王秀斌， 唐栓虎， 榮勤雷， 張 倩， 孫靜文， 梁國慶， 周 衛(wèi)*， 楊少海*

(1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100081；2 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所， 廣州 510640)

不同措施改良反酸田及水稻產(chǎn)量效果

王秀斌1， 唐栓虎2， 榮勤雷1， 張 倩1， 孫靜文1， 梁國慶1， 周 衛(wèi)1*， 楊少海2*

(1 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100081；2 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所， 廣州 510640)

反酸田； 改良措施； 土壤團(tuán)聚體； 腐殖質(zhì)組分； 水稻產(chǎn)量

反酸田是酸性硫酸鹽土發(fā)育而成的水稻土，由還原性硫經(jīng)氧化形成硫酸鹽，并釋放出大量酸形成強(qiáng)烈酸害，對(duì)土壤環(huán)境及區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅[1-2]。我國酸性硫酸鹽土主要分布于廣東、廣西及福建等省區(qū)的沿海區(qū)域，總面積約11.6×104hm2[3]，其中廣東省東部沿海地區(qū)反酸田面積約在2×104hm2以上[4]。其主要特征表現(xiàn)為土壤酸性強(qiáng)、有效磷含量極低、活性鋁鐵毒性重及結(jié)構(gòu)性差等[5]，已成為我國南方主要的低產(chǎn)水稻土類型之一，也是增產(chǎn)潛力較大的土壤之一。因此，一直以來改良反酸田、提升生產(chǎn)力是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的熱點(diǎn)問題。

酸性土壤改良劑在一定程度上能夠有效降低土壤酸度、緩減土壤養(yǎng)分虧缺狀況，達(dá)到增產(chǎn)效果[6-8]。然而酸性土壤的改良效果與改良劑、土壤本身的性質(zhì)有關(guān)，不同改良劑的性質(zhì)、組成、作用機(jī)理及在不同土壤類型上的施用效果相差較大[9-11]，且多集中在有機(jī)肥與化肥施用，或單一施用改良劑等方面的研究[12-13]。此外，施肥對(duì)水稻土團(tuán)聚體、腐殖質(zhì)組成的影響研究已有一些報(bào)道[14-16]，其在不同土壤條件下影響的程度有明顯差異[17-18]，然而這些研究多數(shù)針對(duì)中高肥力水田，低產(chǎn)水稻土研究報(bào)道較少。迄今為止，有關(guān)反酸田的分布、形成機(jī)制和危害機(jī)理方面的研究已有一些報(bào)道[19-21]，而針對(duì)反酸田改良效果的研究報(bào)道較少，且綜合比較不同有機(jī)、無機(jī)物質(zhì)對(duì)反酸田土壤團(tuán)聚體組分及腐殖質(zhì)等方面研究更少。本文以華南稻區(qū)反酸田低產(chǎn)水稻土為研究對(duì)象，研究不同改良措施對(duì)反酸田土壤酸度、養(yǎng)分狀況、團(tuán)聚體、 腐殖質(zhì)組分及水稻產(chǎn)量的影響，為施用合理的改良劑消減各種障礙因素、提高土壤肥力、恢復(fù)土壤的生產(chǎn)力提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2011年至2013年在廣東省臺(tái)山市沖蔞鎮(zhèn)進(jìn)行，供試土壤為典型酸性硫酸鹽土壤，耕作層(0—20 cm)基本理化性狀為pH 4.07、交換性酸6.23 cmol/kg、交換性鋁5.78 cmol/kg、有機(jī)質(zhì)40.7 g/kg、全氮1.90 g/kg、堿解氮154.60 mg/kg、有效磷10.45 mg/kg、速效鉀94.50 mg/kg、有效硫1.36 g/kg、活性鐵1.29 g/kg、活性錳13.29 mg/kg。供試肥料包括尿素、氯化鉀，水稻專用肥(1-0.3-0.87)；供試酸性土壤改良劑包括鈣鎂磷肥(主要成分包括磷酸鈣、硅酸鈣和硅酸鎂，有效磷 P2O515%，pH 8.5)，磷礦粉(主要成分磷酸鈣，全磷 P2O529%，pH 8.0)，石灰(氫氧化鈣， pH 14.0)，粉煤灰(氧化硅、氧化鋁、氧化鐵等氧化物組成，pH 9.1)，生物有機(jī)肥(由雞糞、菇渣、稻糠堆制腐熟，添加解磷、解鉀等復(fù)合微生物，pH 8.0)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 水稻產(chǎn)量 于2011、 2012和2013年早稻、晚稻成熟后對(duì)各小區(qū)測(cè)產(chǎn)。

1.3.2 土壤基本理化性狀測(cè)定 2013年7月早稻收獲后，按各小區(qū)采集0—20 cm多點(diǎn)混合土壤，取3次重復(fù)，各指標(biāo)的測(cè)定參照土壤農(nóng)化分析方法[22]。pH值用pH計(jì)測(cè)定；土壤交換性酸、交換性鋁用KCl交換-酸堿中和滴定法；有機(jī)質(zhì)用外加熱重鉻酸鉀氧化—容量法；土壤全氮用濃硫酸消煮，自動(dòng)定氮儀測(cè)定；有效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀用NH4OAc浸提—火焰光度法；有效硫用磷酸鹽-乙酸浸提—硫酸鋇比濁法；活性鐵和活性錳均用pH 3.2草酸-草酸銨浸提，原子吸收分光光度計(jì)。

團(tuán)聚體破壞率(PAD，%)=(>0.25 mm風(fēng)干團(tuán)聚體->0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體)/> 0.25 mm 風(fēng)干團(tuán)聚體×100

1.3.4 土壤腐殖質(zhì)組分的測(cè)定 主要參照Kumada方法，但修改了提取溫度和分組方法[23]。用稱取過60目篩的風(fēng)干土樣5.00 g，在(70±2)℃恒溫水浴振蕩條件下提取1 h，取下后以3500 r/min離心15 min，將上清液用中速定量濾紙過濾到50 mL容量瓶中，再用蒸餾水洗殘?jiān)?次(每次用10 mL)，上清液合并，用蒸餾水定容，此溶液即為水溶性物質(zhì)(Water Soluble Substance，WSS)；將上述提取殘?jiān)?70±2)℃恒溫水浴振蕩條件下，用 0.1 mol/L NaOH和0.1 mol/L Na2P2O7混合液(pH 13)提取1 h，然后以3500 r/min離心15 min，得到可提取腐殖物質(zhì)(HE)，酸沉降法處理HE分離得到胡敏酸 (HA)和富里酸 (FA)。剩余不溶性殘?jiān)鼮楹羲?HM)，用蒸餾水清洗、離心，風(fēng)干后過60目篩。

用重鉻酸鉀容量法測(cè)定土壤總有機(jī)碳(TOC)以及WSS、HE、HA、HM組分的碳量，WFS、FA則用差減法計(jì)算。

WFS=TOC-(WSS + HE + HM)；

FA=HE-HA。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)經(jīng) Excel 2003整理后，用 DPS v3.01軟件進(jìn)行方差分析，多重比較采用LSD最小極差法，用Excel 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改良措施對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

表1 不同改良措施下水稻的產(chǎn)量及增產(chǎn)率

注(Note): CK1—不施肥No fertilizer；CK2—水稻專用肥 Compound fertilizer special for rice; CaMgP—NK+鈣鎂磷肥 NK+Calcium magnesium phosphate fertilizer; GPR—NK+磷礦粉NK+Ground phosphate rock; LIME—CK2+lime; FLA—專用肥+粉煤灰CK2+Fly ash; BOF—CK2+生物有機(jī)肥CK2+ Bio-organic fertilizer; 同列數(shù)值后不同字母表示差異顯著 (P<0.05) Values followed by different letters in the same column mean significant difference(P<0.05).

2.2 不同改良措施對(duì)土壤酸度的影響

CK1與CK2處理土壤交換性H+和交換性Al3+

表2 不同改良處理對(duì)土壤酸度的影響(2013年)

注(Note): CK1—不施肥No fertilizer；CK2—水稻專用肥 Compound fertilizer special for rice; CaMgP—NK+鈣鎂磷肥 NK+Calcium magnesium phosphate fertilizer; GPR—NK+磷礦粉NK+Ground phosphate rock; LIME—CK2+lime; FLA—專用肥+粉煤灰CK2+Fly ash; BOF—CK2+生物有機(jī)肥CK2+ Bio-organic fertilizer; 同列數(shù)值后不同字母表示差異顯著 (P<0.05) Values followed by different letters in the same column mean significant difference(P<0.05).

2.3 不同改良措施對(duì)土壤養(yǎng)分狀況的影響

表3 不同改良處理對(duì)土壤養(yǎng)分狀況的影響(2013年)

注(Note): CK1—不施肥No fertilizer；CK2—水稻專用肥 Compound fertilizer special for rice; CaMgP—NK+鈣鎂磷肥 NK+Calcium magnesium phosphate fertilizer; GPR—NK+磷礦粉NK+Ground phosphate rock; LIME—CK2+lime; FLA—專用肥+粉煤灰CK2+Fly ash; BOF—CK2+生物有機(jī)肥CK2+ Bio-organic fertilizer; 同列不同字母表示差異顯著 (P<0.05) Different letters mean significant difference in the same column (P<0.05).

2.4 不同改良措施對(duì)土壤團(tuán)聚體及穩(wěn)定性的影響

干篩法所測(cè)得>0.25 mm粒級(jí)團(tuán)聚體不同處理間其含量差異不大，而氮鉀+鈣鎂磷肥、專用肥分別配施石灰、粉煤灰和生物有機(jī)肥處理>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量較CK1和CK2處理均有所提高，團(tuán)聚體破壞率均有降低，其中添加粉煤灰和生物有機(jī)肥處理團(tuán)聚體破壞率降幅較大，分別降低至14.11%和16.99%?？梢姡砑臃勖夯液蜕镉袡C(jī)肥處理土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性較好。

2.5 不同改良措施對(duì)土壤腐殖質(zhì)組分的影響

表4 不同改良處理下不同粒徑土壤團(tuán)聚體的百分比以及破壞率 (2013年)

注(Note): CK1—不施肥No fertilizer；CK2—水稻專用肥 Compound fertilizer special for rice；CaMgP—NK+鈣鎂磷肥 NK+Calcium magnesium phosphate fertilizer; GPR—NK+磷礦粉NK+Ground phosphate rock; LIME—CK2+lime; FLA—專用肥+粉煤灰CK2+Fly ash; BOF—CK2+生物有機(jī)肥CK2+ Bio-organic fertilizer; 同列數(shù)值后不同字母表示差異顯著 (P<0.05) Values followed by different letters mean significant difference in the same column (P<0.05).

表5 不同改良處理對(duì)土壤腐殖質(zhì)組分的影響(2013年)

注(Note): CK1—不施肥No fertilizer；CK2—水稻專用肥 Compound fertilizer special for rice; CaMgP—NK+鈣鎂磷肥 NK+Calcium magnesium phosphate fertilizer; GPR—NK+磷礦粉NK+Ground phosphate rock; LIME—CK2+lime; FLA—專用肥+粉煤灰CK2+Fly ash; BOF—CK2+生物有機(jī)肥CK2+ Bio-organic fertilizer; 同列數(shù)值后不同字母表示差異顯著 (P<0.05) Values followed by different letters mean significant difference in the same column (P<0.05).

3 結(jié)論與討論

酸性土壤中的低酸度和鋁毒是共同制約植物生長(zhǎng)的主要因子，而反酸田不僅具有酸性土壤的共性，還具有其特殊性，如在氧化條件下具有反酸特性，有效磷含量低、鋁錳毒害等[24]。由于障礙因子較多，反酸田土壤的改良尤為復(fù)雜。本研究結(jié)果表明，專用肥配施石灰處理反酸田土壤交換性H+、交換性Al3+、有效硫和活性錳含量較不施肥(CK1)和專用肥(CK2)處理均顯著降低，而土壤pH、速效鉀及水稻產(chǎn)量均顯著增加，這說明施用石灰改良土壤效果顯著，與前人的研究結(jié)果一致[25]。然而石灰的長(zhǎng)期施用易引起有機(jī)質(zhì)下降、土壤板結(jié)、復(fù)酸化程度加強(qiáng)等負(fù)面效應(yīng)，本試驗(yàn)條件下也發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)碳含量較CK1處理有下降趨勢(shì)，與何電源等[26]的研究結(jié)果相吻合。近年來已發(fā)現(xiàn)磷礦粉、粉煤灰等工業(yè)副產(chǎn)物及有機(jī)物料也能起到改良酸性土壤的效果[5,8-9]。本研究結(jié)果也顯示，添加磷礦粉、粉煤灰和生物有機(jī)肥處理土壤酸度(pH、交換性H+及交換性Al3+)及有效硫含量較CK1和CK2處理均顯著降低，而與石灰處理差異均未達(dá)到顯著水平。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，連續(xù)3年添加粉煤灰和有機(jī)肥的處理有效磷含量、早稻及晚稻產(chǎn)量較鈣鎂磷肥處理均有增加，而易瓊等[6]的盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，鈣鎂磷肥處理有效磷含量和水稻產(chǎn)量高于粉煤灰和有機(jī)肥處理。添加粉煤灰增產(chǎn)的原因可能與其具有多孔松散、比表面大、活性基團(tuán)較多等特性有關(guān)，長(zhǎng)期施用能夠較好地改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤pH以及有效硅和有效磷等營(yíng)養(yǎng)元素的含量，從而提高水稻產(chǎn)量[27]。生物有機(jī)肥主要由雞糞、菇渣、稻糠堆制腐熟，添加解磷、解鉀等復(fù)合微生物形成，長(zhǎng)期施用生物有機(jī)肥較鈣鎂磷肥增產(chǎn)的原因有待進(jìn)一步的研究。

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Effects of different ameliorant measures on the chemical and physical properties of soil in acid sulfate paddy field and rice yield

WANG Xiu-bin1, TANG Shuan-hu2, RONG Qin-lei1, ZHANG Qian1, SUN Jing-wen1, LIANG Guo-qing1, ZHOU Wei1*, YANG Shao-hei2*

(1KeyLaboratoryofPlantNutritionandFertilizer,MinistryofAgriculture/InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081，China; 2InstituteofAgriculturalResourcesandEnvironment,GuangdongAcademyofAgriculturalSciences,Guangzhou510640，China)

acid sulfate paddy field; ameliorant measures; soil aggregate; compositions of humus; rice yield

2014-03-07 接受日期： 2014-04-22

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201003016); 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金(CARS-01-31); 國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(2013CB127405)資助。

王秀斌(1974—)，男，山西偏關(guān)人，博士, 主要從事高效施肥研究。E-mail： wangxb@caas.ac.cn * 通信作者 E-mail： wzhou@caas.ac.cn; yshaoh@21cn.com

S156.6

A

1008-505X(2015)02-0404-09