石紅靜，馬閃閃，趙科理，葉立前，李 皓，沈 穎，趙偉明，葉正錢

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán) 境與資源學(xué)院 浙 江省土壤污染生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 臨 安 3 11300；2.浙江省臨安市湍口鎮(zhèn)人民政府，浙江 臨 安311325；3.浙江省杭州市林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭 州310020）

有機(jī)物料對(duì)酸化山核桃林地土壤的改良作用

石紅靜1，馬閃閃1，趙科理1，葉立前2，李 皓3，沈 穎1，趙偉明3，葉正錢1

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán) 境與資源學(xué)院 浙 江省土壤污染生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 臨 安 3 11300；2.浙江省臨安市湍口鎮(zhèn)人民政府，浙江 臨 安311325；3.浙江省杭州市林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭 州310020）

為探討有機(jī)物料對(duì)山核桃Carya cathayensis林地酸性土壤的改良效果，通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)的方式，研究不同添加劑量下，沼渣、肥得力、黃腐酸鉀、竹炭等對(duì)山核桃林地酸性土壤性質(zhì)的影響；通過(guò)大田試驗(yàn)，研究竹炭、肥得力、黃腐酸鉀等對(duì)山核桃林生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：有機(jī)物料能顯著降低土壤酸度，提高土壤pH值（P＜0.05），經(jīng)過(guò)培養(yǎng)后土壤pH值由pH 4.41升至pH 5.17，上升了17.00%；有效地降低了土壤交換性酸與交換性鋁，增加土壤交換性鹽基，其中交換性鋁由3.94 cmol·kg－1降至0.72 cmol·kg－1，降幅高達(dá)81.70%。有機(jī)物料也增加了土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀和堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其中有機(jī)質(zhì)和堿解氮分別增加了100.70%和104.70%；有效磷和速效鉀增加更加顯著，最終值達(dá)到22.34mg·kg－1和230.83mg·kg－1，且隨著有機(jī)物料施用量的增加，對(duì)酸性土壤的改良效果更好。黃腐酸鉀對(duì)土壤酸度的改良效果優(yōu)于其他物料，且不同用量的效應(yīng)存在較大差異，在10.00 g·kg－1用量時(shí)對(duì)土壤性質(zhì)的影響最為明顯。大田試驗(yàn)結(jié)果表明：所用有機(jī)物料顯著改善了山核桃生長(zhǎng)狀況，提高了42.00%~ 58.00%的產(chǎn)量，與對(duì)照相比達(dá)到了極顯著性差異水平（P＜0.01）。圖8表3參17

森林土壤學(xué)；山核桃；有機(jī)物料；土壤酸化；改良作用

山核桃Carya cathayensis屬胡桃科Juglandaceae山核桃屬Carya，是中國(guó)特有的名優(yōu)干果和木本油料植物，果實(shí)具有營(yíng)養(yǎng)保健、美容及藥用等價(jià)值［1］，主要分布在浙江與安徽交界的天目山系周圍（29°~31° N，118°~120°E），包括浙江臨安、淳安、安吉、建德和安徽寧國(guó)、歙縣、旌德、績(jī)溪等縣市［2］。隨著人們生活水平的提高，山核桃受到廣大消費(fèi)者的青睞，產(chǎn)品供不應(yīng)求，栽植面積也在不斷擴(kuò)大，已成為產(chǎn)區(qū)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。山核桃適宜生長(zhǎng)的土壤酸堿度為微酸性及以上［2］。然而，隨著山核桃經(jīng)濟(jì)價(jià)值的提高，廣大農(nóng)戶為了獲得高產(chǎn)，過(guò)度施用化學(xué)肥料，缺乏對(duì)有機(jī)肥的使用，造成土壤養(yǎng)分不平衡，土壤酸化日漸嚴(yán)重。近年來(lái)土壤酸化引起的林地退化加劇已經(jīng)成為影響山核桃生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的一個(gè)主要因子［3］。傳統(tǒng)改良土壤酸度的方法是施加石灰、白云石粉等無(wú)機(jī)礦物，但是長(zhǎng)期使用這類無(wú)機(jī)礦物會(huì)引起表層土壤板結(jié)和養(yǎng)分失衡，不利于山核桃樹(shù)的生長(zhǎng)。一些植物物料在某種程度上能夠中和土壤的酸度。植物物料導(dǎo)致土壤pH值變化的方向和大小取決于植物物料中灰化堿和氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，土壤的初始pH值以及植物物料分解的速度和程度也對(duì)中和效果有影響［4］。同時(shí)，加入植物物料還可以通過(guò)有機(jī)物對(duì)鋁的絡(luò)合作用降低酸性土壤中鋁的毒害［5］。相關(guān)研究表明［6－7］，有機(jī)肥能明顯降低酸性土壤酸性，降低土壤交換性酸和活性鋁的量，提高陽(yáng)離子交換量和土壤交換性鹽基，增加土壤肥力，被認(rèn)為是廉價(jià)、無(wú)污染、溫和的改良劑。袁金華等［8］研究表明，生物炭在土壤中存留的時(shí)間較久，可以使紅壤和黃棕壤土壤pH值升高，土壤交換性酸和交換性鋁下降，土壤中鹽基和鹽基飽和度上升，有毒形態(tài)鋁顯著下降等。利用有機(jī)物料改良酸性土壤已有研究，但以往多在農(nóng)業(yè)土壤上進(jìn)行，對(duì)山核桃林地酸性土壤的研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究采用沼渣和市場(chǎng)上出售的有機(jī)肥、生物炭（竹炭）為材料，通過(guò)施用不同種類及用量的有機(jī)物料，探究它們影響土壤基本化學(xué)性質(zhì)的原因與機(jī)制和對(duì)山核桃退化土壤的改良作用，為山核桃生產(chǎn)以及科學(xué)經(jīng)營(yíng)提供切實(shí)可行的方法和理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤采自浙江省臨安市龍崗鎮(zhèn)林坑村因嚴(yán)重衰敗而變成荒地的山核桃林地土壤。采樣深度為0~20 cm。新鮮土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干，過(guò)2.00 mm篩，供土壤pH值和土壤有效氮磷鉀養(yǎng)分測(cè)定；過(guò)0.15mm篩，供土壤有機(jī)質(zhì)的分析測(cè)定。試驗(yàn)所用有機(jī)物料分別為沼渣、肥得力、黃腐酸鉀和竹炭，其中肥得力、黃腐酸鉀和竹炭均為市購(gòu)產(chǎn)品，且肥得力為生物有機(jī)肥。試驗(yàn)所用土壤和有機(jī)物料基本性質(zhì)見(jiàn)表1和表2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表1 供試土壤的基本性質(zhì)Table 1 Basic properties of tested soils

1.2.1 室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn) 采用上述4種有機(jī)物料進(jìn)行土壤培養(yǎng)試驗(yàn)?？紤]到有機(jī)物料作為有機(jī)肥施用的推薦用量和土壤改良的用量（用量大）以及實(shí)驗(yàn)室條件等因素，確定有機(jī)物料的添加量分別為0，1.00，10.00 g·kg－1，相當(dāng)于田間用量分別為0，1.27，12.70 t·hm－2［7］。共9個(gè)處理：對(duì)照，在培養(yǎng)土壤中不添加任何有機(jī)物料；10.00 g·kg－1沼渣（T1）；1.00 g·kg－1沼渣（T2）；10.00 g·kg－1肥得力（T3）；1.00g·kg－1肥得力（T4）；10.00 g·kg－1黃腐酸鉀（T5）；1.00 g·kg－1黃腐酸鉀（T6）；10.00 g·kg－1竹炭（T7）；1.00 g· kg－1竹炭（T8）。重復(fù)4次·處理－1。將600.00 g風(fēng)干土壤與有機(jī)物料充分混勻后置于1.50 L塑料杯中，并用去離子水將土壤含水量調(diào)節(jié)到土壤田間持水量的70%，塑料杯用保鮮膜封口，并在保鮮膜中間留下幾個(gè)小孔，以便氣體交換并減少水分損失。然后將塑料杯放置于25℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，稱量1次·周－1并補(bǔ)充水分，以保持土壤含水量恒定［7］。在培養(yǎng)開(kāi)始后的第0，10，20，30，60，90天取新鮮土樣，取濕土100.00 g·次－1后放回繼續(xù)培養(yǎng)。土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、過(guò)篩后供分析測(cè)定。

1.2.2 大田試驗(yàn) 基于上述培養(yǎng)試驗(yàn)的結(jié)果，根據(jù)目前市場(chǎng)上產(chǎn)品情況，選用竹炭、肥得力和黃腐酸鉀等3種有機(jī)物料進(jìn)行了退化山核桃酸性土壤的改良試驗(yàn)。于龍崗鎮(zhèn)林坑村嚴(yán)重退化山核桃林中布置本大田定位試驗(yàn)（2014年3月至2015年9月），山核桃為40~50年生。試驗(yàn)處理如下：對(duì)照，未使用任何肥料，竹炭2.00 kg·株－1（T1′），肥得力2.00 kg·株－1（T2′），黃腐酸鉀2.00 kg·株－1（T3′）。重復(fù)6次·處理－1。于2014年3月，在山核桃樹(shù)冠垂直投影輪廓處 （滴水線），開(kāi)溝深度約20 cm，將預(yù)先稱好的肥料進(jìn)行溝施。各株處理樹(shù)的四周，株、行間至少保留1列樹(shù)不作任何施肥處理，以便隔離保護(hù)。記錄2014年和2015年山核桃生長(zhǎng)、產(chǎn)量情況。

表2 供試有機(jī)物料的基本性質(zhì)Table 2 Basic properties of used organicmaterials

1.3 分析方法

采用土壤常規(guī)分析方法進(jìn)行樣品分析。土壤pH值經(jīng)V（土）∶V（水）＝1.0∶2.5混合浸提-pH計(jì)電位法測(cè)定；土壤有效氮、有效磷、有效鉀分別采用堿解擴(kuò)散法、Olsen法和醋酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；土壤交換性酸、氫離子及鋁離子測(cè)定采用1.00mol·L-1氯化鉀淋洗，0.02 mol·L-1氫氧化鈉滴定法。有機(jī)物料pH值參照土壤方法測(cè)定；氮、磷、鉀采用硫酸-過(guò)氧化氫消煮樣品，分別用蒸餾法、鉬銻抗比色法和火焰光度法測(cè)定［7］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理；SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)物料對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

有機(jī)物料可以增加土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且不同有機(jī)物料導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高的幅度不同，其升高幅度隨有機(jī)物料加入量的增加而增加 （圖1）。在培養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)照處理土壤有機(jī)質(zhì)變化很小；添加不同有機(jī)物料后土壤有機(jī)質(zhì)增加的量和隨培養(yǎng)時(shí)間發(fā)生的變化表現(xiàn)出不同特點(diǎn)，竹炭的變幅最?。黄渌?種有機(jī)物料都有較大波動(dòng)，但趨勢(shì)基本一致。在培養(yǎng)試驗(yàn)的6個(gè)階段，不同處理間土壤有機(jī)質(zhì)的增加達(dá)到了極顯著差異。初始階段（10 d），土壤有機(jī)質(zhì)呈極顯著上升趨勢(shì)，其中10.00 g·kg－1用量黃腐酸鉀增幅達(dá)21.20%（P＜0.01）。在90 d時(shí)，以沼渣處理為例，當(dāng)加入量為10.00 g·kg－1時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)由對(duì)照的22.13 g·kg－1上升到44.79 g·kg－1，增加了102.40%（P＜0.01）。從圖1中也可看出：各有機(jī)物料處理中10.00 g·kg－1用量沼渣處理使土壤有機(jī)質(zhì)上升最多，1.00 g·kg－1用量的竹炭處理最少。

2.2 有機(jī)物料對(duì)土壤堿解氮的影響

土壤堿解氮的動(dòng)態(tài)變化如圖2所示。施加有機(jī)物料的處理土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)始終比對(duì)照處理高，這說(shuō)明有機(jī)物料能顯著增加土壤中堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且隨著有機(jī)物料施加量增加而增加。從整個(gè)培養(yǎng)周期看，隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，施加沼渣處理的變化幅度比較平緩，且10.00 g·kg－1用量和1.00 g·kg－1用量之間的差距大；其他處理的土壤堿解氮隨著培養(yǎng)時(shí)間呈現(xiàn)比較明顯的上升趨勢(shì)。在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中，各有機(jī)物料處理后土壤堿解氮總體處于上升趨勢(shì)，在培養(yǎng)最后階段（60~90 d），10.00 g·kg－1用量黃腐酸鉀的作用優(yōu)于其他處理，肥得力與黃腐酸鉀接近，沼渣處理提升較少，竹炭最小。施加10.00 g·kg－1黃腐酸鉀處理對(duì)土壤堿解氮的增加效果最大，在培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，與對(duì)照相比增加了104.70%（P＜0.05），而1.00 g·kg－1沼渣處理影響效果最小。

圖1 土壤中有機(jī)質(zhì)培養(yǎng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化Figure 1 Dynamic changes of soil organic matter content affected by different organicmaterials

圖2 土壤中堿解氮培養(yǎng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化Figure 2 Dynamic changes of soil available nitrogen affected by different organicmaterials

2.3 有機(jī)物料對(duì)土壤有效磷的影響

添加不同有機(jī)物料后，有機(jī)物料處理的土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)始終比對(duì)照處理高，說(shuō)明有機(jī)物料能顯著增加土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且隨著有機(jī)物料施加量增加而增加（圖3）。在培養(yǎng)過(guò)程中，初始階段（0~ 10 d）土壤有效磷的變化最顯著，以10.00 g·kg－1黃腐酸鉀和10.00 g·kg－1肥得力處在最高水平，分別達(dá)到15.48mg·kg－1和14.71mg·kg－1，其后有些處理上升趨勢(shì)變緩。在低用量（1.00 g·kg－1）水平下，10 d后土壤有效磷基本維持不變。在培養(yǎng)的不同階段，不同有機(jī)物料處理間效果達(dá)到極顯著差異（P＜0.01）。從整個(gè)培養(yǎng)周期看，黃腐酸鉀對(duì)有效磷的增加效果是最好的，且10.00 g·kg－1用量比1.00 g·kg－1用量對(duì)土壤有效磷有著更好地增加效果。這表明，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，要適量增加有機(jī)物料的施加量，從而達(dá)到更好的改良效果。

2.4 有機(jī)物料對(duì)土壤速效鉀的影響

圖4為加入有機(jī)物料后土壤在培養(yǎng)過(guò)程中速效鉀的變化趨勢(shì)。有機(jī)物料處理的土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照處理顯著提高，且也是隨著有機(jī)物料施加量增加而增加。在整個(gè)培養(yǎng)期間，各處理土壤速效鉀的變幅較小，基本穩(wěn)定。但是不同有機(jī)物料種類和用量對(duì)土壤速效鉀的貢獻(xiàn)差異大，以10.00 g·kg－1黃腐酸鉀處理對(duì)速效鉀的提升最為顯著，且其1.00 g·kg－1用量和10.00 g·kg－1用量的差距在幾個(gè)處理中最為明顯，這可能與黃腐酸鉀物料中自身鉀較高有關(guān)。但是10.00 g·kg－1與1.00 g·kg－1用量沼渣處理之間差距卻比較小。沼渣的含鉀水平與黃腐酸鉀無(wú)差異，說(shuō)明還受其他原因影響。山核桃林地大多土壤速效鉀偏低［3］，在生產(chǎn)中應(yīng)選擇含鉀量高且對(duì)土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加多的，從而能起到更好的作用。

2.5 有機(jī)物料對(duì)土壤pH值的影響

山核桃土壤加入不同有機(jī)物料進(jìn)行培養(yǎng)后對(duì)土壤pH值的影響如圖5所示。有機(jī)物料處理的土壤pH值始終比對(duì)照處理高，這說(shuō)明有機(jī)物料可以有效地提高土壤的pH值。隨著培養(yǎng)時(shí)間的變化，對(duì)照處理土壤pH值變化甚微；添加有機(jī)物料的土壤pH值經(jīng)歷快速上升（0~10 d），然后變緩（10~20 d），最后變化都較小，趨于穩(wěn)定（20~90 d）等階段。從圖5中也可看到：不同有機(jī)物料導(dǎo)致土壤pH值升高的幅度不同，且隨著有機(jī)物料施用量增加而升高。這表明在生產(chǎn)應(yīng)用中，這些有機(jī)物料提前幾天施用會(huì)達(dá)到更好的改良效果。在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中，10~90 d中施加肥得力對(duì)酸性土壤的改良均比添加其他幾種有機(jī)物料的效果更加明顯。雖然隨時(shí)間推移，不同處理的土壤pH值出現(xiàn)一定的波動(dòng)變化，但整體比較穩(wěn)定。如以培養(yǎng)結(jié)束時(shí)（90 d）的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，與對(duì)照處理相比10.00 g·kg－1用量的肥得力處理使土壤pH值上升最多， pH值升高了0.76個(gè)單位，竹炭、黃腐酸鉀次之，沼渣最少。

圖3 添加有機(jī)物料后土壤有效磷隨時(shí)間的變化趨勢(shì)Figure 3 Dynamic changes of soil available phosphorus affected by differentorganicmaterials

圖4 土壤中速效鉀的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)Figure 4 Dynamic changes of soil available potassium affected by differentorganicmaterials

2.6 有機(jī)物料對(duì)土壤鋁活性的影響

土壤交換性鋁主要是指以靜電引力被吸附于土壤固相表面的交換性鋁離子，是酸性土壤中常見(jiàn)的交換性陽(yáng)離子，也是土壤各類形態(tài)鋁轉(zhuǎn)化的重要環(huán)節(jié)，其包含有可使植物中毒的大量高活性單體鋁離子，常用來(lái)反映土壤中是否存在鋁毒。圖6顯示：經(jīng)有機(jī)物料處理的土壤交換性鋁質(zhì)量摩爾濃度顯著下降，各個(gè)處理始終比對(duì)照處理低，且隨著有機(jī)物料用量的增加鋁活性下降程度更加顯著，這表明有機(jī)物料的添加對(duì)土壤鋁的降低有重要的作用。與有機(jī)物料對(duì)土壤pH值的作用相似，從圖6中可以看到：在初始階段（0~10 d）土壤交換性鋁下降幅度最大，降幅高達(dá)168.20%（10.00 g·kg－1黃腐酸鉀），其后土壤交換性鋁下速度勢(shì)變緩。在整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中，可以看到10.00 g·kg－1黃腐酸鉀和10.00 g·kg－1肥得力處理對(duì)鋁的降低效果最佳，兩者與1.00 g·kg－1用量的差距也是最大的，在生產(chǎn)中一定的范圍內(nèi)，有機(jī)物料對(duì)土壤交換性能的影響程度隨有機(jī)物料加入量的增加而增大。以肥得力為例，當(dāng)加入量為10.00 g·kg－1時(shí)，土壤的活性鋁由對(duì)照的3.89 cmol·kg－1降低到0.72 cmol·kg－1，下降了81.50%。同時(shí)，這一變化趨勢(shì)與這些改良劑增加土壤pH值的趨勢(shì)基本一致，可見(jiàn)pH值提高可以有效地降低土壤鋁活性，進(jìn)而可以減少土壤交換性酸總量，起到良好的改善酸性土壤的作用［4,7］。

2.7 有機(jī)物料對(duì)土壤交換性酸的影響

各種有機(jī)物料的添加均降低了酸化山核桃林地土壤交換性酸質(zhì)量摩爾濃度（圖7），其變化趨勢(shì)與土壤活性鋁下降趨勢(shì)、土壤pH值的上升變化基本一致。各個(gè)處理始終低于對(duì)照處理，且隨著有機(jī)物料用量的增加下降程度更加顯著。其中肥得力、黃腐酸鉀的添加使土壤交換性酸最終降至1.27和1.42 cmol· kg－1，比對(duì)照降低了70.30%和66.80%。從整個(gè)培養(yǎng)周期來(lái)看，有機(jī)物料的添加對(duì)土壤交換性酸質(zhì)量摩爾濃度的影響在培養(yǎng)初期最顯著，尤其是0~10 d階段，出現(xiàn)急劇下降的趨勢(shì)，10.00 g·kg－1用量肥得力處理下降幅最大，降幅高達(dá)95.60%。此后有機(jī)物料處理降幅變緩，到30 d以后只有10.00 g·kg－1用量肥得力處理的土壤交換性酸繼續(xù)呈下降態(tài)勢(shì)，其他各有機(jī)物料處理的土壤交換性酸基本不變。

2.8 不同有機(jī)物料對(duì)山核桃林果實(shí)產(chǎn)量的影響

作物的產(chǎn)量受多種因素影響，植物葉片作為最重要的營(yíng)養(yǎng)器官，擔(dān)負(fù)著光合作用以及將光合產(chǎn)物輸送到果實(shí)的重要作用，健康的根系和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)是提高作物產(chǎn)量的保障。山核桃大田試驗(yàn)的結(jié)果表明，有機(jī)物料對(duì)山核桃根系及營(yíng)養(yǎng)葉片生長(zhǎng)狀況的改良作用在當(dāng)年就有明顯效果，但是對(duì)當(dāng)年山核桃產(chǎn)量沒(méi)有作用，土壤改良效果在第2年才開(kāi)始顯現(xiàn)。在山核桃坐果期（6月）、收獲期（9月）和落葉期（11月）的跟蹤調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，各有機(jī)物料處理下山核桃根系均長(zhǎng)出新根，葉片數(shù)量增多，葉片顏色增綠，新枝增加。不同有機(jī)物料對(duì)嚴(yán)重退化山核桃林次年產(chǎn)量的增加影響順序?yàn)辄S腐酸鉀＞肥得力＞竹炭（圖8）。竹炭、肥得力和黃腐酸鉀等使山核桃平均產(chǎn)量分別為5.20，6.00和7.10 kg·株－1，產(chǎn)量分別比對(duì)照處理（3.00 kg·株－1）提高了42.00%，50.00%和58.00%，均達(dá)到顯著差異水平（P＜0.05）。不同有機(jī)物料之間對(duì)山核桃產(chǎn)量的影響雖然沒(méi)有達(dá)到5.00%顯著水平，但黃腐酸鉀處理比竹炭產(chǎn)量明顯高，達(dá)到10.00%顯著性水平差異。

圖5 添加有機(jī)物料后土壤pH值隨時(shí)間的變化趨勢(shì)Figure 5 Dynamic changes of soil pH affected by different organic materials

圖6 土壤交換性鋁培養(yǎng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化Figure 6 Dynamic changes of soil exchange Al3+affected by differentorganicmaterials

圖7 添加有機(jī)物料后土壤交換性酸隨時(shí)間的變化趨勢(shì)Figure 7 Dynamic changes of soil exchangeable acid affected by differentorganicmaterials

圖8 有機(jī)物料對(duì)山核桃林果實(shí)產(chǎn)量的影響Figure 8 Effect of organic materials on nut yield of Carya cathayensis forest

3 討論

有機(jī)物料添加后，土壤pH值的變化主要是由于有機(jī)物料中堿性物質(zhì)的釋放以及土壤中的氮轉(zhuǎn)化過(guò)程決定的［7］。有研究表明：植物物料對(duì)土壤酸度的改良效果受以下幾方面因素的影響：①植物物料中灰化堿的釋放直接中和土壤的酸度；②微生物分解植物物料，有機(jī)氮礦化消耗質(zhì)子，提高了土壤的pH值；③礦化產(chǎn)生的銨態(tài)氮（NH4+-N）的硝化作用會(huì)釋放質(zhì)子，導(dǎo)致土壤pH值降低。本次培養(yǎng)試驗(yàn)施加有機(jī)物料的處理，在短時(shí)間內(nèi)土壤pH值有明顯地上升，到后期pH值趨于穩(wěn)定，這與有機(jī)物料自身pH值較高有一定關(guān)系。有機(jī)物料也能提高土壤有機(jī)質(zhì)，試驗(yàn)中添加有機(jī)物料的各個(gè)處理有機(jī)質(zhì)均高于對(duì)照處理，10.00 g·kg－1用量處理比1.00 g·kg－1用量處理提升效果更加明顯，其中10.00 g·kg－1用量沼渣處理的效果最好，這可能與沼渣中有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。

有機(jī)物料中含有一定量的礦質(zhì)養(yǎng)分，可以顯著提高土壤養(yǎng)分水平。試驗(yàn)結(jié)果表明：有機(jī)物料可以不同程度地提高土壤的堿解氮、有效磷和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)。肥得力作為一種生物有機(jī)肥，可以增加土壤中的微生物數(shù)量，同時(shí)也為土壤微生物提供豐富的碳源和生長(zhǎng)物質(zhì)，從而加速物料的分解和養(yǎng)分釋放，提高土壤肥力。竹炭作為一種生物炭，可以增加土壤對(duì)氨（NH3）和銨（NH4+）的吸收［9］，減少二氧化氮的排放以及硝酸根（NO3-）的流失，從而影響氮循環(huán)［10－11］。本試驗(yàn)的土壤為酸性土壤，鐵、鋁活性高，易與磷形成難溶性的鐵磷和鋁磷，甚至有效性更低的閉蓄態(tài)磷，使土壤磷絕大部分轉(zhuǎn)化為固定態(tài)磷［12］。加入有機(jī)物料后，土壤pH值增加，活性鐵、鋁減少。添加有機(jī)物料不僅降低土壤對(duì)磷的吸附能力，而且降低吸附磷在土壤表面的鍵合能力，使吸附磷的有效性提高［13］。此外，有機(jī)質(zhì)在分解過(guò)程中產(chǎn)生有機(jī)酸不僅能促進(jìn)土壤中磷的活化，而且還能減少無(wú)機(jī)磷的固定，提高無(wú)機(jī)磷肥的效果［14－15］。本試驗(yàn)供試土壤原始有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，通過(guò)添加有機(jī)物料提高了土壤有效磷水平，以10.00 g·kg－1用量的沼渣和肥得力效果最佳。施加不同用量的有機(jī)物料也提高了土壤速效鉀水平，這可能由于有機(jī)物料本身含有大量的鉀元素，如黃腐酸鉀等。從培養(yǎng)曲線來(lái)看，培養(yǎng)期間土壤速效鉀水平基本穩(wěn)定，表明有機(jī)物料中的鉀都是速效的，與有機(jī)物料的礦化沒(méi)有關(guān)系，統(tǒng)計(jì)結(jié)果也顯示有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與速效鉀沒(méi)有相關(guān)性（表3）。大田試驗(yàn)中山核桃生長(zhǎng)及產(chǎn)量情況表明：黃腐酸鉀、肥得力對(duì)山核桃土壤的改良效果好于竹炭，意味著這些土壤改良劑的改良作用不僅僅在于土壤酸和鋁的中和，還與其他土壤肥力性質(zhì)的改良有關(guān)。與竹炭相比，黃腐酸鉀、肥得力主要與傳統(tǒng)有機(jī)肥性質(zhì)接近，其中的有機(jī)質(zhì)易于礦化，而竹炭則穩(wěn)定。有機(jī)肥的礦化可能更有利于改善山核桃根際土壤理化性質(zhì)和微生物環(huán)境，有待進(jìn)一步研究。

通過(guò)對(duì)整個(gè)培養(yǎng)試驗(yàn)所有土壤的各個(gè)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析（表3）可以看出，許多指標(biāo)之間存在不同程度的相關(guān)關(guān)系。土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀相互之間，大多達(dá)到顯著或極顯著正相關(guān)性；土壤的氮、磷、鉀與pH值之間呈極顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)比較高，表明有機(jī)物料在改良土壤酸性的同時(shí)，能夠給土壤提供豐富的速效養(yǎng)分。除了與土壤有機(jī)質(zhì)沒(méi)有顯著相關(guān)外，土壤交換性鋁與其他幾個(gè)化學(xué)指標(biāo)之間都達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)，隨著土壤氮、磷、鉀、pH值水平的提高，土壤交換性鋁質(zhì)量摩爾濃度下降。交換性酸與土壤氮、磷、鉀、pH值之間達(dá)到極顯著負(fù)相關(guān)，與交換性鋁則具有極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

表3 山核桃土壤化學(xué)性質(zhì)相關(guān)性分析Table 3 Relationships among soil chemical properties of Carya cathayensis forests

加入不同有機(jī)物料后土壤交換性鋁變化趨勢(shì)與土壤pH值的變化是相關(guān)的，土壤pH值升高后，可溶性鋁溶解度降低，使得鋁離子（Al3+）發(fā)生沉淀。從試驗(yàn)結(jié)果中可以看出：有機(jī)物料對(duì)交換性鋁的降低幅度隨有機(jī)物料施入量的增加而變大。鋁是土壤中非?；钴S的元素，隨著pH值的增加，鋁會(huì)發(fā)生一系列的水解、聚合、沉淀等反應(yīng)，同時(shí)鋁具有較強(qiáng)的配位能力，能與多種陰離子形成配位絡(luò)合物，從而提高鋁的可溶性。有機(jī)物料的添加可以有效地降低土壤交換性酸與鋁飽和度，主要是中和了土壤酸度、增加土壤pH值，從植物物料中釋放的鹽基離子增加土壤交換性鹽基離子質(zhì)量摩爾濃度［16］。在達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的自然條件下，酸性土壤的酸度主要由交換性鋁引起，交換性氫所占比例較?。?7］。從試驗(yàn)結(jié)果看，土壤中交換性鋁占交換性酸的90.00%以上，這主要是土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)交換性酸的貢獻(xiàn)，添加有機(jī)物料使有機(jī)質(zhì)增加，同時(shí)有機(jī)質(zhì)與鋁絡(luò)合也可有效地降低交換性鋁的質(zhì)量摩爾濃度。有機(jī)物料的添加可以增加養(yǎng)分釋放，顯著提高土壤養(yǎng)分，提高土壤pH值，改善土壤微生物的碳源利用，增強(qiáng)土壤生物活性，從而提升土壤品質(zhì)。

4 結(jié)論

有機(jī)物料資源豐富，種類繁多，廉價(jià)易得，比較適合山核桃林地土壤，對(duì)山核桃土壤的肥力性質(zhì)有顯著影響，可以有效地改良酸性土壤。可以概括為：①添加有機(jī)物料可調(diào)節(jié)土壤酸度，能明顯提高土壤pH值，同時(shí)也可增加土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀和堿解氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且隨著施用量的增加，效果更加顯著。②有機(jī)物料的添加可以有效地降低土壤交換性鋁，可以有效緩解土壤鋁對(duì)植物的毒害。③大田試驗(yàn)結(jié)果表明，所用有機(jī)物料顯著改善山核桃生長(zhǎng)狀況，提高產(chǎn)量。

［1］ 吳偉文，麻耀強(qiáng)，吳偉志.論杭州市山核桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與對(duì)策［J］.浙江林業(yè)科技，2003，23（3）：57－60.

WUWeiwen,MA Yaoqiang,WUWeizhi.About development and countermeasures for hickory nut［J］.JZhejiang For Sci Technol,2003,23（3）:57－60.

［2］ 洪游游，唐小華，王慧.山核桃林土壤肥力的研究［J］.浙江林業(yè)科技，1997，17（6）：1－8.

HONG Youyou,TANG Xiaohua,WANG Hui.Study on soil fertility of Carya cathayensis forests［J］.JZhejiang For Sci Technol,1997,17（6）:1－8.

［3］ 張春苗，張有珍，姚芳，等.臨安山核桃主產(chǎn)區(qū)土壤pH值和有效養(yǎng)分的時(shí)空變化［J］.浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，28（6）：845－849.

ZHANG Chunmiao,ZHANG Youzhen,YAO Fang,et al.Temporal and spatial variation of soil pH and nutrient availability for Carya cathayensis orchards in Lin’an［J］.JZhejiang A＆FUniv,2011,28（6）:845－849.

［4］ XU Renkou,COVENTRY D R.Soil pH changes associated with lupin and wheat plantmaterials incorporated in a redbrown earth soil［J］.Plant Soil,2003,250（1）:113－119.

［5］ 姜軍，徐仁扣，李九玉，等.2種植物物料改良酸化茶園土壤的初步研究［J］.土壤，2007，39（2）：322－324.

JIANG Jun,XU Renkou,LIJiuyu,et al.Preliminary study on amelioration of an acid soil from a tea garden by plant materials［J］.Soils,2007,39（2）:322－324.

［6］ 謝少華，宗良綱，褚慧，等.不同類型生物質(zhì)材料對(duì)酸化茶園土壤的改良效果［J］.茶葉科學(xué)，2013，33（3）：279－288.

XIE Shaohua,ZONG Lianggang,CHU Hui,et al.Effects of different biomassmaterials on the amelioration of acidic tea garden soil［J］.JTea Sci,2013,33（3）:279－288.

［7］ 王磊，汪玉，楊興倫，等.有機(jī)物料對(duì)強(qiáng)酸性茶園土壤的酸度調(diào)控研究［J］.土壤，2013，45（3）：430－436.

WANG Lei,WANG Yu,YANG Xinglun,et al.Use of crop residues to ameliorate soil acidity in a tea garden soil［J］. Soils,2013,45（3）:430－436.

［8］ 袁金華，徐仁扣.稻殼制備的生物質(zhì)炭對(duì)紅壤和黃棕壤酸度的改良效果［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，26（5）：472－476.

YUAN Jinhua,XU Renkou.Effects of rice-hull based biochar regulating acidity of red soil and yellow brown soil［J］. JEcol Rural Environ,2010,26（5）:472－476.

［9］ 魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000：30－163.

［10］ WANG Jinyang,PAN Xiaojian,LIU Yinglie,et al.Effects of biochar amendment in two soils on greenhouse gas emissions and crop production［J］.Plant Soil,2012,360（1/2）:287－298.

［11］ 周志紅，李心清，邢英，等.生物炭對(duì)土壤氮素淋失的抑制作用［J］.地球與環(huán)境，2011，39（2）：278－284.

ZHOU Zhihong,LIXinqing,XING Ying,et al.Effect of biochar amendment on nitrogen leaching in soil［J］.Earth Environ,2011,39（2）:278－284.

［12］ 李際會(huì)，呂國(guó)華，白文波，等.改性生物炭的吸附作用及其對(duì)土壤硝態(tài)氮和有效磷淋失的影響［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2012，33（2）：220－225.

LIJihui,LüGuohua,BAIWenbo,et al.Effect ofmodified biochar on soil nitrate nitrogen and available phosphorus leaching［J］.Chin JAgrometeorol,2012,33（2）:220－225.

［13］ 張祥，王典，姜存?zhèn)}，等.生物碳對(duì)我國(guó)南方紅壤和黃棕壤理化性質(zhì)的影響［J］.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，21（8）：979－984.

ZHANG Xiang,WANG Dian,JIANG Cuncang,et al.Effect of biochar on physicochemical properties of red and yellow brown soils in the South China Region［J］.Chin JEco-Agric,2013,21（8）:979－984.

［14］ 馬良，徐仁扣.pH和添加有機(jī)物料對(duì) 3種酸性土壤中磷吸附-解吸的影響［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，26（6）：596－599.

MA Liang,XU Renkou.Effects of regulation of pH and application of organicmaterials on adsorption and desorption of phosphorus in three types of acid soils［J］.JEcol Rural Environt,2010,26（6）:596－599.

［15］ 趙曉齊，魯如坤.有機(jī)肥對(duì)土壤磷素吸附的影響［J］.土壤學(xué)報(bào)，1991，28（1）：7－13.

ZHAO Xiaoqi,LU Rukun.Effect of organicmanures on soil phosphorus adsorption［J］.Acta Pedol Sin,1991,28（1）: 7－13.

［16］ HOLFORD IC R,MATTINGLY G E G.The high-and low-energy phosphate adsorbing surfaces in calcareous soils［J］.Europ JSoil Sci,1975,26（4）:407－417.

［17］ 李九玉，王寧，徐仁扣.工業(yè)副產(chǎn)品對(duì)紅壤酸度改良的研究［J］.土壤，2009，41（6）：932－939.

LIJiuyu,WANG Ning,XU Renkou.Amelioration of industrial by-products on soil acidity in red soil［J］.Soils,2009, 41（6）:932－939.

Effect of organicmaterials on improvement of Carya cathayensis forest acidic soil

SHIHongjing1,MA Shanshan1,ZHAO Keli1,YE Liqian2,LIHao3,SHEN Ying1,ZHAOWeiming3,YE Zhengqian1
（1.Key Laboratory of Soil Contamination Bioremediation of Zhejiang Province,School of Environmental and Resource Sciences,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China;2.Tuankou People’s Government in Lin’an City of Zhejiang Province,Lin’an 311325,Zhejiang,China;3.Hangzhou Academy of Forestry,Hangzhou 310020, Zhejiang,China）

To study the effects of different organic materials （namely biogas residue;Feideli,a commercial organic fertilizer;potassium humate;and bamboo-char）for improving acidic soils in a Carya cathayensis forest, an incubation experiment and a field study were carried out.In the incubation experiment,mixtures of soilwith each of the organic materials at three application rates （0,1 and 10 g·kg－1）were incubated at 25℃.Each treatment were replicated 4 times.Completely randomized design was used.Soil samples were collected at 0, 10,20,30,60 and 90 d.Based on the incubation experiment,bamboo-char,Feideliand potassium humatewere used in the field experiment,at the rate of 2 kg·tree－1,and the blank was as ck.Four treatments with 6 replicates were randomly designed.Results showed that application of organic materials not only improved soil pH from 4.41 to 5.17 and soil exchangeable base content,but also significantly decreased （P＜0.05）soil acidity. Also,soil exchangeable Alwas reduced from 3.94 cmol·kg－1to 0.72 cmol·kg－1,a decrease of 81.70%.Mean-while,organic material increased the content of soil available N,P,K,and soil organic matter （SOM）with SOM increasing 100.70%and N increasing 104.70%;soil available P reached 22.34 mg·kg－1and K attained 230.83 mg·kg－1ormore than doubling.Results from the field experiment showed that organic materials significantly improved growth and nut yield （P＜0.05）,and the nut yield increasewas in the order of potassium humate＞Feideli＞bamboo-char.Overall,the effect of potassium humate wasmore effective than other organic materials on soil acidity improvement.［Ch,8 fig.3 tab.17 ref.］

forest soil science;Carya cathayensis;organicmaterials;soil acidification;soil improvement

S714.6

A

2095-0756（2017）04-0670-09

10.11833/j.issn.2095-0756.2017.04.013

2016-07-12；

2016-09-14

浙江省科學(xué)技術(shù)公益項(xiàng)目（2015C33051）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41201323）；浙江省林業(yè)科研成果推廣項(xiàng)目（2013B13）；浙江農(nóng)林大學(xué)科學(xué)研究發(fā)展基金資助項(xiàng)目（2005FR053）

石紅靜，從事土壤與環(huán)境研究。E-mail：1114963937@qq.com。通信作者：葉正錢，教授，博士，從事土壤、植物營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境生態(tài)研究。E-mail：634688180@qq.com