西班牙河碳酸鹽巖對蔬菜生長、產量及土壤酸性的影響

陳云峰 丁魯平 舒湘林

摘要：為推進農用礦物西班牙河碳酸鹽巖在中國的應用，采用大田試驗和盆栽試驗，檢驗其對蔬菜生長、產量及土壤酸性的影響。大田試驗分成兩個區(qū)組，第一區(qū)組比較不施化肥（-NPK）條件下，施用碳酸鹽巖1 800 kg/hm2（+SRC1 800）對辣椒的影響;第二區(qū)組比較施用化肥（+NPK）條件下，施用碳酸鹽巖900 kg/hm2（+SRC900）、1 800 kg/hm2（+SRC1 800）對辣椒的影響。結果表明，在-NPK和+NPK條件下，與不施碳酸鹽巖（-SRC）相比，+SRC1 800均較好的提高了辣椒株高、莖粗、產量及pH。+NPK條件下，+SRC900處理增產效果不如+SRC1 800處理，但提升pH效果強于+SRC1800處理。盆栽試驗驗證不同碳酸鹽巖施用比例（V/V）（1∶5、1∶10、1∶20、1∶40）對小白菜產量和土壤pH的影響。結果表明，隨著碳酸鹽巖比例提高，增產效果增加，最高增產39.9%，但對土壤pH提高效果不與施用量呈正比。大田試驗和盆栽試驗共同表明，碳酸鹽巖對土壤pH的提升效果在作物生長前期較好。總之，施用碳酸鹽巖可以促進蔬菜的生長，提高蔬菜產量，降低土壤酸性。

關鍵詞：西班牙河碳酸鹽巖;土壤酸性;土壤調理劑;蔬菜

中圖分類號：S154.1? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）04-0025-03

Abstracts： To extend the application of Spanish river carbonatite（SRC），an agromineral fertilizer，in China，a field and a pot experiment were conducted to verify the effects of SRC on the vegetable growth， yield and soil acidification. The filed experiment was divided into two blocks based on the application of chemical fertilizer （+NPK） or not （-NPK）. Under the condition of -NPK and +NPK，SRC with 1 800 kg/hm2（+SRC1 800）could improve the pepper height and stem diameter，yield and soil pH compared to that of without SRC（-SRC）. Under the condition of +NPK， SRC with 900 kg/hm2（+SRC900）could increase yield and pH，but the improvement of yield was lower than that of +SRC1 800， and the improvement of pH was higher than that of +SRC1 800. The pot experiment tested the effects of different SRC：soil （V/V） mixtures （1∶5，1∶10，1∶20 and 1∶40） on cabbage yield and soil pH. As the amount of SRC in the soil was increased， the yield increased compared to that of without SRC as well，and reached 39.9% in the 1∶5 ration. However， although the pH in the SRC soil were increased， the improvements were not positively related to the increase of the SRC amount in soil. In addition， both the filed and pot experiments showed that the improvement of SRC on soil pH was greater in the early stage than in the late stage of vegetable growth. In conclusion， SRC could improve the vegetable growth and yield， and reduce soil acidification.

Key words： Spanish river carbonatite; soil acidification; soil conditioner; vegetable

西班牙河碳酸鹽巖（Spanish river carbonatite，SRC）是一種火成巖，產自加拿大安大略省，堿性較強，磷、硅、鈣、鉀及微量元素較高，有害元素較低，主要成分為磷灰石、方解石和黑云母[1]。在農業(yè)應用中，碳酸鹽巖主要用作酸性土壤調理劑、草碳堆肥及礦物肥料，已在加拿大、俄羅斯、尼泊爾等國[2]應用。為了推進碳酸鹽巖在中國的應用，本研究采用大田試驗和盆栽試驗分別驗證碳酸鹽巖對果菜類和葉菜類蔬菜生長、產量及土壤酸性的影響，為碳酸鹽巖的推廣應用提供科學依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 大田試驗

1.1.1? 試驗地點? 田間試驗位于赤壁市蔬菜基地趙李橋鎮(zhèn)柳林村（E113°42′23.74″，N29°31′55.54″），供試土壤pH 4.84，有機質27.0 g/kg，堿解氮127.2 mg/kg，有效磷46.3 mg/kg，速效鉀81.0 mg/kg。供試碳酸鹽巖由武漢博萊生態(tài)農業(yè)科技有限公司提供，主要成分SiO2 24.6%、CaO 28.3%、N 0.30%、P2O5

3.13%、K2O 1.07%、pH 8.92，容重1.52 g/cm3。

1.1.2? 試驗設計? 試驗分兩個區(qū)組，共5個處理。第一區(qū)組主要研究不施化肥（-NPK）條件下，施用碳酸鹽巖對辣椒的影響，設2個處理，分別為無碳酸鹽（-SRC）、施用碳酸鹽巖1 800 kg/hm2（+SRC1 800）。第二區(qū)組研究施用化肥（+NPK）條件下，施用碳酸鹽巖對辣椒的影響，設3個處理，分別為不施碳酸鹽巖（-SRC）、施用碳酸鹽巖900 kg/hm2（+SRC900）、施用碳酸鹽巖1 800 kg/hm2（+SRC1 800）。所用化肥為硫酸鉀復合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15），基施750 kg/hm2，辣椒收獲后每采摘2次，追肥1次，追肥量為300 kg/hm2。

試驗小區(qū)長12.5 m，寬0.9 m，面積11.25 m2，每個小區(qū)3次重復。2018年2月28日施用碳酸鹽巖和基肥。碳酸鹽巖、石灰采用條塊溝狀施入，深約10 cm，然后覆土約5 cm厚。10 d后，移栽辣椒，供試辣椒品種為津研旱辣王。

1.1.3? 數(shù)據(jù)收集? ①SPAD。在辣椒生長期（4月9日）和收獲期（7月31日）測定。每個小區(qū)隨機挑取10～15株辣椒，測定最大葉片SPAD。②株高和莖粗。在收獲期（5月19日、6月5日）測定，每個小區(qū)隨機挑選5株，測定株高和莖粗（直徑）。③產量。在5月19日、6月5日、6月14日、6月29日、7月10日、7月20日、7月30日、8月12日、8月27日測定辣椒商品產量。④土壤性質。在辣椒生長期（4月9日）和收獲期（7月31日）取樣，按梅花型取樣，每個小區(qū)取5點，采樣深度20 cm。測定土壤pH及交換性酸總量。其中，土壤pH采樣1∶2.5水浸提，pH計法測定;交換性酸總量采用1 mol/L KCL交換-中和滴定法測定[3]。

1.2? 盆栽試驗

1.2.1? 供試材料? 試驗安排在湖北省農業(yè)科學院盆栽場。供試土壤來自于赤壁市趙李橋鎮(zhèn)柳林村溫室土壤，新鮮土壤粉碎后，挑出枯枝落葉等，測定含水量，過2 cm篩子備用。土壤pH 6.11，有機質34.7 g/kg，堿解氮358.1 mg/kg，速效磷53.2 mg/kg，有效鉀197.6 mg/kg，土壤容重0.91 g/cm3。供試碳酸鹽巖與大田試驗相同。

1.2.2? 試驗設計? 試驗共設5個處理，①CK，無改良劑;②1∶5，碳酸鹽巖∶土壤=1∶5（V/V）;③1∶10，碳酸鹽巖∶土壤=1∶10（V/V）;④1∶20，碳酸鹽巖∶土壤=1∶20（V/V）;⑤1∶40，碳酸鹽巖∶土壤=1∶40（V/V）。每個處理栽種6盆，作為6次重復。花盆口徑20 cm，底徑12 cm，深度13 cm。供試作物為黃秧小白菜，每盆保留4棵苗。種植前施用少量化肥，每盆土施用尿素（含N 46.7%）0.31 g、普鈣（含P2O5 12%）0.22 g，氯化鉀（含K2O 60%）0.18 g[4]。2018年7月15日施肥，7月17日播種，8月26日收獲。

1.2.3? 數(shù)據(jù)收集? ①產量。8月26日，測定每盆小白菜地上部鮮重。

②土壤性質。在土壤與調理劑混合初期及收獲期，在每盆土中取土100 g左右，風干后測定土壤pH，測定方法與大田試驗相同。

1.3? 統(tǒng)計分析

采用t檢驗分析不施化肥條件下，碳酸鹽巖對辣椒生長、產量及土壤性質的影響;采樣單因素方差分析比較施用化肥條件下，碳酸鹽巖對辣椒生長、產量、土壤性質的影響以及盆栽試驗中添加不同比例碳酸鹽巖對小白菜產量及土壤性質的影響，多重比較采用最小顯著差數(shù)法（Least significant difference，LSD）。不滿足齊次性統(tǒng)計假設的數(shù)據(jù)在分析之前采用平方根、倒數(shù)、lg（x+1）等方式進行轉換，如若轉換后仍不滿足齊次性要求，采用Mann-Whitney非參數(shù)檢驗。所有分析采用SPSS 11.5軟件完成。

2? 結果與分析

2.1? 大田試驗驗證碳酸鹽巖對辣椒生長、產量及土壤酸性的影響

2.1.1? 碳酸鹽巖對辣椒生長的影響? 從表1可以看出，不施化肥條件下，施用碳酸鹽巖顯著促進了辣椒生長。施用化肥條件下，生長期株高和莖粗表現(xiàn)為

+SRC1 800>+SRC900>-SRC，但SPAD沒有明顯差異;在收獲期，+SRC1 800處理SPAD、株高、莖粗均高于-SRC處理，但+SRC900與-SRC之間差異不一致。

2.1.2? 碳酸鹽巖對辣椒產量的影響? 從表2中可以看出，不施化肥條件下，施用碳酸鹽巖顯著增加了辣椒產量。施用化肥條件下，施用碳酸鹽巖增產效果較明顯，且隨著施用量的增加產量也隨之增加，其中，+SRC1 800處理增產38.7%。

2.1.3? 碳酸鹽巖對辣椒土壤酸性的影響? 由表3可知，不施肥條件下，在生長期，盡管差異不顯著，但施用碳酸鹽巖提高了土壤pH，降低了土壤交換性酸總量。但在收獲期，施用碳酸鹽巖對pH有一定的提高，但提高了交換性酸總量。這表明在不同的時期，碳酸鹽巖對土壤酸性的影響不同。

施化肥條件下，在生長期，施碳酸鹽巖提高了土壤pH，尤其是+SRC900處理，顯著提高了土壤pH，降低了交換性酸總量。在收獲期，施碳酸鹽巖對土壤pH有一定的提升作用，但也提高了交換性酸總量，這與不施化肥條件下碳酸鹽巖對土壤酸性的影響結果類似。

2.2? 盆栽試驗驗證碳酸鹽巖對小白菜產量及土壤pH的影響

由表4可知，各處理間產量差異不顯著，按1∶5（V/V）比例配施碳酸鹽巖增產效果最好，其次是1∶10，隨比例的下降，產量逐漸下降，接近CK處理。無論是初始土壤還是收獲后的土壤，施用碳酸鹽巖對土壤pH均有一定的提升作用，但提升效果與施用量并不存在正相關關系，綜合兩次比較，在1∶20的情況下，提升效果最好。隨著時間的延長，pH提升效果有降低的趨勢。

3? 小結與討論

大田試驗和盆栽試驗均表明，施用碳酸鹽巖對蔬菜增產效果較明顯，且隨著施用量的增加，增產效果越明顯，這與在其他作物上試驗結果類似。在蘆筍上，施用碳酸鹽巖1 458.3 kg/hm2，較對照（N 168.3 kg/hm2，磷酸鹽67.3 kg/hm2，鉀鹽196.3 kg/hm2）增產11.3%;在大麥上施用碳酸鹽巖540 kg/hm2，較不施碳酸鹽巖增產17.0%。在本試驗中，在不施肥情況下，增產超過100%，較一般化肥增產效果好[5]，這一方面是因為碳酸鹽巖施用量較大（推薦用量1 200 kg/hm2左右），另一方面也因為本底土壤肥力較低（堿解氮127.2 mg/kg、速效鉀81.0 mg/kg，均處于湖北省園地土壤養(yǎng)分豐缺指標體系中缺乏水平[6]）。在施用化肥條件下，增產效果相對較低，這表示在肥力較高的基礎上，碳酸鹽巖效果略差。此外，碳酸鹽巖對作物生長也有一定的促進作用，這與James[1]在豌豆上的施用效果類似。

碳酸鹽巖為堿性礦物，大田試驗和盆栽試驗結果均表明碳酸鹽巖能提升土壤pH，但盆栽試驗提升pH效果較好，大田試驗提升效果較差，這可能與施用方式有關。盆栽試驗中土壤和碳酸鹽巖混合均勻，而大田試驗中為條施，深度10 cm，取樣時只有一部分土壤中含有碳酸鹽巖。此外，大田試驗和盆栽試驗結果均表明pH的升高不與碳酸鹽巖用量呈正比，在碳酸鹽巖施用早期，1∶10（V/V）條件下pH提升效果最好，這與James[1]研究結果一致。值得注意的是，隨著施用時間的延長，碳酸鹽巖對土壤pH提升的效果降低，交換性酸甚至在后期高于-SRC處理。這可能與兩個因素相關：①作物后期生長需要從土壤中吸收鹽基陽離子，同時分泌大量質子以達平衡，從而降低了碳酸鹽巖效果[7];②施用碳酸鹽巖促進了根系生長和微生物群落數(shù)量[1]，其呼吸作用會引起硅酸鹽的溶解，導致堿性離子的流失，從而降低了碳酸鹽巖效果。

綜上所述，在蔬菜上施用碳酸鹽巖可以促進蔬菜的生長、降低土壤酸性，提高蔬菜產量。

參考文獻：

[1] JAMES J. Spanish river carbonatite：Its benefits and potential use as a soil supplement in agriculture[D].Ontario，Canada：Wifrid Laurier University，2015.

[2] KECKES K. Spanish river carbonatite export to Nepal[DB/OL].http：//saknepal.org/wp-content/uploads/2016/06/Keckes-Kyra.pdf.

[3] 鮑士旦.土壤農化分析[M].第三版.北京：中國農業(yè)出版社，2005.

[4] 彭東升，陳碧堅.小白菜測土配方施肥試驗和施肥參數(shù)確定初探[J].廣東農業(yè)科學，2013，40（4）：50-53.

[5] 石元亮，王玲莉，劉世彬，等.中國化學肥料發(fā)展及其對農業(yè)的作用[J].土壤學報，2008，45（5）：852-864.

[6] 農業(yè)部農民科技教育培訓中心，中央農業(yè)廣播電視學校組.測土配方施肥技術[M].北京：中國農業(yè)科學技術出版社，2008.

[7] 姬? 鋼，徐明崗，文石林，等.不同植被類型下紅壤pH和交換性酸的剖面特征[J].應用生態(tài)學報，2015，26（9）：2639-2645.