鈣基調理劑對酸化農田土壤的調控效果研究①

侯憲文+++張梁等

摘 要 農田土壤酸化已成為制約農業發展的全球性問題，在強降雨淋溶地區尤為嚴重。本研究利用硝酸磷肥生產過程中所產生的中間產物制造的低pH值土壤調理劑來改良酸化土壤。結果表明：該調理劑按用量1 g/kg（折合畝施150 kg）即可顯著地提高土壤pH值，且其在不同pH值土壤上的施用效果有所差異；施用后短期內存在返酸現象；該調理劑與約一半用量的生石灰的調控效果相當；調理劑對土壤有效磷含量的影響因土壤性質不同而異；施用調理劑對土壤有效鉀的影響不顯著。

關鍵詞 土壤調理劑 ；土壤pH值 ；鈣 ；土壤有效養分

分類號 S156

當前人類的各種不合理的生活生產活動導致大量的農田土壤退化，加上工業污染和化肥的施加不當，使得土壤的酸化情況日益加重，酸化面積不斷加大。據統計，中國酸化土壤的分布面積約達200萬hm2，對中國的農業生產造成重大的影響，嚴重制約了農業的可持續發展，使得農作物的質量與產量大幅度降低，嚴重影響了人類的生存與發展[1-4]。土壤酸化是土壤退化的一個極其重要的問題，它直接影響土壤的質量，與農作物的經濟效益有著直接的聯系。因此，改善酸性土壤、提高土壤的pH值對于提高農產品的產量與質量具有重要的意義。

適當提高土壤的pH值，減少酸性土壤對作物的侵害作用，是農作物增產增收的重要措施。石灰作為一種傳統的酸性土壤改良劑，具有便捷、經濟等的優點，一直被人們廣泛使用[5-6]。近年來以脫硫廢棄物、粉煤灰和堿渣等為原料的土壤調理劑也取得了比較好的應用和推廣效果[7-12]。此外，張宏偉等[13]利用腐植酸共聚物改良赤紅壤的酸堿度，土壤pH值由4.56提高到6.34。本研究利用硝酸磷肥生產過程中所產生的中間產物制造的低pH值土壤調理劑來改良酸化土壤，其主要成分是碳酸鈣。筆者在前期稻菜輪作的大田試驗中發現，畝施用40～120 kg即可大幅度地提高作物產量，如在海南水稻田示范中畝施80～120 kg可增產15.1%～18.5%，土壤pH值提高0.87～1.29，但用量少的增產幅度反而大。而且在大田試驗中發現，每次監測的土壤pH值變化幅度較大，且該調理劑對土壤有效養分的影響也不規律，可能是由于施肥、降雨及作物生長等多因素綜合影響的結果。為此，筆者模擬大田試驗，通過盆栽試驗來證實大田的試驗結果，研究不同用量調理劑對土壤pH值、速效鉀及有效磷的影響，并以氧化鈣處理作為對比，為調理劑的合理施用提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

2種土壤均采自海南省瓊海市博鰲鎮北山村，基本性質見表1。調理劑由天脊煤化工集團有限公司生產，主要成分為碳酸鈣，其中，CaO≥40%，pH值為8.05，速效磷含量為5.50 mg/kg，速效鉀含量為33.80 g/kg。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

于2014年6～10月在中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所儋州試驗基地開展模擬試驗。用土量為7.0 kg/盆，調理劑用量設置3檔，并設置氧化鈣處理作為參考，試驗共設5個處理。處理1（對照）：常規施肥（施氮磷鉀肥）；處理2：常規施肥+0.25 g/Kg（折合干土）調理劑；處理3：常規施肥+0.5 g/Kg調理劑；處理4：常規施肥+1.0 g/Kg調理劑；處理5：常規施肥+0.2 g/Kg氧化鈣。施肥量為復合肥（15-15-15）0.3 g/kg（折合干土）和磷肥（14%）0.3 g/kg（折合干土）。將各處理施用的肥料或調節劑與土壤充分混勻后進行培養。每處理重復3次。

待土壤處理完后，在盆中按“品”字型播種空心菜，待出苗后每盆保留3棵，常規管理，在40 d時開始收割，每20～30 d收割1次。第1次采集土壤樣品時間為加入調理劑混勻并補充水份后1 h，之后分別在第20、40、60、120 d采集樣品。測定指標為土壤pH值、有效磷、有效鉀。

1.2.2 測定方法

土壤pH值：稱取10 g（折合干土）土壤，加入50 mL 1 mol/L的氯化鉀溶液并振蕩30 min，用pH計檢測；土壤有效磷含量測定采用NH4F-HCl-分光光度計法；土壤有效鉀含量測定采用NH4OAc-火焰光度計法[14]。

1.2.3 數據處理

采用Excel 2003和DPS數據處理系統7.05對試驗數據進行處理和分析。

2 結果與分析

2.1 調理劑處理對土壤pH值的影響

試驗采集的2種土壤都為強酸性土壤，用調理劑與氧化鈣處理的2種土壤的pH值都有所增加（圖1），說明這2種改良劑在處理酸性土壤時都能發揮其有效的作用。而且隨著調理劑用量的增加，2種土壤的pH值都顯著增加，土壤pH值增量與調理劑的施用量呈正相關關系。處理5（氧化鈣）的調節效果介于處理2和3之間；而處理4的調節效果要顯著好于處理5，充分證明該調理劑改良酸性土壤的可行性。因土壤1的初始pH值高于土壤2，酸化程度較輕，相同處理下土壤1的pH值增量略大于土壤2。盆栽試驗中可避免問題，對實際生產有一定的指導作用。

2種調理劑都能明顯且快速地提高土壤pH值（圖2、3）。不同用量調理劑施用后土壤的pH值均升高到最大值，之后則逐漸下降，且前期下降速率大，后期下降趨緩。陳燕霞等[15]研究也證實，施用酸化調理劑后，隨培養時間的延長土壤pH值呈緩慢下降趨勢，而施用石灰時下降更快。比較不同處理的2種土壤，其pH值的下降趨勢基本相同。酸化土壤施用調理劑后依然存在返酸問題，但返酸程度與調理劑的類型、用量、施用時間及土壤酸化程度等密切相關。在后續生產中仍需不斷地調控土壤酸度，但調理劑施用量需根據返酸程度進行調整，土壤的酸度不同，施加的改良劑的量也應不同。正確處理酸性土壤對于農業土壤的可持續發展具有重要意義，并且還可以盡可能地發揮土壤的潛力，避免不必要的資源浪費。

2.2 施用調理劑對土壤磷鉀養分的影響

2.2.1 調理劑對土壤有效磷含量的影響

土壤中的有效磷含量在7～20 mg/kg為中等水平，在20 mg/kg以上為高等水平[14]。試驗土壤1中有效磷含量為中等水平，而土壤2中有效磷含量極為豐富。由圖4可以看出，在施加調理劑處理后，土壤1的有效磷含量明顯增加，最大的增加量達到了20.9%，而且有效磷增加量與調理劑施加量呈正相關關系，處理5的有效磷增加量介于處理2和3之間，與對土壤pH值的影響規律相似。由于土壤2的有效磷含量較高，且其pH值又相對較低，有效磷含量在調理劑作用下變化幅度不明顯，處理間差異不顯著；并且在調理劑用量增加時，土壤有效磷含量反而減少（圖5）。可能是因為土壤中磷的移動性較弱，而施用石灰等含鈣物質對磷的影響過程較為復雜，一方面鈣離子因與土壤中的磷酸根離子反應而固定，同時也可促進礦化有效含量的增加[16]。

在土壤有效磷含量較低而pH值較高的土壤1中施加調理劑，對有效磷含量的提高具有促進作用；而在土壤2中施加調理劑對有效磷含量的影響則較為復雜，用量少時可增加有效磷含量，用量多則減少有效磷含量，但其相對減少量并不多。況且Ca-P在土壤中的反應是一個平衡體系，隨著作物的吸收利用，土壤中有效磷含量減少，Ca-P體系中的磷酸根會不斷釋放出來[14]。說明從長期來看調理劑的施用，是有利于土壤改良的，但對于有效磷含量較高的土壤來說，鈣離子對其影響不大。

2.2.2 對土壤有效鉀含量的影響

本試驗只是在培養初期以底肥形式補充了鉀素，在作物生長期不再追施鉀素，因此隨著作物的生長吸收，土壤有效鉀呈逐漸減少的趨勢（圖6、7）。土壤的有效鉀含量在84～116 mg/kg，屬于中等水平，在116 mg/kg以上為高等水平[14]。本試驗所用的土壤1中鉀含量為中等（起始速效鉀為90.0 mg/kg）水平，土壤2為高等（起始速效鉀為137.7 mg/kg）水平。但2種土壤中有效鉀含量的減少趨勢和幅度基本一致，說明作物在整個生長周期內對鉀的需求量相對穩定，同時，試驗中各處理作物的生物產量也比較均衡。本試驗中，施用不同用量的調理劑對土壤有效鉀含量的影響差異不明顯，與陳德西等[17]研究結果較為一致。

3 討論與結論

調理劑對土壤有效磷含量具有積極的影響，但影響程度因土壤性質不同而異，其對低有效磷土壤的影響較大；而高有效磷土壤中因鈣離子與磷酸根的相互作用，調理劑對其中的有效磷含量影響過程也較為復雜。

本研究通過利用調理劑產品和氧化鈣調控2種酸性土壤的pH值、有效磷和有效鉀含量，可初步得出以下結論：調理劑用量為1 g/kg（折合畝施150 kg）即可顯著地提高酸性土壤pH值，且用量與其作用效果呈正相關；在不同pH值土壤上，施用量需做適當的調整以達到調控的作用；施用調理劑對土壤有效鉀含量的影響不顯著；該調理劑與約一半用量的生石灰調控效果相當，但其施用方便，且不會刺激皮膚，具有很好的應用前景。

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