天脊土壤调理剂在湘南红壤旱地的应用效果

龙艳丽，陈 畅，黄 晶，高 鹏，高菊生

（1. 祁阳市农业农村局，湖南 祁阳 426101；2. 中国农业科学院衡阳红壤实验站，湖南 祁阳 426101；3. 湖南省农业环境生态研究所，湖南 长沙 410125）

红壤是湖南重要的土壤资源，主要存在酸性强、土质黏重等问题[1-2]，探索改良红壤的新技术对培肥地力、保障国家粮食安全具有重要意义。土壤调理剂作为土壤改良的重要材料，已在农业生产中广泛应用[3-6]。为了解天脊土壤调理剂在湖南省红壤长期使用过程中对土壤理化性质的改变、农作物产量和品质的影响以及对土壤有无副作用，笔者自2015 年开始，在中国农业科学院红壤实验站内的红壤旱地开展了天脊土壤调理剂的应用效果研究。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于湖南省祁阳市文富市镇官山坪村的中国农业科学院红壤实验站内(111°52′ E，26°45′ N)，海拔150～170 m，地处中亚热带，年均气温18℃，≥10℃积温5 600℃，年降雨量1 255 mm，年蒸发量1 470 mm，无霜期约300 d，年日照时数1 610 h。土壤为第四纪红土母质发育的红壤。试验地平整、方正，排灌方便，土壤肥力适中，周边土壤分布均匀。试验开始时0～20 cm 土壤基本理化性状为：pH 值6.57，有机质9.15 g/kg，全氮0.78 g/kg，碱解氮59.0 mg/kg，全磷0.4 g/kg，有效磷8.0 mg/kg，速效钾217.0 mg/kg，交换性铝4.3 mg/kg，阳离子交换量9.7 mg/kg。

1.2 供试材料

天脊土壤调理剂由天脊煤化工集团股份有限公司现代农业科技分公司提供，其他供试材料在市场上自行采购。

1.3 试验方法

2015—2019 年共种植花生（2015 年）、玉米（2016年）、油菜（2017 年）、红薯（2017 年）、大豆（2018 年）、花生（2019 年）等6 茬作物，均按当地生产习惯进行常规施肥，试验设施天脊土壤调理剂900 kg/hm2（处理1）、天脊土壤调理剂1 800 kg/hm2（处理2）、生石灰900 kg/hm2（处理3）、生石灰1 200 kg/hm2（处理4）和不施土壤修复剂（即常规施肥作对照）5 个处理。每个处理重复3 次，按随机区组排列，小区面积为10 m×4 m= 40 m2。区间设置隔离区，小区实行单灌单排，避免串灌串排。各处理除土壤修复剂施用不同外，其他农事操作均按当地生产习惯。

2 结果与分析

2.1 土壤调理剂对产量的影响

增施天脊土壤调理剂或生石灰能明显增加2015—2019 年各茬作物的年均产量，较对照增产22.5%～31.5%，其中以处理2 （施天脊土壤调理剂1 800 kg/hm2）的增产幅度最大，达31.5%，并且显著高于对照（见表1）。

表1 不同处理各茬作物产量比较

2.2 土壤调理剂对土壤pH 值的影响

增施天脊土壤调理剂和生石灰都能明显提高土壤pH 值，施天脊土壤调理剂和生石灰后，随着试验年限的增加土壤pH 值逐渐增加，2019 年土壤pH 值较试验开始时提高了0.75～1.22，但常规施肥（CK）2019 年的土壤pH 值较试验开始时只增加了0.01（见图1）。

图1 土壤调理剂对土壤pH 值的影响

2.3 土壤调理剂对土壤有机质含量的影响

施用天脊土壤调理剂和生石灰都能提高土壤有机质含量，土壤有机质含量均随着施用年限的增加而呈增加的趋势，但常规施肥（CK）从2018 年开始出现明显下降，5 a 后，各处理的土壤有机质含量较试验开始时的初始值（9.2 g/kg）增加了17.9%～41.9%，其中，处理2（施天脊土壤调理剂1 800 kg/hm2）的土壤有机质含量较对照提高了7.7%（见图2）。

图2 土壤调理剂对土壤有机质含量的影响

2.4 土壤调理剂对土壤碱解氮含量的影响

各处理的土壤碱解氮含量随着年限的增加总体上呈下降趋势（见图3），经5 a 后，各处理的土壤碱解氮含量较试验开始时降低了22.1%～30.7%，其中，施天脊土壤调理剂（处理1 和处理2）的土壤碱解氮含量降低了4.4%～5.6%，其降幅大于处理3 和处理4（施用石灰）。施天脊土壤调理剂后作物可能增强了对土壤中氮素的吸收以提高产量，从而降低了土壤碱解氮含量。

图3 土壤调理剂对土壤碱解氮含量的影响

2.5 土壤调理剂对土壤有效磷含量的影响

各处理的土壤有效磷含量随着年限的增加总体上也呈下降趋势（见图4），5 a 后，各处理的土壤有效磷含量较试验开始时降低了12.5%～42.8%，其中，处理1（施天脊土壤调理剂900 kg/hm2）的土壤有效磷含量较对照（CK）降低了9.9%。

图4 土壤调理剂对土壤有效磷含量的影响

2.6 土壤调理剂对土壤速效钾含量的影响

各处理的土壤速效钾含量均随着年限的增加而降低，5 a 后，各处理的土壤速效钾含量较试验开始时降低了42.0%～59.6%，且施天脊土壤调理剂的降幅（处理1 和处理2 分别为52.7%和59.6%）大于施用石灰处理（处理3 和处理4 分别为42.0%和43.5%），处理1 和处理2 的土壤速效钾含量分别较对照降低了6.1%和19.8%（见图5）。其原因可能是天脊土壤调理剂和石灰的施入提高了土壤pH 值，从而增强土壤对钾的吸附。

图5 土壤调理剂对土壤速效钾含量的影响

2.7 土壤调理剂对土壤交换性铝和阳离子交换量的影响

阳离子交换量可以作为评价土壤保水保肥能力的指标，是改良土壤和合理施肥的重要依据之一。在常规施肥的基础上连续施天脊土壤调理剂和石灰5 a 后，土壤交换性铝和阳离子交换量发生了明显变化（见表2）。施天脊土壤调理剂和石灰后土壤交换性铝随着施用年限的增加而降低，5 a 后，处理1～4 的土壤交换性铝从试验前的4.3 mg/kg 分别下降为3.0、3.0、3.3和3.6 mg/kg，而常规施肥处理（CK）的土壤交换性铝含量从试验前的4.3 mg/kg 增加到了5.1 mg/kg。施用天脊土壤调理剂和石灰后土壤阳离子交换量随着施用年限的增加而增加，5 a 后，处理1～4 的土壤阳离子交换量从试验前的9.7 mg/kg 分别增加到了12.8、12.7、10.1 和10.1 mg/kg，而常规施肥处理（CK）的土壤阳离子交换量从试验前的9.7 mg/kg 降低为9.6 mg/kg。

表2 土壤调理剂对土壤交换性铝和阳离子交换量的影响（mg/kg）

3 小 结

在常规施肥的基础上，施天脊调理剂或石灰均能提高作物产量，且施天脊调理剂的效果优于石灰，以处理2（施天脊调理剂1 800 kg/hm2）的增产幅度最大，各茬作物的年均产量较常规施肥（CK）增加31.5%，达显著水平。施天脊调理剂或生石灰5 a 后，均能有效提高土壤pH 值和土壤有机质含量，且以施天脊调理剂的效果更好。综合考虑增产和提肥作用及成本，认为在湘南红壤旱地施天脊调理剂900 kg/hm2较为合适，同时应注意根据土壤基础肥力情况优化氮、磷、钾肥的施用量。