鄂西黃壤和紫色土上小麥施用雜鹵石效果研究

吳茂前　程子珍　劉冬碧　周繼文　孔祥瓊　張祥城　李永鵬　Robert Meakin　范曉暉

摘要：采用全生育期溫室盆栽試驗方法，以氯化鉀處理為對照，研究了鄂西黃壤和紫色土上小麥施用雜鹵石的效果。結果表明，在2種土壤上小麥施用雜鹵石均顯著增產，黃壤和紫色土上小麥子粒產量分別比對照高28.7%和46.6%，主要是由于雜鹵石處理顯著增加了小麥的有效穗數，黃壤和紫色土上小麥有效穗數分別比對照高31.2%和37.5%。在黃壤上，雜鹵石處理的小麥，其鈣和鎂吸收量與對照基本持平，硫吸收量比對照增加44.6%;在紫色土上，施用雜鹵石顯著提高了小麥對鈣、鎂和硫的吸收量，提高幅度分別為7.7%、25.0%和81.8%，雜鹵石在紫色土小麥上的施用效果比黃壤好，與紫色土有效鈣、有效鎂和有效硫的含量均較低有關。

關鍵詞：雜鹵石;黃壤;紫色土;小麥;產量;養分吸收

中圖分類號：S143.3;S512 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020） 16-0034-04

DOI： 10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.16.007

雜鹵石（K2S04·MgS04· 2CaS04·2H20）是一種硫酸鹽型含鉀礦物，世界上大型雜鹵石礦床主要集中分布在二疊紀、三疊紀以及古近紀-新近紀的地層中，一直被認為是具有鉀、鈣、鎂、硫綜合利用價值的礦石資源[1]，其溶解度較低，在水、鹽溶液以及酸堿溶液中的養分平衡濃度各不相同英國蔡希斯坦盆地約克郡是世界雜商石礦最大產地之一[3];中國四川、青海、湖北、江蘇、山東、陜西等省區的海相沉積盆地深部，蘊藏著豐富的雜鹵石礦，據初步估算，僅（四）川東（部）雜鹵石資源折合K2O儲量約在百億噸以上[1]。有研究報道，經粉碎加工之后，雜鹵石在長三角小麥輪作體系的農田土壤中，可以緩慢釋放出鉀、硫、鈣、鎂等多種養分，或者在根系分泌物的作用下釋放出鉀、硫、鈣、鎂等養分供作物吸收利用，在小麥產量和吸鉀量方面的效果與等鉀量的氯化鉀肥料相當[4]。黃壤和紫色土是湖北省的重要土壤類型，主要分布于鄂西山地丘陵區[5]。本研究在鄂西興山縣分別采集代表性黃壤和紫色土，通過全生育期溫室盆栽試驗，探討黃壤和紫色土上小麥施用雜鹵石的產量和養分吸收效應，為雜鹵石肥料產品在黃壤和紫色土區域小麥上的科學應用提供依據。

1材料與方法

1.1 供試土壤與作物

供試兩種土壤為黃壤和紫色土，均采自湖北省興山縣峽口鎮白鶴村低肥力地塊，該區域為低山地形地貌。供試耕層土壤（0～20cm）的部分理化性質如表1所示，可見黃壤pH接近中性，為低硼土壤;紫色土呈弱酸性，為低硫、低硼和低鋅土壤，且土壤有效鈣和有效鎂的含量低于黃壤。供試作物為小麥，品種為鄭麥9023。

1.2試驗設計

盆栽試驗在潛江實驗站網室內進行。試驗盆缽為直徑25cm、高25cm的陶瓷缽，底部中間有1個1cm大小的滲水孔，陶瓷缽下面墊一個接水盤。裝土前，先在缽底放一張400目網紗，小孔上方放一個略大于小孔的小石頭鎮壓，使用前用自來水將盆缽、接水盤和小石塊洗凈晾干，每盆裝10kg風干土。

每種土壤設置對照（氯化鉀）和雜鹵石2個試驗處理，處理除了鉀的來源不同以外，氮、磷和硼的來源和用量均相同，即風干土氮（N）、磷（P205）、鉀（K20）用量分別為0.25、0.15、0.12 g/kg，硼（B）施入量為2mg/kg。每處理重復4次，共計16盆。肥料品種為磷酸二銨（N18%，P20546%）、尿素（N 46%）、氯化鉀（K2060%）、雜鹵石（K2014%，S19%，CaO17%，MgO6%，由 Sirius Minerals 公司提供）和萬力硼（B12%），其中，50%的氮肥和全部其他肥料與試驗土壤混合均勻，25%的氮在苗期隨澆水追施，余下25%的氮在拔節之前隨澆水追施。肥料養分施用量詳見表2。

小麥于2017年11月12日播種，每缽播8粒種子，出苗生長穩定后用剪刀齊地剪去多余的幼苗，定苗3株。晴天將盆缽移至室外、雨天置于室內，每天觀察，水分不足時用去離子水澆灌，及時防治病蟲草害。2018年5月8日齊地收獲。

1.3 觀測指標與分析方法

基礎土樣的分析采用常規方法植株氮、磷和鉀的分析用硫酸-過氧化氫消煮，氮和磷的測定用連續流動方法，鉀的測定用火焰光度計法;植株鈣、鎂和硫的分析用硝酸-高氯酸消煮[6]，ICP法測定。

越冬期調查小麥株高和分蘗數，用SPAD-502plus葉綠素測定儀測定小麥倒2葉SPAD。成熟后從根莖交接處收割植株地上部分，快速地用流水（自來水）沖凈植株上沾有的泥土和灰塵，裝入種子袋中，記錄每盆小麥株高和有效穗數，晾干后脫粒，記錄子粒和秸稈重量，考察千粒重和平均穗粒數，最后將子粒和秸稈分別烘干制樣，分析養分含量，計算養分吸收量。

數據在Microsoft Excel中計算，采用DPS軟件的單因素LSD檢驗法統計分析。

2結果與分析

2.1 雜鹵石對小麥生長的影響

從表3可以看出，在黃壤上，施用雜鹵石顯著增加了小麥越冬期和收獲期株高，在一定程度上增加了小麥越冬期分蘗數，但顯著降低了小麥越冬期倒2葉SPAD;在紫色土上，施用雜鹵石顯著增加小麥越冬期株高和分蘗數，其中分蘗數比對照處理平均高2.0個/盆，增加幅度為16.4%，同時雜鹵石還在一定程度上增加了小麥越冬期倒2葉SPAD。結果初步表明，與黃壤相比，紫色土上小麥施用雜鹵石的效果較好。

從表3還可看出，氯化鉀處理的小麥，其越冬期和收獲期株高，紫色土分別平均比黃壤高5.1cm和2.6cm，越冬期分蘗數紫色土比黃壤平均高3.0個/盆，倒2葉SPAD略低;雜鹵石處理的小麥，其越冬期株高紫色土平均比黃壤高5.5cm，收獲期株高紫色土平均比黃壤低1.3cm，分蘗數紫色土比黃壤平均高4.6個/盆，倒2葉SPAD高2.0，表明與黃壤相比，紫色土上小麥前期長勢較好。

2.2 雜鹵石對小麥產量及其構成因素的影響

由表4可知，與氯化鉀對照處理相比，不同土壤上施用雜鹵石小麥增產顯著，其中，黃壤和紫色土上小麥子粒分別平均增產10.2 g/盆和15.3 g/盆，增產幅度分別為28.7%和46.6%，進一步證實了小麥施用雜鹵石的效果，紫色土較黃壤好。從產量構成因素來看，黃壤和紫色土施用雜鹵石，小麥有效穗數分別平均增加8.2個/盆和10.3個/盆，增加幅度分別為31.2%和37.5%;但不同土壤上雜鹵石對小麥穗粒數和千粒重的影響略有不同，黃壤上雜鹵石處理的小麥其穗粒數顯著增加、千粒重顯著降低，增加幅度分別為20.7%和-17.9%，紫色土上雜鹵石處理的小麥，其穗粒數和千粒重增幅均較小，分別為3.9%和1.4%。由此可見，本試驗條件下，雜鹵石處理顯著增加了小麥分蘗數，通過增加收獲期有效穗數，從而顯著增產，但對2種土壤上穗粒數和千粒重的影響還不盡一致，有待進一步研究。

2.3 雜鹵石對小麥秸稈產量的影響

由圖1可以看出，在不同土壤上施用雜鹵石，小麥秸稈產量增加顯著，其中，黃壤和紫色土上小麥秸稈產量分別平均增產11.9 g/盆和12.5 g/盆，增產幅度分別為26.2%和28.1%。與小麥子粒產量相比，雜鹵石對不同土壤上秸稈的增產效果略低。

2.4 雜鹵石對小麥養分吸收的影響

由表5可知，黃壤上雜鹵石處理的小麥，其磷、鈣、鎂吸收量與對照基本持平，氮、鉀和硫吸收量分別比對照提高了12.8%、16.7%和44.6%，均達到顯著水平;紫色土上雜鹵石處理顯著提高了小麥對氮、磷、鉀、鈣、鎂和硫的吸收量，提高幅度分別為36.4%、21.1%、31.5%、7.7%、25.0% 和 81.8%，表明就雜鹵石促進小麥養分吸收效果而言，紫色土優于黃壤，且硫的效果尤其明顯。比較表1和表2可以發現，本試驗中通過雜鹵石施入土壤中的鈣和鎂，分別占黃壤有效鈣和有效鎂含量的3.44%和5.29%、占紫色土有效鈣和有效鎂的4.45%和9.34%，而通過雜鹵石施入土壤中的硫，則分別是黃壤和紫色土有效硫含量的6.15倍和14.40倍，因此雜鹵石對不同土壤上小麥鈣、鎂和硫的養分吸收效應，與施入養分對土壤本底有效養分提高的幅度密切相關，而雜鹵石在小麥上的應用效果表現為紫色土優于黃壤，則與紫色土有效鈣、有效鎂和有效硫含量均明顯低于黃壤密切相關。

3小結與討論

綜上所述，在本研究鄂西黃壤和紫色土上，雜鹵石處理的小麥比氯化鉀對照處理分別增產28.7%和46.6%，主要是由于雜鹵石處理顯著增加了小麥有效穗數;黃壤上雜鹵石處理的小麥，磷、鈣、鎂養分吸收量與對照基本持平，氮、鉀和硫吸收量分別比對照增加12.8%、16.7%和44.6%，紫色土上施用雜鹵石顯著提高了小麥對氮、磷、鉀、鈣、鎂和硫的吸收量，提高幅度分別為36.4%、21.1%、31.5%、7.7%、25.0%和81.8%。雜鹵石對小麥鈣、鎂和硫的養分吸收效應與施入的養分對土壤本底有效養分提高的幅度密切相關;雜鹵石在紫色土小麥上的施用效果較黃壤好，這與紫色土有效鈣、有效鎂和有效硫的含量均較低有關。

中國目前關于雜鹵石的研究多集中于開采和提取硫酸鉀、硫酸鎂和建筑石膏等方面，在農業生產上的應用研究相對較少[7]。陳際型[8]在淺海沉積物發育的赤紅壤（pH 5.44）和花崗巖發育的磚紅壤（pH6.16）上進行的盆栽試驗結果表明，每千克土壤施2g雜鹵石粉時，與等當量的硫酸鉀、硫酸鈣和硫酸鎂水溶性鹽相比，大麥的干物質重量與之相接近，鉀總吸收量高1.2～2.1倍、鈣高1.3～1.5倍、鎂高1.5～?1.7倍，即雜鹵石粉在酸性土壤上的肥效不亞于水溶性鹽。黃宣鎮[9]在四川盆地多種作物上通過小區對比試驗，發現雜鹵石作鉀肥增產幅度一般可達15%～?20%，在煙草、柑橘等作物上比氯化鉀效果更好。Tiwari等[10]研究表明，雜鹵石能夠提高芥菜和芝麻產量，提高土壤中有效硫和有效鉀的含量。王媛等[11]在pH7.12的山東棕壤上的盆栽試驗結果表明，雜鹵石處理的玉米產量較氯化鉀處理增產22.7%，玉米植株鈣和硫的含量分別比氯化鉀處理提高了30.59%和22.10%，鉀含量有所提高，而鎂的含量則有所降低;李晗灝等[7]用同一種土壤開展的花生盆栽試驗結果表明，在每千克土壤施用89 mg K20的條件下，雜鹵石處理的花生其莢果質量較氯化鉀處理增產12.32%，花生秧干質量提高25.44%，雜鹵石處理植株的氮、磷、鉀、鈣、鎂和硫吸收量分別較氯化鉀處理提高 6.78%、3.99%、13.6%、9.86%、-2.27% 和19.13%。可見，與氯化鉀處理相比，雜鹵石在不同土壤、不同作物上的施用效果表現為鉀、鈣、鎂、硫、氯等多種元素與其他因素綜合作用的結果，不僅與土壤是否缺乏這些元素、作物是否忌氯密切相關，還與不同作物對這些元素的敏感程度、以及生態氣候條件有關，對此還缺乏較系統的研究，值得進一步探討。雜鹵石中養分的釋放比較緩慢，施用雜鹵石能同時補給鉀和中量元素，在中國南方酸性土壤或中量元素較低的土壤上施用雜鹵石，對維持和提高土壤鉀和中量元素平衡、有效減少養分淋失，解決國家鉀肥短缺問題具有重要意義[2]。

參考文獻：

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[4]王火焰，魯劍巍.主要作物鉀肥高效施用技術規程[M].北京：中國農業出版社，2017.119-121.

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[7]李晗灝，李文慶，王媛，等.雜鹵石對花生生長及養分吸收的影響[J].農業資源與環境學報，2019，36（2）： 169-175.

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[9]黃宣鎮.雜肉石——一種理想的鉀肥[A].非金屬礦物材料與環保、生態、健康研討會論文集[C].中國硅酸鹽學會，2003.

[10]TIWARI D D，PANDEY S B，KATIYAR N K. Effecis of polyhaliteas a fertilizer on yield and quality of the oilseed crops mustard andsesame [J].International potash institute，2015，42： 10-17.

[11]王媛，李文慶，趙麗婭，等.雜鹵石對玉米生長及養分吸收的影響研究[J].中國土壤與肥料，2018（6）： 166-173.

收稿日期：2020-01-22

基金項目：英美資源集團作物養分公司國際合作項目（SOW46000-HUB-46013-17）

作者簡介：吳茂前（1984-），男，湖北武漢人，助理研究員，主要從事作物營養與施肥、農業面源污染防治技術研究，（電話）027-88430570（電子信箱）22391013@qqxom;通信作者，劉冬碧，（電子信箱）595049768@qq.com。