土壤調理劑對雷筍產量及土壤理化性狀的影響

吳辰晨 ,吳健平 ,傅慶林

(1.杭州錦海農業科技有限公司,浙江 杭州 311305;2.浙江省農業科學院 環境資源與土壤肥料研究所,浙江 杭州 310021;3.浙江農藝師學院,浙江 杭州 310021)

土壤酸化是制約耕地土壤質量、關乎農業可持續發展的重要障礙因子,已成為我國農業備受關注的重大問題之一。據調查[1-2],2008—2010 年,杭州臨安區分布有pH<4.5 和pH 4.5～5.4 的酸性土壤比例分別占23.4%和46.6%,土壤 pH<4.5 的雷竹林地面積占 51.5%;與1982 年的調查比較,土壤pH 已經明顯下降。而臨安區的雷竹、山核桃因土壤酸化,土壤養分有效性低,病蟲害頻發等原因,降低了竹筍、山核桃的產量和品質,嚴重影響了產業的穩定與可持續發展,對土壤酸化的治理勢在必行。

針對土壤酸化問題,國內研究者相繼提出了施石灰的酸堿度人工調節,石灰氮和加客土式土壤墾復等主要恢復手段[3-4]。施用石灰是實際生產中應對土壤酸化的一項傳統措施,施用一定量的石灰容易操作,可以中和土壤酸度,改善土壤的理化性質,提高土壤養分有效性,降低鋁離子和其他重金屬對作物的毒害。但是長期施用石灰也暴露出一些弊端,如頻繁過度地施用石灰不但造成土壤板結,更使土壤復酸化程度加強,引起土壤中鈣離子、鎂離子失衡[3]。客土法存在取土困難、費工費力,而施石灰容易造成土壤板結、改土效果差等缺陷[2]。在土壤實際修復中,選擇并施用一種能夠有效地中和土壤酸化、調節土壤養分比例、改善土壤微環境、恢復土壤微生物多樣性和功能的土壤調理劑非常重要[4]。為此,本研究以牛糞、山核桃外蒲殼基質為主要原料開發土壤調理劑,探索出一條改良退化雷竹林土壤的新路,為集約經營雷竹林土壤改良、合理施肥、緩解土壤環境問題提供理論依據和科學參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用有機無機調理劑B 主要以農林廢棄物為主要原料 (山核桃蒲殼、畜禽糞便、食品加工下腳料),以天然礦物材料為輔;無機調理劑A 以天然礦物材料為主原料 (白云石等)。調理劑A 和B 均為杭州錦海農業科技有限公司生產開發。

1.2 處理設計

試驗在杭州市臨安區板橋鎮雷竹園進行,土壤為洪積泥砂田,土壤pH 3.97,有機質55.63 g·kg-1,堿解氮159.7 mg·kg-1,有效磷119.1 mg·kg-1,速效鉀192.3 mg·kg-1。

田間試驗:設無機調理劑A 和有機無機調理劑B 等2 種調理劑,5 個處理,即對照不施調理劑(CK);每667 m2施無機調理劑A 用量200 kg(A2.0);每667 m2施有機無機調理劑B 用量2.4 t(B2.4);每667 m2施無機調理劑A 用量400 kg(A4.0);每667 m2施有機無機調理劑B 用量4.8 t(B4.8)。采用隨機區組設計,每個處理3 次重復。每個小區65 m2,小區之間間隔1 m 并用塑料PVC板隔開,在冬季覆蓋和施肥之前,將調理劑施入土壤表層 (0～20 cm)。在雷筍出產期,分別測定各個小區筍產量。

1.3 土樣的采集與分析

于試驗開始前與試驗開始188 d 后在各個小區取樣,取樣深度為距離土壤表層0～20 cm 處,采樣時注意去除土壤表層雜物,如樹葉、枯枝等覆蓋物,以檢測土壤pH、有機碳、堿解氮、有效磷和速效鉀。

土壤pH 測試方法根據農業行業標準 《土壤檢測第2 部分:土壤pH 的測定》 (NY/T 1121.2—2006) 規定的標準方法使用酸度計進行。有機質含量測試根據 《土壤檢測第6 部分:土壤有機質的測定》 (NY/T 1121.2—2006) 規定的標準方法使用重鉻酸鉀容量法進行。依據 《土壤全氮測定法 (半微量凱氏法) 》 (NY/T 53—1987)、《土壤檢測第7 部分:酸性土壤有效磷的測定》 (NY/T 1121.2—2006) 和 《土壤速效鉀的測定》 (NY/T 889—2004) 分別進行土壤全氮、有效磷和速效鉀等含量的測定。

1.4 數據處理

使用SPSS Statistics 27.0 統計軟件進行方差分析,Duncan 法進行顯著性差異的比較 (P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 土壤pH

如表1 所示,無機調理劑A 在每667 m2施用量200 kg 和400 kg 下土壤pH 分別為6.02 和6.39,比對照土壤pH 3.97 提高了2.05 和2.42 個單位,增幅分別為51.64%和60.96%;有機無機調理劑B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下土壤pH 分別為6.29 和6.25,比對照土壤pH 3.97 提高了2.32 和2.28 個單位,增幅分別為58.44%和57.43%。

表1 土壤調理劑處理對土壤養分和雷筍產量的影響

2.2 土壤有機質

表1 所示,無機調理劑A 每667 m2在施用量200 kg 和400 kg 下土壤有機質含量分別為65.49 g·kg-1和69.03 g·kg-1,比對照土壤有機質含量提高9.86 g·kg-1和13.40 g·kg-1,增幅分別為17.72%和24.09%;有機無機調理劑B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下土壤有機質含量分別為73.03 g·kg-1和80.41 g·kg-1,比對照土壤有機質含量提高17.40 g·kg-1和24.78 g·kg-1,增幅分別為31.28%和44.54%。

2.3 土壤氮、磷和鉀等養分

表1 所示,無機調理劑A 每667 m2在施用量200 kg 和400 kg 下土壤全氮含量分別比對照土壤全氮含量提高0.92 g·kg-1和0.95 g·kg-1,增幅分別為30.26%和31.25%;有機無機調理劑B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下土壤全氮含量分別比對照土壤全氮含量提高0.45 g·kg-1和0.07 g·kg-1,增幅分別為14.80%和2.30%。

無機調理劑A 每667 m2在施用量200 kg 和400 kg 下土壤有效磷含量分別比對照土壤有效磷含量提高57.23 mg·kg-1和21.06 mg·kg-1,增幅分別為23.72% 和8.73%;有機無機調理劑B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下土壤有效磷含量分別比對照土壤有效磷含量提高16.69 mg·kg-1和3.05 mg·kg-1,增幅分別為6.91%和1.26%。

無機調理劑A 每667 m2在施用量200 kg 和400 kg 下土壤速效鉀含量分別比對照土壤速效鉀含量提高205.75 mg·kg-1和104.89 mg·kg-1,增幅分別為34.52%和17.60%;有機無機調理劑B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下土壤速效鉀含量分別比對照土壤速效鉀含量提高107.04 mg·kg-1和21.93 mg·kg-1,增幅分別為17.96%和3.68%。

2.4 雷筍產量

表1 所示,無機調理劑A 每667 m2在施用量200 kg 和400 kg 下雷筍產量分別為1 401 kg 和1 463 kg,分別比對照雷筍產量提高了255 kg 和317 kg,提高幅度分別為22.25%和27.66%;有機無機調理劑B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下雷筍產量分別為1 419 kg 和1 480 kg,分別比對照雷筍產量提高273 kg 和334 kg,增產幅度分別為23.82%和29.14%。

3 小結與討論

本研究表明,施用有機、無機土壤調理劑對酸化土壤理化性狀有明顯改良效果,與對照相比,無機調理劑A 處理土壤pH 提高了2.05～2.42 個單位,有機無機調理劑B 處理提高了2.28～2.32 個單位。也有研究[2]表明,施用堿性有機調理劑處理土壤 pH 比對照處理高0.53 個單位。另有研究表明[5],施用土壤調理劑可以使土壤 pH 提高0.13～0.23 個單位。說明有機、無機土壤調理劑均能緩沖土壤酸的釋出,降低了土壤交換性酸總量,從而提高了土壤pH 值。

本研究也表明,與對照相比,無機調理劑A處理土壤有機質含量增幅為17.72%～24.09%,有機無機調理劑B 處理土壤有機質含量提高31.28%～44.54%。這是因為無機調理劑A 是由無機天然礦物配制,其對土壤有機質含量的提高效果不如由農林廢棄物為原料的有機無機調理劑B 明顯。另有研究[6]發現,施雷筍專用肥也可提高雷竹林地土壤有機質含量。這可能是由于土壤調理劑施入土壤后引入了外源大分子有機物質,進而增加了土壤有機質的含量[7]。因此,施用有機無機調理劑不僅能夠改善土壤肥力,還能緩解土壤酸化。

本研究還顯示,施用土壤調理劑可以提高土壤全氮、有效磷和速效鉀等養分含量,這些與前人研究一致[5]。有研究[7]表明,土壤調理劑處理土壤有效磷和速效鉀含量均有一定程度的提高,這是因為土壤調理劑補充了外源的磷素和鉀素,從而提高土壤磷、鉀的含量。

本試驗還顯示,無機調理劑A 處理和有機無機調理劑B 處理均提高雷筍產量,比對照提高了22.25%～29.14%。進一步證實了有機調理劑能夠提高雷筍產量[2]。這是因為有機無機調理劑效果持續時間長,促進了筍產量的提高。

綜上所述,每667 m2施無機土壤調理劑A 200 kg、有機無機土壤調理劑B 2.4 t 可以作為雷竹林地酸化土壤改良的經濟施用量,能夠達到改良雷竹林地酸化土壤的目的。