礦物土壤改良劑對酸性紅壤改良的影響

發(fā)布時間：2022-02-09所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1596次

摘 要： 摘要：利用物理方法對白云石、牡蠣殼等進(jìn)行機(jī)械活化處理，提高其化學(xué)活性。通過盆栽試驗，研究磷礦粉、白云石、牡蠣殼和有機(jī)肥及活化處理對酸性土壤的調(diào)節(jié)作用和對玉米生長效果的影響。結(jié)果表明，與不施土壤調(diào)理劑處理相比，施用土壤調(diào)理劑均能提高土壤pH，降低酸性土

　　摘要：利用物理方法對白云石、牡蠣殼等進(jìn)行機(jī)械活化處理，提高其化學(xué)活性。通過盆栽試驗，研究磷礦粉、白云石、牡蠣殼和有機(jī)肥及活化處理對酸性土壤的調(diào)節(jié)作用和對玉米生長效果的影響。結(jié)果表明，與不施土壤調(diào)理劑處理相比，施用土壤調(diào)理劑均能提高土壤pH，降低酸性土壤交換性鋁含量，增加土壤交換性鈣和交換性鎂含量。其 中 磷 礦 粉 與 2 倍白云石粉配施效果最好，各指標(biāo)較空白處理分別提高 19.56%，降 低25.94%，增加151.22%，87.65%。施用土壤調(diào)理劑處理對玉米植株的生長也有明顯效果，均能提高玉米苗期的株高，增加玉米鮮重、地上部干重 和 根 冠 比。有 機(jī) 肥 處 理、活化白云石處理以及超細(xì)牡蠣殼粉效果較佳，其中有機(jī)肥處理效果最為顯著，分別在株高、鮮重和根冠比較空白增加99.16%，252.16%，49.06%。

　　關(guān)鍵詞：酸性土壤;礦物土壤改良劑;酸堿度;生物量

　　土壤酸化是土壤的障礙因素之一，酸性土壤面積在中國約有2億hm2[1]，嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。酸性土壤包括紅壤、磚紅壤、赤紅壤、黃壤等土壤類型。我國南方紅壤區(qū)面積218萬hm2，約占國土面積的22.7%。紅壤大多分布在山區(qū)、半山區(qū)的緩坡地上，紅壤地區(qū)是中國經(jīng)濟(jì)作物和糧食作物的重要生產(chǎn)基地，在農(nóng)業(yè)發(fā)展中占有舉足輕重的地位[2]。近年來，農(nóng)民為追求經(jīng)濟(jì)效益大量使用化學(xué)氮肥，加上酸雨沉降不斷增加導(dǎo)致了土壤酸化加劇[3-4]。酸性土壤遭受長期侵蝕，導(dǎo)致表土淋失，土壤中 大 量 Al元素 溶 出，Ca、Mg、P等營養(yǎng)元素大量流失，形成土壤鋁毒害，嚴(yán)重抑制了作物的生長[5-6]。因此，有必要對酸性土壤進(jìn)行改良，降低其交換性鋁含量，增加土壤pH 值和交換性陽離子含量，保障酸化紅壤區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全。

　　目前，施用石灰類物質(zhì)對酸性土壤的改良已有不少研究[7-8]，白云石、牡蠣殼等主要成分為碳酸鈣和碳酸鎂，偏堿性，施入酸性土壤后，不僅可以緩解酸性土壤的危害，還可以補(bǔ)充土壤 Ca、Mg元素[9-10]，提高土壤中鈣鎂元素的水平，但針對原料超細(xì)加工的報道較少。利用白云石等配合微晶化磷礦粉使用，既避免土壤缺磷，又解決化學(xué)磷肥對土壤環(huán)境危害的問題。因此，本研究采用對白云石、牡蠣殼進(jìn)行機(jī)械力活化處理，增加其化學(xué)活性，配合磷礦粉以及有機(jī)肥使用，探究對酸性紅壤的調(diào)節(jié)和改善作用。

　　1 材料與方法

　　1.1 供試材料

　　微晶化磷礦粉(MPR)：原料產(chǎn)自河南，97%通過200目篩，其 全 磷(P2O5)含量 為25.00%，屬于 中 品位磷礦。活化劑5%(w)與普通磷礦粉95%(w)混合均勻后，經(jīng) 過 微 晶 化 設(shè) 備(WJH-02)處理 240 min制得。超細(xì)白云石礦粉：產(chǎn)自河北靈壽縣，經(jīng)濕法球磨設(shè)備(WJH-03)處理240min制得，過200目篩，具體 元 素 組 成 為 CaO(28.42%)，MgO(18.93%)，K2O(0.06%)，Na2O(0.018%)，F(xiàn)e2O3 (0.23%)，SiO2(10.75%)，Al2O3 (0.4%)，TiO2 (0.026%)，燒失量40.76%。超細(xì) 牡 蠣 殼 粉：產(chǎn)自浙江省寧海市，牡蠣殼 經(jīng) 粗 粉 碎，再 通 過 WJH-02 設(shè) 備 處 理 120min制備，過200目篩。有機(jī)肥產(chǎn)自山東濱州清大科技有限責(zé)任 公 司。所 用 氮 肥 為 尿 素(氮46%)，鉀肥為硫酸鉀(50%)。

　　供試土壤：試驗用土取自江西信豐，土壤類型為紅壤，取樣后將土壤混合均勻，具體理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)含 量 3.33g/kg，pH 值 4.96，堿解 氮 含 量 83.47mg/kg，速 效 磷 含 量 18.21 mg/kg，速 效 鉀 含 量141.57mg/kg，交換 性 鈣 含 量 203.69 mg/kg，交換性鎂106.63mg/kg。供試玉米品種為鄭單958。

　　1.2 試驗設(shè)計

　　將土壤自然風(fēng)干，過2mm 篩后 裝 盆，每 盆 裝 土2.5kg。共設(shè)8個處理：(CK0)不施土壤調(diào)理劑為對照;(CK1)每盆施1.6g微晶化磷礦粉(MPR);(PA)每盆施1.6gMPR，25g普通白云石;(PA1)每盆施1.6gMPR，25g超細(xì)白云石粉;(PA2)每盆施1.6gMPR，50g 超 細(xì) 白 云 石 粉;(PC1)每 盆 施 1.6 gMPR，牡蠣殼粗粉25g;(PC2)每盆施1.6gMPR，活化牡蠣殼粉25g;(PD)每盆施1.6gMPR，有機(jī)肥25g，反復(fù)混勻。氮肥和鉀肥施用 量 均 為0.16g/kg土(P2O5)，每個 處 理3次 重 復(fù)，共 計24盆。選取 顆 粒飽滿均勻的玉米種子，用0.2%的磷酸二氫鉀浸種12h，于2015年7月15日播種，每盆種植8顆，7月19日出苗，選取長勢均勻的玉米苗，定苗3株，每次澆水量等同，9月1號 收 獲，生 長 期45d。稱取 鮮 重 后 在105 ℃下殺青，70 ℃烘干后稱取干重。

　　1.3 測定方法和數(shù)據(jù)處理

　　玉米株高測量分別在8月1日、8月15日、9月1日測量株高;收獲時期用葉綠素儀測定葉綠素含量(HZY-I);干重 和 鮮 重 使 用1/10000天平 測 定;土壤pH 值采用精密pH 計(pH 復(fù)合電極型號 E-201-C)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司提供;交換性鋁含量用1mol/LKCl浸提，中和滴定法測定;有機(jī)質(zhì)含量的測定采用重鉻酸鉀容量法;速效磷含量的測定采用浸提鉬銻抗比色法;速效鉀含量的測定采用醋酸氨浸提火焰光度法;交換性鈣、交換性鎂含量的測定采用乙酸銨交換—原子吸收分光光度法[11]。

　　試驗 數(shù) 據(jù) 采 用 Excel、Origin8.0 軟件 進(jìn) 行 統(tǒng) 計分析，采用SPSS16.0軟件進(jìn)行差異性顯著檢驗。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 土壤pH、交換性鋁含量的變化

　　根據(jù)我國土壤酸堿度的分級標(biāo)準(zhǔn)[12]，本試驗所用土壤pH 值為4.96，屬于酸性土壤。當(dāng)pH 小于5時，土壤中的鐵、錳、鋁等元素具有較高的活性，這些元素可以迅速溶解并對農(nóng)作物產(chǎn)生毒害，同時土壤中的陽離子大量流失，從而阻礙作物生長[13]。不同改良劑的使用均可以明顯提高土壤pH 值，增量略有不同。本試驗供試土壤調(diào)理劑的pH 值分別為：微晶化磷礦粉pH 值為9.1，白云石pH 值為9.65，牡蠣殼pH 值為9.46，有機(jī)肥pH 值為8.7。從表1可知，單施微晶化磷礦粉處理CK1較空白處理提高9.87%，經(jīng)過配合磷礦粉使用，普通白云石處理 PA 與機(jī)械活化白云石處理PA1分別較對照提高了9.07%和9.68%，兩者之間差異不顯著，PA2處理 pH 增 量 最 大，較 空 白 提 高 了19.56%，單 施 磷 礦 粉 處 理 與 PC1 處 理 不 顯 著，與PC2處理 差 異 顯 著，兩 者 分 別 較 空 白 處 理 提 高 了5.85%和9.68%。PD處理較空白處理增加9.88%。

　　在土壤酸堿度 的 測 定 中，除 測 定 土 壤 pH 外，交換性鋁含量 對 植 物 的 生 長 影 響 很 大[14]，酸性 土 壤 中交換性鋁取代土壤中的交換性鹽基，導(dǎo)致陽離子的流失，酸性土壤的鋁毒害嚴(yán)重危害了植物的生長[15-16]。由表中數(shù)據(jù)得出，施用不同改良劑可以減少土壤中交換性鋁含量，PA1處理效果較顯著，PA2中土壤交換性鋁含量最小，較單施磷礦粉處理減小25.94%。增施超細(xì)白云 石 可 以 減 少 交 換 性 鋁 含 量，有 機(jī) 肥 處 理PD的減小量次之，由225.76減小到179.33mg/kg。

　　研究結(jié)果表明，增施活化白云石可以顯著改善土壤的pH，機(jī)械 活 化 處 理 的 白 云 石 粉，增 加 了 顆 粒 的比表面積，白云石中碳酸鹽不斷與土壤中的氫離子反應(yīng)，從而降低了土壤酸性。超細(xì)牡蠣殼粉對酸性土壤的pH 值有所增加，粗粉碎牡蠣殼對土壤pH 增量不明顯。有機(jī)肥中含有大量的小分子腐殖酸，促使土壤交換性鋁和吸附態(tài)羥基鋁向有機(jī)絡(luò)合態(tài)鋁轉(zhuǎn)化，減少交換性鋁含量[17]。

　　2.2 土壤基本養(yǎng)分的測定

　　由表2可見，隨著施用各土壤調(diào)理劑，土壤中速效磷、速效鉀和交換性鈣及鎂含量均不同程度提高，CK1處理較空白處理速效磷含量差異顯著，PD 處理含量最高，微晶化磷礦粉經(jīng)過活化處理，增加磷元素的釋放，使用有機(jī)肥形成的腐殖酸，促進(jìn)磷礦粉中磷元素的不斷釋放，增加有效磷的含量，此外，有機(jī)肥處理也提高了土壤速效鉀的含量。白云石處理均與空白處理鈣鎂含量有差異性，PA1處理對土壤鈣鎂含量分別提 高 了 117.38%和 81.98%，較普 通 白 云 石PA 處理提高了17.55%和8.85%，PA2處理使交換性 鈣 和 交 換 性 鎂 提 高 到 525.38 mg/kg 和 205.72mg/kg。白云石的主要成分是碳酸鎂和碳酸鈣，白云石處理可以增加土壤中鈣、鎂的含量，能夠防止土壤中鈣鎂元素的失衡，牡蠣殼處理 PC1和 PC2也顯著增加了土壤中交換性鈣、鎂的含量，經(jīng)過微晶化處理，礦粉的顆粒 的 比 表 面 積 增 大，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為化學(xué)內(nèi)能，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，增加元素的溶出率，施入土壤后，增加土壤的交換性鈣鎂含量，因此提升土壤陽離子交換量，降低酸性土壤對植物的酸性毒害。

　　2.3 不同處理對玉米的生長的影響

　　2.3.1 苗期玉米株高 圖1為生長期間第15，30，45d的株 高 測 量 值。由 圖 可 知，各 處 理 在 不 同 時 期的株高趨勢是一致的，對收獲時期玉米株高分析，各處理的土壤改良劑對玉米苗期的株高具有不同的作用，較對照 CK0均有提高，單施磷礦粉處理增量不明顯，白云石處理中，增施活化白云石處理 PA2效果最明顯，收獲期較 對 照 處 理 提 高 了55.81%，活化 白 云石處理 PA1隨著生長期延長，長勢逐漸增加，活化牡蠣殼處理PC2較PC1處理差異顯著，有機(jī)肥處理PD增勢最顯著，收獲時期株高增加到57.17cm，較對照處理提高了99.16%，表明有機(jī)肥的使用可以增加玉米植株對營養(yǎng)元素的吸收，促進(jìn)植株的生長。

　　2.3.2 苗期玉米的葉綠素、鮮重以及干重含量 葉綠素是光合作用中最重要的色素，葉綠素含量的多少及組成直接影響光合作用能力的強(qiáng)弱。若葉綠素含量減少，葉片就會黃化失綠，影響光合作用的進(jìn)行，對植物的生長產(chǎn)生危害，其含量在一定程度上，反映了植物同化物質(zhì)的能力。從表3可以看出，空白處理由于未添加任何改 良 劑，玉 米 植 株 葉 綠 素 含 量 較 低。PA1、PA2、PC2、PD處理葉綠素含量較高，且與其他處理差異均達(dá)顯著水平，白云石處理中，PA1處理葉綠素含量最高，達(dá)到34.24，PC2處理含量高于普通處理。鎂是植物 葉 綠 素 組 成 的 重 要 元 素，Marschnerh[18]和 Ar-chie[19]等人的研究表明，缺鎂會使影響葉綠素中酶活性，使植物受到光抑制，從而影響植物的生長。白云石中含有豐富的鎂元素，經(jīng)過機(jī)械力化學(xué)及高剪切的機(jī)械力沖擊作用，使晶格內(nèi)部的化學(xué)鍵斷裂，比表面積增加，可以增加鎂元素的溶出率，促進(jìn)植物在土壤中對鎂的吸收，增加葉綠素的合成。PD 處理葉綠素的含量與對照具有顯著性差異，由于有機(jī)質(zhì)中的腐植酸分子可活化土壤中的鐵錳銅鋅等微量元素，可以促進(jìn)葉綠素合成，其他微量元素可促進(jìn)有關(guān)酶的活性。

　　由表3中數(shù)據(jù)看出，不同土壤改良劑處理對植物的生長具有明顯不同的作用，與對照相比，均增加了苗期玉米的鮮重、地上部和地下部生物量的干重，由于酸性土壤的鋁溶出后，會對植物根系產(chǎn)生毒害，抑制植物的生 長[13]，添加不同改良劑可以減少土壤的鋁毒害。PA2、PD和 PC2處理對玉米苗期的鮮重增量較 大，分別為對照處理的 107.82%，252.16% 和84.95%，且與其他處理差異達(dá)到顯著性水平。白云石處理組、PC2處理以及 PD 處理對玉米干重增加較大，隨著根系干重的增加，根冠比隨之增加，植物較高的根冠比有利于對營養(yǎng)元素的吸收，并將營養(yǎng)元素向地上部運(yùn)輸，提高玉米生長的產(chǎn)量和品質(zhì)。

　　3 結(jié) 論

　　施用磷礦粉、白云石、牡蠣殼和有機(jī)肥土壤調(diào)理劑均可以提高酸性土壤pH，降低土壤交換性鋁含量，提高土壤速效磷、交換性鈣、交換性鎂含量;經(jīng)過微晶化處理的磷礦粉、白云石、牡蠣殼處理較普通處理效果較佳，超細(xì)白云石處理對減少土壤交換性鋁、增加交換性鈣和交換 性 鎂 的 效 果 較 顯 著，增施白云石處理效果最優(yōu)，較空白處理交換性鋁減少了25.94%，交換性鈣、鎂分別增加了151.22%，87.65%。施用不同土壤調(diào)理劑可以改良酸性土壤，促進(jìn)玉米生長的生長發(fā)育，有機(jī)肥處理與磷礦粉配合處理效果最顯著，該處理玉米的株高、葉綠素、鮮重和根冠比分別比對照處理 增 加 了99.16%，19.49%，252.16%，49.06%。微晶化磷礦粉和白云石等配合使用，表現(xiàn)出很好的互補(bǔ)性，既可以滿足植物生長所需的磷元素，又可以避免活性酸對植物的毒害作用，對酸性紅壤土壤起到良好的改善作用。——論文作者：杜玉鳳1，呂樂福2，何振全3，蓋國勝3，楊玉芬3，劉春生4

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 易杰祥，呂亮雪，劉國道.土壤酸化和酸性土壤改良研究[J].華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，12(1)：23-27.

　　[2] 趙其國.土壤退化及其防治[J].土壤，1991，23(2)：57-60

　　.[3] 梁駿，鄭有飛，李 璐，等.酸雨對土壤酸化和油菜中后期

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