來(lái)鳳縣土壤酸化治理技術(shù)研究及應(yīng)用

張生云，劉紅艷

（來(lái)鳳縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，湖北來(lái)鳳 445700）

來(lái)鳳縣位于鄂西南邊緣山區(qū)，是鄂、湘、渝三地的交通要塞。截至2021 年末，來(lái)鳳縣下轄8 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，185 個(gè)行政村，1 817 個(gè)村民小組，人口28.33 萬(wàn)人，耕地面積26 400 hm2。近年來(lái)，來(lái)鳳縣土壤酸化趨勢(shì)明顯，根據(jù)來(lái)鳳縣測(cè)土配方土壤檢測(cè)分析與第二次土壤普查對(duì)比分析，耕地土壤的酸化情況比較嚴(yán)重，70%以上耕地都在酸性和弱酸性范圍內(nèi)[1]。來(lái)鳳縣縣土壤pH 平均值5.1，酸化嚴(yán)重的地塊土壤微生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化，作物產(chǎn)量和品質(zhì)明顯下降。如何采取積極有效的對(duì)策和措施進(jìn)行化解，確保來(lái)鳳縣糧食安全，是今后農(nóng)業(yè)工作的重要任務(wù)之一。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)基本情況

2021 年同步組織實(shí)施了4 個(gè)玉米地土壤酸化治理試驗(yàn)，試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在綠水鎮(zhèn)香溝村6 組農(nóng)戶責(zé)任田，位于東經(jīng)109.33566°，北緯29.39116°，1 號(hào)責(zé)任田進(jìn)行小區(qū)石灰試驗(yàn)，土壤pH 值4.68；2 號(hào)責(zé)任田進(jìn)行鈣鎂磷肥與過(guò)磷酸鈣對(duì)比試驗(yàn)，土壤pH 值4.80；3 號(hào)責(zé)任田進(jìn)行有機(jī)復(fù)合肥與測(cè)土配方肥對(duì)比試驗(yàn)，土壤pH 值4.70；4 號(hào)責(zé)任田進(jìn)行石灰施用與對(duì)照試驗(yàn)，土壤pH 值4.69。

1.2 供試材料

尿素（N 含量46%，三寧化工）、過(guò)磷酸鈣（P2O5含量12%，三寧化工）、鈣鎂磷肥（P2O5含量14%，三寧化工）、氯化鉀（K2O 含量60%，中華化肥）、有機(jī)復(fù)合肥（有機(jī)質(zhì)45%，魯西化工）、測(cè)土配方肥（N-P-K 總含量48%，三寧化工）、生石灰（CaO 含量90%，明濤鈣業(yè)）。

1.3 石灰改良效果試驗(yàn)

小區(qū)石灰用量試驗(yàn)設(shè)置為5個(gè)處理、3次重復(fù)試驗(yàn)，1～5 處理組每667 m2石灰用量分別為0 kg、50 kg、100 kg、150 kg 和200 kg，調(diào)查各處理玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量、土壤pH 變化情況，數(shù)據(jù)以平均值表示。

1.4 不同酸化調(diào)節(jié)劑對(duì)比試驗(yàn)

1）施用石灰與不施用石灰。空白組不施石灰，處理組每667 m2施石灰150 kg。2）施用有機(jī)肥與不施用有機(jī)肥。空白組不施有機(jī)肥，處理組每667 m2施有機(jī)肥1 000 kg。3）施用鈣鎂磷肥與施用過(guò)磷酸鈣。處理組每667 m2分別施用鈣鎂磷肥和過(guò)磷酸鈣40 kg。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量結(jié)果分析

表1 是土壤酸化治理試驗(yàn)中不同石灰用量處理后玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量結(jié)果。結(jié)果表明，不同石灰用量對(duì)酸化土壤的玉米產(chǎn)量影響不同，其中處理5（200 kg/667 m2）的產(chǎn)量最高，比對(duì)照組增產(chǎn)53.3 kg/667 m2，增產(chǎn)幅度達(dá)18.7%。從農(nóng)藝性狀來(lái)看，處理5 的效果最好，與對(duì)照組相比，株高增加38.3 cm，穗位高增加22.6 cm，莖粗增加0.3 cm，穗長(zhǎng)增加2.6 cm，穗粗增加0.7 cm，禿頂長(zhǎng)減少2.3 cm，穗總粒數(shù)增加42 粒，千粒重增加6 g。

2.2 施用石灰改良土壤的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)

根據(jù)表1 的玉米產(chǎn)量結(jié)果，對(duì)不同石灰用量條件下的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益分別進(jìn)行分析，基礎(chǔ)計(jì)算數(shù)據(jù)按照石灰價(jià)格為0.6 元·kg-1，玉米價(jià)格為3.0 元·kg-1，計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

表1 不同石灰用量下玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量結(jié)果

有表2 可知，各處理組的產(chǎn)量均隨著石灰施用量的增加而增加，除了施用量50 kg/667 m2的處理組凈收益低于對(duì)照外，其余各組每667 m2凈收益均高于對(duì)照組，其中石灰施用量為100 kg/667 m2和200 kg/667 m2時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益最為突出。

表2 施用石灰改良土壤的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)分析

2.3 施用石灰對(duì)土壤酸堿度的改良效果

表3 是土壤酸化治理試驗(yàn)中不同石灰用量處理后土壤pH 值變化情況。結(jié)果表明，不同石灰用量對(duì)酸化土壤的pH 值影響不同，隨石灰施用量的增加，土壤pH值呈逐漸上升的趨勢(shì)，其中處理5（200 kg/667 m2）效果最佳，pH 值增加10.04%；處理2（50 kg/667 m2）雖然相比施用前pH 有所下降，但與對(duì)照相比，其明顯降低了土壤的酸化程度，說(shuō)明施用石灰可以顯著改善因農(nóng)作物生長(zhǎng)或其他因素導(dǎo)致的土壤酸化。

表3 石灰用量對(duì)土壤pH 的改良效果

3 示范對(duì)比試驗(yàn)

3.1 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量結(jié)果分析

表4 是土壤酸化治理示范對(duì)比試驗(yàn)不同處理下玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量結(jié)果。從表4 可以看到，在同等條件下，施有機(jī)肥比不施機(jī)肥的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量表現(xiàn)好，每667 m2產(chǎn)量增加47.6 kg，株高增加7.4 cm，穗位高增加2.8 cm，莖粗增加0.3 cm，穗長(zhǎng)增加2.0 cm，穗粗增加0.3 cm，穗總粒數(shù)增加54 粒，千粒重增加4 g，但是禿頂長(zhǎng)度也略有增加；施過(guò)磷酸鈣比施鈣鎂磷肥的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量表現(xiàn)好，每667 m2產(chǎn)量增加34.3 kg，株高增加11.9 cm，穗位高增加14.5 cm，莖粗增加0.1 cm，穗長(zhǎng)增加1.9 cm，穗粗增加0.2 cm，穗總粒數(shù)增加42 粒，但禿頂長(zhǎng)也略有增加；施石灰比不施石灰的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量表現(xiàn)好，每667 m2產(chǎn)量增加18.1 kg，株高增加9.0 cm，穗位高增加9.7 cm，穗長(zhǎng)增加0.2 cm，穗總粒數(shù)增加15 粒，禿頂長(zhǎng)也略有增加。

表4 土壤酸化調(diào)節(jié)劑對(duì)玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

3.2 土壤pH 值分析

表5 為不同土壤酸化調(diào)節(jié)劑對(duì)土壤pH 值的影響，從表中可以看出，施用石灰的處理組對(duì)土壤pH 的改善效果最好，pH 提高了1.07%；施用過(guò)磷酸鈣的處理組對(duì)土壤pH 的改善效果最差，pH 降低了1.46%。因此，建議根據(jù)實(shí)際情況使用石灰、鈣鎂磷肥和有機(jī)肥改善土壤酸化。

表5 不同土壤酸化調(diào)節(jié)劑對(duì)土壤pH 值的影響

4 土壤酸化的成因分析與對(duì)策

4.1 成因分析

4.1.1 施肥原因

作物生長(zhǎng)必須吸收大量的銨離子、鉀離子和一定量的鎂離子與鈣離子，且隨收獲物的轉(zhuǎn)移而脫離土壤，這就是生物脫鹽作用。生物脫鹽作用留下大量的酸根離子，導(dǎo)致土壤酸化，故作物產(chǎn)量越高，轉(zhuǎn)移走的鹽基離子越多，土壤酸化越嚴(yán)重。因此，過(guò)量施用尿素導(dǎo)致土壤中大量鹽基離子被動(dòng)透支，是土壤酸化的主要原因。同時(shí)，耕作土壤有機(jī)肥料投入量逐年下降，使土壤對(duì)pH 變化的緩沖能力減弱，這對(duì)土壤酸化起到了一定的促進(jìn)作用[2]。

4.1.2 天氣因素

根據(jù)自然規(guī)律，地帶性土壤由北至南，凈降水量（降水量減去蒸發(fā)量）越來(lái)越大。當(dāng)凈降水量為負(fù)值時(shí)，鹽基離子鉀、鈉、鈣、鎂累積，形成鹽堿地，故我國(guó)北方土壤鹽堿化較嚴(yán)重；當(dāng)凈降水量較大時(shí)，鹽基離子鉀、鈉、鈣、鎂被淋洗，順江河流入大海，表現(xiàn)為土壤脫鹽，故在我國(guó)南方地區(qū)，降水量越大，土壤酸化越嚴(yán)重[3]。來(lái)鳳縣位于湖北省西南部，受地理位置及境內(nèi)山脈河流影響，全年雨量充沛，土壤酸化問(wèn)題突出。

4.1.3 污染原因

隨著全球工業(yè)化進(jìn)程加快，向空氣中釋放了大量的CO2、SO2、CL-等，它們最終變成酸雨進(jìn)入土壤，使土壤酸化[4]。來(lái)鳳縣境內(nèi)無(wú)相關(guān)污染排放的工礦企業(yè)，但不排除附近的重工業(yè)城市——重慶的排放影響。

4.2 改良酸化土壤對(duì)策

1）石灰。pH 在5.5～6.0 的土壤可不施用生石灰，pH 在4.5～5.5 的土壤每667 m2施150～200 kg 的生石灰，pH 在4.5 以下的土壤每667 m2施200～250 kg的生石灰。旱地在翻地時(shí)施用，水田在分蘗期施用。2）有機(jī)肥。每667 m2施1 000～2 000 kg 腐熟有機(jī)肥料，在整地前作底肥施入。有機(jī)肥的作用主要是保肥，減少陽(yáng)離子流失，可減緩?fù)寥赖拿擕}過(guò)程。同時(shí)有機(jī)肥料酸堿緩沖物質(zhì)，既可改善土壤過(guò)酸也可改善土壤過(guò)堿。3）改良施肥結(jié)構(gòu)。硫酸鉀、氯化鉀、硫酸銨、氯化銨屬?gòu)?qiáng)生理酸性肥，碳酸氫銨是弱酸性生理肥，磷銨、硝酸鉀、尿素屬生理中性肥，石灰氮等是生理堿性肥，在土壤酸化嚴(yán)重地區(qū)應(yīng)多施用生理中性肥和生理堿性肥，少施用生理酸性肥[5]。

5 結(jié)論

近年來(lái)，對(duì)來(lái)鳳縣土壤酸化治理已進(jìn)行了部分前期探索工作和多次試驗(yàn)示范，本次實(shí)施的石灰、增施有機(jī)肥及使用中性化學(xué)肥料試驗(yàn)示范也取得了不錯(cuò)的效果。在pH 值4.68 的酸化土壤中施用石灰，發(fā)現(xiàn)施用量為200 kg/667 m2的處理組效果最好，施用量為200 kg/667 m2的處理組經(jīng)濟(jì)效益最佳；有機(jī)質(zhì)和鈣鎂磷肥有一定的治理效果，過(guò)磷酸鈣不能作為酸化調(diào)節(jié)劑；建議pH 在5.5～6.0 的土壤可不施用生石灰，pH在4.5～5.5 的土壤每667 m2施150～200 kg 的生石灰，pH在4.5以下的土壤每667 m2施200～250 kg的生石灰。