东南沿海丘陵甘薯施用特贝钙土壤调理剂试验研究

林明义

（福清市土壤肥料技术站 福建福清350300）

福清市地处闽中沿海，≥10℃活动积温5 000～6 600℃，无霜期344～350 d，年均降雨量1 050～2 000 mm，属南亚热带气候带，季风气候显著。境内土壤类型主要有红壤、黄壤、潮土、风砂土、盐土、水稻土等，红壤占总面积的64.4%。据《福清市耕地地力调查与质量评价》调查统计，耕地土壤的pH平均为6.14，其中pH 5.5～6.5的微酸性土壤所占45.8%，pH 4.5～5.5的酸性土壤占21.8%，pH 3.5～4.5的强酸性土壤占5.2%，土壤酸化严重。

土壤调理剂通过改良土壤结构、降低土壤盐碱危害、调节土壤酸碱度、改善土壤水分状况或修复污染土壤，进而改善土壤的物理、化学和生物性状，原料主要包括钾长石、牡蛎壳、钢渣、钼尾矿、磷矿石+碱渣5种[1]。牡蛎壳中主要成分是碳酸钙，还有铜、铁、锌、锰、锶等微量元素和多种氨基酸，经一定工艺制成土壤调理剂，可以改善土壤结构、提高土壤酸碱度、促进微生物繁殖，而且牡蛎壳含有大量2～10μm微孔，可以吸附多种重金属元素[2]。目前各种土壤调理剂在酸性土壤的多种作物上得到应用推广，具有明显的改良土壤酸性的效果，作物增产增收明显[3-7]。

福建沿海地区牡蛎养殖规模大，牡蛎壳资源丰富，一般作为废弃物抛弃，经过一定的加工工艺制成土壤调理剂，既减少了污染环境，又充分利用资源。特贝钙土壤调理剂是由福建玛塔生态科技有限公司采用优质海洋牡蛎和经保护性烘焙工艺生产的缓释型含钙土壤调理剂，具有中和土壤酸度、增加土壤有效钙、钝化重金属、降低重金属危害、改良土壤理化结构等功能。2020年福清市粮食作物播种面积28.44万亩，其中甘薯13.30万亩，是当地的主要粮食作物。为了改良耕地土壤瘦、旱、薄、沙、漏、酸等不良性状[8]，在甘薯上开展施用特贝钙土壤调理剂试验，研究施用后对酸性土壤的改良效果和甘薯生长的影响，并探讨其适宜用量，为其在福清市甘薯生产上推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验安排在福清市东张镇华石村，海拔109 m，为沿海丘陵地，土壤类型为灰黄泥田，成土母质为坡积物，土壤质地为中壤，肥力均匀，灌溉条件好。土壤主要性状见表1、表2。

1.2 试验材料

试验甘薯品种为六鳌红蜜薯。试验肥料：尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O512%）和硫酸钾（K2O 50%）。特贝钙土壤调理剂由福建玛塔生态科技有限公司生产，CaO≥45%、汞（Hg）≤2 mg/kg、砷（As）≤10 mg/kg、镉 （Cd）≤3 mg/kg、铅 （Pb）≤50 mg/kg、铬 （Cr）≤50 mg/kg，pH 8.5～10.5。

表1 试验地土壤主要养分性状

表2 试验地土壤重金属含量

1.3 试验设计

试验设4个土壤调理剂处理，每亩施用量分别为0（处理1，CK）、100 kg（处理2）、200 kg（处理3）、300 kg（处理4），每个处理3次重复，随机排列。小区面积20 m2，四周保留宽1.5 m以上的保护行。试验地施肥量采用测土配方施肥后确定，各处理每亩施用量为N 12 kg、P2O54 kg、K2O 15 kg。

甘薯2020年5月2日育苗，6月15日扦插移栽。基肥氮肥用量占50%，钾肥用量占50%，磷肥和土壤调理剂全部施用；6月27日，荚边肥氮肥用量占30%，钾肥用量占30%；8月3日，裂缝肥氮肥用量占20%，钾肥用量占20%。试验期间，喷施12%甲维盐·虫螨腈、10%苯醚甲环唑2次，防治斜纹夜蛾和叶斑病。11月6日，按小区实收测产，并采集甘薯10株测定单株分枝数、单株结薯数、叶长、叶宽、最大薯重、最大薯长、最大薯直径等指标，同时取土壤测定土壤性状指标。

2 结果与分析

2.1 不同土壤调理剂处理甘薯主要性状

由表3可知，与处理1（CK）相比，处理3单株分枝数增加了3条，处理4单株分枝数增加了2条；处理3单株结薯数增加1个，处理4单株结薯数增加1个；处理2叶长增加了1.0 cm，处理3叶长增加了3.7 cm，处理4叶长增加了2.0 cm；处理3叶宽降低了1.5 cm，处理4叶宽降低了0.9 cm；处理2最大薯重增加了64.0 g，处理3最大薯重增加了129.6 g，处理4最大薯重增加了190.6 g；处理2最大薯长增加了1.2 cm，处理3最大薯长增加了1.1 cm，处理4最大薯长增加了1.7 cm；处理2最大薯直径增加了1.2 cm，处理3最大薯直径增加了1.3 cm，处理4最大薯直径增加了1.6 cm。说明甘薯施用土壤调理剂，在一定程度上影响了甘薯的单株分枝数、单株结薯数、叶长、叶宽、最大薯重、最大薯长、最大薯直径等产量构成因素，从而影响产量。

2.2 不同土壤调理剂处理甘薯产量

由表4可知，甘薯产量依次为处理3＞处理4＞处理2＞处理1，处理3（施用土壤调理剂200 kg）甘薯产量最高，达2 726.9 kg/亩，极显著高于不施用土壤调理剂的处理，显著高于施用土壤调理剂100 kg处理，施用土壤调理剂100 kg处理与300 kg处理差异不显著，但显著高于不施用土壤调理剂处理。 说明甘薯施用土壤调理剂有显著的增产效果，而且在一定范围内随施用量的增加而增加，但超过一定阈值，甘薯产量反而降低。

表3 不同土壤调理剂处理甘薯的主要性状

表4 不同土壤调理剂处理甘薯产量

对甘薯产量与土壤调理剂施用量进行线性回归分析，拟合一元二次方程 （附图）：y=-0.002 3x2+1.053 7x+2 594.8，R2=0.952 3。对方程进行求解，当土壤调理剂用量达229 kg/亩时，甘薯产量最高。因此，在本试验地条件下，甘薯的土壤调理剂推荐用量为229 kg/亩。

2.3 不同土壤调理剂处理甘薯经济效益

按照当时的市场价格，甘薯为4元/kg、尿素为2元/kg、过磷酸钙为1元/kg、硫酸钾为4元/kg、土壤调理剂为1元/kg计算，由表5可知，与处理1相比，处理2增收了155元/亩，处理3增收了310元/亩，处理4增收了94元/亩，说明甘薯施用土壤调理剂经济效益显著。

表5 不同土壤调理剂处理甘薯经济效益

附图 土壤调理剂用量与甘薯产量的关系

2.4 土壤理化性状分析

2.4.1 土壤调理剂对土壤理化性状的影响 由表6可知，与处理1（CK）相比，土壤pH，处理2提高了0.77个单位，处理3提高了1.09个单位，处理4提高了1.52个单位，说明施用土壤调理剂可以提高土壤pH，而且随着施用量的增加pH逐渐升高；处理2土壤有机质降低了6.2 g/kg，处理3降低了3.8 g/kg，处理4降低了2.2 g/kg；处理2土壤有效磷降低了11 mg/kg，处理3提高了4 mg/kg，处理4降低了22 mg/kg；处理2土壤速效钾提高了8.4 mg/kg，处理3提高了10.8 mg/kg，处理4提高了64.3 mg/kg；处理2土壤潜性酸降低了0.95 cmol/kg，处理3降低了1.07 cmol/kg，处理4降低了1.69 cmol/kg。表明施用土壤调理剂可以有效提高土壤pH，降低潜性酸含量，从而改善土壤酸化。土壤速效钾随着土壤调理剂施用量的增加而增加明显，说明土壤调理剂可以活化土壤中的钾素，促进钾素的释放。相关研究表明，土壤pH高低与速效钾的活化有明显的关系，在种植香蕉地上，pH 6.39～6.86（即微酸至中性）有利于土壤速效钾的释放[9]，土壤pH为5.33～6.10有利于促进烤烟对钾素的吸收[10]。土壤有机质和有效磷含量变化没有明显趋势，可能是由于田间土壤养分存在一定的空间变异，土壤取样也可能存在一定的误差造成的。

表6 不同土壤调理剂处理土壤养分状况

2.4.2 土壤调理剂对土壤重金属含量的影响 由表7可知，与处理1（CK）相比，土壤有效铬处理2降低了0.049 mg/kg，处理3降低了0.085 mg/kg，处理4降低了0.580 mg/kg；土壤有效镉处理2降低了0.003 mg/kg，处理3提高了0.006 mg/kg，处理4提高了0.005 mg/kg；土壤有效铅处理2提高了1.24 mg/kg，处理3提高了0.49 mg/kg，处理4提高了0.62 mg/kg；土壤有效汞处理2降低了0.000 3 mg/kg，处理4降低了0.001 3 mg/kg；土壤有效砷处理2降低了0.107 mg/kg，处理3降低了0.055 mg/kg，处理4降低了0.007 mg/kg。表明施用土壤调理剂降低了有效铬、有效汞、有效砷等重金属含量，但同时增加了有效镉、有效铅等重金属含量。有研究表明，牡蛎壳具有特殊的物理结构可吸附海水中的Cr、Pb等重金属，导致牡蛎壳为原料的土壤调理剂中Cr、Pb含量较高[2]，尽管满足有机肥重金属含量标准 （Cr含量≤100 mg/kg、Pb含量≤100 mg/kg），但大量长期施用会给土壤带来重金属的累积，应避免在蔬菜、水稻等容易富集重金属的作物上过多施用以牡蛎壳为主要原料的土壤调理剂。

表7 不同土壤调理剂处理土壤重金属含量

3 结论

施用土壤调理剂在一定程度上增加了甘薯的单株分枝数、单株结薯数、叶长、叶宽、最大薯重、最大薯长、最大薯直径等性状。与处理1（CK）相比，处理2增产63.7 kg/亩，处理3增产127.5 kg/亩，处理4增产98.6 kg/亩，其中土壤调理剂施用量200 kg/亩（处理3）甘薯产量最高，且极显著高于不施用土壤调理剂的处理。随着土壤调理剂用量的增加，甘薯产量呈现先增加后降低的趋势，根据建立的一元二次方程，在本试验条件下，土壤调理剂用量推荐用量为229 kg/亩。

施用土壤调理剂可降低土壤潜性酸含量0.95～1.69 cmol/kg，提高土壤pH 0.77～1.52个单位；降低了土壤有效铬、有效汞、有效砷等重金属含量，由于牡蛎壳中含有镉、铅等元素导致有效镉、有效铅等重金属含量有所增加。