東南沿海丘陵甘薯施用特貝鈣土壤調理劑試驗研究

林明義

（福清市土壤肥料技術站 福建福清350300）

福清市地處閩中沿海，≥10℃活動積溫5 000～6 600℃，無霜期344～350 d，年均降雨量1 050～2 000 mm，屬南亞熱帶氣候帶，季風氣候顯著。境內土壤類型主要有紅壤、黃壤、潮土、風砂土、鹽土、水稻土等，紅壤占總面積的64.4%。據《福清市耕地地力調查與質量評價》調查統計，耕地土壤的pH平均為6.14，其中pH 5.5～6.5的微酸性土壤所占45.8%，pH 4.5～5.5的酸性土壤占21.8%，pH 3.5～4.5的強酸性土壤占5.2%，土壤酸化嚴重。

土壤調理劑通過改良土壤結構、降低土壤鹽堿危害、調節土壤酸堿度、改善土壤水分狀況或修復污染土壤，進而改善土壤的物理、化學和生物性狀，原料主要包括鉀長石、牡蠣殼、鋼渣、鉬尾礦、磷礦石+堿渣5種[1]。牡蠣殼中主要成分是碳酸鈣，還有銅、鐵、鋅、錳、鍶等微量元素和多種氨基酸，經一定工藝制成土壤調理劑，可以改善土壤結構、提高土壤酸堿度、促進微生物繁殖，而且牡蠣殼含有大量2～10μm微孔，可以吸附多種重金屬元素[2]。目前各種土壤調理劑在酸性土壤的多種作物上得到應用推廣，具有明顯的改良土壤酸性的效果，作物增產增收明顯[3-7]。

福建沿海地區牡蠣養殖規模大，牡蠣殼資源豐富，一般作為廢棄物拋棄，經過一定的加工工藝制成土壤調理劑，既減少了污染環境，又充分利用資源。特貝鈣土壤調理劑是由福建瑪塔生態科技有限公司采用優質海洋牡蠣和經保護性烘焙工藝生產的緩釋型含鈣土壤調理劑，具有中和土壤酸度、增加土壤有效鈣、鈍化重金屬、降低重金屬危害、改良土壤理化結構等功能。2020年福清市糧食作物播種面積28.44萬畝，其中甘薯13.30萬畝，是當地的主要糧食作物。為了改良耕地土壤瘦、旱、薄、沙、漏、酸等不良性狀[8]，在甘薯上開展施用特貝鈣土壤調理劑試驗，研究施用后對酸性土壤的改良效果和甘薯生長的影響，并探討其適宜用量，為其在福清市甘薯生產上推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗安排在福清市東張鎮華石村，海拔109 m，為沿海丘陵地，土壤類型為灰黃泥田，成土母質為坡積物，土壤質地為中壤，肥力均勻，灌溉條件好。土壤主要性狀見表1、表2。

1.2 試驗材料

試驗甘薯品種為六鰲紅蜜薯。試驗肥料：尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O512%）和硫酸鉀（K2O 50%）。特貝鈣土壤調理劑由福建瑪塔生態科技有限公司生產，CaO≥45%、汞（Hg）≤2 mg/kg、砷（As）≤10 mg/kg、鎘 （Cd）≤3 mg/kg、鉛 （Pb）≤50 mg/kg、鉻 （Cr）≤50 mg/kg，pH 8.5～10.5。

表1 試驗地土壤主要養分性狀

表2 試驗地土壤重金屬含量

1.3 試驗設計

試驗設4個土壤調理劑處理，每畝施用量分別為0（處理1，CK）、100 kg（處理2）、200 kg（處理3）、300 kg（處理4），每個處理3次重復，隨機排列。小區面積20 m2，四周保留寬1.5 m以上的保護行。試驗地施肥量采用測土配方施肥后確定，各處理每畝施用量為N 12 kg、P2O54 kg、K2O 15 kg。

甘薯2020年5月2日育苗，6月15日扦插移栽。基肥氮肥用量占50%，鉀肥用量占50%，磷肥和土壤調理劑全部施用；6月27日，莢邊肥氮肥用量占30%，鉀肥用量占30%；8月3日，裂縫肥氮肥用量占20%，鉀肥用量占20%。試驗期間，噴施12%甲維鹽·蟲螨腈、10%苯醚甲環唑2次，防治斜紋夜蛾和葉斑病。11月6日，按小區實收測產，并采集甘薯10株測定單株分枝數、單株結薯數、葉長、葉寬、最大薯重、最大薯長、最大薯直徑等指標，同時取土壤測定土壤性狀指標。

2 結果與分析

2.1 不同土壤調理劑處理甘薯主要性狀

由表3可知，與處理1（CK）相比，處理3單株分枝數增加了3條，處理4單株分枝數增加了2條；處理3單株結薯數增加1個，處理4單株結薯數增加1個；處理2葉長增加了1.0 cm，處理3葉長增加了3.7 cm，處理4葉長增加了2.0 cm；處理3葉寬降低了1.5 cm，處理4葉寬降低了0.9 cm；處理2最大薯重增加了64.0 g，處理3最大薯重增加了129.6 g，處理4最大薯重增加了190.6 g；處理2最大薯長增加了1.2 cm，處理3最大薯長增加了1.1 cm，處理4最大薯長增加了1.7 cm；處理2最大薯直徑增加了1.2 cm，處理3最大薯直徑增加了1.3 cm，處理4最大薯直徑增加了1.6 cm。說明甘薯施用土壤調理劑，在一定程度上影響了甘薯的單株分枝數、單株結薯數、葉長、葉寬、最大薯重、最大薯長、最大薯直徑等產量構成因素，從而影響產量。

2.2 不同土壤調理劑處理甘薯產量

由表4可知，甘薯產量依次為處理3＞處理4＞處理2＞處理1，處理3（施用土壤調理劑200 kg）甘薯產量最高，達2 726.9 kg/畝，極顯著高于不施用土壤調理劑的處理，顯著高于施用土壤調理劑100 kg處理，施用土壤調理劑100 kg處理與300 kg處理差異不顯著，但顯著高于不施用土壤調理劑處理。 說明甘薯施用土壤調理劑有顯著的增產效果，而且在一定范圍內隨施用量的增加而增加，但超過一定閾值，甘薯產量反而降低。

表3 不同土壤調理劑處理甘薯的主要性狀

表4 不同土壤調理劑處理甘薯產量

對甘薯產量與土壤調理劑施用量進行線性回歸分析，擬合一元二次方程 （附圖）：y=-0.002 3x2+1.053 7x+2 594.8，R2=0.952 3。對方程進行求解，當土壤調理劑用量達229 kg/畝時，甘薯產量最高。因此，在本試驗地條件下，甘薯的土壤調理劑推薦用量為229 kg/畝。

2.3 不同土壤調理劑處理甘薯經濟效益

按照當時的市場價格，甘薯為4元/kg、尿素為2元/kg、過磷酸鈣為1元/kg、硫酸鉀為4元/kg、土壤調理劑為1元/kg計算，由表5可知，與處理1相比，處理2增收了155元/畝，處理3增收了310元/畝，處理4增收了94元/畝，說明甘薯施用土壤調理劑經濟效益顯著。

表5 不同土壤調理劑處理甘薯經濟效益

附圖 土壤調理劑用量與甘薯產量的關系

2.4 土壤理化性狀分析

2.4.1 土壤調理劑對土壤理化性狀的影響 由表6可知，與處理1（CK）相比，土壤pH，處理2提高了0.77個單位，處理3提高了1.09個單位，處理4提高了1.52個單位，說明施用土壤調理劑可以提高土壤pH，而且隨著施用量的增加pH逐漸升高；處理2土壤有機質降低了6.2 g/kg，處理3降低了3.8 g/kg，處理4降低了2.2 g/kg；處理2土壤有效磷降低了11 mg/kg，處理3提高了4 mg/kg，處理4降低了22 mg/kg；處理2土壤速效鉀提高了8.4 mg/kg，處理3提高了10.8 mg/kg，處理4提高了64.3 mg/kg；處理2土壤潛性酸降低了0.95 cmol/kg，處理3降低了1.07 cmol/kg，處理4降低了1.69 cmol/kg。表明施用土壤調理劑可以有效提高土壤pH，降低潛性酸含量，從而改善土壤酸化。土壤速效鉀隨著土壤調理劑施用量的增加而增加明顯，說明土壤調理劑可以活化土壤中的鉀素，促進鉀素的釋放。相關研究表明，土壤pH高低與速效鉀的活化有明顯的關系，在種植香蕉地上，pH 6.39～6.86（即微酸至中性）有利于土壤速效鉀的釋放[9]，土壤pH為5.33～6.10有利于促進烤煙對鉀素的吸收[10]。土壤有機質和有效磷含量變化沒有明顯趨勢，可能是由于田間土壤養分存在一定的空間變異，土壤取樣也可能存在一定的誤差造成的。

表6 不同土壤調理劑處理土壤養分狀況

2.4.2 土壤調理劑對土壤重金屬含量的影響 由表7可知，與處理1（CK）相比，土壤有效鉻處理2降低了0.049 mg/kg，處理3降低了0.085 mg/kg，處理4降低了0.580 mg/kg；土壤有效鎘處理2降低了0.003 mg/kg，處理3提高了0.006 mg/kg，處理4提高了0.005 mg/kg；土壤有效鉛處理2提高了1.24 mg/kg，處理3提高了0.49 mg/kg，處理4提高了0.62 mg/kg；土壤有效汞處理2降低了0.000 3 mg/kg，處理4降低了0.001 3 mg/kg；土壤有效砷處理2降低了0.107 mg/kg，處理3降低了0.055 mg/kg，處理4降低了0.007 mg/kg。表明施用土壤調理劑降低了有效鉻、有效汞、有效砷等重金屬含量，但同時增加了有效鎘、有效鉛等重金屬含量。有研究表明，牡蠣殼具有特殊的物理結構可吸附海水中的Cr、Pb等重金屬，導致牡蠣殼為原料的土壤調理劑中Cr、Pb含量較高[2]，盡管滿足有機肥重金屬含量標準 （Cr含量≤100 mg/kg、Pb含量≤100 mg/kg），但大量長期施用會給土壤帶來重金屬的累積，應避免在蔬菜、水稻等容易富集重金屬的作物上過多施用以牡蠣殼為主要原料的土壤調理劑。

表7 不同土壤調理劑處理土壤重金屬含量

3 結論

施用土壤調理劑在一定程度上增加了甘薯的單株分枝數、單株結薯數、葉長、葉寬、最大薯重、最大薯長、最大薯直徑等性狀。與處理1（CK）相比，處理2增產63.7 kg/畝，處理3增產127.5 kg/畝，處理4增產98.6 kg/畝，其中土壤調理劑施用量200 kg/畝（處理3）甘薯產量最高，且極顯著高于不施用土壤調理劑的處理。隨著土壤調理劑用量的增加，甘薯產量呈現先增加后降低的趨勢，根據建立的一元二次方程，在本試驗條件下，土壤調理劑用量推薦用量為229 kg/畝。

施用土壤調理劑可降低土壤潛性酸含量0.95～1.69 cmol/kg，提高土壤pH 0.77～1.52個單位；降低了土壤有效鉻、有效汞、有效砷等重金屬含量，由于牡蠣殼中含有鎘、鉛等元素導致有效鎘、有效鉛等重金屬含量有所增加。