广有机肥与无机肥相结合,大量、中量、微量元素肥料配合。根据农作物的需肥特点确定基肥、种肥、追肥的用量,合理安排各个时期的施肥量,合理施肥。
秸秆还田可增加土壤养分,提高土壤中有机质的含量,改善土壤物理性质,固定和保存氮磷钾养分,并可加速土壤中难溶养分的析出。合浦县大力推广秸秆直接还田、过腹还田和堆沤还田等,推广机械收割、秸秆覆盖作物技术、生物加速秸秆腐熟技术和秸秆综合利用技术等。2022 年,合浦县农作物播种面积13.22 万hm2次,农作物秸秆直接还田面积3.56 万hm2次,占比农作物播种面积的26.92%。
目前,合浦县使用的化肥,如过磷酸钙、尿素、氯化钾等,大都属于酸性或生理酸性化肥,因此推荐选择一些碱性的化肥,如钙镁磷肥、碳酸氢铵和草木灰[1]。1)钙镁磷肥属于一种碱性磷肥,也是一种多元素化肥,一般含12%~20%五氧化二磷、25%~30%氧化钙、30%氧化硅和15%~18%氧化镁,在微酸性或酸性土壤上使用效果较好,不仅可以中和土壤的酸性,使pH 值上升0.11~0.20,而且肥料利用率较高。2)碳酸氢铵又称碳铵,是一种碳酸盐,含氮17.7%左右。碳酸氢铵在水中呈碱性,既可以中和土壤的酸性,又可以作为氮肥,长期使用不影响土质,是最安全的氮肥品种之一。3)草木灰主要成分为碳酸钾、硫酸钾、氯化钾等,是一种结构松散、快速高效的钾素肥料,通常其有效钾含量为5%~15%,水溶液为弱碱性,故使用该肥料不仅能中和土壤酸性,还能提高土壤中钾的浓度。
有机肥不但可以提高土壤的缓冲能力,对土地酸碱度变化也有一定的缓冲效果,其可以直接供应农作物所需的多种营养物质,使土地的物理和化学性质得到改善,从而达到对土地进行培肥的效果[2]。据合浦县2020年耕地质量保护与提升行动项目“稻田增施有机肥减施化肥”2 个示范试验结果,667 m2稻田增施有机肥75 kg,可以减少10%化肥施用,水稻667 m2平均增产12 kg,土壤有机质提高0.8 g·kg-1。据合浦县2021 年农业资源及生态保护酸化耕地治理项目“稻田增施有机肥”3 个示范试验结果,每667 m2稻田增施有机肥120 kg,可增产23.4~33.0 kg,土壤pH 值提高0.49~0.72,有机质提高0.7~2.0 g·kg-1,土壤容重降低0.04~0.06 g·cm-3。说明合理增施有机肥可有效平衡土壤酸碱度,培肥地力。
在冬季闲置的农田中种植绿肥作物并翻压还田,能够培肥地力,提高土壤中有机物等养分含量,改善土壤理化性状,从而增强土壤的缓冲能力[3]。据合浦县2021年测土配方施肥基础性工作项目“绿肥压青还田减肥”试验结果,每667 m2使用绿肥压青还田1 500 kg,可减少10%化肥施用,同时水稻增产6.7 kg;土壤有机质含量提高2.2~3.2 g·kg-1,全氮含量提高0.15~0.28 g·kg-1,有效磷含量提高0.3~2.2 mg·kg-1,速效钾含量提高51~54 mg·kg-1,阳离子交换量提高4.6~6.2 cmol·kg-1,土壤容重降低0.14~0.15 g·cm-3。说明绿肥还田能改善土壤的理化性质,改善土壤结构,提高土壤肥力。
酸性土壤施入生石灰,可以提高土壤pH 值,改善土壤的物理性状,有利于土壤形成良好的团粒结构,利于培肥土壤,保障作物健康生长。土壤酸化十分严重的地块,可采取施用生石灰调节土壤的酸碱度[4]。据合浦县酸化土改良补贴项目“生石灰合理施用量”试验结果,每667 m2酸性稻田增施生石灰60、75 kg,水稻增产分别为29.1、22.9 kg,增收分别为19.8 元、14.7 元,土壤pH 值分别提高0.37、0.45。通过对合浦县土壤检测分析情况进行测算,大部分耕地每667 m2可施用生石灰30~75 kg。施用生石灰时需注意施用量不宜过大,否则会对作物产生负面影响;生石灰宜间隔2年使用1次,不可连续施用。
土壤调理剂不仅对土壤酸碱度有改善作用,还能直接为作物供给钙、镁等元素,改良土壤理化性状,起到培肥土壤的作用[5-6]。据合浦县2020 年耕地质量保护与提升行动项目“稻田增施土壤调理剂”2 个示范试验结果,每667 m2稻田增施土壤调理剂75 kg,水稻平均667 m2增产25.7 kg,土壤pH值提高0.20。据合浦县2021 年农业资源及生态保护酸化耕地治理项目“酸性稻田增施土壤调理剂”3 个示范试验结果,每667 m2酸性稻田增施土壤调理剂100 kg,水稻平均667 m2增产29.9 kg;土壤pH 值提高0.23~0.36、有机质含量提高0.10~5.3 g·kg-1、交换性钙含量提高0.1~0.4 cmol·kg-1、交换性镁含量提高0.1~0.3 cmol·kg-1。说明合理施用土壤调理剂可提高土壤酸碱度,培肥地力。
无论采取何种方法治理土壤酸化,都要充分了解当地土壤退化原因、土壤退化对作物的影响及土壤退化的现状,只有如此才可以迅速有效地调节土壤酸碱度,从而实现“药到病除”。