福建酸性紅壤施用鈣鎂型土壤調理劑的效果研究

張明來

（福建省上杭縣土壤肥料技術站，福建 上杭 364200）

土壤酸化是土壤肥力退化和土壤環境質量下降的重要影響因素，土壤酸化加劇了養分離子的淋溶，使土壤肥力降低［1］。福建紅壤分布廣泛，多為酸性土壤，地帶性分布明顯，丘陵山地區域紅壤特性顯露，受成土母質和成土因素的影響，具有“酸、瘠、毒、板、漏”的特性［2-4］。有研究顯示，南方旱地酸性土壤栽培作物時，會破壞某些植物體內原生質膜的透性，導致減少農作物對鈣、鎂、鉀等元素的吸收，農業產出率較低［5］。不同地區土壤中鈣和鎂豐缺狀況不一，梁偉［6］采用GIS技術研究表明福建耕地土壤鎂素限制占全省耕地面積的85%；林鋒［7］研究表明土壤酸化也會導致鈣的淋失，山地紅壤缺鎂更為嚴重；唐莉娜等［8］研究表明福建全省水田有27.6%的土壤缺鈣。不當農業生產措施易導致土壤酸化，如長期施用化肥導致土壤酸化，氮肥尤為嚴重［9］。王海斌等［10］研究表明隨著茶樹樹齡的增加，茶樹根際土壤酸度加劇，茶葉產量降低，茶葉品質呈現下降趨勢；錢曉雍［11］和文方芳［12］研究表明隨著設施菜地種植年限的增加，土壤pH值逐步降低。

改良土壤性狀、提高耕地生產潛力的技術方法有很多，如客土培肥、綠肥還田、精細耕作或者使用土壤調理劑等。其中，土壤調理劑能夠調節土壤pH值，補充土壤鈣、鎂等營養元素，防止土壤酸化、板結，保持水份，提高土壤肥力，增強作物抗逆性，遏制土傳病害，緩解作物缺素癥狀，提高作物對養分的吸收和化肥利用率，增加作物產量，改善農產品品質［13-15］。針對福建酸性紅壤鈣鎂限制較大的現狀，本試驗采用鈣鎂型土壤調理劑，研究了其對花椰菜生產的影響，旨在為今后南方酸性土壤理化性狀改善，改良酸性土壤障礙，農業增產增效提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況和供試材料

試驗地位于上杭縣白砂鎮梧田村西洋段，東經116°36′8.13″～116°36′9.61″之間，北緯25°6′48.54″～25°6′49.59″之間，地勢平坦、形狀整齊規則，面積1.2 m×667 m。土壤類型為灰黃泥田。試驗前基礎土樣理化性狀：有機質26.2 g/kg、堿解氮225.4 mg/kg、有效磷86.3 mg/kg、速效鉀186.8 mg/kg、pH值5.2、土壤容重1.27 g/cm3，前季作物為甜玉米。

供試作物：花椰菜，品種為臺寶青梗，一般大田生育期65 d。

供試土壤調理劑：鈣鎂型土壤調理劑，主要以凈化磷酸副產物萃余酸與碳酸鈣、碳酸鎂置反應槽化學反應合成后經破碎篩分制成，由福建甕福紫金化工股份有限公司提供。質量符合NY/T 3034—2016《土壤調理劑通用要求》，技術指標：含CaO 20.3%、MgO 12.7%、P2O510.2%，pH值10.5，粉劑，適用于酸性土壤。

1.2 試驗設計

試驗參照NY/T 2271—2016《土壤調理劑效果試驗和評價要求》［16］進行。設4個用量處理：0、750、1125、1500 kg/hm2，以施用量0為對照（CK）。每個處理重復3次，隨機區組排列，共12個小區，每小區2畦，小區面積22 m2（長10 m×寬2.2 m）。

1.3 試驗過程與田間管理

田間管理遵循“最適”和“一致”原則，除土壤調理劑的施用量外，施肥、防治病蟲、澆水等一切其他農藝措施均嚴格一致。土壤調理劑結合整地隨基肥一并施于土壤表面，各處理旋耕機旋耕起畦，基肥為商品有機肥3750 kg/hm2、硫酸鉀復合肥750 kg/hm2（15-15-15）、硼 砂15 kg/hm2。8月26日播種育苗，9月26日移栽定植，栽植密度22498株/hm2，11月10日現蕾前施硫酸鉀復合肥750 kg/hm2。11月16日開始采摘測產，12月3日采收結束，分6批次采收。

1.4 調查取樣與分析測試

2018年8月13日采集基礎土樣，試驗結束后12月3日采集各小區土樣。采樣深度為0～20 cm，梅花形多點混合，用竹片每個點取1 kg，剔除草根等雜物，多點混合后四分法縮分，保留混合樣1 kg風干。風干后的土樣按照不同的分析項目要求分別研磨過篩，其中堿解氮、有效磷、速效鉀過2.0 mm篩，有機質過0.25 mm篩，交換性鈣和鎂過0.15 mm篩，充分混勻后，裝入樣品瓶中備用［17］。

每次收獲時各小區單收單計產量。試驗過程中詳細記載關鍵生育時段、生育指標和長相長勢等。對不同處理每一次采收批次的花椰菜單獨計產并考查花球商品性，計算出各處理小區每批次采收的重量。每批次采收時各處理考查花球商品性，包括花球縱徑、花球橫徑、花球重、花球外觀、一級花球占比率。

干物質養分含量的測定：收獲時取花球樣品，鮮樣1 kg在105℃下殺青30 min，在75℃下48 h烘至恒重，備用［18］。收獲期因多次計產，取第2～5批收獲時采集并制備儲存的花球樣品，用不銹鋼粉碎機粉碎過0.15 mm篩，每批次50 g充分混合共200 g，按四分法縮分為2份，每份100 g備用。

采用電位法測定基礎土樣懸液的pH，重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定土壤中有機質，堿解氮的測定采用堿解擴散法，全磷采用氫氧化鈉熔融—鉬銻抗比色法，有效磷采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法，速效鉀采用乙酸氫鈉浸提—火焰光度法，交換性鈣、交換性鎂采用原子吸收分光光度法［17］。

植株養分含量測定：全氮采用蒸餾滴定法測定，全磷采用鉬銻抗比色法測定，全鉀采用火焰光度法測定，全鈣和全鎂采用原子吸收分光光度法測定［19］。

1.5 數據分析

采用Excel 2007和DPS 7.5軟件進行數據處理與分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤pH及養分性狀的影響

各處理耕層（0～20 cm）土壤pH值及養分性狀測定結果見表1。可以看出，土壤調理劑施用量為750～1500 kg/hm2時，隨施用量增加，土壤pH值呈上升趨勢，750、1125和1500 kg/hm2處理的土壤pH值分別為5.7、5.9和6.0，較CK分別提高了0.4、0.6和0.7個單位，均達到顯著差異水平，增幅分別為7.5%、11.3%和13.2%，說明施用土壤調理劑對改良土壤酸度、提高供試土壤pH值具有較為顯著的效果。有研究表明，花椰菜生長過程中最適宜pH值為5.5～6.5［20］。本研究中，施用土壤調理劑后，土壤pH值符合花椰菜生長最適的pH區間，為花椰菜生長提供了一個好的土壤環境。

表1 不同處理對土壤養分含量的影響

結果還顯示，該土壤調理劑對提高土壤有機質、堿解氮、有效磷含量略有效果，但與CK相比差異不明顯。土壤調理劑的施用，明顯提高了土壤交換性鈣、交換性鎂含量，且隨著施用量的增加，土壤交換性鈣、交換性鎂相應增加。其中，土壤交換性鈣的增加效果以1500 kg/hm2處理最佳，顯著高于其他處理；1125 kg/hm2處理相比CK也顯著提高。在土壤交換性鎂含量上，3個土壤調理劑施用處理均極顯著高于CK，且3個處理間差異也極顯著。施用供試土壤調理劑后，土壤中交換性鈣、交換性鎂、有效磷含量的提高，為花椰菜生長提供了充足的養分，可以很大程度上緩解作物缺鈣、鎂癥狀。

2.2 不同處理對花椰菜花球氮、磷、鉀、鈣、鎂含量的影響

第2～5批混合樣測定結果見表2。結果顯示，該土壤調理劑對花球全氮和全鉀含量無影響。花球全磷含量，3個土壤調理劑處理表現為施用量1500 kg/hm2>1125 kg/hm2>750 kg/hm2，1500 kg/hm2處理顯著高于CK，其他兩個處理與CK間無差異，3個土壤調理劑處理間無差異。花球全鈣含量，表現為1500 kg/hm2>1125 kg/hm2>750 kg/hm2，處理1500 kg/hm2顯著高于CK和750 kg/hm2。花球全鎂含量與CK比均有一定提高，但差異不顯著。可見，隨土壤調理劑施用量增加花球全磷、全鈣、全鎂含量也有相同提高的趨勢，這為花椰菜生長發育中有機化合物的合成和新陳代謝奠定了較好的營養物質基礎。

表2 不同處理對花椰菜花球氮、磷、鉀、鈣、鎂含量的影響

2.3 不同處理對花椰菜成熟采收期及商品性的影響

表3 表明，施用土壤調理劑后，縮短了花椰菜的生育時期，花椰菜大量成熟采收的時間將提前5 d。各處理花椰菜的采收主要是集中在第二、第三采收批次，其中用量750 kg/hm2采收比重最大，其 次 分 別 為1500 kg/hm2、1125 kg/hm2、CK。可見，總體采收時間上，CK處理較施用土壤調理劑處理有所推遲，供試土壤調理劑可以不同程度地縮短花椰菜的生育時期，促進花椰菜提前成熟，為花椰菜提早集中上市，提高經濟效益奠定了基礎。

表3 不同處理對花椰菜成熟采收期的影響

花球商品性綜合平均值如表4。結果表明，花球縱徑，3個土壤調理劑處理表現為施用量1500 kg/hm2>750 kg/hm2>1125 kg/hm2，1500 kg/hm2處 理 極顯著高于其他3個處理，750 kg/hm2處理極顯著高于CK，1125 kg/hm2處理顯著高于CK。花球橫徑、花球重，3個土壤調理劑處理表現為施用量1500 kg/hm2>1125 kg/hm2>750 kg/hm2，3個土壤調理劑處理間差異極顯著，且均極顯著高于CK。花球外觀，施用 量1500和1125 kg/hm2表 現 為 緊 實 潔 白，750 kg/hm2尚緊實潔白，CK尚緊實略帶黃。一級花球占比率施用量1500、1125和750 kg/hm2比CK分別提高13.2、11.4和6.5個百分點。

表4 不同處理對花球商品性的影響

2.4 不同處理對花椰菜產量及效益的影響

各處理產量和效益數據見表5。結果表明，在相同耕作條件下，施用土壤調理劑增產效果明顯。與CK相比，施用量1500、1125和750 kg/hm2的增產幅度分別為44.8%、28.7%和21.5%，其中處理1500、1125 kg/hm2與CK之間差異分別達到極顯著和顯著水平。由此可見，適量增施土壤調理劑不僅有利于提早花椰菜成熟期也可促進產量的形成，尤其施用量達到1125～1500 kg/hm2效果更明顯。

表5 不同處理對花椰菜產量和效益的影響

從效益分析看，施用土壤調理劑各處理雖然較CK生產成本有所增加，但其產量、產值、凈收益均有不同程度提高。與CK相比，處理1500、1125和750 kg/hm2分別凈增收12863、7980和6000元/hm2。CK處理所有生產成本30000元/hm2，產投比1.10∶1，土壤調理劑用量750、1125和1500 kg/hm2產投比分別達到1.30、1.36和1.51，比CK分別提高0.20、0.26和0.41。

3 討論

土壤酸堿度是影響土壤養分平衡和作物生長的重要因素，pH的變化是酸性土壤自身性質和外源堿性物質共同作用的表現。一方面，針對土壤酸性障礙的改良，不同土壤類型以及造成土壤酸化的障礙所采取的方法也是不同的，如文方芳［12］研究表明種植年限與土壤pH值呈負相關，認為可以通過減少水肥投入抑制土壤酸化。另一方面，不同的土壤改良劑和使用量作用也差別甚大，如解開治等［2］研究結果表明酸性土壤施用腐植酸、石灰、有機肥和脫硫灰均能提高土壤pH值和促進高粱生長。魏嵐等［22］研究向酸性土壤中施加堿渣、菇渣、污泥、泥炭等土壤調理劑，既可將堿渣、菇渣等廢棄物農用，變廢為寶，又可改良酸性土壤，降低酸性土壤的鋁毒害，從而提高辣椒的產量和品質。

針對南方紅壤酸化障礙和鈣鎂素缺乏障礙問題，本試驗選取鈣鎂型土壤調理劑為研究對象，研究了該土壤調理劑對土壤理化性狀和花椰菜生長發育及產量產值的影響。從土壤理化性狀看，一方面本研究的土壤調理劑具有補充土壤鈣、鎂、磷等營養元素的特點，能引起土壤交換性鈣、鎂的增加，為作物生長提供有效營養。通過增加鈣、鎂后，鈣、鎂容易與土壤結合形成土壤膠體，可增大土壤比表面積，增大土壤對致酸離子的吸附，降低交換性鋁的含量，進而降低土壤的酸性［23］。酸性紅壤中增加鈣元素也可以減輕或者消除鐵、鋁過量存在對磷元素的抑制作用，在一定范圍內具有活化磷的作用［24］，為花椰菜生長提供穩定、持續的磷素環境。另一方面施用供試土壤調理劑750～1500 kg/hm2，在克服土壤自身潛在的酸性釋放和緩沖性能后，均能有效改善土壤偏酸的環境，提高土壤pH值0.4～0.7個單位，土壤環境酸度達到花椰菜的最適pH值6.0～6.5［20］。土壤pH值對土壤養分的有效性具有一定的影響，本研究中不同pH下的土壤有機質、堿解氮、有效磷、交換性鈣、交換性鎂含量結果表明，土壤中的鹽基隨著土壤pH值正比例增加，至弱酸性（pH 6.0）時，土壤中的鹽基飽和度顯著提高，所提供的有效養分更豐富，土壤更肥沃，為保障花椰菜穩定和持續性吸肥、緩解花椰菜缺素癥狀奠定基礎。

土壤酸化在一定程度上限制農業生產的發展。陳平平［25］研究表明，酸化土壤將引起氮素利用效率降低，水稻生理進程減緩發育，使水稻分蘗期推遲，降低水稻的有效穗數和結實率，造成產量下降。王海斌等［10］研究發現，土壤pH值與影響茶葉性質指標茶多酚、茶氨酸、咖啡堿顯著正相關，相關系數高達0.95以上，隨著茶樹根際土壤酸度加劇，茶葉品質呈下降趨勢。可見，土壤酸化影響作物的發育、產量和品質。針對土壤酸化引起的一系列問題，通過合理施用土壤調理劑改良土壤，在很大程度上能緩解該矛盾。如陳平等［26］研究結果表明施用土壤調理劑可以改善土壤理化性狀，減輕土壤有害物質的毒害，提高柑橘的產量，改善柑橘品質，增加經濟效益；魏嵐等［22］采用土壤盆栽試驗，結果表明土壤調理劑能提高辣椒品質，使辣椒根系鮮重、地上部鮮重和辣椒產量增加，辣椒Vc、可溶性糖含量顯著提高。本研究中，施用供試土壤調理劑750～1500 kg/hm2，花椰菜花球內全氮、全磷、全鉀、鈣、鎂養分的吸收率顯著提高，為花椰菜有機化合物的合成和新陳代謝奠定了較好的營養物質基礎，有利于花椰菜生物學產量的形成。施用土壤調理劑處理花椰菜的集中采收期提前5 d，花球的商品外觀質量、產量顯著提高，獲得較高的經濟效益。本試驗還發現，施用土壤調理劑處理的花椰菜根腫病發病率明顯低于CK。總體而言，試驗結果與前人研究結果一致，合理施用土壤調理劑改良土壤，在一定程度上提高作物產量并改善品質，可緩解土壤酸化限制農業生產發展的矛盾。

4 結論

施用供試鈣鎂型土壤調理劑明顯改善了福建地區酸性紅壤性狀，pH值以及土壤有效磷及交換性鈣、鎂含量提高，花椰菜產量增加，上市期提前，品質得到較好改善。綜合來看，施用量1125～1500 kg/hm2時較為合理，以1500 kg/hm2效果最佳，可以實現土壤酸化高效治理和大幅增收雙重目標。