不同改良材料对红壤酸度的改良作用及玉米生长的影响

通过盆栽试验分析了4种改良材料(生物炭、炭基肥、猪粪、石灰)及其用量对红壤pH、交换性酸、土壤养分以及玉米生长的影响。共设置10个处理:不添加改良材料的对照(CK),添加1%和3%生物炭(B1、B3),1%和3%炭基肥(BF1、BF3),猪粪替代化学氮肥20%和40%(M20、M40),0.02%和0.04%石灰(L0.02、L0.04),M20+L0.02(M20L0.02)。结果表明,与CK相比,BF3、生物炭、有机肥和石灰处理均能维持红壤pH,而BF1处理显著降低了土壤pH,降幅为0.19个单位;B3、BF1、M40和L0.04处理均显著降低了土壤交换性酸含量。BF1和BF3处理较CK土壤碱解氮含量分别增加了83和305 mg/kg;M40处理土壤有效磷含量显著增加4.1 mg/kg,而M20处理无显著差异;B1、B3和BF3处理较CK土壤速效钾含量分别增加46、138和171 mg/kg。与CK相比,BF3%处理地上部生物量显著降低37%;各改良措施间以B3处理最高,显著高于BF3、M20、L0.02、L0.04和M20L0.02处理。与CK相比,BF3处理显著增加玉米吸氮量,增幅为32%,而其它处理无显著变化。研究表明,4种改良材料均可以改善红壤酸度;综合作物生长和养分平衡,以生物炭作为红壤酸度改良材料,可适当减少钾肥投入,炭基肥则可减少化学氮、钾肥投入,以猪粪为材料则可减少化学磷肥投入。     

钢渣与生物质炭配合施用对红壤酸度的改良效果

采用厌氧热解方法制备污泥生物质炭和花生秸秆炭,研究了钢渣和生物质炭单独施用及配合施用对红壤酸度的改良效果,结果表明,钢渣、花生秸秆炭和污泥生物质炭均含有一定量的碱性物质,向红壤中添加钢渣和生物质炭可以中和土壤酸度,提高土壤pH,增加土壤交换性盐基阳离子含量,降低土壤交换性铝含量.90天培养实验结束时,这3种改良剂分别使土壤pH相对对照提高1.10、0.72和0.48.钢渣与花生秸秆炭配合施用对土壤酸度的改良效果最好,使土壤pH相对对照提高2.14,单施污泥生物质炭的改良效果最小.钢渣和生物质炭含一定量的养分元素,添加钢渣和生物质炭可以同时改善土壤肥力.钢渣含丰富的钙,添加钢渣使土壤交换性钙含量增幅最大,相对对照增加4.5倍;添加花生秸秆炭使土壤交换钾增加最显著,相对对照约增加7倍;污泥生物质炭含丰富的磷,添加污泥生物质炭使土壤有效磷增加最显著,相对对照增加5.4倍.添加钢渣和2种生物质炭均显著提高了土壤交换性镁含量,将钢渣与生物质炭配合施用,土壤交换性镁含量的增幅更大.由于钢渣和2种生物质炭的碱含量和养分含量各有特点,因此可以根据土壤酸度状况和养分含量选择将钢渣与不同生物质炭配合施用,以达到既能最大限度中和土壤酸度又能补充土壤所必需养分的目的.     

通过调节土壤氮素转化提高有机物料对红壤酸度的改良效果

通过培养试验,比较研究了油菜秸秆、稻草、香樟叶和豌豆秸秆单独施用以及油菜秸秆、稻草和香樟叶与豌豆秸秆混合施用对红壤酸度的改良效果。结果表明,在60天培养期内,添加4种物料均提高了土壤pH。培养试验结束时香樟叶、油菜秸秆、豌豆秸秆和稻草分别使土壤pH相对对照增加0.53、0.42、0.30和0.26。对于灰化碱含量很高的非豆科物料如香樟,其对土壤酸度的改良效果主要来源于物料所含碱性物质和物料对土壤硝化反应的抑制,但对灰化碱含量较低的非豆科物料如油菜秸秆和稻草,其改良效果主要来源于后者。豆科类豌豆秸秆主要通过所含碱性物质和有机氮矿化提高土壤pH,但培养试验后期铵态氮硝化反应释放的质子抵消了其部分改良效果。将油菜秸秆、稻草和香樟叶与豌豆秸秆配合施用,使硝化反应受到一定程度的抑制,提高了物料对土壤酸度的改良效果。培养试验结束时,香樟叶、稻草和油菜秸秆与豌豆秸秆配合施用比豌豆秸秆单独施用土壤pH分别高0.25、0.18和0.12。研究发现,香樟叶灰化碱含量很高,无论单独施用,还是与豌豆秸秆配合施用均有很好的改良效果,因此在南方地区推广种植香樟可以通过其凋落物修复酸化的森林土壤。     

富里酸对红壤酸度的改良及酸化阻控效果

用采自安徽由第四纪红色黏土发育的红壤(红黏土)和采自江西由第三纪红砂岩发育的红壤(红砂土)进行室内培养试验,研究了添加富里酸对红壤酸度的改良效果和红壤酸化的阻控效果。结果表明,添加富里酸显著提高了两种土壤的pH,并且随着富里酸添加量的增加对土壤pH的提升效果逐渐增加,添加50g/kg富里酸处理红黏土和红砂土的土壤pH分别由对照的4.31和4.69提高至5.91和5.97。添加富里酸也提高了两种土壤的pH缓冲容量(pHBC),因而提高了土壤的抗酸化能力。与土壤pH的变化趋势相似,富里酸对土壤pHBC的提升效果也随其加入量的增加而增加。添加50 g/kg富里酸时,红黏土和红砂土的pHBC分别由对照的20.73和7.78 mmol/(kg×pH)提高至35.31和23.30 mmol/(kg×pH),分别比对照提高了0.70倍和1.99倍。添加富里酸不仅可以有效改良红壤酸度,还可以提高红壤的抗酸化能力。富里酸对红砂土酸化的阻控效果明显优于对红黏土。     

长期施用氮磷钾肥和石灰对红壤性水稻土酸性特征的影响

利用34年的长期定位施肥试验,研究不施肥(CK)、施氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾化肥配施石灰(NPK+Ca O)对红壤性水稻土不同形态酸、土壤盐基离子及水稻植株阳离子吸收量的影响,探讨土壤交换性H+和Al3+占交换性酸的比例、土壤盐基离子、植株带出阳离子数量与土壤酸度的关系。结果表明,长期NPK处理早、晚稻土壤p H较CK处理分别降低0.2和0.3个单位,交换性酸提高2.3倍和4.2倍,水解性酸提高35.4%和40.0%;NPK+Ca O处理早、晚稻土壤p H较NPK处理分别提高0.5和0.7个单位,较CK处理分别提高0.3和0.4个单位,交换性酸、水解性酸均显著低于NPK和CK处理(p0.05)。土壤交换性H+、Al3+含量高低顺序均为NPK+Ca OCKNPK。土壤交换性盐基离子以交换性Ca2+所占比例最大(81.8%~89.3%),NPK+Ca O处理交换性Ca2+较CK和NPK处理分别提高40.1%和62.9%。交换性Ca2+、交换性盐基离子、盐基饱和度与土壤p H正相关,与交换性酸、水解性酸负相关,交换性Mg2+与交换性酸、水解性酸负相关,交换性Na+与水解性酸负相关。植株移出带走的钙、镁、钾、钠离子量及其总量对土壤p H、交换性酸和水解性酸有一定影响,但其相关性均不显著。研究表明长期施用化肥条件下通过配施石灰可有效缓解稻田土壤的酸化,促进酸性稻田土壤的生态修复与改良。     

生物质灰对红壤酸度的改良效果

用采自安徽、浙江、湖南和广东的4种红壤和1种赤红壤,通过室内培养实验研究了添加生物质灰对酸性土壤的改良效果。结果表明,添加生物质灰提高了土壤p H,降低了土壤交换性铝含量,且阳离子交换量(CEC)越小改良效果越明显。改良后土壤交换性K+、Ca2+、Mg2+含量也显著增加,交换性Ca2+增幅最大,其次为交换性K+。有效磷含量也有增加,磷含量较高的土壤有效磷增幅更大。虽然生物质灰含有一定量的重金属,但由于用量较少,对土壤有效态重金属含量的影响小,施用生物质灰的环境风险较小。总之,添加生物质灰不仅可以有效改良红壤酸度,还可提高红壤肥力。     

长期定位施肥对亚热带丘陵地区红壤旱地质量的影响Ⅰ.酸度

研究了中国科学院红壤生态实验站长期定位施肥试验5种不同施肥处理对土壤pH、土壤交换性氢、铝的影响,及其与土壤有机质之间的相关性。结果表明,长期不同施肥处理均提高了土壤pH,降低了土壤交换性氢和交换性铝含量,改良了红壤的酸性。施用有机肥(M)、有机肥+菌剂(BM)、有机肥+菌剂+微量元素(BMT)显著优于施用化肥(F)和化肥+微量元素(TF)的处理。添加微量元素和有效菌剂后土壤交换性氢、铝含量略有提高。土壤有机质与土壤pH呈显著正相关,与土壤交换性氢含量的相关性不显著,而与土壤交换性铝含量呈显著负相关。随着土壤有机质含量的增加,土壤交换性氢占土壤交换性酸度比例越大。长期施用有机肥、提高土壤有机质含量是改良红壤酸度和减轻铝毒较好的农艺措施。     

秸秆生物质炭对红壤酸度的改良作用:回顾与展望

回顾了近年来用秸秆生物质炭改良红壤酸度和钝化污染红壤中重金属等方面的研究进展,并对该领域未来的发展趋势作简要展望。     

长期施用有机肥对红壤旱地土壤线虫群落的影响

基于红壤旱地(玉米)的长期施肥试验,研究长期施用有机肥对土壤线虫分布特征及群落结构的影响。田间试验处理包括:CK(对照)、ON1(低量有机肥)、ON2(高量有机肥)和ON2L(高量改良有机肥)。结果表明,施肥8a后,红壤旱地中共鉴定出15科、29属土壤线虫,包括8属植物寄生线虫、9属食细菌线虫、3属食真菌性线虫和9属捕食杂食性线虫,短体属(Pratylenchus)、小杆属(Rhabditis)和原杆属(Pro-torhabditis)为优势属。不同施肥处理中,土壤线虫总数的大小顺序为ON2>ON1>ON2L>CK。线虫群落生态指数对于施用有机肥有不同的响应:除SI外,其他虫群落生态指数均有显著差异,通过线虫群落结构的变化很好地反映了土壤的肥力变化状况,土壤线虫可以作为施有机肥过程中指示土壤健康质量的一个重要的生物学指标。     

华南红壤的交换性碱和交换性酸

本文提出了一个同时测定土壤的交换性酸和交换性碱的简易方法。将土壤的交换性酸和交换性碱区分为:Na-交换性酸、Ba-交换性酸和SO₄-交换性碱、F-交换性碱。用推荐的方法,在野外对华南地区由不同母质发育的砖红壤、赤红壤、红壤等10个剖面进行了测定。结果表明,红壤类土壤含有相当量的交换性碱,但其数量比交换性酸少。酸性母质发育的土壤的交换性酸和交换性碱量大于由基性岩发育的土壤者。红壤的交换性酸和碱的量随电性盐浓度的增高而增大,浓度大于0.1N后,数量基本不变。     

Co-amelioration of red soil acidity and fertility with pig manure rather than liming

Lime (calcium oxide), animal manure and crop straw soil treatments have been shown to ameliorate soil acidity, yet their effectiveness at concurrently enhancing soil fertility status and improving crop yields is less well understood. In this study, an acidic nutrient deficient red soil (Ferralic Cambisol) received these treatments at various dosage rates (% of DW soil) in pot experiments with maize plants. Lime was applied at four dosage rates (0.05%, 0.10%, 0.15% and 0.20%), pig manure at three rates (0.50%, 1.00% and 1.50%), maize straw or milk vetch at two rates (0.50% and 1.00%) and combinations of lime (0.10% or 0.15%) with maize straw (0.50%) and/or pig manure (0.50%). Soils treated with and without chemical fertilizers were also included as controls. Measurements of soil pH, exchangeable acidity, plant available nutrients and maize shoot biomass were recorded. Maize shoot biomass increased by 4.7–7.6 times under pig manure treatments, 1.1–1.6 times under milk vetch, 0.4–1.5 times under lime and 1.1–6.2 times under combination treatments, compared with the control. Soil pH increased by 0.5–0.9 units under lime, by 0.2–0.4 units under pig manure and by 0.7 pH units under the combination treatment relative to the control. Variance partitioning analysis showed that on an individual basis, soil acidity amelioration (pH, exchangeable H⁺ and Al³⁺) or nutrient input (C, N, P, K, Ca, Mg, Zn) explained only 4.3% and 5.6% of improved maize growth, respectively. Whereas, their interaction explained 85.9% of the variation. We also report that the over-application of pig manure could lead to P saturation and negative impacts on aquatic systems in the wider environment. Therefore, we recommend a combination of lime, pig manure and straw provides an optimal solution for addressing soil acidity and limiting P saturation in acid soils.     

种植花生、施用尿素对红壤酸化作用及有机物料的改良效果

通过连续2年盆栽试验,比较研究了种植花生和施用尿素对红壤pH和交换性Al含量的影响,以及施用几种有机物料(稻草、紫云英、猪粪)对土壤酸化的改良效果,为花生种植地区合理施用有机物料缓解土壤酸化、提高产量提供参考依据。结果表明,与同一季中相同施肥处理不种花生的土壤相比,种植花生1季和2季后土壤pH分别降低了0.06～0.28和0.08～0.27,土壤交换性Al则分别增加了7.69%～72.94%和8.49%～46.20%;施用尿素增加了花生产量,但同时也加剧了土壤酸化,同一季中有机物料施用相同情况下,与低尿素水平处理的土壤相比,高尿素水平处理1季和2季后土壤pH分别下降了0.02～0.10和0.01～0.16;不同有机物料对土壤酸化的改良效果:猪粪稻草紫云英,且有机物料施用量越大,土壤pH升幅越大,土壤交换性Al含量则越低;几种有机物料中,猪粪处理显著增加了花生产量,2季中花生秸秆干重平均增加了11.12%～59.28%,花生籽粒干重平均增加了12.42%～68.20%;紫云英效果次之,稻草增产效果不明显。     

有机肥施用对水田土壤溶液氮磷动态变化及环境的潜在影响

通过原状土柱模拟试验,开展了稻麦轮作条件下,有机肥施用对水稻田面水及渗漏水中N、P变化规律影响的研宄.结果表明,水稻施肥后的一定时期内田面水中可溶性总N(DTN)、NH_4~+-NO_3~--N与N肥施用量呈正相关,伴随着3次施肥呈现出3个峰值,田面水中DTN以NH_4~+-N为主.80 cm深处渗漏水的DTN、NH_4~+-N、NO_3~--N浓度均是施肥处理高于对照,但各处理间没有显示与施肥量的相关性.田面水中溶解性总P(DTP)在整个生育期内与猪粪用量呈显著正相关,当猪粪用量超过鲜重40 t/hm~2时,渗漏液中DTP含量显著高于其他处理.说明过量有机肥施入土壤后,P素不能被作物立即吸收,也不易被土壤固定,随渗漏液进入地下水,成为水体富营养化的诱因.     

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.     

长期施用有机肥对旱地红壤团聚体结构与稳定性的影响

利用长期定位试验研究了红壤旱地团聚体结构及其稳定性。结果表明:与对照相比,各有机-无机配施处理均可不同程度地降低土壤容重并提高其孔隙度;增施有机肥后,土壤中大于5mm机械稳定性大团聚体增幅达2%～42%;各处理中大于0.25mm水稳性团聚体百分含量为:厩肥稻草绿肥还田对照。各有机肥处理中土壤中有机质、无定形氧化铁和无定形氧化铝含量较单施化肥处理分别增加了9%～54%、8.5%～21.7%和10.9%～26.8%。统计结果显示,0.25mm水稳性团聚体含量与土壤有机质含量成极显著正相关(p0.01);土壤团聚体破坏率与土壤有机质含量成极显著负相关(p0.01)。在单施化肥的基础上有机肥的施入不仅有利于红壤旱地土壤大团聚体的形成,还有利于改善土壤团聚体结构及其稳定性。     

施用有机肥对土壤肥力的影响

在潮棕壤上进行了5年的定位试验,研究不同有机肥用量对作物产量和土壤肥力的影响。结果表明,施用有机肥处理与对照处理相比,施用有机肥有明显的增产和稳产作用。不施肥处理,除土壤全钾以外,土壤其他各项养分指标（C、N、P）均有所下降;施用有机肥能显著提高速效P、K养分含量和有机碳及全磷含量。5年时间,低量有机肥处理土壤碱解氮含量下降了9.19mg/kg,说明低量有机肥并不能保证土壤氮的供给;中量有机肥处理土壤碱解氮含量略有上升,土壤全氮收支基本平衡;高量有机肥处理土壤碱解氮含量有明显增加,土壤全氮也有较大程度的盈余。     

长期施用绿肥对红壤稻田水稻产量和土壤养分的影响

通过对26年长期定位试验结果的统计分析,结果表明:绿肥与化肥长期配合施用有利于水稻稳产增产,减少化肥的使用量,提高化肥NPK养分的农学利用效率达60%以上。26年水稻平均产量以OM3处理(紫云英+猪粪)最高,比CK增产64.47%,比NPK处理增产6.86%;其化肥养分农学效率为16.33kg/kg,比NPK处理化肥养分农学效率高118.9%。绿肥与化肥长期配合施用土壤有机质、全氮和全磷均有所积累,积累的量与肥料施用量及有机肥种类相关,以紫云英+猪粪处理最优。土壤钾素均表现亏缺,土壤全钾和速效钾均低于试验前,亏缺幅度最小的是紫云英+稻草处理,其土壤全钾和速效钾分别比对照高4.28%和13.94%。通过对土壤有机质、全氮、全磷和全钾与水稻产量关性分析,相关系数最高的为土壤全钾(r=0.808**),说明缺钾已成为限制红壤稻田高产的主要肥力因子。