工业副产品对红壤酸度改良的研究

选择4种工业副产品(粉煤灰、碱渣、赤泥和磷石青),通过室内培养实验研究了它们对酸性红壤的改良效果.结果表明碱渣和赤泥能降低土壤溶液中的毒性形态的Al、可溶性Al以及交换性Al,增加土壤pH、交换性盐基和ECEC,可成为石灰的替代品作为酸性土壤的改良剂,且长期施用不会像石灰那样加剧土壤Mg、K的缺乏.粉煤灰的改良效果不太理想,而磷石青虽然能增加土壤交换性盐基和ECEC,降低土壤的交换性Al,但增加土壤溶液中的毒性形态的Al和可溶性Al,因此不利于表层土壤酸化的改良.加入质子消耗量与土壤交换性酸量等当量的碱渣和赤泥时,红壤pH升高到5.81～6.26,土壤Al的饱和度降低到15%以下,即可消除Al的毒害.根据碱渣和赤泥的质子消耗容量和红壤的交换性酸量来确定改良剂的施入量是估算改良剂用量的可行方法.     

施用改良剂对山地土壤pH和烤烟生长及产质量的效应

为明确酸性土壤改良剂施用方法,采用三因素二水平的大田试验,研究改良剂种类、施用时间和施用量对植烟土壤pH的影响及对烤烟农艺性状、经济性状和烟叶物理特性、化学成分的效应。结果表明,与对照(CK)相比,施用改良剂能显著提高土壤pH值(移栽后60 d可提高1.24~1.58;移栽后120 d可提高0.39~0.54);施用低剂量石灰有利于打顶前烤烟株高和茎围的生长,施用酸性土壤调理剂有利于打顶前烤烟叶片的生长;施用改良剂主要影响烤烟经济性状指数(ECI)、烟叶物理特性指数(PPI)、烟叶总氮含量,以改良剂用量对烤烟经济性状影响最大,改良剂种类和施用时间互作对烟叶物理性状影响最大,改良剂用量对化学成分影响最大;与CK相比,施用改良剂其烤烟上等烟比例提高7.32~15.46个百分点,均价、产量、产值分别提高1.22%~9.81%、1.72%~40.65%、2.74%~42.67%,其烤烟ECI、烟叶PPI、烟叶CUUI分别提高6.53%~32.31%、0.65%~7.04%、0.36%~13.87%。生产上应用改良剂的方法为,在烤烟整地时施用1 500 kg·hm^-2石灰的综合效果最好,其次是在烤烟揭膜培土时施用1 500 kg·hm^-2酸性土壤调理剂。本研究结果可为制定山地酸性土壤改良剂施用技术提供科学依据。     

不同改良剂对酸性土壤的修复效应

为明确不同改良剂对酸性植烟土壤的修复效应,采用盆栽试验,分析了施用丰收延酸性土壤改良剂、金叶酸性土壤改良剂及石灰后土壤pH、水解性酸、潜性酸及土壤交换性能的动态变化。结果表明:施用改良剂可提高土壤pH 3.01%~24.11%,降低土壤水解性酸16.08%~50.46%、交换性Al 3+51.80%~64.27%、交换性H+含量84.12%~93.56%,提高土壤交换性盐基总量45.18%~46.16%、阳离子交换量0.33%~20.10%、盐基饱和度21.35%~49.78%。施用土壤改良剂后,土壤pH先升高后下降,至移栽60天后趋于稳定;土壤水解性酸在烤烟移栽后30~90天差异较小,至移栽后120天略有增加。施用石灰的土壤交换性氢、交换性铝一直下降,但施用丰收延、金叶酸性土壤改良剂的土壤交换性铝下降至烟苗移栽后120天略有增加,土壤交换性氢上升至烟苗移栽后120天大幅度下降。施用土壤改良剂后,土壤交换性盐基总量、阳离子交换量、盐基饱和度一直提高,但变化幅度较小。不同土壤改良剂的材料来源及组成成分不同,其对酸性土壤的恢复效果也不同,以施用石灰的效果最好。     

多孔改良剂对毕节烟区土壤性状及烤烟产质量的影响

为研究适合毕节烟区的土壤改良措施,通过大田小区分析比较了不施改良剂(CK)、施用秸秆(T1)、T20改良剂(T2)、70%T20改良剂+30%竹炭(T3)四种处理对植烟土壤性状及烤烟产质的影响。结果表明,与对照相比,不同改良剂可使土壤p H提高0.02~0.23个单位,全氮、全磷、全钾含量分别提高1.21%~7.27%、1.16%~8.14%和0.83%~4.44%;土壤碱解氮、有效磷、速效钾分别提高3.39%~15.2%、10.8%~50.9%及1.78%~37.0%。从生长特性看,T1、T2及T3处理烤烟株高、茎围、有效叶数及叶面积均较CK有所增加。从产质量来看,改良剂处理烟叶产量较CK增产3.6%~8.0%,烟叶产值增加3 030~4 910元hm-2,上等烟叶比例提升3.6%~11.7%;T1、T2处理每千克烟叶均价提高了1.8元及1.0元。所有处理的烤烟烟碱、全氮、还原糖、钾离子、氯离子均处于优质烟叶适宜范围,而施用改良剂的烟叶全氮、还原糖、钾离子含量均高于CK处理,添加土壤改良剂有助于改善烤烟氮碱比、糖碱比、糖氮比,使烤烟内在化学成分渐趋合理。总之,毕节烟区适当添加土壤改良剂能有效改善烟田土壤条件,提升烤烟产量和品质。     

改良剂对反酸田土壤性质与水稻产量的影响

采用盆栽试验研究了不同改良剂在反酸田土壤上的应用效果。结果表明,土壤pH在3.47~4.90范围内,pH与交换性H+和交换性Al3+呈极显著线性负相关关系,而与土壤有效铁和有效硫含量呈显著正相关。不同改良处理在提高作物产量和改良土壤性质方面较对照处理与NPK处理效果明显,且钙镁磷肥、自研改良剂、石灰及碱渣等无机改良剂改良效果显著高于添加腐植酸、精制有机肥、碱性有机肥处理。其改良效果主要体现在提高土壤pH,显著降低土壤交换性H+和交换性Al3+含量,明显增加土壤有效钙和有效镁的含量,改善根系生长环境,增加水稻地上部养分吸收和水稻籽粒产量。综上,初步认为酸害(包括活性酸和潜在酸)是反酸田土壤最主要的限制因子,钙镁磷肥、自研改良剂和石灰等偏碱性且富含有效钙或磷的无机矿物质是农业生产中改良反酸田的适宜改良剂。     

生物肥对整理地土壤的改良效果及烤烟产量和质量的影响

为了明确生物有机肥(生物肥)对整理后烟田土壤的改良效果和烤烟产、质量的影响,在福建三明烟区进行了大田小区试验,测定了土壤养分含量、物理性状以及烤烟产、质量。结果发现,施用生物肥后,土壤活性有机质含量显著提高17.68%;碱解氮含量增加35.31%;土壤有效磷、速效钾、缓效钾、交换性钙、交换性镁等养分含量都有提高。生物肥的施用,烤烟上部叶钾含量显著提高了39.32%;上部叶氮碱比和两糖比显著提高,各化学成分更加协调。与施用全量化肥相比,70%化肥用量+生物肥的处理,土壤有效养分含量,烤烟产量、产值、上等烟比例没有显著差异,说明用生物肥替代30%的化肥是可行的。总之,整理地施用生物肥能增加土壤有效养分含量,提高烤烟烟叶质量。     

改良剂对土壤酸碱度和烤烟生长及烟叶中重金属含量的影响

为筛选出高效安全的酸性植烟土壤改良剂,采用盆栽试验研究了不同改良剂(生石灰、白云石粉和熟石灰,用量为0.66 g/kg风干土)对酸性土壤p H、烟株生长和烟叶重金属吸收的影响。结果表明,施用石灰和白云石粉均能提高土壤p H,其中生石灰提高的幅度达到0.52单位;改良剂能够促进根系的生长,增加烟株干物质的积累,生石灰、白云石粉、熟石灰处理旺长期烟株总干重分别增加了13%、9%和17%;白云石粉处理增加了烟叶总糖、还原糖含量和糖碱比,石灰处理则降低了总糖和还原糖含量;白云石粉处理显著增加了烟叶的Cd含量,而石灰处理则降低了烟叶的Cd含量,但各处理烟叶中重金属含量均较低。综合考虑改良剂的效果和烟叶的安全性,石灰是烟区酸性土壤改良、提高烟叶产量和安全性的有效技术措施。     

硫酸亚铁对偏碱烟田土壤及烟草养分吸收的影响

湘南烟区土壤pH值从80年代的偏酸性变为当前的偏碱性,短短20余年,pH值变化极为显著。在郴州市桂阳县偏碱烟田土壤中施用改良剂硫酸亚铁(FeSO4),研究其对偏碱土壤的调控效果以及对烟草吸收养分的影响,研究结果表明:(1)施用0.25~4.0 g kg-1的FeSO4能使土壤的pH值从7.87降低到7.58,但土壤pH值下降幅度不大。(2)施用0.25~4.0 g kg-1的FeSO4对土壤有机质、碱解N、速效K、交换性Ca、Mg、有效Mn、有效Cu、有效Zn含量没有显著影响,使土壤有效P含量降低了2.26%~17.70%,有效Fe含量增加了6.00%~26.73%。(3)施用FeSO4后烟叶中养分含量的变化基本与土壤中养分的变化规律一致,0.25~4.0 g kg-1的硫酸亚铁使烟叶Ca和P含量分别降低1.21%~11.36%、4.29%~11.66%,Fe、Mn和Zn含量分别提高了0.25%~8.15%、3.69%~7.72%和4.71%~8.63%。(4)FeSO4施用量为2.00 g kg-1为最佳施用量,当施用量较低时(2.0 g kg-1)能提高烟草的单叶重,达到了调控土壤pH值的目的,较高时(4.0 g kg-1)却降低了烟叶的株高和单叶重,抑制了烟草的生长。     

改土物料混用对酸性土壤pH和烤烟生长及物质积累的影响

为明确不同酸碱度生物有机肥配施石灰、绿肥改良酸性植烟土壤的效果,本研究采用盆栽试验,研究了石灰(T1)、石灰+绿肥(T2)、酸性生物有机肥+石灰+绿肥(T3)、碱性生物有机肥+石灰+绿肥(T4)等组成的4种不同改土物料组合对酸性植烟土壤pH值、烤烟生长和干物质与氮磷钾积累分配的影响。结果表明,酸性植烟土壤施用不同改土物料组合,可使土壤pH值提高0.79~1.12,改善烤烟农艺性状,促进烤烟根系生长,使烟叶SPAD值增加0.42~2.76,烟株干物质积累提高18.05%~61.42%;除T3外,烟株氮积累总量提高1.42%~14.07%;磷积累总量提高29.76%~98.08%;钾积累总量提高22.48%~105.47%;同时促进了干物质与钾向烟叶中分配。与其他处理相比,石灰和绿肥配施碱性生物有机肥(T4)更有利于提高酸性土壤pH值,有利于烤烟干物质和氮、磷、钾养分的积累;但石灰和绿肥配施酸性有机肥(T3)更有利于增加烤烟根系数量,有利于增加氮、磷、钾养分在烟叶中的分配比例。本研究表明石灰、绿肥和生物有机肥配合施用可提高酸性土壤改良效果,以石灰+绿肥+碱性生物有机肥最好,其次是石灰+绿肥+酸性生物有机肥。本研究结果为湖南省湘西酸性植烟土壤改良提供了理论依据。     

不同改良剂对皖南烟田土壤性状及烤烟产量和品质的影响

通过布置田间小区试验,研究了不同农林废弃物制成的5种改良剂对烟稻轮作土壤性状和烤烟生长发育、产量和烟叶品质的影响。不同改良剂施入土壤后,土壤体积质量较不施改良剂的对照处理显著下降,而田间持水量明显提高,表明烟田土壤物理性状得到明显改善。改良剂能明显促进不同生育期烟株的生长:烟株团棵期,改良剂X1处理叶片宽显著高于对照;旺长期,X1、X2、X5处理叶长显著大于对照,且X5处理叶面积显著大于对照;成熟期,X1、X2、X5处理上部叶和下部叶长显著高于对照。改良剂能增加烟叶产量,尤其是改良剂X3、X5,明显增加了上等烟和中等烟的产量。改良剂X1、X2、X3处理上等烟总分显著高于对照,即改良剂处理烤出的上等烟综合品质更优。     

施用改良剂对皖南旱坡地土壤性状及烤烟产量和品质的综合效应

通过田间小区试验研究了无机矿石类及生物炭改良剂不同组合对皖南旱坡地土壤性状以及烤烟产量和烟叶品质的影响。结果表明:与对照相比,3种无机矿石材料(T20、G20、硅藻土)和2种生物炭(竹炭和砻糠炭)的改良剂的不同组合,可使土壤体积质量下降0.27~0.34 g/cm3,田间持水量提高11.6%~55.6%,pH提高了0.45~0.93个单位;烤烟产量增加26~397 kg/hm~2,烤烟烟碱与全氮含量有所下降,还原糖含量有所增加,糖碱比优化,品质进一步提升。本研究结果可以为皖南旱坡地烟区土壤改良、提高特色烟产量和品质、促进农民增产增收提供有效的指导。     

石灰和绿肥对不同种植制度植烟酸性土壤改良效果

为寻求酸性植烟土壤可持续改良方法,采用大田试验研究了石灰、石灰+绿肥在烤烟连作、烤烟与玉米轮作方式上对酸性植烟土壤物理特性、主要养分和酸度特征指标的影响,并分析了土壤pH与土壤理化指标的相关性。结果表明:在烤烟连作方式下,施用石灰并结合种植绿肥还田改良酸性土壤比单施石灰效果好,能使土壤容重、水解性酸、交换性酸、交换性氢和交换性铝分别降低11.97%,25.00%,18.46%,21.74%和16.67%,土壤孔隙度、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量、pH、阳离子交换量、盐基饱和度和土壤缓冲容量分别提高42.26%,57.02%,11.86%,16.39%,50.65%,5.97%,8.05%,13.17%和81.90%。施用石灰并结合种植绿肥对烤烟与玉米轮作方式的酸性土壤修复效果较烤烟连作更好,土壤容重、水解性酸、交换性酸、交换性氢和交换性铝可分别降低4.00%,20.51%,27.92%,10.00%和37.14%,土壤孔隙度、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量、pH、阳离子交换量、盐基饱和度和土壤缓冲容量可分别提高9.17%,13.97%,7.22%,12.06%,5.08%,5.15%,35.27%,15.44%和28.05%。石灰+绿肥协同改良酸性土壤的效果比单施石灰好,烤烟与玉米轮作较烤烟连作更有利于酸化土壤的修复。研究结果为采用石灰和种植绿肥还田改良酸性土壤提供了理论依据和实践指导。     

石灰、绿肥和生物有机肥协同改良酸性土壤并提高烟草生产效益

【目的】石灰、绿肥和生物有机肥不仅可以提高作物需要的养分,也是常用的土壤改良剂。研究其协同修复酸性土壤效应,以期为酸性土壤可持续改良提供有效技术措施。【方法】2017和2018年,以‘云烟87’为材料进行了大田试验。试验包括无改良剂对照 (CK)、单施石灰、石灰+绿肥、石灰+绿肥+生物有机肥4个处理。石灰、绿肥、生物有机肥施用量分别为2250、7500、450 kg/hm2,改良剂与化肥均全部底施,4个处理的氮、磷、钾总用量一致。于移栽后30 d、60 d取植株样,调查烤烟农艺性状、经济性状及烟叶物理特性、化学成分、评吸质量。烟草收获后,取0—20 cm表土样品,测定了土壤物理特性、主要养分含量和酸度指标。【结果】与CK相比,石灰、石灰+绿肥、石灰+绿肥+生物有机肥处理的土壤碱解氮含量分别提高了25.7%、17.9%、17.1%,有效磷含量分别提高了5.76%、15.0%、34.2%,土壤pH值分别增加了0.22、0.80、1.07个单位,水解性酸分别降低了58.0%、66.7%、77.0%,交换性酸分别降低了75.8%、77.8%、80.8%,交换性H+分别降低了94.6%、96.6%、97.7%,交换性Al3+分别降低了64.3%、65.4%、69.9%,土壤交换性盐基总量分别提高了15.5%、16.3%、16.5%,阳离子交换量分别提高了13.2%、15.5%、17.6%;石灰+绿肥、石灰+绿肥+生物有机肥处理的土壤容重分别降低了5.73%、6.56%,土壤孔隙度分别增加了5.72%、6.72%,土壤有机质分别提高27.0%、35.2%。添加改良剂处理减缓了烤烟前期生长,但促进了烤烟中期生长。与CK相比,石灰、石灰+绿肥、石灰+绿肥+生物有机肥处理的上等烟比例分别增加了20.4%、23.2%、28.4%,烟叶产量分别增加了3.71%、17.8%、21.1%,烟叶产值分别增加了0.59%、11.0%、14.6%。改良剂处理不同程度地提高了烟叶评吸质量。与CK相比,石灰、石灰+绿肥、石灰+绿肥+生物有机肥处理的上部烟叶物理特性指数分别提高了0.72%、2.68%、4.02%,上部叶化学成分可用性指数分别提高了3.89%、3.95%、12.87%,中部烟叶化学成分指数分别提高了0.06%、0.39%、2.79%;上部烟叶评吸总分分别提高了3.46%、3.47%、7.48%。【结论】石灰+绿肥+生物有机肥三者配合施用修复酸性土壤的效果最好,其次是石灰+绿肥,单施石灰的效果较差。三种改良剂同时使用,不仅可缓解土壤酸性,还可提高土壤容重和有机质含量,进而实现烟草的提质增效和酸性土壤的改良。     

通过施用碱性矿渣和作物残茬生物炭以促进酸性老成土中盐基饱并降低土壤酸度

This investigation was conducted by using alkaline slag and crop straw biochars to reduce acidity of an acidic Ultisol through incubation and pot experiments with lime as a comparison. The soil was amended with different liming materials： lime（1 g kg^-1）,alkaline slag（2 and 4 g kg^-1）, peanut straw biochar（10 and 20 g kg^-1）, canola straw biochar（10 and 20 g kg^-1） and combinations of alkaline slag（2 g kg^-1） and biochars（10 g kg^-1） in the incubation study. A pot experiment was also conducted to observe the soybean growth responses to the above treatments. The results showed that all the liming materials increased soil p H and decreased soil exchangeable acidity. The higher the rates of alkaline slag, biochars, and alkaline slag combined with biochars, the greater the increase in soil p H and the reduction in soil exchangeable acidity. All the amendments increased the levels of one or more soil exchangeable base cations. The lime treatment increased soil exchangeable Ca^2＋, the alkaline slag treatment increased exchangeable Ca^2＋ and Mg^2＋ levels, and the biochars and combined applications of alkaline slag with biochars increased soil exchangeable Ca^2＋, Mg^2＋ and K^＋ and soil available P. The amendments enhanced the uptake of one or more nutrients of N, P, K, Ca and Mg by soybean in the pot experiment. Of the different amendments, the combined application of alkaline slag with crop straw biochars was the best choice for increasing base saturation and reducing soil acidity of the acidic Ultisol. The combined application of alkaline slag with biochars led to the greatest reduction in soil acidity, increased soil Ca, Mg, K and P levels, and enhanced the uptake of Ca, Mg, K and P by soybean plants.     

Microbial and enzymatic properties in response to amelioration of an acidic Ultisol by industrial and agricultural by-products

Purpose

This study aims to evaluate the effects of industrial and agricultural by-products as amendments on soil acidity, soil nutrients, enzymatic and microbial properties, and thus soil quality of an acidic Ultisol under field conditions and to give some index for choosing amendments in acid soils.

Materials and methods

A long-term field experiment was established in an acidic Ultisol in the middle China to investigate the ameliorating effect after application of industrial and agricultural by-products for 4 years. There were five treatments including addition of rice chaff, peanut straw, alkaline slag, alkaline slag with rice chaff, and without amendment of control. Top soil samples (0–15 cm) from individual plots per treatment were collected for the analysis of chemical and microbial properties. The relationships between chemical properties and microbial and enzymatic properties were also analyzed with bivariate correlation analyses and stepwise linear regression.

Results and discussion

Alkaline slag was more effective than rice chaff and peanut straw in correcting soil acidity and induced more increase in catalase activity, acid phosphatase activity, and microbial quotient, and thus more depress in the metabolic quotient, since soil acidity was an important stress factor for microbial and enzyme activities in the Ultisol. Incorporation of rice chaff and peanut straw markedly increased the soil microbial carbon, urease activity, and basal respiration to a greater extent, by more greatly enriching soil with organic carbon and more balanced nutrients of N, P, and K, which were also significant factors affecting microbial properties. Consequently, the application of alkaline slag and rice chaff together was the most effective in enhancing the geometric mean of enzyme activities (an important index of soil quality) when compared with the single application of alkaline slag, rice chaff, or peanut straw.

Conclusions

Soil acidity, organic C, and balanced nutrients of N, P, and K were key factors for affecting soil microbial and enzymatic activities, and thus soil quality in this Ultisol. The combined industrial and agricultural by-products together as amendments would be the better choice to improve soil quality in acidic Ultisols.