不同酸性改良措施对山核桃林地土壤pH和主要养分的影响

徐永青　陈丽华　袁紫倩　赵伟明　董建华　李皓　胡俊靖

摘要：  为明确不同酸性改良措施对山核桃林地土壤pH和有效养分的影响，采用三因素三水平的大田试验研究了改良物料种类和施用量对酸化土壤pH和主要养分的影响效应。结果表明：山核桃林地经过酸性改良后，林地土壤的pH、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别提高了18.3%～51.63%、17.91%～53.26%、243.01%～466.56%和81.56%～203.14%。影响土壤pH和碱解氮含量的因素次序为石灰＞黄腐酸钾＞钙镁磷肥，影响土壤有效磷含量的因素次序为钙镁磷肥＞石灰＞黄腐酸钾，而影响土壤速效钾含量的因素次序为黄腐酸钾＞钙镁磷肥＞石灰。综合施用效果分析，在酸化山核桃林地施用石灰7.5 kg/株+钙镁磷肥4 kg/株+黄腐酸钾8 kg/株，土壤改良效果较好。

关键词：  山核桃；  酸性改良；  pH；  养分

中图分类号：   S 513; S 156.2; S 664.1               文献标识码：   A                文章编号：１００1 － 9499（２０24）02 － 0015 － 04

山核桃（Carya  cathayensis）属于胡桃科（Juglandaceae） 山核桃属（Carya Nutt），是中国特有的名优干果和木本油料作物，具有较高的经济价值，主要产于浙皖交界的天目山地区，是山核桃产区林农的重要收入来源。然而，随着栽植面积不断扩大，经营管理强度的增加，特别是盲目施肥用药，无论山核桃老树林，还是刚进入结果期的新树林，都相继出现了树木生长不良和林分衰败的问题，严重威胁山核桃产业健康发展[ 1 - 2 ]。导致这一问题的根本原因在于土壤管理不善，尤以土壤酸害问题为最。通过施用石灰、有机物料可以改良土壤酸性，使山核桃树木生长得到明显改善[ 3 ]。曾诗媛等通过室内培养和大田试验结果表明，钙镁磷肥和黄腐酸钾配施能够显著提高土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾含量，降低土壤交换性铝离子浓度，改善山核桃生长，提高山核桃果实产量[ 4 ]。在酸化严重的林地内应用石灰、钙镁磷肥、黄腐酸钾对山核桃林地土壤改良具有明显效果，但前人研究的重点都在酸性改良物料种类，施用时间、施用量等单因素作用效果，对各因素间的交互综合影响报道较少。因此，本研究采用正交设计方法，研究石灰、钙镁磷肥、黄腐酸钾3种土壤酸性改良物料及其施用量对山核桃林地土壤的综合改良效果，以期筛选出最佳的山核桃林地酸化土壤改良最佳物料配比，为山核桃实际生产和科学经营提供技术参考。

1 材料与方法

1. 1 试验地概况

试验地位于杭州市临安区湍口镇，是杭州地区山核桃主产区之一。在湍口镇湍口村毛塘岭选择树体长势基本一致的山核桃林地开展土壤酸性改良试验，试验样地树龄基本在30～40年左右，坡度为35°，由于长期高强度经营，整体树势较弱，干腐病严重。林地土壤酸化严重，平均pH为4.44，碱解氮含量为221.14 mg/kg，速效磷含量为3.72 mg/kg，有效钾含量为83.8 mg/kg（以上土壤养分数据均为试验前采土测量所得）。

1. 2 试验设计

本试验采用3因素3水平的正交设计方案L9 （33），设置的3个因素为石灰（CaO） 、钙镁磷肥（pH8.5，P2O5含量12. 5%，CaO含量25. 4%，SiO2含量38.2%，MgO 含量 4. 7%） 、黄腐酸钾（黄腐酸含量16%，pH6.8，有机质含量30%，N含量10.3 g/kg，P2O5含量4.5 g/kg，K2O含量 13. 8 g/kg），以不同的石灰（A1：0 kg/株，A2：7.5 kg/株，A3：15kg/株）、钙镁磷肥（B1：0 kg/株，B2：2 kg/株，B3：4 kg/株）、黄腐酸钾（C1：0 kg/株，C2：4 kg/株，C3：8kg/株）施入量为 3 个水平，试验共设土壤酸性改良处理 9 个，每个处理选择5株山核桃樹作为试验对象，共计45株。于2018年10月山核桃果实采收后开展试验，在距离主干1 m左右至树冠外围滴水线的根系主要分布范围内去除地表杂草，浅翻土壤，均匀撒施土壤酸性改良物料后盖土，各试验处理见表1，其中处理1为对照。

1. 3 样品采集和指标测定

于2019年10月沿等高线方向分别采集试验树体两侧酸性改良范围内0～20 cm 耕作层土壤，两点的土壤样品混合后经自然风干、去杂、研磨，测定相关土壤指标，采用电位法测定 pH（水土比为 1∶1），重铬酸钾外加热法测定有机质，碱解扩散法测定碱解氮，碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定有效磷，醋酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾。

1. 4 数据处理

采用 Microsoft Excel 2016及IBM Statistics SPSS 20.0软件进行数据处理，所有数据均平均值±标准差表示。对处理后的山核桃林地土壤pH和有效养分进行单因素与多因素方差分析，揭示不同处理对山核桃土壤化学性质的影响以及不同酸性改良物料的主效应，并对差异显著指标进行 Duncan 多重比较。

2 结果分析

2. 1 不同酸性改良处理对山核桃林地土壤pH和有效养分的影响

由表2可知，山核桃林地经过酸性改良后，林地土壤的pH和有效养分均有明显提高，所有酸性改良处理的pH和有效养分均显著高于处理1（CK）。酸性改良后，处理4～6的土壤pH最高，较对照分别提高了51.63%、49.46%和48.15%，其次为处理7～9，处理1～3土壤pH最低，显著低于其他处理；土壤碱解氮在处理7条件下含量最高，达到360.39 mg/kg，其次为处理6、处理8的341.96 mg/kg和325.85 mg/kg，上述3个处理的土壤碱解氮含量较对照增幅分别为53.26%、45.42%和38.57%，而与对照相比土壤碱解氮增幅较小的为处理5（20.52%）、处理4（30.85%）和处理2（31.25%）；土壤有效磷在不同酸性改良处理下存在显著差异，处理1（CK）显著低于其他所有处理，处理6、处理9和处理3分别为对照的5.67、5.61和5.11倍，土壤有效磷含量提升较明显；土壤速效钾同样在处理6条件下含量最高，与其他处理差异均达到显著性，处理6与对照相比，土壤速效钾含量提高了203.12%，处理4、处理5和处理9在所有的酸性改良措施中（除对照）表现出较低的土壤有效钾含量，显著低于除对照外的其他处理。

2. 2 不同酸性改良物料的主效应分析

对不同酸性改良物料下山核桃林地土壤的pH和有效养分进行多重比较和极差分析可知（表3），石灰显著影响了土壤的pH和碱解氮含量，土壤pH随着石灰施用量的增加先显著提高，A2水平较A1水平提高了31.11%，而后略微下降，A2水平和A3水平无明显差异，碱解氮含量随着石灰施用量的增加而增加，但A2水平和A3水平同样差异不显著；钙镁磷肥显著影响了土壤有效磷和速效钾的含量，随着钙镁磷肥施用量的增加，土壤有效磷和速效钾含量也随之升高，B3水平下土壤有效磷和速效钾含量较B1水平分别增加了93.05%和32.15%；黄腐酸钾则对土壤碱解氮和速效钾的含量有显著影响，土壤碱解氮和速效钾含量与黄腐酸钾施用量呈正相关关系，黄腐酸钾施用量越高，土壤中的碱解氮和速效钾的含量也越高，C1、C2水平下土壤中的碱解氮含量显著低于C3水平，C2、C3水平下土壤中的速效钾含量显著高于C1水平。对各因素不同水平的均值（ K1、K2和 K3） 进行多重比较得到最优组合为A2B3C3，即处理 6，这与实际最佳改良处理一致。比较各因素的极差Ｒ值，影响土壤pH和碱解氮含量的因素次序为石灰＞黄腐酸钾＞钙镁磷肥，影响土壤有效磷的因素次序为钙镁磷肥＞石灰＞黄腐酸钾，而影响土壤速效钾的因素次序为黄腐酸钾＞钙镁磷肥＞石灰。

3 讨 论

近年来，山核桃林地随着经营时间的延长，人为施肥等因素的影响，土壤酸化现象严重，pH值普遍偏低，1982 年土壤调查结果表明，土壤平均 pH为7.3，但现有山核桃林地土壤 pH 值大于 7.0 的仅占 4%，平均土壤pH仅为5.3[ 2 ， 5 ]。山核桃林地土壤酸化会导致土壤微生物活性下降，抑制土壤中矿物质和有机质的分解，从而影响土壤养分元素的释放、固定和迁移，土壤养分有效性下降。同时，在酸化土壤中铝离子活性大幅提高，造成山核桃根系生长受到抑制甚至死亡。目前，施用石灰是农业生产中主要的土壤酸性改良措施，石灰可以有效的提高林地土壤的pH和有效养分，但过量施用石灰也会改变土壤结构，造成土壤板结等问题[ 6 - 7 ]。因此，本研究采用石灰、钙镁磷肥和黄腐酸钾有机无机土壤改良物料配施改良山核桃酸化林地土壤，结果表明，在山核桃林地施入石灰、钙镁磷肥、黄腐酸钾等酸性改良物料可以有效的提高山核桃林地的土壤pH和有效养分含量，在一定程度上解除林地土壤持续酸化问题，同时提高土壤中有效养分的含量，减少外源肥料的施入。这与曾诗媛[ 4 ]、柴有忠[ 8 ]、张龙辉[ 9 ]等人的研究结果一致。

本研究还发现，不同的酸性改良物料对土壤pH和有效养分的影响程度存在差异，石灰施用提高了酸化土壤的pH和碱解氮含量，石灰中CaO与土壤H2O发生化学反应并电离出的OH-可以消耗土壤中的H+，可显著提高土壤pH，同时随着土壤pH的提高土壤铵氧化细菌的生物多样性[ 10 ]和微生物的活性增加[ 11 ]，加速土壤氮的矿化，从而提高土壤中碱解氮的含量。钙镁磷肥主要影响了土壤中的有效磷含量，这是因为钙镁磷肥本身富含有效磷，同时钙镁磷肥中的硅能抑制二价铁的过剩吸收， 减少磷肥在土壤中的固定， 活化土壤中的磷[ 12 ]。黄腐酸钾作为一种腐植酸，在活化土壤中的磷、钙、镁等元素的同时，也为土壤微生物提供丰富的碳源和生长物质，促进土壤中微生物生长，有研究结果表明施用腐植酸后土壤细菌、真菌、放线菌等数量均大幅上升[ 13 ]，由于含有多种具有较强吸附能力的活性基团，腐植酸还能减少土壤氨挥发，吸附铵态氮，从而减少土壤氮素损失，因此对土壤碱解氮的提升作用效果显著[ 14 ]。黄腐酸钾在提高土壤速效钾含量方面效果最佳，一方面是由于各施肥处理提高了原有土壤钾的有效性，另一方面是由于各有机肥料本身含有较多钾元素，而黄腐酸钾含钾量最为丰富，因此较其他肥料处理效果更优。

4 结 论

山核桃林地酸性改良措施对土壤 pH 和主要养分含量有显著的提升效果，但不同酸性改良物料和施用量对不同土壤指标的影响程度存在差异，石灰主要影响土壤pH和碱解氮含量，钙镁磷肥对土壤有效磷含量的影响最明显，黄腐酸钾则影响了土壤中碱解氮和速效钾的积累。综合施用影响效果分析，在酸化山核桃林地施用石灰7.5 kg/株+钙镁磷肥4 kg/株+黄腐酸钾9 kg/株，土壤改良效果较好。

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