花生田土壤酸化改良集成技術研究與應用

楊同榮崔賢徐婷黃頌軍張金軍

(1.威海市文登區農業農村事務服務中心，山東 威海 264400；2.威海愛田農業科技有限公司，山東 威海 264400)

文登區現有耕地4.93萬hm2，耕地土壤類型主要為棕壤和河潮土[1](棕壤、河潮土分別占全區可利用耕地的83.59%、13.9%)。1982年第二次土壤普查時，耕地的土壤pH值為6.4。2005—2015年，全區土壤pH值的變化范圍在3.09～8.74，平均值為5.52，較1982年時下降了0.88。根據國家土壤分級標準，文登區土壤呈微酸性(5.5～6.5)，土壤酸化已成為花生產量和品質進一步提高的主要障礙因子[1]。適宜的土壤pH值是作物生長發育的基礎，土壤pH值狀況影響土壤N、P、K、Ga等元素的礦化、固定和吸收等。土壤的酸堿度對土壤養分的轉化，特別是對P和微量元素的有效性，有很大影響。在酸性土壤和石灰性土壤中，P常被Fe、Al、Ga固定為無效態。本文結合測土配方施肥技術的推廣應用，進行了土壤酸化集成技術在花生上的應用研究。

1 材料與方法

1.1 酸化花生田生石灰施用效果試驗

1.1.1 試驗設計

試驗設計6個處理：不施生石灰(CK)；施生石灰750kg·hm-2；施生石灰1125kg·hm-2；施生石灰1500kg·hm-2；施生石灰2250kg·hm-2；施生石灰3000kg·hm-2。設3次重復，小區隨機排列，小區面積45m2。生石灰粉碎后全部過60mesh篩。

1.1.2 試驗方法

試驗地土壤pH值在5.2～5.4范圍內，前茬為玉米。試驗前取0～20cm土樣，測試堿解氮、有效磷、速效鉀含量及pH值。生石灰于春耕前均勻撒施于土壤表面，進行耕翻使生石灰與耕層土壤充分混勻，施入生石灰后7～10d內盡量避免灌水。生石灰施用后，于花生開花下針期和飽果成熟期取0～20cm耕層土樣，測試各處理的土壤pH值。

1.2 酸化花生田測土配方施肥試驗

花生施肥配方試驗在一般肥力的水平下進行，采用不完全“3414”試驗設計，隨機排列，小區面積45m2。施肥前和收獲后分別取0～20cm土層土樣，分析其各養分含量。試驗在不施有機肥的情況下進行，其它田間管理措施同大田。

1.3 土壤酸化改良集成技術應用

在花生上應用土壤酸化集成技術面積1.6萬hm2，考察其應用效果48處，主要測定了花生應用土壤酸化集成技術(即在增施有機肥基礎上，施生石灰1500kg·hm-2和實施測土配方施肥技術)與習慣技術(即不施生石灰和不實施測土配方施肥技術)對提高土壤pH值和花生產量的影響。

2 結果與分析

2.1 施用生石灰對土壤pH及花生生育特性的影響

表1的試驗結果表明，施用生石灰后能顯著提高土壤的pH值，使已嚴重酸化的土壤恢復到比較適宜的土壤酸堿度。同時，隨著生石灰用量的增加，土壤pH值也隨之增大，用量達到1500kg·hm-2時，土壤pH值在花生飽果成熟期時就可恢復到適宜的水平，pH值為6.44。雖然再增加生石灰施用量仍能提高土壤pH值，但是對改良土壤酸化效果不明顯。因此，比較合理的生石灰施用量為1500kg·hm-2，土壤pH值在花生收獲時可由施用前的5.26提高到6.44。

表1 不同生石灰用量對土壤pH值、花生產量及結果情況的影響

田間試驗觀察表明，施生石灰比未施生石灰的花生根系發達、健壯，根瘤數量較多，單株根瘤數量增多10%左右。花生始花期到結莢期，施生石灰的花生植株生長健壯，葉色深綠，不施生石灰的則葉色呈黃綠色，植株發育不良[3]，花生地呈現不同的酸害現象，植株出苗晚、長勢弱、葉片少、褐色斑點多甚至連成片。

表1的試驗結果表明，施用生石灰均能顯著提高花生產量，隨著生石灰施用量的增加，花生產量也隨之不斷提高。當生石灰施用量達到1500kg·hm-2時，增產439.5kg·hm-2，增產12.3%；當施用量超過1500kg·hm-2后，增產量效果不明顯。當施用量為3000kg·hm-2時，增產量為484.5kg·hm-2，僅比施用量1500kg·hm-2時增產45kg，從增產和投入綜合分析，花生施用生石灰適宜用量為1500kg·hm-2。花生施用生石灰后主要是增加了花生飽果數，實現花生產量增加的目的[3]。

2.2 測土配方施肥試驗結果

2.2.1 對產量的影響

對試驗結果進行統計計算。得出花生施肥回歸方程：

y=3968.1+163.65N+451.95P+214.35K-15.6NP-9.9NK+7.5PK-2.25N2-27.9P2-8.85K2。

方差分析得出花生F=343.5>F0.01=100.5，達到極顯著水平。

2.2.2 單位面積最高產量時氮、磷、鉀施肥量

根據肥料效應函數方程，產量Y對N(或P、K)的一階偏導數，并令其等于0。即可求得最高產量時每公頃所需的氮、磷、鉀用量。整理得出花生在耕地土壤養分堿解氮67～79mg·kg-1、速效磷14～18mg·kg-1、速效鉀52～69mg·kg-1范圍內的施肥量為施N 100.5kg·hm-2，施P 71.25kg·hm-2，施K 115.5kg·hm-2，N∶P∶K=1∶0.7∶1.1，其對應產量5585.4kg·hm-2。同時，分析還看出，若超過求得的最大施肥量就會出現花生產量隨施肥量增加而導致產量下降的情況。但是在農業生產的實際中，所追求的并不是最高產量，而是最佳經濟效益產量。上述施肥水平下的單位面積利潤并不是最大值。

表2 不同肥料用量對產量的影響

2.2.3 花生單位面積最大利潤時的施肥量

按照本地花生6.7元·kg-1、純氮6.5元·kg-1、單質磷7.4元·kg-1、單質鉀7.2元·kg-1計算。根據肥料效應方程可求得花生單位面積最大利潤時的施肥量，即花生施N 90.75kg·hm-2、施P 65.55kg·hm-2、施K 84.15kg·hm-2，N∶P∶K=1∶0.72∶0.98,其相應產量為5403kg·hm-2。

2.2.4 花生適宜施肥量

最大利潤時的施肥量，實際就是邊際利潤率等于0(R=0)時的施肥量。雖然其單位面積的利潤最大，但是其單位肥料的經濟效益卻有所下降。一般情況下，為提高肥料的經濟效益和獲得最優的投資利潤，在農業生產中通常選用R>0的施肥量。

邊際利潤率(R)是指單位肥料的純利潤和成本之比，不同R值的施肥量可用下式求得：

dy/dxi=qi(y+1)/py

式中，xi為各種肥料用量；dy/dxi為產量y對函數方程中的N、P、K的一階偏導數；qi為各種肥料價格；py為花生價格。通過計算得出花生施肥量與R的關系：N=92.1-19.2R，P=65.55-5.85R，K=84.15-4.8R。

由此可以看出，隨R值的減小，肥料投資增大。但施肥所獲得的利潤卻按漸減率增加。當R=0時，施肥利潤最大，而降至R=-1時，肥料投資利潤就會出現下降的情況。所以，要想獲得最佳的投資效益，必須采用R>0的施肥量。根據農業生產的具體實際，采用R=0.5時的施肥量比較合理，經大田驗證，也比較適宜于當地的農業生產實際。由此選擇出花生適宜的施肥量，即施N 82.5kg·hm-2、P2O563kg·hm-2、K2O 80.25kg·hm-2。

表3 不同R值的施肥量及利潤

2.3 土壤酸化改良集成技術應用效果

2.3.1 顯著提高土壤pH值

考察和測定應用效果表明，應用集成技術可顯著提高土壤pH值，使已嚴重酸化的耕地土壤恢復和保持在花生生長發育所需的適宜的土壤pH值。應用集成技術，土壤pH值由5.22提高到6.51，而習慣技術的土壤pH值在5.12～5.22，呈現下降的趨勢。

2.3.2 顯著提高花生產量

48處花生的產量測產結果表明，應用集成技術能顯著提高花生產量，應用集成技術平均產量4173.0kg·hm-2，比習慣技術產量3486.0kg·hm-2平均增產687.0kg·hm-2，增產19.7%。

2.3.3 節本增效顯著

從大田應用集成技術的結果可以看出，應用集成技術不僅能顯著提高花生產量，同時還能顯著降低化肥施用量，實現了花生生產的節本增效。應用集成技術比習慣技術化肥施用量平均減少67.5kg·hm-2(純養分)，節省肥料投入408元·hm-2，節本增效達到5011.5元·hm-2。

3 小結與討論

應用土壤酸化集成技術后，能顯著提高土壤pH值，使已嚴重酸化的耕地恢復到花生生長發育所需的適宜土壤酸堿度。在集成技術應用中，生石灰一般3a施用1次，不需連年施用，生石灰的適宜用量為1500kg·hm-2。

硼、鉬等元素對花生生長發育起著重要作用，如果缺乏，則造成花生莢果秕、小甚至空殼，嚴重影響其產量[3]。而硼、鉬在酸化條件下，其活性大大降低，不能被花生正常吸收利用，限制了花生產量的提高。施用生石灰可提高土壤pH值，可使土壤中硼、鉬有效性提高[2]，利于花生的吸收利用，從而提高花生的飽果率，達到增產增效的目的。應用集成技術增產效果顯著，一般增產在15%左右。

施用生石灰改良酸化的土壤，應配套增施有機肥和實施測土配方施肥技術，通過增施有機肥和降低化肥用量，可防止土壤酸化和保持土壤pH值在適宜的范圍內。

土壤酸化集成技術是一項改良土壤酸化、提高花生產量和品質且易掌握操作的技術，應全面推廣應用。針對改良后的耕地土壤，如何維持其適宜的土壤酸堿度和防止其再酸化，需進一步研究。