来凤县土壤酸化治理技术研究及应用
2022-08-25张生云刘红艳
张生云，刘红艳
（来凤县农业技术推广中心，湖北来凤 445700）
来凤县位于鄂西南边缘山区，是鄂、湘、渝三地的交通要塞。截至2021 年末，来凤县下辖8 个乡镇，185 个行政村，1 817 个村民小组，人口28.33 万人，耕地面积26 400 hm2。近年来，来凤县土壤酸化趋势明显，根据来凤县测土配方土壤检测分析与第二次土壤普查对比分析，耕地土壤的酸化情况比较严重，70%以上耕地都在酸性和弱酸性范围内[1]。来凤县县土壤pH 平均值5.1，酸化严重的地块土壤微生态环境严重恶化，作物产量和品质明显下降。如何采取积极有效的对策和措施进行化解，确保来凤县粮食安全，是今后农业工作的重要任务之一。
1 材料与方法
1.1 试验点基本情况
2021 年同步组织实施了4 个玉米地土壤酸化治理试验，试验地点设在绿水镇香沟村6 组农户责任田，位于东经109.33566°，北纬29.39116°，1 号责任田进行小区石灰试验，土壤pH 值4.68；2 号责任田进行钙镁磷肥与过磷酸钙对比试验，土壤pH 值4.80；3 号责任田进行有机复合肥与测土配方肥对比试验，土壤pH 值4.70；4 号责任田进行石灰施用与对照试验，土壤pH 值4.69。
1.2 供试材料
尿素（N 含量46%，三宁化工）、过磷酸钙（P2O5含量12%，三宁化工）、钙镁磷肥（P2O5含量14%，三宁化工）、氯化钾（K2O 含量60%，中华化肥）、有机复合肥（有机质45%，鲁西化工）、测土配方肥（N-P-K 总含量48%，三宁化工）、生石灰（CaO 含量90%，明涛钙业）。
1.3 石灰改良效果试验
小区石灰用量试验设置为5个处理、3次重复试验，1～5 处理组每667 m2石灰用量分别为0 kg、50 kg、100 kg、150 kg 和200 kg，调查各处理玉米农艺性状及产量、土壤pH 变化情况，数据以平均值表示。
1.4 不同酸化调节剂对比试验
1）施用石灰与不施用石灰。空白组不施石灰，处理组每667 m2施石灰150 kg。2）施用有机肥与不施用有机肥。空白组不施有机肥，处理组每667 m2施有机肥1 000 kg。3）施用钙镁磷肥与施用过磷酸钙。处理组每667 m2分别施用钙镁磷肥和过磷酸钙40 kg。
2 结果与分析
2.1 农艺性状及产量结果分析
表1 是土壤酸化治理试验中不同石灰用量处理后玉米农艺性状及产量结果。结果表明，不同石灰用量对酸化土壤的玉米产量影响不同，其中处理5（200 kg/667 m2）的产量最高，比对照组增产53.3 kg/667 m2，增产幅度达18.7%。从农艺性状来看，处理5 的效果最好，与对照组相比，株高增加38.3 cm，穗位高增加22.6 cm，茎粗增加0.3 cm，穗长增加2.6 cm，穗粗增加0.7 cm，秃顶长减少2.3 cm，穗总粒数增加42 粒，千粒重增加6 g。
2.2 施用石灰改良土壤的经济效应
根据表1 的玉米产量结果，对不同石灰用量条件下的产量和经济效益分别进行分析，基础计算数据按照石灰价格为0.6 元·kg-1，玉米价格为3.0 元·kg-1，计算结果如表2 所示。
表1 不同石灰用量下玉米农艺性状及产量结果
有表2 可知，各处理组的产量均随着石灰施用量的增加而增加，除了施用量50 kg/667 m2的处理组净收益低于对照外，其余各组每667 m2净收益均高于对照组，其中石灰施用量为100 kg/667 m2和200 kg/667 m2时，经济效益最为突出。
表2 施用石灰改良土壤的经济效应分析
2.3 施用石灰对土壤酸碱度的改良效果
表3 是土壤酸化治理试验中不同石灰用量处理后土壤pH 值变化情况。结果表明，不同石灰用量对酸化土壤的pH 值影响不同，随石灰施用量的增加，土壤pH值呈逐渐上升的趋势，其中处理5（200 kg/667 m2）效果最佳，pH 值增加10.04%；处理2（50 kg/667 m2）虽然相比施用前pH 有所下降，但与对照相比，其明显降低了土壤的酸化程度，说明施用石灰可以显著改善因农作物生长或其他因素导致的土壤酸化。
表3 石灰用量对土壤pH 的改良效果
3 示范对比试验
3.1 农艺性状及产量结果分析
表4 是土壤酸化治理示范对比试验不同处理下玉米农艺性状及产量结果。从表4 可以看到，在同等条件下，施有机肥比不施机肥的农艺性状和产量表现好，每667 m2产量增加47.6 kg，株高增加7.4 cm，穗位高增加2.8 cm，茎粗增加0.3 cm，穗长增加2.0 cm，穗粗增加0.3 cm，穗总粒数增加54 粒，千粒重增加4 g，但是秃顶长度也略有增加；施过磷酸钙比施钙镁磷肥的农艺性状和产量表现好，每667 m2产量增加34.3 kg，株高增加11.9 cm，穗位高增加14.5 cm，茎粗增加0.1 cm，穗长增加1.9 cm，穗粗增加0.2 cm，穗总粒数增加42 粒，但秃顶长也略有增加；施石灰比不施石灰的农艺性状和产量表现好，每667 m2产量增加18.1 kg，株高增加9.0 cm，穗位高增加9.7 cm，穗长增加0.2 cm，穗总粒数增加15 粒，秃顶长也略有增加。
表4 土壤酸化调节剂对玉米农艺性状及产量的影响
3.2 土壤pH 值分析
表5 为不同土壤酸化调节剂对土壤pH 值的影响，从表中可以看出，施用石灰的处理组对土壤pH 的改善效果最好，pH 提高了1.07%；施用过磷酸钙的处理组对土壤pH 的改善效果最差，pH 降低了1.46%。因此，建议根据实际情况使用石灰、钙镁磷肥和有机肥改善土壤酸化。
表5 不同土壤酸化调节剂对土壤pH 值的影响
4 土壤酸化的成因分析与对策
4.1 成因分析
4.1.1 施肥原因
作物生长必须吸收大量的铵离子、钾离子和一定量的镁离子与钙离子，且随收获物的转移而脱离土壤，这就是生物脱盐作用。生物脱盐作用留下大量的酸根离子，导致土壤酸化，故作物产量越高，转移走的盐基离子越多，土壤酸化越严重。因此，过量施用尿素导致土壤中大量盐基离子被动透支，是土壤酸化的主要原因。同时，耕作土壤有机肥料投入量逐年下降，使土壤对pH 变化的缓冲能力减弱，这对土壤酸化起到了一定的促进作用[2]。
4.1.2 天气因素
根据自然规律，地带性土壤由北至南，净降水量（降水量减去蒸发量）越来越大。当净降水量为负值时，盐基离子钾、钠、钙、镁累积，形成盐碱地，故我国北方土壤盐碱化较严重；当净降水量较大时，盐基离子钾、钠、钙、镁被淋洗，顺江河流入大海，表现为土壤脱盐，故在我国南方地区，降水量越大，土壤酸化越严重[3]。来凤县位于湖北省西南部，受地理位置及境内山脉河流影响，全年雨量充沛，土壤酸化问题突出。
4.1.3 污染原因
随着全球工业化进程加快，向空气中释放了大量的CO2、SO2、CL-等，它们最终变成酸雨进入土壤，使土壤酸化[4]。来凤县境内无相关污染排放的工矿企业，但不排除附近的重工业城市——重庆的排放影响。
4.2 改良酸化土壤对策
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。旱地在翻地时施用，水田在分蘖期施用。2）有机肥。每667 m2施1 000～2 000 kg 腐熟有机肥料，在整地前作底肥施入。有机肥的作用主要是保肥，减少阳离子流失，可减缓土壤的脱盐过程。同时有机肥料酸碱缓冲物质，既可改善土壤过酸也可改善土壤过碱。3）改良施肥结构。硫酸钾、氯化钾、硫酸铵、氯化铵属强生理酸性肥，碳酸氢铵是弱酸性生理肥，磷铵、硝酸钾、尿素属生理中性肥，石灰氮等是生理碱性肥，在土壤酸化严重地区应多施用生理中性肥和生理碱性肥，少施用生理酸性肥[5]。
5 结论
近年来，对来凤县土壤酸化治理已进行了部分前期探索工作和多次试验示范，本次实施的石灰、增施有机肥及使用中性化学肥料试验示范也取得了不错的效果。在pH 值4.68 的酸化土壤中施用石灰，发现施用量为200 kg/667 m2的处理组效果最好，施用量为200 kg/667 m2的处理组经济效益最佳；有机质和钙镁磷肥有一定的治理效果，过磷酸钙不能作为酸化调节剂；建议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。
