高 鵬,楊小敏,簡紅忠,李丹妮,司 華
(漢中市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心, 陜西 漢中 723000)
中藥材元胡是漢中市城固縣農(nóng)民主要增收項目之一,種植歷史已有40余年,種植面積穩(wěn)定在0.6萬hm2左右,占全國總面積的65%以上。在元胡種植中,為了追求更高產(chǎn)量,一些種植戶大量施用化學(xué)肥料,尤其是氮肥的過量施用導(dǎo)致酸沉降,引起元胡適生區(qū)土壤大面積酸化,并且這種問題還在進一步加劇。土壤酸化嚴重制約了當(dāng)?shù)卦N植和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,因此,開展元胡種植區(qū)酸化土壤改良具有重要意義。
鈣鎂磷肥是一種堿性礦質(zhì)肥料[1],除了含植物生長所需的磷元素,還能提供植物所需的鈣、鎂、硅等中微量元素。已有研究表明,鈣鎂磷肥施入土壤后,能顯著提高土壤pH,改良酸性土壤,并能通過降低土壤重金屬活性,提升作物營養(yǎng)與品質(zhì)[2~4]。因此,鈣鎂磷肥在酸化土壤改良中具有較大的應(yīng)用潛力。本研究選擇鈣鎂磷肥作為土壤調(diào)理劑,探究其在元胡種植區(qū)酸化土壤上的改良效果,通過田間試驗,設(shè)置不同用量鈣鎂磷肥對土壤理化性狀和元胡產(chǎn)量、經(jīng)濟效益的影響,以期為鈣鎂磷肥在元胡酸化土壤改良應(yīng)用上提供有效的技術(shù)支撐。
試驗地位于城固縣上元觀鎮(zhèn)鴨兒池村,海拔469 m,年降水量823 mm,年平均氣溫14℃,無霜期237 d,≥5℃活動積溫4 961.6℃,主要的土壤類型有沙土、壤土、沙壤土,耕層土壤基本理化性狀為:有機質(zhì)20.1 mg/kg,全氮1.17 g/kg,有效磷55.2 mg/kg,pH 5.09,速效鉀78.4 mg/kg,種植結(jié)構(gòu)為元胡-休閑輪作。
共設(shè)4個處理,處理1(CK):對照,為農(nóng)戶常規(guī)施用氮磷鉀肥(N-P2O5-K2O:270-180-270 kg/hm2),氮肥采用尿素、磷肥采用重過磷酸鈣、鉀肥采用硫酸鉀;處理2(T50):氮肥、鉀肥同處理1,磷肥采用鈣鎂磷肥750 kg/ hm2;處理3(T100):氮肥、鉀肥同處理1,磷肥采用鈣鎂磷肥1 500 kg/ hm2;處理4(T150):氮肥、鉀肥同處理1,磷肥采用鈣鎂磷肥2 250 kg/ hm2。
(1)元胡品種:當(dāng)?shù)刂髟哉阍?/p>
(2) 肥料品種:尿素(N≥46%)、重過磷酸鈣(P2O5≥46%)、硫酸鉀肥(K2O≥50%)、鈣鎂磷肥(P2O5≥12%)。
試驗為兩年定位試驗,元胡第一年種植時間為2018年10月10日,收獲時間為2019年5月10日,第二年種植時間為2019年9月30日,收獲時間為5月3日,試驗小區(qū)面積10.8 m2,隨機區(qū)組排列,重復(fù)3次,共12個小區(qū)。小區(qū)間以排水溝隔離,采用簡易水肥一體化裝置進行灌溉,單灌單排,避免串水串肥。各處理在播種前一周內(nèi)按照試驗方案用量一次性基施調(diào)理劑+化肥后,進行深翻。
第二年元胡收獲后,采集各小區(qū)0~20 cm土壤,每個小區(qū)3個點混合成1個土壤樣品,風(fēng)干過篩后測定土壤pH,交換性酸總量、氫、鋁,土壤陽離子交換總量、鈣、鎂、鈉,土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀,具體檢測方法參照鮑士旦《土壤農(nóng)戶分析》[5]。數(shù)據(jù)用SPPS22.0進行各處理的基本運算和方差分析。
土壤pH反映土壤溶液中的氫離子,是活性酸,土壤交換性酸是土壤膠體上吸附的氫離子和鋁離子,是潛性酸,二者處于動態(tài)平衡中。表1結(jié)果顯示,與對照相比,元胡收獲后,連續(xù)兩年施用鈣鎂磷肥750 kg/hm2(T50,P2O590 kg/hm2)、1 500 kg/hm2(T100,P2O5180 kg/hm2)、2 250 kg/hm2(T150,P2O5270 kg/hm2)土壤pH分別提高了0.27、0.30、0.31個單位,不同用量鈣鎂磷肥處理之間土壤pH差異不顯著;T50處理對土壤交換性酸總量無顯著影響,T100、T150兩個處理土壤交換性酸總量和交換性氫含量下降顯著,分別降低了0.16 cmol/kg、0.27 cmol/kg和0.14 cmol/kg、0.11 cmol/kg,但兩個處理之間無明顯差異;僅有T150處理土壤交換性鋁含量下降顯著,降低了0.16 cmol/kg。
表1 不同處理對土壤pH和交換性酸的影響 (cmol/kg)
土壤陽離子交換量(CEC)是指土壤膠體所能吸附各種陽離子的總量,土壤交換性鹽基離子是指土壤膠體吸附的堿金屬和堿土金屬離子,均是影響土壤酸堿度的重要因素。從表2可以看出,連續(xù)兩年施用鈣鎂磷肥,土壤CEC顯著上升,其中T100和T150較對照分別提高了2.08和2.01 cmol/kg,二者之間提升幅度無顯著差異;對交換性鹽基離子的影響結(jié)果表明,施用鈣鎂磷肥能顯著提升土壤交換性鈣,T50、T100、T150分別較對照增加了0.22、0.3和0.28 cmol/kg,三個處理之間無明顯差異;交換性鎂僅有T150處理顯著高于對照;而施用鈣鎂磷肥對交換性鈉、鉀提升效果不顯著。
表2 不同處理對土壤CEC和土壤交換性鹽基離子的影響 (cmol/kg)
土壤有機質(zhì)和氮磷鉀含量是土壤肥力的重要指標(biāo),也是土壤改良效果的重要依據(jù)。2年的試驗結(jié)果表明,施用鈣鎂磷肥對土壤有機質(zhì)、全氮、速效鉀無顯著影響(表3);T50、T100處理對土壤有效磷含量無顯著影響,T150處理兩年后,土壤有效磷顯著提升,較對照處理提高了13.1%,這可能與T150處理施磷量顯著高于當(dāng)?shù)爻R?guī)施肥量有關(guān)。
表3 不同處理對土壤有機質(zhì)和氮磷鉀含量的影響
表4結(jié)果表明,與對照處理(CK)相比,連續(xù)兩年施用鈣鎂磷肥均能顯著提高元胡產(chǎn)量,T50、T100、T150處理分別較對照增加了4.7%、5.3%和6.0%。從元胡經(jīng)濟效益看,除去肥料成本后,不同用量鈣鎂磷肥經(jīng)濟效益均高于過磷酸鈣,T50、T100、T150新增純收益分別較對照增加了4 449.2、3 913.2、3 521.2元/hm2。
表4 不同處理對元胡產(chǎn)量效益的影響
本次田間試驗結(jié)果表明,連續(xù)兩年施用鈣鎂磷肥,較農(nóng)戶常規(guī)施用重過磷酸鈣能顯著提升土壤pH、土壤陽離子交換量、土壤交換性鈣、元胡產(chǎn)量和經(jīng)濟效益;當(dāng)鈣鎂磷肥用量等于或高于當(dāng)?shù)爻R?guī)施肥水平(P2O5: 180 kg/hm2)時,能降低土壤交換性酸總量和交換性氫含量;當(dāng)鈣鎂磷肥用量高于當(dāng)?shù)爻R?guī)施肥水平時,能顯著降低土壤交換性鋁含量、提高土壤交換性鎂和土壤有效磷含量。這主要是因為鈣鎂磷肥是富含堿性營養(yǎng)元素如鈣、鎂、鉀、硅的礦質(zhì)肥料,施入土壤后,能夠中和土壤溶液中的酸,并有效補充土壤耕層的礦質(zhì)元素,為作物生長提供必需的微量元素。綜合來看,施用750~1 500kg/hm2鈣鎂磷肥,就能滿足土壤pH的提升及元胡產(chǎn)量經(jīng)濟效益的增加;施用2 250kg/hm2鈣鎂磷肥,其磷肥用量已超過當(dāng)?shù)爻R?guī)施肥水平,會提升肥料成本,降低元胡種植戶純收益,更為嚴重的是會造成磷肥資源浪費,加劇了農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險,因此,推薦在陜南中藥材元胡酸化土壤改良中,應(yīng)用鈣鎂磷肥作為改良劑,施用量為750~1 500kg/hm2最為適宜。