堿性材料和有機(jī)物料對(duì)稻田土壤酸化改良及水稻產(chǎn)量的影響?

摘要：為了在酸化稻田的改良過(guò)程中，同步實(shí)現(xiàn)土壤降酸和土壤肥力提升的雙目標(biāo)，通過(guò)田間試驗(yàn)設(shè)置了常規(guī)施肥（CK）、CK+石灰（T1）、CK+豬糞（T2）、CK+微生物菌劑（T3）和CK+石灰+豬糞（T4）這5個(gè)處理，分析了土壤酸化指標(biāo)、肥力指標(biāo)和水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的變化特征。結(jié)果表明：與CK處理相比，T1和T4處理的土壤pH分別提高了0.24和0.33個(gè)pH單位，土壤交換性酸分別降低了16.8%和25.4%，土壤交換性鋁含量分別降低了50.8%和75.4%；而T2處理的土壤交換性酸和交換性鋁含量則比CK處理降低了19.3%和59.0%，但其土壤pH值與CK無(wú)顯著差異。T4處理的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀和陽(yáng)離子交換量分別比CK處理增加了9.2%、78.0%、21.8%、23.2%和52.9%，T1、T2和T3處理的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和陽(yáng)離子交換量則無(wú)顯著變化，但是，T1、T2和T3處理的土壤速效鉀則顯著高于CK處理。在所有處理中，T2和T4處理的水稻產(chǎn)量較高，分別比CK處理增加了6.8%和8.4%，結(jié)合產(chǎn)量構(gòu)成因子發(fā)現(xiàn)，豬糞及其與石灰聯(lián)用主要通過(guò)改善結(jié)實(shí)率提升水稻產(chǎn)量。因此，在酸化稻田改良中，石灰和豬糞聯(lián)用是協(xié)同實(shí)現(xiàn)土壤酸化改良和肥力及產(chǎn)能提升的合理措施。

關(guān)鍵詞：酸化稻田；石灰和豬糞聯(lián)用；有機(jī)物料；土壤改良；水稻產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S147.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2024）07-0052-04

Alkaline Materials and Organic Materials Remediate Soil Acidification in

Paddy Fields and Increase Rice Yield

SUN Yu-ping1，PING Xian-liang2，HE Xiao-lin2，XIE Xiao-fang1，HU Hai-bing3，HU Dan-dan4，

LIU Dao2，SUN Geng5

（1. Fenyi County Modern Agricultural Service Center， Fenyi 336600， PRC; 2. Jiangxi Agricultural Technology Promotion Center， Nanchang 330046， PRC; 3. Qianshan Town Office of Agriculture and Rural Affairs in Fenyi County， Fenyi 336600， PRC; 4. Jiangxi Institute of Red Soil and Germplasm Resources， Nanchang 331717， PRC; 5. Hunan Soil and Fertilizer Institute， Changsha 410125， PRC）

Abstract： In the remediation of acidified paddy fields， it is important to reduce soil acid while improving soil fertility. In this study， field experiments were carried out with five treatments： conventional fertilization （CK）， CK + lime （T1）， CK + pig manure （T2）， CK +

microbial agent （T3）， and CK + lime + pig manure （T4）. The variations in soil acidification indicators， fertility indicators， rice yield， and yield components were analyzed. The results showed that compared with CK， T1 and T4 increased the soil pH by 0.24 and 0.33 while decreasing the exchangeable acid by 16.8% and 25.4% and exchangeable Al by 50.8% and 75.4%， respectively. T2 decreased the exchangeable acid and exchangeable Al by 19.3% and 59.0%， respectively， while it caused no significant variation in soil pH compared with CK. The soil organic matter， available nitrogen， available phosphorus， available potassium， and cation exchange capacity in T4 were 9.2%， 78.0%， 21.8%， 23.2%， and 52.9%， respectively， higher than those in CK. The soil organic matter， available nitrogen， available phosphorus， and cation exchange capacity in T1， T2， and T3 showed no significant differences from those in CK， while the soil available potassium in T1， T2， and T3 were significantly higher than that in CK. Among all treatments， T2 and T4 had higher rice yields， which increased by 6.8% and 8.4%， respectively， compared with that in CK. Furthermore， the analysis of yield components showed that pig manure and pig manure + lime increased rice yield mainly by improving the seed-setting rate. Therefore， the combined use of lime and pig manure was a reasonable measure for remediating soil acidification and improving soil fertility and production capacity in acidified paddy fields.

Key words： acidified paddy fields; combined use of lime and pig manure; organic materials; soil remediation; rice yield

引用格式：孫玉平，平先良，何小林，等. 堿性材料和有機(jī)物料對(duì)稻田土壤酸化改良及水稻產(chǎn)量的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024（7）：52-55.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.007.011

收稿日期：2024-01-19

基金項(xiàng)目：江西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“揭榜掛帥”項(xiàng)目（20223BBF61020）

作者簡(jiǎn)介：孫玉平（1984—），女，江西分宜縣人，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料技術(shù)推廣工作。

通信作者：平先良

我國(guó)南方耕地資源較為充沛，再加上豐富的光溫資源，南方耕地在確保國(guó)家糧食安全方面發(fā)揮了巨大作用。受成土母質(zhì)和土壤發(fā)育過(guò)程的影響，南方耕地的主要土壤類型為紅黃壤[1]，利用方式包括旱作系統(tǒng)（花生、玉米、芝麻等旱作物）和稻作系統(tǒng)（稻—稻連作、油/麥—稻輪作等）[2-3]。基于此，稻

作系統(tǒng)對(duì)于南方地區(qū)乃至全國(guó)的糧食安全至關(guān)重要。

基于農(nóng)業(yè)農(nóng)村部耕地質(zhì)量長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，我國(guó)主要稻作區(qū)稻田土壤整體呈弱酸性，其中長(zhǎng)江中游地區(qū)是土壤酸化較為嚴(yán)重地區(qū)之一[4-5]。一般認(rèn)為土壤酸化到pH值5.5以下，會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生酸害，導(dǎo)致作物生長(zhǎng)不良[6]，因此酸化稻田的改良顯得十分必要。大量研究表明，對(duì)酸化土壤施用石灰、有機(jī)肥（如豬糞等）均能有效改良酸化土壤，不同程度地提高土壤pH值，降低土壤交換性酸總量，改善土壤理化性質(zhì)，增加作物產(chǎn)量[7-9]。在防治策略方面，國(guó)外耕地由于復(fù)種指數(shù)低，土壤酸化速率慢，一般以施用石灰類物質(zhì)、種植耐酸植物、休閑養(yǎng)地為主[10-11]。我國(guó)紅壤區(qū)耕地利用強(qiáng)度高，在土壤酸化防治策略上不能簡(jiǎn)單參照國(guó)外情況。近年來(lái)，我國(guó)在酸化治理技術(shù)方面取得了一系列進(jìn)展，研發(fā)出了施用有機(jī)肥和石灰等堿性調(diào)理劑阻控土壤酸化關(guān)鍵技術(shù)[6，9，12]。但由于土壤酸化程度不一，不同地區(qū)適宜的酸化改良措施還有待進(jìn)一步研究，特別是在酸化改良的基礎(chǔ)上如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)土壤肥力的協(xié)同提升還有待進(jìn)一步探討。因此，筆者在常規(guī)施肥模式的基礎(chǔ)上，采取施用石灰、增施有機(jī)肥（豬糞）、微生物菌劑等技術(shù)，研究了不同施肥模式在酸化稻田上的改良效果，以期為酸化稻田的治理提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于江西省分宜縣楊橋鎮(zhèn)泉邱村，田塊方正、田面平整、肥力均勻、排灌方便、種植水平與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)水平相當(dāng)。供試作物為中稻，且常年種植水稻。試驗(yàn)前田塊pH值5.21，有機(jī)質(zhì)42.3 g/kg、

全氮2.2 g/kg、堿解氮106 mg/kg、有效磷16.0 mg/kg、

速效鉀117 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用不同施肥模式的對(duì)比試驗(yàn)，設(shè)置5個(gè)處理，分別為：常規(guī)施肥（對(duì)照CK，N、P2O5和K2O用量分別為150、60和150 kg/hm2）；常規(guī)施肥+石灰750 kg/hm2（T1）；常規(guī)施肥+豬糞22 500 kg/hm2

（T2）；常規(guī)施肥+微生物菌劑45 kg/hm2（T3）；常規(guī)施肥+石灰750 kg/hm2+豬糞22 500 kg/hm2（T4）。各處理重復(fù)3次，各小區(qū)面積為20 m2，小區(qū)布置隨機(jī)排列，小區(qū)四周設(shè)置保護(hù)行，小區(qū)之間田埂以薄膜覆蓋隔開，每個(gè)小區(qū)實(shí)行單獨(dú)排灌，田間灌溉和病蟲防治等田間管理措施均與大田相同。氮肥、磷肥和鉀肥的種類分別為尿素、鈣鎂磷肥和氯化鉀，其中磷肥全部基肥施用，氮肥和鉀肥50%做基肥，50%做追肥施用。石灰、豬糞、微生物菌劑等均為基施。

1.3 樣品采集和分析

在水稻收獲時(shí)，每個(gè)小區(qū)分別采集10株有代表性的植株樣品，測(cè)定水稻株高、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。同時(shí)，每個(gè)小區(qū)采用土鉆采集0～20 cm的土壤樣品。風(fēng)干研磨后參照《土壤分析技術(shù)規(guī)范》[13]，采用電位法（水土比2.5∶1）測(cè)定

土壤pH值、重鉻酸鉀氧化–容量法測(cè)定有機(jī)質(zhì)、堿解擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮、碳酸氫鈉浸取–鉬銻鈧比色法測(cè)定有效磷、乙酸銨浸提–火焰光度法測(cè)定速效鉀、氯化鉀提取–滴定法測(cè)定交換性酸（交換性鋁）。

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，統(tǒng)計(jì)分析采用的是SAS 9.1，并采用LSD進(jìn)行方差分析，P＜0.05為差異顯著。采用Origin 8.5進(jìn)行圖形制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 堿性材料和有機(jī)物料對(duì)土壤酸度指標(biāo)的影響

堿性材料和有機(jī)物料施用對(duì)土壤pH值、交換性酸和交換性鋁含量影響程度不一，其中石灰對(duì)土壤pH值、交換性酸和交換性鋁含量的影響明顯大于豬糞和微生物菌劑（表1）。在所有處理中，T1和T4處理的土壤pH值顯著較高，其土壤pH值分別較CK增加了0.24和0.33個(gè)pH單位；而T2和T3處理的土壤pH值則與CK無(wú)顯著差異。在所有處理中，與CK處理相比，T3處理土壤交換性酸和交換性鋁無(wú)顯著差異，而T1、T2和T4處理的土壤交換性酸和交換性鋁則顯著較低，土壤交換性酸分別比CK處理降低了16.8%、19.3%和25.4%，土壤交換性鋁分別降低了50.8%、59.0%和75.4%。

2.2 堿性材料和有機(jī)物料對(duì)土壤肥力的影響

堿性材料和有機(jī)物料施用顯著影響土壤肥力指標(biāo)，但各指標(biāo)的變化規(guī)律不一（表2）。在所有處理

中，T4處理的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀和陽(yáng)離子交換量均顯著較高，分別比CK處理提高了9.2%、78.0%、21.8%、23.2%和52.9%。而T1、T2和T3處理的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和陽(yáng)離子交換量與CK處理無(wú)顯著差異，速效鉀則顯著高于CK處理，但與T4處理無(wú)顯著差異。

2.3 堿性材料和有機(jī)物料對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

堿性材料和有機(jī)物料施用顯著影響水稻產(chǎn)量（圖1）。與CK處理相比，T2和T4處理的水稻產(chǎn)量顯著較高（增幅分別為6.8%和8.4%），但T1和T3處理的產(chǎn)量與CK處理無(wú)顯著差異。進(jìn)一步分析產(chǎn)量構(gòu)成結(jié)果（表3）發(fā)現(xiàn)，堿性材料和有機(jī)物料施用主要影響結(jié)實(shí)率，而對(duì)株高、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重則無(wú)顯著影響。在所有處理中，T1和T4處理的結(jié)實(shí)率顯著較高，比CK處理增加了13.1%和14.0%，但是T2和T3處理的結(jié)實(shí)率與CK無(wú)顯著差異。

3 討論與結(jié)論

在我國(guó)南方地區(qū)，稻田土壤普遍存在酸化趨勢(shì)[5]。

在酸性稻田改良中，施用堿性材料是提升土壤pH值的主要措施之一[14]，研究結(jié)果也表明，石灰單獨(dú)施用及其與豬糞配施均可以顯著提高土壤pH值，并降低土壤交換性酸和交換性鋁含量，這與很多研究結(jié)果相似[15-17]。但研究中土壤pH值的增幅、土壤交換性酸和交換性鋁含量的降幅與其他研究存在明顯分異，原因一方面與土壤酸化程度有關(guān)，另一方面，石灰和豬糞的用量及時(shí)間年限也是主要的影響因素。有研究表明，長(zhǎng)期施用豬糞可以顯著提升土壤pH

值[9]。而單獨(dú)施用豬糞主要降低土壤土壤交換性酸和交換性鋁含量，對(duì)土壤pH值提升不顯著。這主要是由于僅一年的試驗(yàn)，豬糞施用對(duì)土壤酸化改良的效果還不明顯。此外，微生物菌劑不會(huì)顯著改變土壤pH值、交換性酸和交換性鋁含量。這主要是由于微生物菌劑主要的作用是促進(jìn)秸稈腐解，而在秸稈腐解過(guò)程中有機(jī)酸的產(chǎn)生可能抵消了秸稈中堿性離子的作用[17]。

酸化土壤改良的同時(shí)實(shí)現(xiàn)土壤肥力提升對(duì)于增加水稻產(chǎn)量至關(guān)重要。在試驗(yàn)中，將石灰和豬糞配合施用可以顯著提升土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀和陽(yáng)離子交換量。這充分說(shuō)明石灰和豬糞聯(lián)用可以同步實(shí)現(xiàn)土壤降酸培肥的雙目標(biāo)。而單獨(dú)的豬糞、石灰施用下土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和陽(yáng)離子交換量則無(wú)顯著變化，原因可能與試驗(yàn)時(shí)間較短有關(guān)。但是，石灰、豬糞和微生物菌劑處理的速效鉀則顯著提升，且與石灰和豬糞聯(lián)用處理無(wú)顯著差異。有研究也表明，石灰、豬糞施用可以顯著提升水稻土的速效鉀含量[18-20]。而微生物菌劑則可能是通過(guò)促進(jìn)礦物鉀的溶解和加速秸稈中鉀的釋放增加土壤速效鉀含量[21]，但具體原因還有待進(jìn)一步研究。

在酸性稻田上，單獨(dú)施用豬糞及其與石灰聯(lián)用可以顯著提升水稻產(chǎn)量，分別比常規(guī)施肥增加了6.8%和8.4%，結(jié)合產(chǎn)量構(gòu)成因子發(fā)現(xiàn)，豬糞及其與石灰聯(lián)用主要通過(guò)改善結(jié)實(shí)率提升水稻產(chǎn)量。很多研究也表明，當(dāng)土壤養(yǎng)分供應(yīng)充足情況下，水稻結(jié)實(shí)率較高[22]，而當(dāng)土壤酸化加劇和土壤肥力降低時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致水稻結(jié)實(shí)率顯著降低[23]。因此，在后續(xù)的酸性稻田改良過(guò)程中，建議重點(diǎn)關(guān)注水稻結(jié)實(shí)率這一指標(biāo)，以期較好地預(yù)估水稻產(chǎn)能提升的效果。

綜上所述，在酸性稻田改良上，單獨(dú)的石灰施用主要改善土壤酸化，而豬糞則主要提升土壤肥力。而石灰與豬糞聯(lián)用則可以同步改善土壤酸化和提升土壤肥力，從而最終增加水稻產(chǎn)量，因此，石灰和豬糞聯(lián)用是實(shí)現(xiàn)稻田降酸培肥協(xié)同的合理改良措施。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）