不同調酸型土壤調理劑在蘿卜-芹菜輪作上的改良效果

盧運艷 張廣忠 徐勤政 陳祥福 劉 偉 解學仕 劉兆輝

1 史丹利農業集團股份有限公司 臨沭 276700

2 功能性生物肥料國家地方聯合工程實驗室 臨沭 276700

3 山東省農業科學院 濟南 250100

土壤酸堿性是由母質、生物、氣候以及人為因素等多種因子綜合作用的結果。土壤酸化是指在多雨的自然條件下，降雨量遠超過蒸發量，在強烈的土壤及其母質的淋溶作用下，土壤中的鹽基離子易向下移動，H+被土壤吸附，使土壤鹽基飽和度下降、氫飽和度增加，引起土壤酸化[1]。

土壤的酸堿緩沖能力較強，在自然條件下的酸化速度非常緩慢，但隨著農業集約化種植程度的提高、化肥施用量的加大及酸沉降的增加，土壤酸化日益加劇，已成為我國農業生產的主要土壤障礙因子，是土壤質量退化的重要表現形式，嚴重制約了我國農業的可持續發展[2，3]。

土壤酸化可導致Ca、Mg等大量鹽基離子淋失、土壤理化性質惡化、重金屬活性提高、土壤微生物活性降低，土壤中溶出大量的Al3+會抑制作物生長、導致作物減產[2，4]。研究較多、效果較好的調酸型土壤調理劑主要有石灰類物質[5～9]、硅鈣礦物類、磷礦粉、堿渣和粉煤灰類等無機物[10～16]以及腐植酸等有機物類[17]，但有機無機復合改良技術比單施其中一種的效果更好[2]。風化煤中含有豐富的再生腐植酸資源[18]，腐植酸可以用來修復改良土壤。目前，調酸型土壤調理劑對輪作尤其根莖類-葉菜類輪作的研究鮮有報道。本文在現有調理劑研究的基礎上，通過施用石灰+風化煤、氫氧化鉀+風化煤及硅鈣鉀鎂3類土壤調理劑確保其pH＞12的前提下，在蘿卜-芹菜輪作上開展對比試驗，以期為不同調酸型土壤調理劑在酸性土壤改良上的應用和推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗時間和地點

于2020年2月20日—4月14日種植蘿卜（紅頭白根），生長期54天，蘿卜品種為“半夏”。芹菜5月6日育苗，5月18日移栽，7月9日收獲，生長期52天，芹菜品種為“津芹”。

試驗地點為山東省臨沂市臨沭縣史丹利農業集團股份有限公司生態示范園連棟溫室。

1.2 試驗材料

試驗地土壤為棕壤，基本性質：pH值4.92，交換性酸0.7 cmol/kg，有機質3 g/kg，電導率EC值25.80 mS/m，硝態氮29.55 mg/kg，有效磷78.20 mg/kg，速效鉀82.58 mg/kg，鈣568.24 mg/kg，鎂75.92 mg/kg，鐵86.74 mg/kg，錳57.47 mg/kg，銅1.42 mg/kg，鋅2.22 mg/kg。

調理劑I：石灰+風化煤；調理劑II：氫氧化鉀+風化煤；調理劑III：硅鈣鉀鎂。調理劑I～III均為實驗室自制，風化煤來源于山西省靈石縣，總腐植酸含量≥60%。供試調酸型土壤調理劑的基本性質見表1。

表1 供試調酸型土壤調理劑的基本性質Tab.1 Basic properties of acid-regulating soil conditioner

根據蘿卜及芹菜不同需肥情況，設置氮磷鉀配比分別為25-14-10、16-11-23和20-20-20的水溶性大量元素肥料作為追肥，其原料均為尿素、磷酸一銨、硫酸鉀、硝酸鉀和磷酸二氫鉀幾種復配而成。

1.3 試驗設計

本試驗采用盆栽試驗，共設 4 個處理：對照（CK），不施用土壤調理劑；石灰 + 風化煤（I）；氫氧化鉀 + 風化煤（II）；硅鈣鉀鎂（III）。其中處理II的速效和強堿特性直接影響作物的耐受度，且已做過實驗室小試驗證，結果表明處理II用量10 kg/667 m2與處理I和III用量40 kg/667 m2改良土壤酸度的效果相當，故施用量設置為10 kg/667 m2。試驗方案見表2。

表2 試驗方案Tab.2 Experimental scheme

蘿卜盆栽試驗：每個處理10次重復，每盆裝土8 kg，加入土壤調理劑后，將其充分混合均勻，且不施其他底肥，然后澆透水過夜后播種，蘿卜種子8粒/盆，出苗后間苗2次，每盆僅留1株，生長54天后收獲，期間共追肥3次，稀釋倍數為1000倍，于3月5日進行第一次追肥，氮磷鉀配比為25-14-10，追肥量為0.26克/盆，3月20日和4月3日進行第二次和第三次追肥，追肥氮磷鉀配比為16-11-23，追肥量為0.53克/盆。

芹菜盆栽試驗：收獲蘿卜后的各處理加入土壤調理劑后，充分混合均勻，且不施其他底肥，所有處理挑選大小均一的芹菜幼苗，每盆1 株，移栽后澆水定植，生長 52 天后收獲，期間共追肥 4 次，氮磷鉀配比均為 20-20-20，5 月 25 日第一次追肥，追肥量為 0.26 克 / 盆，后 3 次追肥日期分別為 6 月5 日、6 月 15 日、6 月24 日，追肥量均為 0.53 克 / 盆。

1.4 指標測定與方法

1.4.1 生長指標測定

蘿卜直徑：采用游標卡尺測量蘿卜最粗處所得，精確到mm。

蘿卜單長：采用鋼尺量取肉質根膨大部分的長度所得，精確到cm。

蘿卜單根重：采用百分之一天平測得的整個地下肉質根部分的重量，精確到g。

芹菜株高：采用鋼尺從芹菜莖基部至葉片最高點所得，精確到cm。

芹菜莖粗：采用游標卡尺測量芹菜莖基部所得，精確到mm。

芹菜地上鮮重：采用百分之一天平測得的整個地上莖葉部分的重量，精確到g。

芹菜地下鮮重：采用百分之一天平測得的整個地下根系部分的重量，精確到g。

葉綠素：應用SPAD-502Plus葉綠素含量測定儀進行，每株測量6次取平均值。

1.4.2 土壤樣品指標測定

pH值用酸度計（PB-10）檢測，土壤交換性酸采用林業行業標準《森林土壤交換性酸度的測定》（LY/T 1240-1999）測定。硝態氮、有效磷用流動注射分析儀（FIA）檢測，速效鉀用電感耦合等離子發射光譜儀（ICP）檢測，有機質采用容量法OM設備（LOI Weighter）檢測。

1.4.3 數據分析

采用Excel 2016和SPSS 19.0軟件對試驗數據進行處理和統計分析，采用Duncan法檢驗進行差異性分析。

2 結果與分析

2.1 調酸型土壤調理劑對蘿卜-芹菜輪作生長發育的影響

2.1.1 調酸型土壤調理劑對蘿卜生長發育的影響

由表3可知，與對照相比，各處理間蘿卜的葉綠素含量并無顯著差異；從蘿卜單長上看，處理II表現最好，與對照間有顯著差異，增加11.1%；蘿卜直徑上，對照和處理III表現較好，處理I次之，處理II表現最差，處理II與其他處理間均存在顯著差異。從蘿卜長寬比及單根重來看，處理III更有利于蘿卜的橫向生長，即促進蘿卜增粗，處理III單根重比對照提高12.6%；而處理II更有利于蘿卜的縱向生長，但與對照相比未增重；處理I蘿卜長寬比為2.96，比對照增重10.3%。

表3 調酸型土壤調理劑對蘿卜生長發育的影響Tab.3 Effects of acid-regulating soil conditioner on the growth of radish

2.1.2 調酸型土壤調理劑對芹菜生長發育的影響

由表4可知，處理II芹菜的葉綠素含量最低，其他處理葉綠素含量都高于對照。從葉綠素、株高及莖粗來看，總體上各處理間處理I表現最好，其次是處理III，處理II表現較差。株高、莖粗在一定程度上直接決定著芹菜的地上鮮重，故芹菜地上鮮重的表現與株高、莖粗的表現趨勢一致。從芹菜地下鮮重來看，石灰+風化煤與硅鈣鉀鎂調理劑的促生長效果無顯著性差異。不施用調理劑的對照，芹菜基本絕產，說明對酸性土壤越敏感的作物，施用調酸型土壤調理劑效果越顯著。

表4 調酸型土壤調理劑對芹菜生長發育的影響Tab.4 Effects of acid-regulating soil conditioner on the growth of celery

2.2 調酸型土壤調理劑對蘿卜-芹菜輪作土壤化學性質的影響

2.2.1 調酸型土壤調理劑對土壤pH值的影響

酸性土壤初始pH值為4.92。由圖1可得，蘿卜收獲后，與對照相比，處理III可使土壤pH值提高0.34個單位，處理I和處理II分別使土壤pH值提高0.16個單位和0.09個單位，且各處理間有明顯差異，表現為硅鈣鉀鎂＞石灰+風化煤＞氫氧化鉀+風化煤。與對照相比，總體上施用調酸型土壤調理劑種植蘿卜后土壤pH值都有一定程度的提高，土壤pH提升了0.09～0.34個單位。而在芹菜收獲后，大體上土壤pH值有明顯提升，對照土壤pH值提升至5.63，與對照相比，處理III可使土壤pH值提高0.11個單位，處理I可使土壤pH值提高0.42個單位，處理II使土壤pH值下降0.12個單位，總體上施用石灰+風化煤和硅鈣鉀鎂種植芹菜后土壤pH值都有明顯提高，而施用氫氧化鉀+風化煤，芹菜收獲后則出現了一定的復酸化現象，這可能與追肥種類、土壤緩沖能力等綜合作用有關。各處理間有明顯差異，總體表現為石灰+風化煤＞硅鈣鉀鎂＞氫氧化鉀+風化煤。

圖1 調酸型土壤調理劑對土壤pH值的影響Fig.1 Effects of acid-regulating soil conditioner on the pH of soil

2.2.2 調酸型土壤調理劑對土壤交換性酸的影響

酸性土壤初始交換性酸為0.7 cmol/kg。由圖2可得，蘿卜收獲后，與對照相比，處理I和III可使土壤交換性酸降低0.07個單位和0.20個單位，處理II反而使土壤交換性酸提高了0.19個單位，且各處理間有明顯差異，總體上施用調酸型土壤調理劑種植蘿卜后土壤交換性酸降低幅度上表現為硅鈣鉀鎂＞石灰+風化煤＞氫氧化鉀+風化煤。而在芹菜收獲后，對照土壤的交換性酸降低了0.18個單位，與對照相比，處理I、處理II、處理III可使土壤交換性酸降低0.42個單位、0.14個單位和0.20個單位，總體上施用調理劑種植芹菜后土壤交換性酸都有一定程度的下降，降低幅度順序總體上為石灰+風化煤＞硅鈣鉀鎂＞氫氧化鉀+風化煤。

圖2 調酸型土壤調理劑對土壤交換性酸的影響Fig.2 Effects of acid-regulating soil conditioner on exchangeable acid of soil

2.2.3 調酸型土壤調理劑對土壤養分狀況的影響

由表5可知，與對照相比，種植蘿卜施用調酸型土壤調理劑后，處理I、處理II、處理III的硝態氮分別提高9.05、6.74、11.43 mg/kg，各處理與對照間都存在顯著差異，但各處理間差異不顯著；處理I、處理II、處理III的有效磷分別提高14.13、6.06、2.69 mg/kg，各處理與對照間都存在顯著差異，但各處理間差異不顯著。處理I、處理II、處理III的速效鉀含量分別提高12.59、7.38、18.21 mg/kg，各處理與對照間都存在顯著差異?？傮w表現為硅鈣鉀鎂＞石灰+風化煤＞氫氧化鉀+風化煤。較對照比，施用調酸型土壤調理劑后土壤有機質含量也有所提升，但各處理間差異不顯著。

表5 調酸型土壤調理劑對土壤養分狀況的影響Tab.5 Effects of acid-regulating soil conditioner on the nutrient status of soil

與對照相比，種植芹菜施用調酸型土壤調理劑后，處理I、處理II、處理III的硝態氮分別提高20.12、7.21、18.44 mg/kg，各處理與對照間都存在顯著差異，但處理I與處理III之間差異不顯著；處理I、處理II、處理III的有效磷分別提高10.84、0.47、4.54 mg/kg，處理I、處理III與對照間都存在顯著差異，且各施調理劑處理間差異明顯；處理I、處理II、處理III的速效鉀含量分別提高12.51、2.18、12.87 mg/kg，處理I、處理III與對照間存在顯著差異，但處理I與處理III之間差異不明顯?？傮w表現為石灰+風化煤＞硅鈣鉀鎂＞氫氧化鉀+風化煤。較對照比，施用2次調酸型土壤調理劑后土壤有機質含量提升較明顯，且與對照間存在顯著差異，但處理I和處理II間差異不明顯。

3 結論與討論

土壤酸化嚴重影響著作物生長，尤其對酸性土壤敏感的作物，影響作物產量甚至使作物絕產。學者們對改良酸性土壤較好的石灰類、硅鈣類等進行了大量的長期研究，有機物料與石灰、堿渣等強堿性物質配合施用更有利于酸性土壤的改良[2]。研究發現，風化煤中含有豐富的再生腐植酸資源[18]，而腐植酸是天然的土壤改良劑，具有改善土壤理化性質、提高產量、改善品質等方面的重要作用，這與楊雪貞等[19～21]的研究結果一致。

本研究選用石灰+風化煤、氫氧化鉀+風化煤和硅鈣鉀鎂調理劑在酸性土壤上的應用效果做對比，從種植根莖類作物蘿卜到葉菜類作物芹菜，試驗可得，硅鈣鉀鎂更有利于蘿卜的橫向生長，即促進蘿卜的增粗，更有利于產量的提高，可使蘿卜增產12.6%，其次是石灰+風化煤，可使蘿卜增產10.3%；而氫氧化鉀+風化煤蘿卜增產效果不明顯。這可能與根莖類作物都喜鉀，而硅鈣鉀鎂本身可提供部分鉀營養，對提升蘿卜產量有一定的影響有關。從芹菜的葉綠素、株高、莖粗及產量來看，石灰+風化煤在芹菜的生長上表現最優，其次是硅鈣鉀鎂，再次是氫氧化鉀+風化煤。而不施用調理劑的對照，芹菜基本絕產，說明對酸性土壤越敏感的作物，施用調酸型土壤調理劑效果越顯著。因此，在酸性土壤的改良上，選用調酸型土壤調理劑需要區別對待根莖類或葉菜類等不同種類作物。

土壤pH值和交換性酸，可直接反應土壤的酸度狀況。在本試驗中，蘿卜-芹菜輪作后，與對照相比，硅鈣鉀鎂可使土壤pH值提高0.11個單位，石灰+風化煤可使土壤pH值提高0.42個單位，而氫氧化鉀+風化煤施用后土壤出現了一定的復酸化現象，這可能與追肥種類、土壤緩沖性等綜合作用的影響相關[22～25]。

對于土壤養分狀況，與對照相比，各施調理劑處理均提高了酸性土壤的硝態氮、有效磷、速效鉀和有機質含量，說明各處理均提高了酸性土壤的養分有效性，從而提高了蘿卜和芹菜的產量。這與廉曉娟[26]、靳輝勇[27]、趙英[28]等研究結果一致。

綜上所述，通過蘿卜-芹菜輪作可得，在根莖類作物種植上建議施用硅鈣鉀鎂或者石灰+風化煤調理劑，結合土壤酸度的降低、土壤養分有效性的提高及作物產量的提高，建議施用量為每畝40 kg，并可根據實際土壤狀況及種植作物合理調整。此外，葉菜類尤其對酸性土壤較敏感的作物建議首選石灰+風化煤土壤調理劑，在保證產量的情況下改土效果最明顯，其次推薦硅鈣鉀鎂調理劑，而如用氫氧化鉀+風化煤調理劑，建議選擇根莖類作物。