楊小敏，司 華，高 鵬，簡(jiǎn)紅忠，楊 霄，崔 寧，余正軍，張庚龍

（漢中市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣與培訓(xùn)中心，陜西 漢中 723000）

0 引言

從20世紀(jì)80年代至今，中國(guó)農(nóng)田土壤酸化問(wèn)題日趨嚴(yán)重，土壤pH平均下降了0.5個(gè)單位[1]，長(zhǎng)期過(guò)量施用化學(xué)氮肥是加劇農(nóng)田土壤酸化的主要因素之一[2-4]，這主要是施入土壤中的氮肥發(fā)生NH4+的硝化反應(yīng)和NO3-的淋溶作用所引起的。中藥材元胡是陜西南部漢中市城固縣農(nóng)戶主要增收項(xiàng)目之一，種植歷史已有40余年，種植面積穩(wěn)定在6000 hm2，占全國(guó)總面積的65%以上。元胡主要種植在城固縣漢江、湑水河、南沙河、文川河沿岸，種植土壤以沙壤土為主，種植制度為元胡-水稻輪作。為追求更高產(chǎn)量，農(nóng)戶大量施用化學(xué)肥料，尤其是氮肥的過(guò)量施用，引起元胡適生區(qū)土壤酸化問(wèn)題。據(jù)耕地質(zhì)量等級(jí)調(diào)查結(jié)果顯示，該地區(qū)元胡種植區(qū)域平均土壤酸堿度已由第二次土壤普查的pH 6.0下降至pH 5.3。酸化不僅制約了元胡的可持續(xù)發(fā)展，也影響了下一季糧食作物水稻的生長(zhǎng)。

施用土壤改良劑是提高土壤pH的有效措施，已有大量研究表明，施用生石灰[5-6]、堿性肥料[7-9]、土壤調(diào)理劑[10]、生物炭[11-12]等改良劑能有效改良酸性土壤，為此，本試驗(yàn)研究在元胡-水稻輪作下，設(shè)置旱作季（元胡季）施用石灰、鈣鎂磷肥、酸性土壤調(diào)理劑3種不同改良劑和旱水兩季（元胡-水稻兩季）均施用3種改良劑對(duì)酸化土壤的改良效果，以及對(duì)元胡和水稻產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)效益的影響，以期為選擇適宜的土壤改良劑提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地位于城固縣上元觀鎮(zhèn)嵩山寺村，107.22889°E，33.05611°N。海拔 481 m，年降水量823 mm，年平均氣溫14.3℃，無(wú)霜期241天，≥5℃活動(dòng)積溫4896.3℃；主要的土壤類型有沙土、沙壤土，耕層土壤基本理化性狀為：有機(jī)質(zhì)32.4 mg/kg，全氮1.13 g/kg，有效磷11.4 mg/kg，pH 5.03，速效鉀58.8 mg/kg，種植結(jié)構(gòu)為元胡-水稻輪作。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)分為2個(gè)方案：方案一為元胡-水稻輪作下，僅在元胡季施用改良劑，設(shè)4個(gè)處理，處理1為對(duì)照，只施用化肥；處理2為增施石灰；處理3為増施鈣鎂磷肥，處理4為増施酸性土壤調(diào)理劑；不同改良劑用量均為1500 kg/hm2。方案二為元胡-水稻輪作下，在元胡-水稻兩季中均施用改良劑，該方案中元胡季不同改良劑用量與方案一相同，水稻季不同改良劑用量均為750 kg/hm2。具體處理編號(hào)及改良劑用量見(jiàn)表1。

表1 不同處理改良劑用量 kg/hm2

1.3 大田試驗(yàn)管理

方案一和方案二所有處理在同一塊大田中開(kāi)展，試驗(yàn)共計(jì)7個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，試驗(yàn)小區(qū)面積30 m2。全部處理氮磷鉀肥料施用量相同。元胡季：氮肥(N)270kg/hm2，磷肥(P2O5)180kg/hm2，鉀肥(K2O)270kg/hm2，元胡季氮肥分2次施用，底肥:追肥=8:2；磷肥分2次施用，底肥:追肥=8:2；鉀肥和不同的改良劑均作為底肥一次性施入土壤后進(jìn)行翻耕。水稻季：氮肥(N)120 kg/hm2，磷肥(P2O5)75 kg/hm2；水稻季氮肥分兩次施用，底肥:追肥=7:3；磷肥和不同的改良劑均作為底肥一次性施入土壤后進(jìn)行翻耕。

田間試驗(yàn)中病蟲(chóng)防治、除草按照當(dāng)?shù)匾话戕r(nóng)田進(jìn)行管理。元胡季采用簡(jiǎn)易水肥一體化裝置進(jìn)行灌水，以防小區(qū)間串水，水稻季各處理小區(qū)起壟后用塑料薄膜包住田坎。所有處理元胡種植時(shí)間為2019年10月3日，收獲時(shí)間為2020年5月4日；水稻插秧時(shí)間為2020年5月28日，收獲時(shí)間為2020年9月5日。

1.4 試驗(yàn)材料

氮肥為尿素(N≥46%)、磷肥為重過(guò)磷酸鈣(P2O5≥43%)、鉀肥為硫酸鉀肥(K2O≥50%)，改良劑分別為鈣鎂磷肥（湖北放馬山中磷礦業(yè)有限公司，P2O5≥12%，含有鈣、鎂、硅中微量元素）、生石灰（市面采購(gòu)，塊狀，白色）、天象牌酸性土壤調(diào)理劑（主要元素含量K2O≥2.0%、CaO≥25.0%、MgO≥5%、SiO2≥10.0%、pH 11～13）。

1.5 取樣與測(cè)定

分別在元胡季和水稻季作物成熟后進(jìn)行田間實(shí)際產(chǎn)量測(cè)定。收獲后采集耕層(0～20 cm)土壤樣品，風(fēng)干后磨細(xì)過(guò)篩，測(cè)定土壤pH、有效磷、速效鉀、交換性鈣、鎂離子。具體檢測(cè)方法參照鮑士旦《土壤農(nóng)化分析》[13]。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)用SPPS 22.0進(jìn)行各處理的基本運(yùn)算和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤理化性狀影響

2.1.1 土壤pH由表2可以看出，元胡收獲后，兩個(gè)方案中，3種改良劑對(duì)土壤pH提高范圍為0.30～0.41，與對(duì)照相比均達(dá)到了顯著水平，但不同改良劑處理之間差異不顯著。水稻收獲后，方案一中，石灰處理較對(duì)照pH顯著提高，鈣鎂磷肥和酸性土壤調(diào)理劑與對(duì)照無(wú)顯著差異；方案二中，三種調(diào)理劑土壤pH均顯著高于對(duì)照，石灰處理土壤pH最高，其次為鈣鎂磷肥。對(duì)比方案一和二，在水稻季繼續(xù)施用改良劑，水稻收獲后，土壤pH均顯著高于僅在元胡季施用改良劑的處理，這說(shuō)明石灰、鈣鎂磷肥、酸性土壤調(diào)理劑在水旱輪作中連續(xù)施用比單在旱作季施用提升土壤pH效果好。

表2 不同處理對(duì)土壤pH影響

2.1.2 土壤有效磷 元胡收獲后，不同處理對(duì)土壤有效磷含量影響結(jié)果表明（表3），與對(duì)照相比，2個(gè)方案中僅鈣鎂磷肥處理顯著提高了土壤有效磷含量，石灰和酸性土壤調(diào)理劑對(duì)其影響不大，這與鈣鎂磷肥的制作原料磷礦石有關(guān)。水稻收獲后，方案一中，也僅有鈣鎂磷肥處理土壤有效磷含量顯著高于對(duì)照；方案二中，在水田中施用不同改良劑，仍以鈣鎂磷肥處理效果最顯著，其次為酸性土壤調(diào)理劑，施用石灰后，土壤有效磷略有上升，但未達(dá)到顯著水平。從2個(gè)方案結(jié)果來(lái)看，鈣鎂磷肥在旱季作物中單施、在水旱連作中連續(xù)施用，均能有效提高土壤有效磷含量；石灰和酸性土壤調(diào)理劑則在水田中施用對(duì)提升土壤有效磷含量有效果。

表3 不同處理對(duì)土壤有效磷含量的影響 mg/kg

2.1.3 土壤速效鉀 不同處理對(duì)土壤速效鉀含量影響結(jié)果表明（表4），元胡收獲后，2個(gè)方案中，與對(duì)照相比，僅酸性土壤調(diào)理劑處理提高土壤速效鉀含量效果達(dá)到顯著水平，這主要是因?yàn)樗嵝酝寥勒{(diào)理劑原料之一是鉀長(zhǎng)石。水稻收獲后，方案一中三個(gè)改良劑處理與對(duì)照相比，無(wú)明顯差異；方案二中在水稻上施用三種改良劑，均能顯著提高土壤速效鉀含量，以酸性土壤改良劑效果最好，鈣鎂磷肥次之。從方案一和方案二中可以看出，水稻收獲后的土壤速效鉀含量低于元胡收獲后，說(shuō)明水旱輪作下，土壤鉀素有所損失；但在水田中繼續(xù)應(yīng)用鈣鎂磷肥、酸性土壤調(diào)理劑，其土壤速效鉀含量要顯著高于方案一中單季施用相同改良劑的處理，表明這2種改良劑可補(bǔ)充土壤中鉀元素。

表4 不同處理對(duì)土壤速效鉀含量的影響 mg/kg

2.1.4 土壤交換性鈣 從表5中可以看出，元胡收獲后，方案一和方案二結(jié)果都顯示，與對(duì)照相比，3種改良劑均能顯著提高土壤交換性鈣離子含量，這主要與3種改良劑原材料中都含有鈣離子有關(guān)，但3種改良劑處理之間差異不顯著。水稻收獲后，在方案一中水稻季不施用改良劑處理與對(duì)照無(wú)差異，方案二中水稻季繼續(xù)施用不同改良劑與對(duì)照相比，均能顯著增加土壤交換性鈣離子含量，也顯著高于方案一中水稻季不施用改良劑處理；因此，在水旱輪作中連續(xù)施用石灰、鈣鎂磷肥、酸性土壤調(diào)理劑對(duì)提升土壤交換性鈣離子含量效果較單季施用好。

表5 不同處理對(duì)土壤交換性鈣的影響 mg/kg

2.1.5 土壤交換性鎂 不同處理對(duì)土壤交換性鎂離子的影響結(jié)果表明（表6），元胡收獲后，2個(gè)方案中鈣鎂磷肥和酸性土壤調(diào)理劑都能顯著提高土壤交換性鎂離子，而施用石灰效果不顯著，這與鈣鎂磷肥、酸性土壤調(diào)理劑原料含MgO有關(guān)；水稻收獲后，方案一中，水稻季不施用改良劑處理與對(duì)照相比，土壤交換性鎂無(wú)顯著差異；方案二中，繼續(xù)施用鈣鎂磷肥和酸性土壤調(diào)理劑處理能顯著增加土壤交換性鎂含量，石灰處理與對(duì)照無(wú)顯著差異；由此可見(jiàn)，在水旱輪作中連續(xù)施用鈣鎂磷肥和酸性土壤調(diào)理劑對(duì)提升土壤交換性鎂離子含量效果較單季施用好。

表6 不同處理對(duì)土壤交換性鎂的影響 mg/kg

2.2 元胡增產(chǎn)效果和經(jīng)濟(jì)效益

從表7中可以看出，方案一和方案二均顯示石灰、鈣鎂磷肥和酸性土壤調(diào)理劑能顯著提高元胡的收獲產(chǎn)量，增產(chǎn)率在8.2%～15.0%，2個(gè)方案中增產(chǎn)效果最好的為酸性土壤調(diào)理劑、其次為鈣鎂磷肥，但二者之間無(wú)顯著差異。按照元胡當(dāng)季收購(gòu)價(jià)格，去除不同改良劑成本后，施用改良劑較對(duì)照均能增加元胡收益，其中，施用鈣鎂磷肥新增收益最高，2個(gè)方案平均為9748元/hm2，酸性土壤調(diào)理劑新增收益次之，為7739元/hm2，施用石灰新增收益較小，為5976.5元/hm2。

表7 不同處理對(duì)元胡增產(chǎn)效果和經(jīng)濟(jì)效益影響

2.3 水稻增產(chǎn)效果和經(jīng)濟(jì)效益

從表8可以看出，方案一中，僅在元胡季施用改良劑對(duì)水稻產(chǎn)量無(wú)顯著影響。方案二中，元胡-水稻兩季連續(xù)施用不同改良劑均能顯著提升水稻產(chǎn)量，與方案一中處理1對(duì)照相比，施用石灰增產(chǎn)率為8.31%，鈣鎂磷肥增產(chǎn)率為17.7%，酸性土壤調(diào)理劑增產(chǎn)率為19.4%，鈣鎂磷肥和酸性土壤調(diào)理劑之間差異不顯著；與方案一中僅在元胡季單施相同改良劑處理相比，石灰增產(chǎn)率為8.1%，鈣鎂磷肥增產(chǎn)17.0%，酸性土壤調(diào)理劑增產(chǎn)17.3%，說(shuō)明連續(xù)施用3種改良劑較僅在元胡季施用改良劑對(duì)水稻增產(chǎn)效果顯著。按照水稻當(dāng)季收購(gòu)價(jià)格，去除不同改良劑成本后，方案二中施用鈣鎂磷肥處理新增收益最高，為3198.0元/hm2，其次是酸性土壤調(diào)理劑處理，新增收益為2023.5元/hm2，石灰處理新增收益為1351.5元/hm2。

表8 不同處理對(duì)水稻增產(chǎn)效果和經(jīng)濟(jì)效益影響

3 結(jié)論

陜南中藥材元胡-水稻輪作酸化土壤改良中，在旱作季和水田季中連續(xù)施用鈣鎂磷肥能顯著提升土壤pH、土壤有效磷、交換性鈣鎂、兩季作物產(chǎn)量和新增純收益。鈣鎂磷肥作為傳統(tǒng)的優(yōu)秀肥料品種，能補(bǔ)充中微量元素，也兼具經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，因此元胡-水稻輪作下推薦應(yīng)用鈣鎂磷肥。

4 討論

（1）本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，元胡-水稻輪作下，在元胡季施用石灰、鈣鎂磷肥、土壤調(diào)理劑能顯著提升土壤pH、交換性鈣，該結(jié)果與之前的很多研究結(jié)論一致[5,8-9]，這主要是因?yàn)樵囼?yàn)中石灰、鈣鎂磷肥、酸性土壤調(diào)理劑均屬于含有碳酸鈣、氧化鈣或氫氧化鈣等石灰類物質(zhì)，施入土壤后，能中和土壤酸性[14]，提升土壤pH。周武先[15]在中藥材川黨參研究的試驗(yàn)表明，生石灰和鈣鎂磷肥用量為1‰～4‰時(shí)，土壤pH分別提高0.88～2.02個(gè)單位和0.23～1.19個(gè)單位。本試驗(yàn)中3種改良劑原材料中都含有鈣離子，施入土壤后還能顯著提升土壤中交換性鈣離子含量，文星等[6]的酸性水稻土培養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，石灰、鈣鎂磷肥能在短期內(nèi)提升土壤交換性鈣離子含量。本試驗(yàn)還表明在元胡上施用鈣鎂磷肥能顯著提升土壤有效磷含量，施用酸性土壤調(diào)理劑能顯著提升速效鉀含量，2種改良劑均能顯著提升土壤交換性鎂含量，這也與改良劑的加工原料有關(guān)。

（2）元胡-水稻輪作下，在水稻季繼續(xù)施用750 kg/hm23種改良劑，提升土壤pH、交換性鈣、鎂離子效果要高于僅在元胡季施用，這與吳宇佳[16]在海南水稻-四季豆輪作試驗(yàn)結(jié)果一致，其試驗(yàn)結(jié)果表明，連續(xù)施用土壤改良劑比單季施用的作物產(chǎn)量更高，土壤pH升高更快，土壤交換性鈣、交換性鎂得到更快提升。鈣鎂磷肥繼續(xù)在水稻上施用后能提高水稻季土壤有效磷和速效鉀含量，酸性土壤調(diào)理劑則能提高土壤速效鉀含量，這均與改良劑的制作原材料有關(guān)。

（3）改良劑對(duì)元胡-水稻兩季作物的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益結(jié)果表明，連續(xù)施用石灰、鈣鎂磷肥、酸性土壤調(diào)理劑后能顯著增加兩季作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，這與改良劑提升土壤pH、提高土壤大中微量元素含量，促進(jìn)了元胡和水稻的生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)，研究結(jié)果與周武先等[17]研究鈣鎂磷肥對(duì)川黨參產(chǎn)量影響和段媛媛等[18]研究鈣鎂磷肥對(duì)連作大黃產(chǎn)量影響的結(jié)果類似。本試驗(yàn)兩季作物新增收益均以施用鈣鎂磷肥最高，這主要是因?yàn)橄噍^于酸性土壤調(diào)理劑，鈣鎂磷肥價(jià)格更低，因此在今后生產(chǎn)實(shí)踐中，更易推廣應(yīng)用。