天脊土壤調理劑在湘南紅壤旱地的應用效果

龍艷麗，陳 暢，黃 晶，高 鵬，高菊生

（1. 祁陽市農業農村局，湖南 祁陽 426101；2. 中國農業科學院衡陽紅壤實驗站，湖南 祁陽 426101；3. 湖南省農業環境生態研究所，湖南 長沙 410125）

紅壤是湖南重要的土壤資源，主要存在酸性強、土質黏重等問題[1-2]，探索改良紅壤的新技術對培肥地力、保障國家糧食安全具有重要意義。土壤調理劑作為土壤改良的重要材料，已在農業生產中廣泛應用[3-6]。為了解天脊土壤調理劑在湖南省紅壤長期使用過程中對土壤理化性質的改變、農作物產量和品質的影響以及對土壤有無副作用，筆者自2015 年開始，在中國農業科學院紅壤實驗站內的紅壤旱地開展了天脊土壤調理劑的應用效果研究。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于湖南省祁陽市文富市鎮官山坪村的中國農業科學院紅壤實驗站內(111°52′ E，26°45′ N)，海拔150～170 m，地處中亞熱帶，年均氣溫18℃，≥10℃積溫5 600℃，年降雨量1 255 mm，年蒸發量1 470 mm，無霜期約300 d，年日照時數1 610 h。土壤為第四紀紅土母質發育的紅壤。試驗地平整、方正，排灌方便，土壤肥力適中，周邊土壤分布均勻。試驗開始時0～20 cm 土壤基本理化性狀為：pH 值6.57，有機質9.15 g/kg，全氮0.78 g/kg，堿解氮59.0 mg/kg，全磷0.4 g/kg，有效磷8.0 mg/kg，速效鉀217.0 mg/kg，交換性鋁4.3 mg/kg，陽離子交換量9.7 mg/kg。

1.2 供試材料

天脊土壤調理劑由天脊煤化工集團股份有限公司現代農業科技分公司提供，其他供試材料在市場上自行采購。

1.3 試驗方法

2015—2019 年共種植花生（2015 年）、玉米（2016年）、油菜（2017 年）、紅薯（2017 年）、大豆（2018 年）、花生（2019 年）等6 茬作物，均按當地生產習慣進行常規施肥，試驗設施天脊土壤調理劑900 kg/hm2（處理1）、天脊土壤調理劑1 800 kg/hm2（處理2）、生石灰900 kg/hm2（處理3）、生石灰1 200 kg/hm2（處理4）和不施土壤修復劑（即常規施肥作對照）5 個處理。每個處理重復3 次，按隨機區組排列，小區面積為10 m×4 m= 40 m2。區間設置隔離區，小區實行單灌單排，避免串灌串排。各處理除土壤修復劑施用不同外，其他農事操作均按當地生產習慣。

2 結果與分析

2.1 土壤調理劑對產量的影響

增施天脊土壤調理劑或生石灰能明顯增加2015—2019 年各茬作物的年均產量，較對照增產22.5%～31.5%，其中以處理2 （施天脊土壤調理劑1 800 kg/hm2）的增產幅度最大，達31.5%，并且顯著高于對照（見表1）。

表1 不同處理各茬作物產量比較

2.2 土壤調理劑對土壤pH 值的影響

增施天脊土壤調理劑和生石灰都能明顯提高土壤pH 值，施天脊土壤調理劑和生石灰后，隨著試驗年限的增加土壤pH 值逐漸增加，2019 年土壤pH 值較試驗開始時提高了0.75～1.22，但常規施肥（CK）2019 年的土壤pH 值較試驗開始時只增加了0.01（見圖1）。

圖1 土壤調理劑對土壤pH 值的影響

2.3 土壤調理劑對土壤有機質含量的影響

施用天脊土壤調理劑和生石灰都能提高土壤有機質含量，土壤有機質含量均隨著施用年限的增加而呈增加的趨勢，但常規施肥（CK）從2018 年開始出現明顯下降，5 a 后，各處理的土壤有機質含量較試驗開始時的初始值（9.2 g/kg）增加了17.9%～41.9%，其中，處理2（施天脊土壤調理劑1 800 kg/hm2）的土壤有機質含量較對照提高了7.7%（見圖2）。

圖2 土壤調理劑對土壤有機質含量的影響

2.4 土壤調理劑對土壤堿解氮含量的影響

各處理的土壤堿解氮含量隨著年限的增加總體上呈下降趨勢（見圖3），經5 a 后，各處理的土壤堿解氮含量較試驗開始時降低了22.1%～30.7%，其中，施天脊土壤調理劑（處理1 和處理2）的土壤堿解氮含量降低了4.4%～5.6%，其降幅大于處理3 和處理4（施用石灰）。施天脊土壤調理劑后作物可能增強了對土壤中氮素的吸收以提高產量，從而降低了土壤堿解氮含量。

圖3 土壤調理劑對土壤堿解氮含量的影響

2.5 土壤調理劑對土壤有效磷含量的影響

各處理的土壤有效磷含量隨著年限的增加總體上也呈下降趨勢（見圖4），5 a 后，各處理的土壤有效磷含量較試驗開始時降低了12.5%～42.8%，其中，處理1（施天脊土壤調理劑900 kg/hm2）的土壤有效磷含量較對照（CK）降低了9.9%。

圖4 土壤調理劑對土壤有效磷含量的影響

2.6 土壤調理劑對土壤速效鉀含量的影響

各處理的土壤速效鉀含量均隨著年限的增加而降低，5 a 后，各處理的土壤速效鉀含量較試驗開始時降低了42.0%～59.6%，且施天脊土壤調理劑的降幅（處理1 和處理2 分別為52.7%和59.6%）大于施用石灰處理（處理3 和處理4 分別為42.0%和43.5%），處理1 和處理2 的土壤速效鉀含量分別較對照降低了6.1%和19.8%（見圖5）。其原因可能是天脊土壤調理劑和石灰的施入提高了土壤pH 值，從而增強土壤對鉀的吸附。

圖5 土壤調理劑對土壤速效鉀含量的影響

2.7 土壤調理劑對土壤交換性鋁和陽離子交換量的影響

陽離子交換量可以作為評價土壤保水保肥能力的指標，是改良土壤和合理施肥的重要依據之一。在常規施肥的基礎上連續施天脊土壤調理劑和石灰5 a 后，土壤交換性鋁和陽離子交換量發生了明顯變化（見表2）。施天脊土壤調理劑和石灰后土壤交換性鋁隨著施用年限的增加而降低，5 a 后，處理1～4 的土壤交換性鋁從試驗前的4.3 mg/kg 分別下降為3.0、3.0、3.3和3.6 mg/kg，而常規施肥處理（CK）的土壤交換性鋁含量從試驗前的4.3 mg/kg 增加到了5.1 mg/kg。施用天脊土壤調理劑和石灰后土壤陽離子交換量隨著施用年限的增加而增加，5 a 后，處理1～4 的土壤陽離子交換量從試驗前的9.7 mg/kg 分別增加到了12.8、12.7、10.1 和10.1 mg/kg，而常規施肥處理（CK）的土壤陽離子交換量從試驗前的9.7 mg/kg 降低為9.6 mg/kg。

表2 土壤調理劑對土壤交換性鋁和陽離子交換量的影響（mg/kg）

3 小 結

在常規施肥的基礎上，施天脊調理劑或石灰均能提高作物產量，且施天脊調理劑的效果優于石灰，以處理2（施天脊調理劑1 800 kg/hm2）的增產幅度最大，各茬作物的年均產量較常規施肥（CK）增加31.5%，達顯著水平。施天脊調理劑或生石灰5 a 后，均能有效提高土壤pH 值和土壤有機質含量，且以施天脊調理劑的效果更好。綜合考慮增產和提肥作用及成本，認為在湘南紅壤旱地施天脊調理劑900 kg/hm2較為合適，同時應注意根據土壤基礎肥力情況優化氮、磷、鉀肥的施用量。