李進(jìn)　陳小麗　林小妹　梁燕秋　景占鑫

摘 要 為了探究石灰類(lèi)改良劑的合理施用量，本研究采用室內(nèi)土壤培養(yǎng)試驗(yàn)，設(shè)置0%、0.03%、0.09%、0.18%、0.30%、0.60%共6個(gè)不同用量的鈣鎂調(diào)理劑處理，研究其對(duì)酸性磚紅壤的改良效果。結(jié)果表明，鈣鎂調(diào)理劑能夠有效提高酸性磚紅壤的pH值、EC值，降低酸性磚紅壤中的致酸離子，有效增加酸性土壤中交換性鈣鎂離子總量。在本次試驗(yàn)中，鈣鎂調(diào)理劑施用量越多，改良酸性土壤的效果越好，即0.60%用量的鈣鎂調(diào)理劑改良效果最好。

關(guān)鍵詞 鈣鎂調(diào)理劑;磚紅壤;土壤改良

中圖分類(lèi)號(hào)：S156.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.12.072

我國(guó)酸性土壤的分布面積約占總耕地面積的21%[1]，嚴(yán)重制約了我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。土壤的酸化主要是因?yàn)橥寥乐械柠}基離子如鈣離子、鎂離子等大量淋失，導(dǎo)致了致酸離子（如鋁離子）的釋放。土壤酸化會(huì)引起土壤養(yǎng)分失衡、土壤板結(jié)、土壤肥力下降等一系列問(wèn)題，不利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育[2]。石灰類(lèi)土壤改良劑可以改良土壤酸化問(wèn)題，并在一定程度上改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤養(yǎng)分，提高酸性土壤的生產(chǎn)力。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于土壤酸性改良常用的方法是通過(guò)施用含鈣鎂的石灰類(lèi)調(diào)理劑來(lái)改良土壤的酸化問(wèn)題。施用石灰類(lèi)改良劑可以在短時(shí)間內(nèi)有效提高酸性土壤的pH值，而且可以中和酸性土壤中的潛性酸，降低酸性土壤溶液中交換性鋁的含量，還能補(bǔ)充土壤缺乏的鈣、鎂等速效養(yǎng)分。但施用石灰改良酸性土壤也存在一些問(wèn)題，如長(zhǎng)期大量施用石灰可能會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)問(wèn)題加劇，然而停止施用石灰則可能會(huì)引起土壤復(fù)酸化問(wèn)題[3]。因此，探究石灰類(lèi)調(diào)理劑的適宜施用量，探索酸性土壤改良的新方法、新產(chǎn)品具有重要意義。

本研究以此自制調(diào)理劑為研究對(duì)象，采用室內(nèi)土壤培養(yǎng)的方法，研究不同用量的鈣鎂調(diào)理劑對(duì)酸性磚紅壤的改良效果，以期能夠得出鈣鎂調(diào)理劑的適宜施用量，降低土壤酸度，為酸性土壤的改良及可持續(xù)利用提供理論依據(jù)，同時(shí)對(duì)海水資源的合理開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤取自廣東省湛江市廣東海洋大學(xué)外環(huán)西路（21°9′15″N，110°17′30″E）的甘蔗地0～20 cm厚的耕層土壤，該土壤為雷州半島典型的玄武巖母質(zhì)酸性磚紅壤。將土樣在室內(nèi)自然風(fēng)干，磨碎，分別過(guò)2 mm和0.149 mm的篩，用于土壤培養(yǎng)試驗(yàn)，并測(cè)定各項(xiàng)土壤基礎(chǔ)理化指標(biāo)。經(jīng)測(cè)定供試土壤的基本理化性質(zhì)為pH 4.31，EC 0.77 mS·cm-1，有機(jī)質(zhì)19.03 g·kg-1，全N?0.4 g·kg-1，堿解N 64.63 mg·kg-1，速效P 17.48 mg·kg-1，速效 K 117.10 mg·kg-1，交換性鈣3.45 cmol·kg-1，交換性鎂3.29 cmol·kg-1。

1.2 供試材料

本研究所施用的鈣鎂調(diào)理劑是以海水為原料，通過(guò)離子交換樹(shù)脂對(duì)海水進(jìn)行脫Na+，富集Mg2+、Ca2+，生成氯化鈣和氯化鎂的混合濃縮液，然后投入石灰生成氫氧化鎂等沉淀物。為了便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，采用沉淀池自然沉降的方法，自然沉淀24 h，棄去上清液，留下層懸濁液，將懸濁液取出后晾曬，失水結(jié)晶后得鈣鎂調(diào)理劑，其主要成分為Mg（OH）2、Ca（OH）2、MgCl2、CaCl2。鈣鎂調(diào)理劑的pH值為11.15，EC值為172.35 mS·cm-1，其各組分質(zhì)量所占百分比如表1所示。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地點(diǎn)為廣東海洋大學(xué)第三試驗(yàn)樓，采用室內(nèi)土壤培養(yǎng)法，培養(yǎng)時(shí)間為2018年12月21日至2019年2月16日。每個(gè)培養(yǎng)盒裝土2 kg，按鈣鎂離子總質(zhì)量占裝土總質(zhì)量的質(zhì)量比例向培養(yǎng)盒中投放鈣鎂調(diào)理劑，投入比例設(shè)置為0%（CK）、0.03%（S1）、0.09%（S2）、0.18%（S3）、0.30%（S4）、0.60%（S5），共計(jì)6個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，合計(jì)18個(gè)重復(fù)，具體處理設(shè)計(jì)如表2所示。

1.4 土樣采集與樣品分析

裝好土后要定期向培養(yǎng)盒中加水且保持土壤含水量在田間持水量的70%，加水后充分?jǐn)嚢枋蛊渚鶆颍湃隡GC-450HP-2人工氣候箱中，設(shè)置溫度為26 ℃、濕度為60%，進(jìn)行為期56天的培養(yǎng)。分別在培養(yǎng)的第1、2、6、12、26、41、56天取土壤樣品，每盒取2個(gè)土壤樣品，即每個(gè)處理取6個(gè)重復(fù)的土壤樣品。

采用pH電位法（PHSJ-3F型試驗(yàn)室pH計(jì)）測(cè)定土壤pH值，采用電導(dǎo)率儀（DDSJ-308A型電導(dǎo)率儀）測(cè)土壤EC值，采用氯化鉀淋洗-堿滴定法測(cè)定交換性H+和交換性Al3+，用酸堿滴定法和緩沖性曲線來(lái)測(cè)定酸堿緩沖性，用乙酸銨浸提-EDTA絡(luò)合滴定法測(cè)定土壤交換性鈣鎂離子，半微量開(kāi)氏法測(cè)定全氮，堿解擴(kuò)散吸收法測(cè)堿解氮，碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法（UV-1100紫外分光光度計(jì)）測(cè)定速效磷，醋酸銨-火焰光度法（FP6431火焰光度計(jì)）測(cè)定速效鉀[4-6]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法

利用SPSS 18.0、Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同用量的鈣鎂調(diào)理劑對(duì)土壤pH值的影響

從室內(nèi)土壤培養(yǎng)試驗(yàn)的結(jié)果（見(jiàn)圖1）可以看出，將鈣鎂調(diào)理劑投入土壤中培養(yǎng)1天后，投入鈣鎂調(diào)理劑處理的土壤pH值均比CK處理高，且隨著鈣鎂調(diào)理劑用量的增加，土壤pH值也隨之提高。培養(yǎng)第2天后，S1處理的土壤pH值與CK處理的土壤pH值差異不明顯，其余的處理與CK處理均存在顯著性差異（p<0.05）。不同鈣鎂調(diào)理劑用量處理的土壤pH值達(dá)到平衡的時(shí)間不同。S1處理、S2處理和S3處理的土壤pH值在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中較為穩(wěn)定，變化不大。培養(yǎng)第6天時(shí)，S4處理和S5處理較CK處理分別提高了1.46個(gè)pH單位和2.48個(gè)pH單位，第6天之后兩者的pH值均趨于平穩(wěn)且存在下降趨勢(shì)。

2.2 不同用量的鈣鎂調(diào)理劑對(duì)土壤EC值的影響

由圖2可知，投入鈣鎂調(diào)理劑處理的土壤EC值均比CK處理高，說(shuō)明鈣鎂調(diào)理劑施入土壤后，酸性磚紅壤的水溶性鹽分離子含量有所提高，而且隨著鈣鎂調(diào)理劑用量的增加，土壤EC值也隨之提高，各處理之間存在顯著性差異（p<0.05）。CK處理在培養(yǎng)過(guò)程中整體的變化不大，其余各處理的土壤EC值均有提高，變化趨勢(shì)均為先提高后趨于穩(wěn)定，在培養(yǎng)的第12天后基本所有處理均趨于穩(wěn)定，土壤EC值變化不明顯或無(wú)變化。到了培養(yǎng)的第41天，S1、S2、S3、S4、S5處理較CK處理分別提高了2.04 mS·cm-1、5.27 mS·cm-1、9.68 mS·cm-1、13.77 mS·cm-1、23.70 mS·cm-1，可以看出鈣鎂調(diào)理劑的用量越多，對(duì)酸性磚紅壤的EC值的影響也越大。

2.3 不同用量的鈣鎂調(diào)理劑對(duì)土壤交換性鋁的影響

如圖3所示，投入鈣鎂調(diào)理劑后培養(yǎng)初期，各處理的土壤中交換性鋁總量均較CK處理的交換性鋁總量有所下降，說(shuō)明鈣鎂調(diào)理劑的施用有助于降低酸性磚紅壤中的交換性鋁總量，而且隨著鈣鎂調(diào)理劑用量的增加，土壤交換性鋁總量降低的幅度也越來(lái)越明顯。S1處理的交換性鋁總量在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中有升高趨勢(shì)，但整體仍然低于CK，S2和S3處理則呈先降低后平穩(wěn)的趨勢(shì)，S4和S5處理隨培養(yǎng)時(shí)間的變化不明顯。到第41天時(shí)，S2、S3、S4、S5處理的土壤交換性鋁總量較CK處理的分別降低了0.53 cmol·kg-1、1.79 cmol·kg-1、2.77 cmol·kg-1、3.03 cmol·kg-1。

2.4 不同用量的鈣鎂調(diào)理劑對(duì)土壤交換性酸的影響

從圖4可以看出，培養(yǎng)初期，各處理的土壤中交換性總酸含量均較CK處理的交換性總酸含量有所下降，說(shuō)明鈣鎂調(diào)理劑的施用有助于降低酸性磚紅壤中的交換性總酸含量，而且隨著鈣鎂調(diào)理劑用量的增加，土壤交換性總酸含量降低的幅度也越大。CK處理在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中交換性總酸含量無(wú)明顯變化，S1處理的交換性總酸含量在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中有上升趨勢(shì)，S2、S3處理呈先降低后穩(wěn)定的趨勢(shì)，S4、S5處理則沒(méi)有明顯變化。到第41天，S1、S2、S3、S4、S5處理的土壤交換性總酸含量較CK處理的分別降低了0.52 cmol·kg-1、1.75 cmol·kg-1、2.61 cmol·kg-1、2.72 cmol·kg-1。

2.5 不同用量的鈣鎂調(diào)理劑對(duì)土壤酸堿緩沖性的影響

從圖5可以看出，將不同用量的鈣鎂調(diào)理劑施入酸性磚紅壤后，各處理的土壤酸堿緩沖容量均較CK處理的緩沖容量有所提高，說(shuō)明鈣鎂調(diào)理劑的施用有助于增加酸性磚紅壤中的土壤酸堿緩沖容量，且各個(gè)處理的變化趨勢(shì)均呈現(xiàn)倒S形平滑曲線。CK、S1、S2、S3、S4處理的緩沖性變化不明顯，而S5處理的土壤酸堿緩沖性變化明顯，且顯著大于其余5個(gè)處理的土壤酸堿緩沖容量（p<0.05）。

2.6 不同用量的鈣鎂調(diào)理劑對(duì)土壤交換性鈣鎂離子含量的影響

從表3可以看出，投入鈣鎂調(diào)理劑后培養(yǎng)的第26天和56天，各處理間的土壤中交換性鈣鎂離子差異顯著，且隨著鈣鎂調(diào)理劑投入量的增加，土壤中交換性鈣鎂離子含量顯著增加。在第56天時(shí)，S1、S2、S3、S4、S5處理土壤的交換性鈣離子較CK處理的分別增加了1.03 cmol·kg-1、2.65 cmol·kg-1、5.21 cmol·kg-1、8.22 cmol·kg-1、16.41 cmol·kg-1，土壤的交換性鎂離子較CK處理的分別增加了0.61 cmol·kg-1、2.68 cmol·kg-1、2.43 cmol·kg-1、4.31 cmol·kg-1、5.94 cmol·kg-1。

3 結(jié)論與討論

從整個(gè)土壤培養(yǎng)試驗(yàn)可以看出，不同用量的鈣鎂調(diào)理劑能夠顯著提高土壤pH值，在培養(yǎng)的第1～6 d，土壤pH值不斷升高，第6～26 d各個(gè)處理的pH值基本趨于穩(wěn)定，這與胡敏等[7]的研究結(jié)果一致。鈣鎂調(diào)理劑投入到酸性磚紅壤中培養(yǎng)的前6天，各個(gè)處理的土壤pH值都較高，主要是因?yàn)殁}鎂調(diào)理劑中的堿性成分中和了土壤中的H+，在短時(shí)間內(nèi)有效提高了土壤pH值。但是隨著培養(yǎng)時(shí)間的逐漸延長(zhǎng)，土壤黏粒中的潛在酸慢慢釋放出來(lái)，加入的鈣鎂調(diào)理劑被土壤釋放出的潛在酸逐漸中和，所以土壤pH值先明顯升高，后開(kāi)始逐漸下降，最后趨于穩(wěn)定[8]。整體來(lái)說(shuō)，鈣鎂調(diào)理劑用量越多對(duì)土壤pH值的影響越大，土壤pH值提高越多，所以0.60%用量的鈣鎂調(diào)理劑對(duì)土壤pH值的改良效果最顯著。

向酸性磚紅壤中投入鈣鎂調(diào)理劑之后，能夠在一定程度上提高土壤的EC值，這是因?yàn)殁}鎂調(diào)理劑含有較多的水溶性鹽分離子，而土壤電導(dǎo)率（EC值）的高低反映的是土壤水溶性鹽分離子含量的高低，高的電導(dǎo)率值反映土壤中鹽分含量會(huì)較高，低電導(dǎo)率值則反映出土壤含鹽量較低[9]。因此土壤的EC值在一定程度上可以指示土壤中Ca2+、Mg2+等主要鹽基離子的含量變化[10-11]。從土壤EC值隨培養(yǎng)時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)圖也可得知鈣鎂調(diào)理劑的施用量越多，土壤的EC值提高得越明顯，0.60%用量的鈣鎂調(diào)理劑對(duì)提高土壤EC值的效果最佳。

土壤的酸減緩沖容量是指單位質(zhì)量的土壤pH值增加或降低1個(gè)單位所需的酸或者堿的添加量，試驗(yàn)結(jié)果表明施用自制的鈣鎂調(diào)理劑能夠在一定程度上提高土壤的酸堿緩沖容量。有關(guān)研究表明，土壤的酸減緩沖容量與有機(jī)質(zhì)含量、土壤質(zhì)地、土壤黏粒含量以及陽(yáng)離子交換量等存在一定關(guān)系[12-14]。分析本次試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鈣鎂調(diào)理劑能有效提高土壤酸堿緩沖性的主要原因是其增加了土壤中的陽(yáng)離子交換量，即交換性鈣鎂離子的含量得到顯著增加，所以調(diào)理劑可以顯著增強(qiáng)土壤的酸堿緩沖性，且以調(diào)理劑用量最多的S5處理（0.60%用量）的改良效果最好。

鈣鎂調(diào)理劑能夠在較短時(shí)間內(nèi)有效提高酸性磚紅壤的pH值，降低酸性磚紅壤中的致酸離子，如交換性H+、交換性Al3+的含量，而且施用鈣鎂調(diào)理劑還可以增加土壤中交換性鹽基離子（如交換性鈣離子、交換性鎂離子等）的含量，在一定程度上可以增加土壤的酸堿緩沖容量。因此，供試鈣鎂調(diào)理劑有助于解決酸性磚紅壤的酸化問(wèn)題，降低土壤酸度。

通過(guò)比較不同用量的鈣鎂調(diào)理劑對(duì)酸性磚紅壤的改良效果可知，在本次試驗(yàn)的研究范圍內(nèi)，鈣鎂調(diào)理劑施用量越多，改良酸性土壤的效果越顯著，所以0.60%用量的鈣鎂調(diào)理劑對(duì)酸性土壤的改良效果最佳。

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（責(zé)任編輯：劉昀）