不同土壤調理劑對酸性土壤的改良效果

谷 雨，蔣 平，李志明，李明德，吳海勇，廖世喜，何旭明

（1. 湖南省土壤肥料研究所，湖南 長沙410125；2. 湖南省土壤肥料工作站，湖南 長沙410005；3. 醴陵市土肥站，湖南 醴陵412200；4. 攸縣土肥站，湖南 攸縣412300）

土壤酸化是土壤退化的表現之一，加速了營養元素的淋失，造成土壤肥力下降，嚴重影響作物生長[1]，已經成為制約我國農業可持續發展的一個重要因素。我國各類酸化土壤面積近2 億hm2，其中湖南省作為重要的水稻產區，酸化土壤面積占全省耕地面積的72.6%，近30年來酸化土壤耕地面積明顯增加，同時表現出進一步酸化的趨勢。施用土壤調理劑是修復退化土壤的重要措施之一。土壤調理劑能有效改善土壤理化性狀和土壤養分狀況，并對土壤微生物產生積極影響，從而提高退化土壤的生產力[2]。目前，常用的土壤調理劑為石灰，但長期或大量使用石灰會引起土壤板結，使土壤中鈣、鎂、鉀等元素失衡，從而導致作物減產[3]。國內外的土壤調理劑品種繁多，不同調理劑的性質與組成、作用機理以及在不同土壤類型上的施用效果差異較大[4]。因此，于2014年7～10月在株洲醴陵和攸縣開展小區試驗，研究不同土壤調理劑（石灰、酸易客、亞科豐）對酸性土壤的改良效果以及對水稻產量的影響，以期為酸性土壤改良提供科學方法。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗在湖南省株洲市醴陵泗汾鎮農場村和攸縣大同橋鎮大同村進行，供試土壤分別為板頁巖發育的黃泥田和第四紀紅色粘土發育的紅黃泥田，供試土壤的基本理化性狀見表1。

供試土壤調理劑有石灰、“酸易客”土壤調理劑（成都新朝陽作物科學有限公司）和“亞科豐”土壤調理劑（山西世紀亞科豐肥業有限公司），由全國農技中心統一寄送。

供試作物為水稻，醴陵市品種為H 優518，攸縣品種為五豐優369。

表1 供試土壤的基本理化性狀

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗設4個處理：處理1（CK），常規施肥（40%復合肥25 kg/667m2＋尿素10 kg/667m2＋氯化鉀5 kg/667m2）；處理2，常規施肥＋石灰（100 kg/667m2）；處理3，常規施肥＋酸易客土壤調理劑（80 kg/667m2）；處理4，常規施肥+亞科豐土壤調理劑（50 kg/667m2）。每個處理設3 次重復，共12個小區，小區面積33 m2，按隨機區組排列。小區間設隔離行，各小區間田埂用塑料薄膜鋪蓋至田間土表30 cm 以下，防止小區間串水串肥。各小區水稻均采取移栽種植，移栽密度為19.8 cm×19.8 cm。

1.2.2 土壤調理劑的使用方法 早稻收割后把田翻耕、耙碎、整平，做好小區間的田埂，然后按處理把土壤調理劑均勻撒施在對應的小區內，隨即耙勻。1～2 d后再施肥料，移栽水稻。

1.2.3 樣品采集與分析 試驗前取基礎土樣1 kg，水稻收獲后分小區采集耕作層（0～20 cm）混合土壤樣品1 kg，充分風干，并按常規分析方法[5]測定土壤pH 值、有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀等含量，以及陽離子交換量和水穩性團聚體量。土壤細菌、放線菌、真菌采用稀釋平板計數法測定[6]。水稻收獲時每個小區取樣考種（采取五點取樣法，每點取1 株水稻），調查其有效穗數、每穗（株）總粒數、實粒數、結實率和千粒重，測定每個小區的實際產量。試驗數據采用Excel 2003 和SPSS 13.0 軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同土壤調理劑對土壤pH 值及理化性狀的影響

從表2 中可以看出，醴陵、攸縣兩個試驗點施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調理劑均能明顯提高土壤的pH 值，其中以處理4（亞科豐）的效果最為明顯，試驗后土壤pH 值分別為5.67、5.56，比對照分別提高了0.65、0.53。在醴陵試驗點，施用亞科豐土壤調理劑對土壤有機質、全氮、堿解氮、速效鉀、陽離子交換量也有比較大的影響，其含量分別比對照提高2.6 g/kg、0.13 g/kg、22 mg/kg、4 mg/kg、0.2 cmol/kg；而施用石灰和酸易客的土壤，有機質、有效磷、速效鉀也有一定程度提高。這說明施用這3種土壤調理劑均能有效調節pH 值，提高土壤肥力，其中以亞科豐土壤調理劑的改酸效果最好，其次為石灰，酸易客的改酸效果排第三。攸縣試驗點各處理對土壤理化性狀的影響不明顯，其原因有待進一步研究。

2.2 不同土壤調理劑對土壤團聚體的影響

表2 不同處理對土壤理化性狀的影響

土壤團聚體是土壤結構的基本單元。維持以及提高團聚體的穩定性可提高土壤碳匯功能，減少溫室氣體排放；同時，還可協調土壤中的水肥氣熱、維持和穩固土壤疏松熟化層。因此，團聚體穩定性經常被作為土壤結構的指示因子。通常把大于0.25 mm 的團聚體稱為土壤團粒結構體。團粒結構是土壤中最好的結構體，其數量與土壤的肥力狀況呈正相關[7-10]。通過干篩法可以獲得原狀土壤中團聚體的總體數量，這些團聚體包括非水穩性團聚體和水穩性團聚體。

由表3 可知，醴陵和攸縣兩個試驗點各處理間大于0.25 mm 的團聚體總量差異較小，醴陵試驗點的在96.2%～98.5%，略高于攸縣（95.6%～98.4%）。濕篩法獲得的團聚體是土壤中的水穩性團聚體，水穩性團聚體及團聚體的破壞率對保持土壤結構的穩定性有重要的貢獻，因而比非水穩性團聚體更為重要。醴陵試驗點，施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調理劑，土壤中大于0.25 mm 的水穩性團聚體總量均比對照高，其中以處理4（亞科豐）的水穩性團聚體總量最高，破壞率最低；與對照相比，其水穩性團聚體總量增加了31.5個百分點，而團聚體破壞率降低了30.7個百分點；處理2（石灰）土壤中大于0.25 mm 的水穩性團聚體總量高于處理1，但明顯低于處理3 和處理4；處理2 土壤中團聚體的破壞率小于處理1，但明顯高于處理3 和處理4。而在攸縣試驗點，以處理2（石灰）土壤中大于0.25 mm 的水穩性團聚體總量最低，破壞率最高。這說明施用石灰有降低土壤團聚體穩定性的趨勢，不利于形成和保持良好的土壤結構，有可能帶來土壤板結、水稻減產的風險。

表3 不同處理對土壤團聚體的影響 （%）

2.3 不同土壤調理劑對土壤微生物數量影響

土壤微生物是土壤中最活躍的部分，是土壤分解系統的主要成分，在推動土壤物質轉換、能量流動和生物地化循環中起著重要作用[11]。土壤中微生物的數量和種類可直接反映土壤肥力，但要受耕作制度、地理位置、土壤層次、植被、土壤肥力、氣候變化及土壤類型等諸多因素的影響[12-13]。從表4 中可以看出，施用土壤調理劑對土壤中的細菌、真菌和放線菌數量均有不同程度的影響。醴陵、攸縣兩個試驗點各處理土壤的細菌數量分別比對照提高0.78×104、105.17×104cfu/g，說明這3種土壤調理劑均能提高土壤中細菌的數量。兩個試驗點，處理2 的放線菌的數量分別比對照少48.27×103、19.89×103cfu/g，說明石灰有殺滅土壤中放線菌的效果。

2.4 不同土壤調理劑對水稻生物學性狀影響

由表5 可知，施用3種土壤調理劑都能在一定程度上改善水稻的農藝性狀和經濟性狀，特別是亞科豐，其效果最明顯。與對照相比，處理4 的水稻株高增高了0.9～3.3 cm、有效穗增加了0.19 萬～0.80 萬穗/667m2、實粒數增加1.0～5.6 粒/穗、結實率提高了0～4.0個百分點、千粒重增重了0～0.2 g。

表4 不同處理對土壤微生物數量的影響cfu/g

2.5 不同土壤調理劑對水稻產量、產值的影響及效益分析

表5 不同處理對水稻生物學性狀的影響

由表6 可知，施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調理劑均可提高水稻產量及產值。醴陵、攸縣兩個試驗點均以處理4（亞科豐）的增產增值效果最明顯，其產量分別為549.8、544.2 kg/667m2，產值分別達1 517.4、1 502.0 元/667m2，分別比對照增產42.5、18.7 kg/667m2，增產率分別達8.4%、3.6%，產值分別增加了117.2、51.6 元/667m2。方差分析結果表明，各處理產量差異達到顯著水平，說明施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調理劑均能顯著提高水稻產量。扣除成本以后，醴陵、攸縣兩個試驗點各處理分別比對照增收55.8～117.2、6.1～51.6 元/667m2。各處理產投比從高到低排列依次為：亞科豐＞石灰＞酸易客，其中施用酸易客土壤調理劑的產投比較低的原因是該土壤調理劑的成本過高。

3 結論

試驗結果表明，施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調理劑均能明顯提高土壤的pH 值，對土壤有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、陽離子交換量、土壤水穩性團聚體也有一定的影響；其中，醴陵、攸縣兩個試驗點均以亞科豐土壤調理劑的效果較好，土壤pH 值比對照分別提高了0.65、0.53，達到5.67 和5.56，有利于改善土壤理化性狀，提高土壤結構穩定性。

施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調理劑可顯著提高土壤中大于0.25 mm 的水穩性團聚體含量，并增加其穩定性。其中，以施用亞科豐土壤調理劑的土壤水穩性團聚體總量最高，破壞率最低；與對照相比，醴陵試驗點土壤的水穩性團聚體總量增加了31.5個百分點，而團聚體破壞率降低了30.7個百分點。

施用上述3種土壤調理劑可增加土壤中細菌的數量，而石灰對放線菌表現出抑制作用。醴陵、攸縣兩個試驗點各處理土壤的細菌數量分別比對照提高0.78×104～105.17×104cfu/g；兩個試驗點，施用石灰的土壤中放線菌數量分別比對照少48.27×103、19.89×103cfu/g。

施用石灰、酸易客、亞科豐3種土壤調理劑還可增加水稻的實粒數，提高結實率，顯著提高水稻產量及產值。其中，醴陵和攸縣兩個試驗點均以施用亞科豐土壤調理劑的處理產量、產值和產投比最高，分別為549.8和544.2kg/667m2、1517.4 和1502.0 元/667m2、0.98 和0.43。

[1]易杰祥，呂亮雪，劉國道.土壤酸化和酸性土壤改良研究[J].華南熱帶農業大學學報，2006，12（1）：23-28.

[2]吳增芳.土壤結構改良劑[M].北京：科學出版社，1976.24-34.

[3]王敬國.植物營養的土壤化學[M].北京：北京農業大學出版社，1995.92-103.

[4]陳義群，董元華.土壤改良劑的研究及應用進展[J].生態環境，2008，17（3）：1282-1289.

[5]鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，2008.

[6]沈 萍，陳向東.微生物學實驗[M].北京：高等教育出版社，2007.

[7]Mendham D S，O’connell A M，Grove T S.Change in soil carbon after land clearingorafforestation in highlyweathered lateritic and sandysoils ofsouth-western Australia[J].Agriculture，Ecosytemsand Environment，2003，95：143-156.

[8]Six J，Elliott E T，Paustian K，etal.Aggregation and soil organicmatter accumulation in cultivated and native grassland soils[J].Soil Science SocietyofAmerica Journal，1998，62：1367-1377.

[9]徐 玲，張楊珠，曾希柏，等.不同施肥結構對稻田土壤肥力質量的影響[J].湖南農業大學學報（自然科學版），2006，32（4）：362-367.

[10]李明德，劉瓊峰，吳海勇，等.不同耕作方式對紅壤旱地土壤理化性狀及玉米產量的影響[J].生態環境學報，2009，18（4）：1522-1526.

[11]張 薇，魏海雷，高洪文，等.土壤微生物多樣性及其環境影響因子研究進展[J].生態學雜志，2005，24（1）：48-52.

[12]李仲強，譚周進，夏海鰲.耕作制度對土壤微生物區系的影響[J].南京農業科學，2001，（2）：24-25.

[13]陳 蓓，張 仁.免耕與覆蓋對土壤微生物數量及組成的影響[J].甘肅農業大學學報，2004，39（6）：634-638.