堿性材料和有機物料對稻田土壤酸化改良及水稻產量的影響?

摘要：為了在酸化稻田的改良過程中，同步實現土壤降酸和土壤肥力提升的雙目標，通過田間試驗設置了常規施肥（CK）、CK+石灰（T1）、CK+豬糞（T2）、CK+微生物菌劑（T3）和CK+石灰+豬糞（T4）這5個處理，分析了土壤酸化指標、肥力指標和水稻產量及產量構成的變化特征。結果表明：與CK處理相比，T1和T4處理的土壤pH分別提高了0.24和0.33個pH單位，土壤交換性酸分別降低了16.8%和25.4%，土壤交換性鋁含量分別降低了50.8%和75.4%；而T2處理的土壤交換性酸和交換性鋁含量則比CK處理降低了19.3%和59.0%，但其土壤pH值與CK無顯著差異。T4處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀和陽離子交換量分別比CK處理增加了9.2%、78.0%、21.8%、23.2%和52.9%，T1、T2和T3處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷和陽離子交換量則無顯著變化，但是，T1、T2和T3處理的土壤速效鉀則顯著高于CK處理。在所有處理中，T2和T4處理的水稻產量較高，分別比CK處理增加了6.8%和8.4%，結合產量構成因子發現，豬糞及其與石灰聯用主要通過改善結實率提升水稻產量。因此，在酸化稻田改良中，石灰和豬糞聯用是協同實現土壤酸化改良和肥力及產能提升的合理措施。

關鍵詞：酸化稻田；石灰和豬糞聯用；有機物料；土壤改良；水稻產量

中圖分類號：S147.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2024）07-0052-04

Alkaline Materials and Organic Materials Remediate Soil Acidification in

Paddy Fields and Increase Rice Yield

SUN Yu-ping1，PING Xian-liang2，HE Xiao-lin2，XIE Xiao-fang1，HU Hai-bing3，HU Dan-dan4，

LIU Dao2，SUN Geng5

（1. Fenyi County Modern Agricultural Service Center， Fenyi 336600， PRC; 2. Jiangxi Agricultural Technology Promotion Center， Nanchang 330046， PRC; 3. Qianshan Town Office of Agriculture and Rural Affairs in Fenyi County， Fenyi 336600， PRC; 4. Jiangxi Institute of Red Soil and Germplasm Resources， Nanchang 331717， PRC; 5. Hunan Soil and Fertilizer Institute， Changsha 410125， PRC）

Abstract： In the remediation of acidified paddy fields， it is important to reduce soil acid while improving soil fertility. In this study， field experiments were carried out with five treatments： conventional fertilization （CK）， CK + lime （T1）， CK + pig manure （T2）， CK +

microbial agent （T3）， and CK + lime + pig manure （T4）. The variations in soil acidification indicators， fertility indicators， rice yield， and yield components were analyzed. The results showed that compared with CK， T1 and T4 increased the soil pH by 0.24 and 0.33 while decreasing the exchangeable acid by 16.8% and 25.4% and exchangeable Al by 50.8% and 75.4%， respectively. T2 decreased the exchangeable acid and exchangeable Al by 19.3% and 59.0%， respectively， while it caused no significant variation in soil pH compared with CK. The soil organic matter， available nitrogen， available phosphorus， available potassium， and cation exchange capacity in T4 were 9.2%， 78.0%， 21.8%， 23.2%， and 52.9%， respectively， higher than those in CK. The soil organic matter， available nitrogen， available phosphorus， and cation exchange capacity in T1， T2， and T3 showed no significant differences from those in CK， while the soil available potassium in T1， T2， and T3 were significantly higher than that in CK. Among all treatments， T2 and T4 had higher rice yields， which increased by 6.8% and 8.4%， respectively， compared with that in CK. Furthermore， the analysis of yield components showed that pig manure and pig manure + lime increased rice yield mainly by improving the seed-setting rate. Therefore， the combined use of lime and pig manure was a reasonable measure for remediating soil acidification and improving soil fertility and production capacity in acidified paddy fields.

Key words： acidified paddy fields; combined use of lime and pig manure; organic materials; soil remediation; rice yield

引用格式：孫玉平，平先良，何小林，等. 堿性材料和有機物料對稻田土壤酸化改良及水稻產量的影響[J]. 湖南農業科學，2024（7）：52-55.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.007.011

收稿日期：2024-01-19

基金項目：江西省重點研發計劃“揭榜掛帥”項目（20223BBF61020）

作者簡介：孫玉平（1984—），女，江西分宜縣人，高級農藝師，主要從事土壤肥料技術推廣工作。

通信作者：平先良

我國南方耕地資源較為充沛，再加上豐富的光溫資源，南方耕地在確保國家糧食安全方面發揮了巨大作用。受成土母質和土壤發育過程的影響，南方耕地的主要土壤類型為紅黃壤[1]，利用方式包括旱作系統（花生、玉米、芝麻等旱作物）和稻作系統（稻—稻連作、油/麥—稻輪作等）[2-3]?；诖?，稻

作系統對于南方地區乃至全國的糧食安全至關重要。

基于農業農村部耕地質量長期監測數據，我國主要稻作區稻田土壤整體呈弱酸性，其中長江中游地區是土壤酸化較為嚴重地區之一[4-5]。一般認為土壤酸化到pH值5.5以下，會對作物產生酸害，導致作物生長不良[6]，因此酸化稻田的改良顯得十分必要。大量研究表明，對酸化土壤施用石灰、有機肥（如豬糞等）均能有效改良酸化土壤，不同程度地提高土壤pH值，降低土壤交換性酸總量，改善土壤理化性質，增加作物產量[7-9]。在防治策略方面，國外耕地由于復種指數低，土壤酸化速率慢，一般以施用石灰類物質、種植耐酸植物、休閑養地為主[10-11]。我國紅壤區耕地利用強度高，在土壤酸化防治策略上不能簡單參照國外情況。近年來，我國在酸化治理技術方面取得了一系列進展，研發出了施用有機肥和石灰等堿性調理劑阻控土壤酸化關鍵技術[6，9，12]。但由于土壤酸化程度不一，不同地區適宜的酸化改良措施還有待進一步研究，特別是在酸化改良的基礎上如何進一步實現土壤肥力的協同提升還有待進一步探討。因此，筆者在常規施肥模式的基礎上，采取施用石灰、增施有機肥（豬糞）、微生物菌劑等技術，研究了不同施肥模式在酸化稻田上的改良效果，以期為酸化稻田的治理提供科學指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于江西省分宜縣楊橋鎮泉邱村，田塊方正、田面平整、肥力均勻、排灌方便、種植水平與當地生產水平相當。供試作物為中稻，且常年種植水稻。試驗前田塊pH值5.21，有機質42.3 g/kg、

全氮2.2 g/kg、堿解氮106 mg/kg、有效磷16.0 mg/kg、

速效鉀117 mg/kg。

1.2 試驗設計

采用不同施肥模式的對比試驗，設置5個處理，分別為：常規施肥（對照CK，N、P2O5和K2O用量分別為150、60和150 kg/hm2）；常規施肥+石灰750 kg/hm2（T1）；常規施肥+豬糞22 500 kg/hm2

（T2）；常規施肥+微生物菌劑45 kg/hm2（T3）；常規施肥+石灰750 kg/hm2+豬糞22 500 kg/hm2（T4）。各處理重復3次，各小區面積為20 m2，小區布置隨機排列，小區四周設置保護行，小區之間田埂以薄膜覆蓋隔開，每個小區實行單獨排灌，田間灌溉和病蟲防治等田間管理措施均與大田相同。氮肥、磷肥和鉀肥的種類分別為尿素、鈣鎂磷肥和氯化鉀，其中磷肥全部基肥施用，氮肥和鉀肥50%做基肥，50%做追肥施用。石灰、豬糞、微生物菌劑等均為基施。

1.3 樣品采集和分析

在水稻收獲時，每個小區分別采集10株有代表性的植株樣品，測定水稻株高、有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重。同時，每個小區采用土鉆采集0～20 cm的土壤樣品。風干研磨后參照《土壤分析技術規范》[13]，采用電位法（水土比2.5∶1）測定

土壤pH值、重鉻酸鉀氧化–容量法測定有機質、堿解擴散法測定堿解氮、碳酸氫鈉浸取–鉬銻鈧比色法測定有效磷、乙酸銨浸提–火焰光度法測定速效鉀、氯化鉀提取–滴定法測定交換性酸（交換性鋁）。

采用Excel 2010進行數據整理，統計分析采用的是SAS 9.1，并采用LSD進行方差分析，P＜0.05為差異顯著。采用Origin 8.5進行圖形制作。

2 結果與分析

2.1 堿性材料和有機物料對土壤酸度指標的影響

堿性材料和有機物料施用對土壤pH值、交換性酸和交換性鋁含量影響程度不一，其中石灰對土壤pH值、交換性酸和交換性鋁含量的影響明顯大于豬糞和微生物菌劑（表1）。在所有處理中，T1和T4處理的土壤pH值顯著較高，其土壤pH值分別較CK增加了0.24和0.33個pH單位；而T2和T3處理的土壤pH值則與CK無顯著差異。在所有處理中，與CK處理相比，T3處理土壤交換性酸和交換性鋁無顯著差異，而T1、T2和T4處理的土壤交換性酸和交換性鋁則顯著較低，土壤交換性酸分別比CK處理降低了16.8%、19.3%和25.4%，土壤交換性鋁分別降低了50.8%、59.0%和75.4%。

2.2 堿性材料和有機物料對土壤肥力的影響

堿性材料和有機物料施用顯著影響土壤肥力指標，但各指標的變化規律不一（表2）。在所有處理

中，T4處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀和陽離子交換量均顯著較高，分別比CK處理提高了9.2%、78.0%、21.8%、23.2%和52.9%。而T1、T2和T3處理的土壤有機質、堿解氮、有效磷和陽離子交換量與CK處理無顯著差異，速效鉀則顯著高于CK處理，但與T4處理無顯著差異。

2.3 堿性材料和有機物料對水稻產量及產量構成的影響

堿性材料和有機物料施用顯著影響水稻產量（圖1）。與CK處理相比，T2和T4處理的水稻產量顯著較高（增幅分別為6.8%和8.4%），但T1和T3處理的產量與CK處理無顯著差異。進一步分析產量構成結果（表3）發現，堿性材料和有機物料施用主要影響結實率，而對株高、有效穗數、每穗粒數和千粒重則無顯著影響。在所有處理中，T1和T4處理的結實率顯著較高，比CK處理增加了13.1%和14.0%，但是T2和T3處理的結實率與CK無顯著差異。

3 討論與結論

在我國南方地區，稻田土壤普遍存在酸化趨勢[5]。

在酸性稻田改良中，施用堿性材料是提升土壤pH值的主要措施之一[14]，研究結果也表明，石灰單獨施用及其與豬糞配施均可以顯著提高土壤pH值，并降低土壤交換性酸和交換性鋁含量，這與很多研究結果相似[15-17]。但研究中土壤pH值的增幅、土壤交換性酸和交換性鋁含量的降幅與其他研究存在明顯分異，原因一方面與土壤酸化程度有關，另一方面，石灰和豬糞的用量及時間年限也是主要的影響因素。有研究表明，長期施用豬糞可以顯著提升土壤pH

值[9]。而單獨施用豬糞主要降低土壤土壤交換性酸和交換性鋁含量，對土壤pH值提升不顯著。這主要是由于僅一年的試驗，豬糞施用對土壤酸化改良的效果還不明顯。此外，微生物菌劑不會顯著改變土壤pH值、交換性酸和交換性鋁含量。這主要是由于微生物菌劑主要的作用是促進秸稈腐解，而在秸稈腐解過程中有機酸的產生可能抵消了秸稈中堿性離子的作用[17]。

酸化土壤改良的同時實現土壤肥力提升對于增加水稻產量至關重要。在試驗中，將石灰和豬糞配合施用可以顯著提升土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀和陽離子交換量。這充分說明石灰和豬糞聯用可以同步實現土壤降酸培肥的雙目標。而單獨的豬糞、石灰施用下土壤有機質、堿解氮、有效磷和陽離子交換量則無顯著變化，原因可能與試驗時間較短有關。但是，石灰、豬糞和微生物菌劑處理的速效鉀則顯著提升，且與石灰和豬糞聯用處理無顯著差異。有研究也表明，石灰、豬糞施用可以顯著提升水稻土的速效鉀含量[18-20]。而微生物菌劑則可能是通過促進礦物鉀的溶解和加速秸稈中鉀的釋放增加土壤速效鉀含量[21]，但具體原因還有待進一步研究。

在酸性稻田上，單獨施用豬糞及其與石灰聯用可以顯著提升水稻產量，分別比常規施肥增加了6.8%和8.4%，結合產量構成因子發現，豬糞及其與石灰聯用主要通過改善結實率提升水稻產量。很多研究也表明，當土壤養分供應充足情況下，水稻結實率較高[22]，而當土壤酸化加劇和土壤肥力降低時，則會導致水稻結實率顯著降低[23]。因此，在后續的酸性稻田改良過程中，建議重點關注水稻結實率這一指標，以期較好地預估水稻產能提升的效果。

綜上所述，在酸性稻田改良上，單獨的石灰施用主要改善土壤酸化，而豬糞則主要提升土壤肥力。而石灰與豬糞聯用則可以同步改善土壤酸化和提升土壤肥力，從而最終增加水稻產量，因此，石灰和豬糞聯用是實現稻田降酸培肥協同的合理改良措施。

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（責任編輯：肖彥資）