不同土壤调理剂对酸性土壤的改良效果

魏岚，杨少海，邹献中*，巫金龙，宁建凤

（1.广东省农业科学院 土壤肥料研究所，广东 广州 510640；2. 广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室，广东 广州 510640）

土壤酸化是制约中国农业可持续发展的主要问题之一．中国各类酸化土壤面积约2亿hm2，其中广东省约占60%[1-2]．近年来，酸雨沉降不断增加、铵态氮肥大量使用等导致土壤酸化加剧[3-6]．土壤酸化导致土壤中的Ca、Mg、P等营养元素大量淋失，土壤中的 Al大量溶出．酸性土壤铝毒害是抑制作物生长和导致作物减产的主要原因[7-9].

碱渣是制碱厂的废弃物，主要成分为 CaCl2、CaCO3、CaSO4等钙盐和 Mg（OH）2等，偏碱性（pH 9～12），富含Ca、Mg、Si、K等作物生长有益元素．用其替代石灰作为酸性土壤改良剂，不仅可以提高土壤pH，而且可以补充土壤Ca、Mg等营养元素，达到变废为宝、综合利用资源的效果[7,10-11]．碱渣中有机质含量较少，速效P含量低，单独使用往往会造成土壤板结、作物缺P等问题[11]．菇渣是蘑菇收获后的废弃物，其有机质含量丰富，N、P、K含量较高，是一种很好的有机肥和土壤调理剂．菇渣施入土壤后可以提高土壤肥力，改良土壤结构[12-13]，因此，研究不同土壤调理剂对酸性土壤的调节作用和施用效果，对合理利用碱渣和菇渣等废料和改善土壤酸化具有重要意义．

1 材料与方法

1.1 材 料

表 1中碱渣取自东莞市大众农业科技有限公司，污泥为广州市城市污泥，菇渣取自广州市五山镇岑村蘑菇种植场，泥炭取自广东省厦门市田野绿泥炭土厂，土壤取自广东中山小榄镇菜地．辣椒种子购自广东省农业科学院蔬菜研究所．主要仪器有便携式叶绿素测定仪SPAD-502、TAS-986火焰原子吸收分光光度计（AAS）和紫外-可见分光光度计.

表1 土壤和不同土壤调理剂的基本理化性质Table 1 Basicphysical and chemical properties of the soil and modifiers

1.2 方 法

将土壤自然风干，过4 mm筛后装盆，每盆装土15 kg．共设8个处理：以不施土壤调理剂为对照（CK）；每盆施10 g碱渣（处理1）；每盆施10 g菇渣（处理2）；每盆施10 g污泥（处理3）；每盆施10 g泥炭（处理4）；每盆施5 g碱渣和5 g菇渣（处理5）；每盆施5 g碱渣和5 g污泥（处理6）；每盆施5 g碱渣和5 g泥炭（处理7）．每处理设4个重复．反复混匀，平衡3周后，移入辣椒幼苗．移苗前每盆取土壤样品作理化性质分析．

挑选均匀一致的辣椒种子，用0.1%的次氯酸钠消毒后，播于育苗钵中，2周后移植，每盆1株．生长 40 d左右用便携式叶绿素测定仪测定辣椒叶片SPAD值；辣椒接近成熟时（移苗后 60 d左右）收获．收获时测定辣椒植株高度、植株地上部鲜重、植株根系鲜重和辣椒挂果数、单果重、产量以及辣椒V-C和可溶性糖含量．

1.3 指标测定

土壤基本理化性质分析参照文献[14]的方法；有机质含量的测定采用重铬酸钾容量法；速效氮含量的测定采用碱解扩散法；速效磷含量的测定采用浸提钼锑抗比色法；速效钾含量的测定采用醋酸氨浸提火焰光度法；全钙、全镁含量的测定采用原子吸收分光光度法；交换性钙、交换性镁含量的测定采用乙酸铵交换-原子吸收分光光度法；交换性铝含量用1 mol/L KCl浸提，中和滴定法测定[15]．

辣椒叶片SPAD值的测定采用SPAD-502叶绿素仪测定，每片叶测6个点，结果取平均值．辣椒果实V-C含量的测定采用2,6-二氯酚靛酚滴定法，可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[16]．

2 结果与讨论

2.1 各土壤调理剂对土壤理化性质的影响

由表2可见，对照土壤pH为4.09，属于强酸性土壤．酸性土壤中Fe、Al、Mn等元素具有较高的活度，当土壤pH小于5时，这些元素迅速溶解并毒害某些农作物生长，同时，土壤中NH4+、K+、Ca2+、Mg2+等阳离子大量淋失，造成土壤贫瘠，从而使作物生长受害[8,17]．各土壤调理剂的施用（除污泥外）都可以显著提高土壤的pH，而单独施用污泥对土壤pH影响不显著．这主要是由于各土壤调节剂自身理化性质不同引起的．污泥自身pH较低，因此单独施用污泥对土壤pH调节能力不大．处理1、处理5、处理7均可以将土壤pH提高到5.0以上．施用各土壤调节剂均可以有效降低土壤交换性铝含量，其中以处理5效果最佳．每盆施加5 g碱渣+5 g菇渣后，可以使交换性铝含量由311 mg/kg下降到143 mg/kg，二者差异显著．土壤交换性铝含量与土壤pH的变化呈负相关（y=－4.99x+521.55，R2=0.410），但其相关性不显著．这与吕焕哲等[18]的报道不一致．这主要是因为土壤交换性铝含量除了受土壤pH影响外，还受土壤中水溶性有机质和有机小分子化合物含量的影响[17,19-20]．菇渣有机质含量（50.6%）丰富，施入土壤中可以显著提高土壤有机质含量，从而促进铝有机复合物的形成，降低交换性铝含量，因此，处理5土壤中交换性铝含量最低，为对照土壤的46%．

表2 各处理土壤的理化性质Table 2 Basicphysical and chemical properties of soils in different treatments

由表2可见，施用各土壤调理剂后，土壤中速效氮、速效磷、速效钾含量和交换性钙及交换性镁含量均不同程度提高，其中以处理5土壤中交换性钙、交换性镁含量最高，分别是对照土壤的2.67、1.46倍．单独施入菇渣（处理2），土壤中速效氮、速效磷、速效钾含量最高，分别是对照土壤的1.80、 1.59、1.52倍，但处理2与处理5土壤中速效氮、速效磷、速效钾含量无显著差异．菇渣和碱渣在调节土壤肥力上表现出一定的互补性，这一方面可能与各调理剂自身理化性质有关，碱渣中含有丰富的钙、镁，而菇渣中有机质和速效氮、速效磷、速效钾含量较高（表1），另一方面可能是碱渣和菇渣配合施用后提高了土壤 pH，增加了土壤微生物活性，促进了土壤及菇渣中养分的分解释放[7]．

2.2 各土壤调理剂对辣椒植株生长的影响

由表3可以看出，不同土壤调理剂均可不同程度地促进辣椒植株生长，与对照相比，处理2、处理4、处理5、处理6、处理7均可显著提高辣椒叶片SPAD值，提高辣椒的光合作用；除单独污泥处理外，各土壤调理剂处理均可显著提高辣椒植株的株高；处理2、处理5、处理7可以显著增加辣椒根系鲜重；处理2、处理4、处理5、处理7可以显著提高辣椒地上部鲜重，其中以处理5对辣椒植株叶片SPAD值、株高、根系鲜重、地上部鲜重增加效果最明显，分别是对照的1.17、1.32、3.44、1.45倍.

表3 各处理辣椒的生长情况Table 3 Growth of pepper on different treatment

酸性土壤铝溶出后，会对植物根系产生毒害，抑制根系的生长[8]．本试验中辣椒根系鲜重与土壤交换性铝含量呈显著负相关（y=－0.201x+76.27, R2=0.8048）．这说明各土壤调理剂可以有效降低酸性土壤铝活性，从而缓解铝对辣椒根系生长的毒害作用．同时，辣椒根系生长也与土壤中有效磷含量相关，酸性土壤铝毒害往往是由于缺磷造成的[20]．在本试验中，各土壤调理剂均可不同程度提高土壤有效磷含量，因此施用不同土壤调理剂可以缓解辣椒根系铝毒害．处理5土壤中交换性铝含量最低，速效磷含量仅低于单独施用菇渣处理（无显著差异，P>0.05），因此，处理5辣椒根系鲜重最高，是对照的3.44倍．随着根系鲜重的增加，根冠比增加．处理5辣椒根冠比最高，是对照的2.38倍．植物较高的根冠比有利于吸收营养元素，并将营养元素向地上部运输，有利于提高其产量和品质[21]．

2.3 各土壤调理剂对辣椒产量的影响

由表4可知，施用各土壤调理剂均可不同程度地增加辣椒产量，与对照相比，处理 2、处理 4、处理5、处理6、处理7的增产效果显著，其产量增幅分别达 74.1%、159.2%、188.7%、88.8%、183.7%．施用各土壤调理剂后辣椒的增产主要表现在辣椒的挂果数显著增加 （P<0.05），而单果重增加不显著（P>0.05）．这可能与改良后的酸性土壤可以提高辣椒的分枝能力有关[10]．

表4 各处理辣椒的产量性状Table 4 Yield characters of pepper in different treatments

2.4 各土壤调理剂对辣椒果实品质的影响

V-C是衡量蔬菜品质的重要指标[22]．辣椒是V-C含量较高的蔬菜之一．由图1可见，对照辣椒果实的V-C含量达158 mg/（100 g）．施用各种土壤调理剂均不同程度提高辣椒果实V-C含量，其中处理2、处理4、处理5、处理7辣椒果实V-C含量显著高于对照（P<0.05），分别是对照的 1.45、1.40、1.78、1.59倍；处理5辣椒果实V-C含量最高，达282 mg/（100 g）．

图 1 各处理辣椒果实的V-C含量Fig.1 V-C content in fruit of pepper on different treatment

可溶性糖含量是衡量蔬菜品质的主要指标之一[22]．由图2可见，施用各土壤调理剂均可显著增加辣椒果实可溶性糖含量（P<0.05）．处理1、处理2、处理3、处理4、处理5、处理6、处理7辣椒果实可溶性糖含量分别比对照增加了 38.4%、47.2%、29.6%、111.3%、177.1%、60.6%、121.4%，其中以处理5辣椒果实可溶性糖含量最高，达3.68%．

图 2 各处理辣椒果实的可溶性糖含量Fig.2 Water-soluble sugar contents in fruit of pepper on different treatment

3 结论与讨论

试验结果表明，碱渣、菇渣、污泥、泥炭等土壤调理剂均能提高土壤 pH，降低酸性土壤交换性铝含量，提高土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁含量；均能降低酸性土壤活性铝对辣椒的毒害作用，提高辣椒品质，使辣椒根系鲜重、地上部鲜重和辣椒产量增加，辣椒根系鲜重与土壤交换性铝含量呈显著负相关，其中以碱渣+菇渣处理的效果最显著，该处理辣椒叶片SPAD值、株高、根系鲜重、地上部鲜重、辣椒产量分别比不施土壤调理剂处理（对照）增加了 17%、32%、244%、45%、189%，辣椒V-C、可溶性糖含量分别是对照的1.78、2.77倍；碱渣和菇渣在调节土壤酸性、改善土壤肥料方面表现出很好的互补性．

向酸性土壤中施加碱渣、菇渣、污泥、泥炭等土壤调理剂，既可将碱渣、菇渣等废弃物农用，变废为宝，又可改良酸性土壤，降低酸性土壤的Al毒害，从而提高农产品的产量和品质，对合理利用碱渣和菇渣等废料以及改善土壤酸化具有重要意义．

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英文编辑：罗文翠