吳辰晨 ,吳健平 ,傅慶林

(1.杭州錦海農(nóng)業(yè)科技有限公司,浙江 杭州 311305;2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所,浙江 杭州 310021;3.浙江農(nóng)藝師學(xué)院,浙江 杭州 310021)

土壤酸化是制約耕地土壤質(zhì)量、關(guān)乎農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要障礙因子,已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)備受關(guān)注的重大問題之一。據(jù)調(diào)查[1-2],2008—2010 年,杭州臨安區(qū)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(diào)查比較,土壤pH 已經(jīng)明顯下降。而臨安區(qū)的雷竹、山核桃因土壤酸化,土壤養(yǎng)分有效性低,病蟲害頻發(fā)等原因,降低了竹筍、山核桃的產(chǎn)量和品質(zhì),嚴(yán)重影響了產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展,對(duì)土壤酸化的治理勢(shì)在必行。

針對(duì)土壤酸化問題,國(guó)內(nèi)研究者相繼提出了施石灰的酸堿度人工調(diào)節(jié),石灰氮和加客土式土壤墾復(fù)等主要恢復(fù)手段[3-4]。施用石灰是實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)對(duì)土壤酸化的一項(xiàng)傳統(tǒng)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(zhì),提高土壤養(yǎng)分有效性,降低鋁離子和其他重金屬對(duì)作物的毒害。但是長(zhǎng)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(jié),更使土壤復(fù)酸化程度加強(qiáng),引起土壤中鈣離子、鎂離子失衡[3]?？屯练ù嬖谌⊥晾щy、費(fèi)工費(fèi)力,而施石灰容易造成土壤板結(jié)、改土效果差等缺陷[2]。在土壤實(shí)際修復(fù)中,選擇并施用一種能夠有效地中和土壤酸化、調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分比例、改善土壤微環(huán)境、恢復(fù)土壤微生物多樣性和功能的土壤調(diào)理劑非常重要[4]。為此,本研究以牛糞、山核桃外蒲殼基質(zhì)為主要原料開發(fā)土壤調(diào)理劑,探索出一條改良退化雷竹林土壤的新路,為集約經(jīng)營(yíng)雷竹林土壤改良、合理施肥、緩解土壤環(huán)境問題提供理論依據(jù)和科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)用有機(jī)無(wú)機(jī)調(diào)理劑B 主要以農(nóng)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(wú)機(jī)調(diào)理劑A 以天然礦物材料為主原料 (白云石等)。調(diào)理劑A 和B 均為杭州錦海農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)開發(fā)。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在杭州市臨安區(qū)板橋鎮(zhèn)雷竹園進(jìn)行,土壤為洪積泥砂田,土壤pH 3.97,有機(jī)質(zhì)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(yàn):設(shè)無(wú)機(jī)調(diào)理劑A 和有機(jī)無(wú)機(jī)調(diào)理劑B 等2 種調(diào)理劑,5 個(gè)處理,即對(duì)照不施調(diào)理劑(CK);每667 m2施無(wú)機(jī)調(diào)理劑A 用量200 kg(A2.0);每667 m2施有機(jī)無(wú)機(jī)調(diào)理劑B 用量2.4 t(B2.4);每667 m2施無(wú)機(jī)調(diào)理劑A 用量400 kg(A4.0);每667 m2施有機(jī)無(wú)機(jī)調(diào)理劑B 用量4.8 t(B4.8)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每個(gè)處理3 次重復(fù)。每個(gè)小區(qū)65 m2,小區(qū)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(diào)理劑施入土壤表層 (0～20 cm)。在雷筍出產(chǎn)期,分別測(cè)定各個(gè)小區(qū)筍產(chǎn)量。

1.3 土樣的采集與分析

于試驗(yàn)開始前與試驗(yàn)開始188 d 后在各個(gè)小區(qū)取樣,取樣深度為距離土壤表層0～20 cm 處,采樣時(shí)注意去除土壤表層雜物,如樹葉、枯枝等覆蓋物,以檢測(cè)土壤pH、有機(jī)碳、堿解氮、有效磷和速效鉀。

土壤pH 測(cè)試方法根據(jù)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《土壤檢測(cè)第2 部分:土壤pH 的測(cè)定》 (NY/T 1121.2—2006) 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法使用酸度計(jì)進(jìn)行。有機(jī)質(zhì)含量測(cè)試根據(jù) 《土壤檢測(cè)第6 部分:土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定》 (NY/T 1121.2—2006) 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法使用重鉻酸鉀容量法進(jìn)行。依據(jù) 《土壤全氮測(cè)定法 (半微量凱氏法) 》 (NY/T 53—1987)、《土壤檢測(cè)第7 部分:酸性土壤有效磷的測(cè)定》 (NY/T 1121.2—2006) 和 《土壤速效鉀的測(cè)定》 (NY/T 889—2004) 分別進(jìn)行土壤全氮、有效磷和速效鉀等含量的測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS Statistics 27.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析,Duncan 法進(jìn)行顯著性差異的比較 (P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH

如表1 所示,無(wú)機(jī)調(diào)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(duì)照土壤pH 3.97 提高了2.05 和2.42 個(gè)單位,增幅分別為51.64%和60.96%;有機(jī)無(wú)機(jī)調(diào)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(duì)照土壤pH 3.97 提高了2.32 和2.28 個(gè)單位,增幅分別為58.44%和57.43%。

表1 土壤調(diào)理劑處理對(duì)土壤養(yǎng)分和雷筍產(chǎn)量的影響

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)

表1 所示,無(wú)機(jī)調(diào)理劑A 每667 m2在施用量200 kg 和400 kg 下土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為65.49 g·kg-1和69.03 g·kg-1,比對(duì)照土壤有機(jī)質(zhì)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(jī)無(wú)機(jī)調(diào)理劑B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為73.03 g·kg-1和80.41 g·kg-1,比對(duì)照土壤有機(jī)質(zhì)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(yǎng)分

表1 所示,無(wú)機(jī)調(diào)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(duì)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(jī)無(wú)機(jī)調(diào)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(duì)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(wú)機(jī)調(diào)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(duì)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(jī)無(wú)機(jī)調(diào)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(duì)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(wú)機(jī)調(diào)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(duì)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(jī)無(wú)機(jī)調(diào)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(duì)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(chǎn)量

表1 所示,無(wú)機(jī)調(diào)理劑A 每667 m2在施用量200 kg 和400 kg 下雷筍產(chǎn)量分別為1 401 kg 和1 463 kg,分別比對(duì)照雷筍產(chǎn)量提高了255 kg 和317 kg,提高幅度分別為22.25%和27.66%;有機(jī)無(wú)機(jī)調(diào)理劑B 每667 m2在施用量2.4 t 和4.8 t 下雷筍產(chǎn)量分別為1 419 kg 和1 480 kg,分別比對(duì)照雷筍產(chǎn)量提高273 kg 和334 kg,增產(chǎn)幅度分別為23.82%和29.14%。

3 小結(jié)與討論

本研究表明,施用有機(jī)、無(wú)機(jī)土壤調(diào)理劑對(duì)酸化土壤理化性狀有明顯改良效果,與對(duì)照相比,無(wú)機(jī)調(diào)理劑A 處理土壤pH 提高了2.05～2.42 個(gè)單位,有機(jī)無(wú)機(jī)調(diào)理劑B 處理提高了2.28～2.32 個(gè)單位。也有研究[2]表明,施用堿性有機(jī)調(diào)理劑處理土壤 pH 比對(duì)照處理高0.53 個(gè)單位。另有研究表明[5],施用土壤調(diào)理劑可以使土壤 pH 提高0.13～0.23 個(gè)單位。說明有機(jī)、無(wú)機(jī)土壤調(diào)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(duì)照相比,無(wú)機(jī)調(diào)理劑A處理土壤有機(jī)質(zhì)含量增幅為17.72%～24.09%,有機(jī)無(wú)機(jī)調(diào)理劑B 處理土壤有機(jī)質(zhì)含量提高31.28%～44.54%。這是因?yàn)闊o(wú)機(jī)調(diào)理劑A 是由無(wú)機(jī)天然礦物配制,其對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高效果不如由農(nóng)林廢棄物為原料的有機(jī)無(wú)機(jī)調(diào)理劑B 明顯。另有研究[6]發(fā)現(xiàn),施雷筍專用肥也可提高雷竹林地土壤有機(jī)質(zhì)含量。這可能是由于土壤調(diào)理劑施入土壤后引入了外源大分子有機(jī)物質(zhì),進(jìn)而增加了土壤有機(jī)質(zhì)的含量[7]。因此,施用有機(jī)無(wú)機(jī)調(diào)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(diào)理劑可以提高土壤全氮、有效磷和速效鉀等養(yǎng)分含量,這些與前人研究一致[5]。有研究[7]表明,土壤調(diào)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?yàn)橥寥勒{(diào)理劑補(bǔ)充了外源的磷素和鉀素,從而提高土壤磷、鉀的含量。

本試驗(yàn)還顯示,無(wú)機(jī)調(diào)理劑A 處理和有機(jī)無(wú)機(jī)調(diào)理劑B 處理均提高雷筍產(chǎn)量,比對(duì)照提高了22.25%～29.14%。進(jìn)一步證實(shí)了有機(jī)調(diào)理劑能夠提高雷筍產(chǎn)量[2]。這是因?yàn)橛袡C(jī)無(wú)機(jī)調(diào)理劑效果持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),促進(jìn)了筍產(chǎn)量的提高。

綜上所述,每667 m2施無(wú)機(jī)土壤調(diào)理劑A 200 kg、有機(jī)無(wú)機(jī)土壤調(diào)理劑B 2.4 t 可以作為雷竹林地酸化土壤改良的經(jīng)濟(jì)施用量,能夠達(dá)到改良雷竹林地酸化土壤的目的。