劉瓊峰，蔣 平，李志明，李明德，吳海勇，文 星

（1.湖南省土壤肥料研究所，湖南長沙410125；2.湖南省土壤肥料工作站，湖南長沙410005）

土壤酸化作為土壤退化的一個重要方面，加速了土壤酸度的提高、大量營養(yǎng)元素的淋失，造成土壤肥力下降，嚴重影響作物生長[1]，已經成為制約區(qū)域農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素。湖南省是我國重要的水稻主產區(qū)，近30年來耕地土壤酸化面積明顯增加，尤其是強酸性土壤，目前湖南省耕地土壤酸化面積占全省耕地面積的72.6%，同時還將有進一步酸化的趨勢[2]。因此，對湖南省水稻主產區(qū)酸性土壤進行改良是保障土壤資源可持續(xù)利用的必要措施。

施用石灰是酸化土壤改良和消除鋁毒最有效、最經典的方法[3]。但是，頻繁地通過施用石灰來調節(jié)土壤的酸度可能會加劇土壤的酸化，大量或長期施用石灰不但影響土壤結構、造成土壤板結，而且會引起土壤鈣、鉀、鎂等元素的平衡失調而導致減產[4-7]。國內針對酸性土壤改良的石灰施用量已進行了一些研究，如孟賜福通過15年田間施用石灰的定位試驗，結果表明，紅壤施用3.75～15.00 t/hm2石灰石粉降低土壤酸度的后效可以維持4～15a[3]。唐莉娜等通過酸性土壤施石灰對煙稻輪作后效的影響盆栽試驗表明，每千克土施石灰0.2~0.4 g為宜，且隔季施用效果較好[8]。而目前針對水稻主產區(qū)域土壤酸化問題，施用石灰及不同施用量對酸性土壤的改良效果研究尚較少報道。本研究在湖南省水稻主產區(qū)瀏陽市、漢壽縣、衡陽縣、洞口縣、藍山縣、郴州市蘇仙區(qū)和北湖區(qū)，根據(jù)不同種植制度，選擇典型酸性土壤進行不同石灰施用量對酸性土壤改良的田間試驗，研究施用石灰及不同施用量對酸性土壤的應用效果，為我省水稻主產區(qū)域酸性土壤改良提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

2012年度在湖南省水稻主產區(qū)選擇水田土壤嚴重酸化（pH值≤5.5）的典型稻作區(qū)，根據(jù)典型種植制度早稻—晚稻、油菜—中稻、烤煙—晚稻選擇排灌方便、地形平坦、田塊方正、肥力均勻、pH值5.5以下、田塊面積0.13hm2以上的稻田進行試驗。

表1 試驗點基本信息Table 1 The basic information of test point

1.2 試驗方案

試驗共設5個處理：①對照（CK），不施石灰；②施生石灰粉25 kg/667m2；③施生石灰粉50 kg/667m2；④施生石灰粉75 kg/667m2；⑤施生石灰粉100 kg/667m2。重復3次，15個小區(qū)，隨機排列，小區(qū)面積30 m2（5m×6m），小區(qū)之間田埂用塑料薄膜鋪蓋，防止小區(qū)間串水串肥。試驗小區(qū)均采用移栽，早稻移栽密度為13.3 cm×20 cm，晚稻移栽密度為20cm×20cm。

試驗材料統(tǒng)一為生石灰粉，即生石灰直接粉碎后的產品，其CaO的含量在80%以上。早稻—晚稻種植區(qū)在早稻移栽前1個月把試驗小區(qū)做好；油菜—中稻種植區(qū)在油菜收獲后中稻移栽前15天把試驗小區(qū)做好；烤煙—晚稻種植區(qū)在烤煙移栽前1個月把試驗小區(qū)做好。然后均按處理用量把石灰均勻撒施在小區(qū)內，隨即翻耕。各小區(qū)除石灰施用量不同外，其化肥施用品種、施用量、施用方法、施用時期及各小區(qū)的田間管理按當?shù)赝扑]的施肥方案和栽培技術進行。

1.3 樣品采集與分析

試驗前采取基礎土樣1 kg，各季作物收獲后采集耕作層(0~20 cm）混合土壤樣品1 kg，充分風干，并制備成10目(500g)與60目(200 g)的分析樣品檢測土壤pH值、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀。水稻收獲時每個小區(qū)取樣調查其有效穗數(shù)、每穗（株）總粒數(shù)、實粒數(shù)、結實率和千粒重，測定每個小區(qū)的實際產量。烤煙測定每個小區(qū)各級烤煙的實際產量產值。

2 結果與分析

2.1 施用石灰對酸性土壤的改良效果

2.1.1 土壤pH值 湖南省水稻主產區(qū)各縣（市）的田間試驗結果表明（圖1），對于pH5.5以下的酸性土壤，與不施用石灰的處理1（對照）相比，施用石灰的處理2~處理5均能提高土壤的pH值，處理2~處理5分別提高土壤pH 值 0.1~0.6、0.1~0.5、0.16~0.9、0.2~0.6。在早稻—晚稻種植區(qū)藍山縣和洞口縣、油菜—中稻種植區(qū)瀏陽市、烤煙—晚稻種植區(qū)郴州市北湖區(qū)的田間試驗中，處理4（75 kg/667m2）和處理 5（100 kg/667m2）對于提高土壤 pH 值的效果較其它處理更明顯。

圖1 試驗點不同石灰施用量對土壤pH值的影響Fig.1 Effects of different lime treatments on soil pH value

圖2 pH值與石灰施用量的相關性Fig.2 Correlation of pH value and the amount of Liming

通過對田間試驗pH值平均增加量與石灰施用量的回歸分析（圖2），結果表明，各試驗點的pH值平均增加量與石灰施用量呈顯著線性相關(0.01水平)，相關系數(shù)R為0.95，決定系數(shù)R2為0.90，擬合線性回歸方程為y=202.06x-5.97。根據(jù)方程估計，pH值初始值為4.5~5.4的酸性土壤，pH值提高0.2、0.3、0.4、0.5分別需施用石灰34 、55、75、95kg。

2.1.2 土壤交換性氫、交換性鋁、CEC 土壤的酸化始于土壤中活性質子（氫離子），當土壤溶液中的氫離子取代土壤中陽離子交換位上的鹽基離子，打破土壤中原來的化學平衡，土壤中的鹽基離子進入土壤溶液中，隨著雨水不斷流失，造成土壤的鹽基飽和度下降，而氫飽和度增加，土壤酸度就變大[9-10]。隨著土壤pH值的降低，土壤陽離子代換量（CEC）也降低，活性鋁大量溶出，導致土壤養(yǎng)分活性降低、影響作物生長。

試驗表明，施用石灰對于酸性土壤交換性能也有一定影響，以洞口縣試驗為例（表2），與不施用石灰的處理1（對照）相比，施用石灰的處理對于降低土壤交換性氫、交換性鋁含量、提高土壤陽離子交換量具有改良效果。與施石灰25 kg/667m2的處理2相比,施石灰50~100 kg/667m2的處理3~處理5對于降低土壤交換性鋁含量、提高土壤陽離子交換量的效果更明顯。

表2 洞口試點早稻不同石灰施用量處理土壤交換性氫、交換性鋁、CEC值變化Table 2 The exchangeable hydrogen,exchangeable Al and CEC valuechangeofdifferentlimetreatmertsin earlyrice soil ofDongkou

2.1.3 土壤有機質和氮磷鉀 試驗點不同石灰施用量對土壤養(yǎng)分平均含量的變化表明（表3），施用石灰的處理2~處理4的土壤有機質含量較對照有所下降，其原因可能是由于施用石灰加速了土壤C、N的礦化速率，增加了土壤C、N的損失[11]。與對照相比，施用石灰的各處理土壤有效磷平均含量變化不明顯，土壤堿解氮和速效鉀平均含量均有所增加，表明施用石灰對于提高酸性土壤有效養(yǎng)分的供給具有一定作用。

表3 不同石灰施用量處理土壤養(yǎng)分平均含量變化Table 3 The average content change of soil nutrients of different lime treatments

2.2 施用石灰對酸性土壤作物的增產效應

2.2.1 不同石灰施用量對水稻經濟性狀及產量的影響施用石灰對水稻的增產效果較明顯，以早稻-晚稻種植區(qū)洞口縣試驗為例（表4），與處理1（對照）相比，酸性土壤施用石灰可不同程度的促進水稻生長、增加水稻產量，施用石灰的處理2~處理5的實際產量比處理1高出11.13~38.62 kg，按早稻谷2.2元/kg計算，產值比處理1高出24.48~84.96元。不同石灰施用量對早稻經濟性狀有效穗、穗長、每穗總粒數(shù)、每穗實粒數(shù)、千粒重及產量產值的影響均呈現(xiàn)出處理4（施生石灰75 kg/667m2）>處理3（施生石灰50 kg/667m2）>處理5（施生石灰100 kg/667m2）> 處理 2（施生石灰 25 kg/667m2）的趨勢，以處理4和處理3的產量較高，經濟效益較好。

表4 洞口試點不同石灰施用量處理對早稻經濟性狀及產量的影響Table 4 Effects of different lime treatments on economic characters and yield of early rice in Dongkou

從各試驗點早稻和晚稻產量的總體狀況來看（圖3），施用石灰的各處理水稻產量均要高于對照，增產效果明顯,其中處理3~處理5（施生石灰50~100 kg/667m2）的水稻產量整體水平較高。通過對石灰施用量與水稻產量的回歸分析表明（圖4），石灰施用量與水稻平均產量呈顯著相關（0.05水平），決定系數(shù)R2為0.95,相關性以二次曲線擬合較好，擬合曲線回歸方程為y=-0.007 8x2+1.25x+435.88。施用生石灰粉25~75kg/667m2呈現(xiàn)隨石灰施用量的增加水稻產量也增長的趨勢，但生石灰粉施用量達到100 kg/667m2后，水稻產量反而有所下降，可能是由于生石灰粉施用量過大，影響禾苗的正常生長發(fā)育，因此，酸性水稻田施生石灰75 kg/667m2為水稻高產的適宜施用量。

圖3 湖南省水稻主產區(qū)試驗點不同石灰施用量處理的水稻產量變化Fig.3 Test sites’rice yield change of different lime treatments of rice production areas in Hunan

圖4 石灰施用量與水稻產量的相關性Fig.4 Correlation of lime application rate and rice yield

2.2.2 不同石灰施用量對烤煙產量的影響 施用石灰對烤煙的產量產值也有一定影響，以烤煙-晚稻種植區(qū)郴州市北湖區(qū)試驗為例（表5），各處理煙葉產量較對照均有增產，小區(qū)（30m2）產量處理2~處理5比處理1(對照)分別增產 0.63、1.16、1.1 和 2.16 kg，增產幅度分別為11.52%、21.21%、20.11%和39.49%，處理3~處理5的增產效果比處理2更明顯。根據(jù)煙草部門煙葉分級標準和收購價格進行產值分析,各處理煙葉產值較對照均有增加，小區(qū)（30m2）產值處理2~處理5比對照分別增加0.39、29.20、20.98、44.64 元，增收幅度分別為 0.41%、30.67%、22.03%和46.89%，以施用生石灰100 kg/667m2的增產效果最好。

表5 郴州市北湖區(qū)試驗點烤煙不同石灰用量煙葉產量及分級表Table5 Flue-cured tobacco leaf yield and scale of different lime treatments at test site in Beihu District,Chenzhou

3 結論

（1）酸性水稻土施用生石灰能提高土壤pH值、降低土壤交換性氫和交換性鋁的含量、增加土壤鹽基離子含量，對于增加土壤有效養(yǎng)分含量也有一定作用。pH值小于5.5的酸性土壤，施用生石灰粉50~100 kg/667m2對于酸性水稻土改良有較好的應用效果。

（2）酸性水稻土施用生石灰能顯著增加作物的產量，施用生石灰粉50~100 kg/667m2對于水稻、烤煙的增產效果較明顯，種植水稻以施用生石灰75 kg/667m2為較適宜的施用量，種植烤煙施用生石灰100 kg/667m2的增產效果較好。

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