王孟张军强姜汉峰 商水根 黄登武 黄飞跃 徐印印 姜硕琛 邢丹英 向永生

摘要：對紫色页岩发育的土壤（pH 5.2）施用Ca（OH）2，探讨施用量对玉米（Zea mays L.）生长及土壤的影响。结果表明，施用Ca（OH）2对酸化土壤的玉米生产有积极效果。当Ca（OH）2施用量为0、750、1 500、2 250、3 000 kg/hm2时，玉米产量分别为7 134.9、7 296.9、7 533.9、7 371.9、7 273.8 kg/hm2，两者呈二次曲线（y= -0.000 1x2+0.397 2x+7 120.4），方程达显著水平（R2=0.852 9，P<0.05）;经计算，当Ca（OH）2施用量为1 986 kg/hm2时，产量可达到最高值（8 303.66 kg/hm2）。施用Ca（OH）2能够提高酸化土壤的pH，施用量与土壤pH呈线性关系（y=0.009 7x+5.962 0），方程达极显著水平（R2=0.953 4，P<0.01），施用量为1 500 kg/hm2时，土壤呈中性。施用Ca（OH）2对土壤养分含量也有一定影响，Ca（OH）2施用量与碱解氮含量呈三次曲线（y=-8×10-9x3+3×10-5x2-0.025x+111.87），方程达显著水平（R2=0.914 4，P<0.05）;Ca（OH）2施用量与速效钾含量呈二次曲线（y=6×10-6x2-0.023 1x+73.257），方程达极显著水平（R2=0.976 1，P<0.01）;Ca（OH）2施用量与有机质含量呈二次曲线（y=-4×10-7x2+0.000 2x+29.471），方程达显著水平（R2=0.918 1，P<0.05）。

关键词：Ca（OH）2;酸化土壤;玉米（Zea mays L.）;土壤pH;土壤养分

中图分类号：S156;S513         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）09-0058-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.09.013           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： Ca（OH）2 was applied to the purple shale-developed soil （pH 5.2） in order to study the effects of application rate on maize（Zea mays L.） growth and soil. The results showed that， the application of Ca（OH）2 had positive effect on maize production in acidified soil. When the application rate was 0 kg/hm2，750 kg/hm2，1 500 kg/hm2，2 250 kg/hm2，3 000 kg/hm2， the corn yield was 7 134.9 kg/hm2，7 296.9 kg/hm2，7 533.9 kg/hm2，7 371.9 kg/hm2，7 273.8 kg/hm2， resepectiely. The relation between the Ca（OH）2 application rate and yield was a quadratic cure （y=-0.000 1x2+0.397 2x+7 120.4）， and it reached significant level （R2=0.852 9，P<0.05）. The maximum yield（8 303.66 kg/hm2） can be obtained when the application of Ca（OH）2 was 1 986 kg/hm2 by computation. The application of Ca（OH）2 could effectively increase pH for acidified soil. There was a linear relationship between the Ca（OH）2 application amount and pH in the soil （y=0.009 7x+5.962 0）， and it reached remarkable significant level（R2=0.953 4，P<0.01）. When the application rate was 1 500 kg/hm2， soil was neutral. There was a significant correlation between the application amount of Ca（OH）2 and the available nitrogen （R2=0.914 4，P<0.05）， which was a binary cubic equation（y=-8×10-9x3+3×10-5x2-0.025x+111.87）. The relation between the amount of Ca（OH）2 and available potassium showed a significant correlation （R2=0.976 1，P<0.01）， which was a binary quadratic curve（y=6×10-6x2-0.023 1x+73.257）. And there was a significant correlation between Ca（OH）2 application rate and the organic matter （R2=0.918 1，P<0.05）， which was a binary quadratic cure（y=-4×10-7x2+0.000 2x+29.471）.

Key words： Ca（OH）2; acidified soil; maize（Zea mays L.）; soil pH; soil nutrients

随着化肥的大量使用，土壤酸化问题变得越来越严重，据统计，目前酸性土壤面积占全世界耕地土壤面积的40%[1]。在中国，酸性土壤分布遍及14个省区，总面积达2.03亿hm2，约占全国耕地面积的21%[2]。杨远恒等[3]研究表明，湖北省恩施州按全州实有耕地面积31.6万hm2计算，pH小于5.5的酸化耕地面积已达到15.84万hm2， 占全州耕地总面积的50.13%，酸化现象十分严重。土壤大面积酸化已经严重阻碍作物对所需营养元素的吸收，造成土壤营养元素有效性降低，重金属元素有害性升高，病虫害加重等一系列问题，严重酸化的土壤导致作物减产甚至绝收。

施用Ca（OH）2是酸化土壤改良和消除铝毒最有效、最经典、最传统的方法[4]。表土酸度很容易通过施用Ca（OH）2得到降低，但要使底土pH升高却是一个长期的过程[5-7]。为了有效地解决恩施州土壤酸化对农业的危害，防止土壤酸化进一步恶化，为此，特制定Ca（OH）2施用量试验来改善恩施州土壤酸化问题。

1  材料与方法

1.1  供试材料

供试玉米（Zea mays L.）品种为邦豪509，由恩施州农业技术推广中心提供。供试石灰由建始县高坪乡当地出产，主要成分为Ca（OH）2。

试验于2015年在恩施州进行，其土壤为紫色页岩发育的，土壤碱解氮含量为138.0 mg/kg、有效磷含量为28.8 mg/kg、速效钾含量为82 mg/kg、有机质含量为39.6 g/kg、pH 5.2。

1.2  试验设计

采用随机区组设计。试验小区面积为3.00 m×6.66 m，每小区3行玉米和洋芋套种，行距0.1 m，株距0.3 m，密度33 000株/hm2。施用玉米专用肥（N、P2O5、K2O含量分别为16%、9%、15%）600 kg/hm2，大喇叭口期追施尿素（N含量为46%）300 kg/hm2。试验设5个处理，3次重复，分别为施用Ca（OH）2 0（CK）、750、1 500、2 250、3 000 kg/hm2。

1.3  数据收集

在玉米成熟后，分小区全部收获测产。

土壤养分含量的测定：收获玉米后，每个小区取2 kg土壤，充分混合风干后，粉碎过筛称量，进行土壤化验，主要测定的指标有碱解氮、有效磷、速效钾、有机质含量及pH。

减酸指数=（pH处理-pH空白）/pH空白×100%。

1.4  数据分析

相关数据采用Microsoft Excel 2003录入和整理，用SPSS 20.0软件进行统计分析，采用最小显著极差法（LSD）进行处理间显著性检验。

2  结果与分析

2.1  Ca（OH）2施用量对产量的影响

由图1可知，当Ca（OH）2施用量为0、750、1 500、2 250、3 000 kg/hm2时，玉米产量分别为7 134.9、7 296.9、7 533.9、7 371.9、7 273.8 kg/hm2，各施用  Ca（OH）2处理产量分别比对照高2.27%、5.59%、3.32%、1.95%，表明施用石灰对种植于酸性土壤的玉米生长有积极效应。

进一步分析可知，Ca（OH）2施用量与产量呈二次曲线（y=-0.000 1x2+0.397 2x+7 120.4），方程达显著水平（R2=0.852 9，P<0.05）。经计算发现，Ca（OH）2施用量为1 986 kg/hm2时，产量即可达到最高值   8 303.66 kg/hm2。

2.2  Ca（OH）2施用量对pH的影响

不同处理的土壤pH变化结果见表1。由表1可知，施用Ca（OH）2能有效提高土壤pH，施用750、1 500、2 250、3 000 kg/hm2處理的土壤pH分别比对照提高了1.03、1.41、1.87、2.01个单位，其减酸指数分别为18.17%、24.87%、32.98%、35.45%。当Ca（OH）2施用量为1 500 kg/hm2时，pH为7.08，土壤呈中性。

进一步分析表明，Ca（OH）2施用量与土壤pH呈线性关系（y=0.009 7x+5.962 0），方程达极显著水平（R2=0.953 4，P<0.01）。在试验范围内，施用量每上升100 kg/hm2，土壤pH可上升0.06个单位（图2）。

2.3  Ca（OH）2施用量对土壤养分含量的影响

不同处理对土壤养分含量的影响结果见表2。由表2可知，施用Ca（OH）2对土壤养分有一定的影响。随着Ca（OH）2施用量的增加，土壤碱解氮和有效磷含量先升高后降低，施用量为3 000 kg/hm2的处理土壤碱解氮和有效磷含量均低于对照;各施用Ca（OH）2处理土壤速效钾含量均低于对照，减幅为20.27%～31.08%;土壤有机质含量除1 500 kg/hm2 Ca（OH）2处理与对照相同外，其他处理均比对照有所下降，降幅为1.03%～8.81%。

进一步研究显示，Ca（OH）2施用量与土壤碱解氮含量呈三次曲线（y=-8×10-9x3+3×10-5x2-0.025x+111.87），方程达显著水平（R2=0.914 4，P<0.05）（图3）;Ca（OH）2施用量与土壤有效磷含量的关系未达显著水平（P>0.05），Ca（OH）2施用量为0～2 250 kg/hm2时，土壤有效磷含量呈上升趋势，施用量超过2 250 kg/hm2时，有效磷含量呈下降趋势;Ca（OH）2施用量与土壤速效钾含量呈二次曲线关系（y=6×10-6x2-0.023 1x+73.257），方程达极显著水平（R2=0.976 1，P<0.01），当Ca（OH）2施用量为0～2 250 kg/hm2时，土壤速效钾含量呈下降趋势，施用量超过2 250 kg/hm2时，速效钾含量呈上升趋势（图4）;Ca（OH）施用量与土壤有机质含量呈二次曲线关系（y=-4×10-7x2+0.000 2x+29.471），方程达显著水平（R2=0.918 1，P<0.05），当Ca（OH）2施用量为0～1 500 kg/hm2时，土壤有机质含量无明显变化，施用量为1 500～3 000 kg/hm2时，土壤有机质含量呈下降趋势（图5）。

3  小结与讨论

3.1  小结

1）施用Ca（OH）2对酸化土壤的玉米生长有积极效果。当施用量为0、750、1 500、2 250、3 000     kg/hm2时，玉米产量分别为7 134.9、7 296.9、7 533.9、7 371.9、7 273.8 kg/hm2 ，施用量与玉米产量呈二次曲线（y=-0.000 1x2+0.397 2x+7 120.4），方程达显著水平（R2=0.852 9，P<0.05）;依据方程计算可得，当施用量为1 986 kg/hm2时，产量可达到最高值（8 303.66 kg/hm2）。

2）施用Ca（OH）2能够提高酸化土壤的pH。当施用量为0、750、1 500、2 250、3 000 kg/hm2时，土壤pH分别为5.67、6.70、7.08、7.54、7.68;施用量与土壤pH呈线性关系（y=0.009 7x+5.962 0），方程达极显著水平（R2=0.953 4，P<0.05），施用量为1 500 kg/hm2时，土壤呈中性。

3）施用Ca（OH）2对土壤养分含量有一定的影响。Ca（OH）2施用量与土壤碱解氮含量呈三次曲线（y=-8×10-9x3+3×10-5x2-0.025x+111.87），方程达显著水平（R2=0.914 4，P<0.05）;Ca（OH）2施用量与速效钾含量呈二次曲线（y=6×10-6x2-0.023 1x+73.257），方程达极显著水平（R2=0.976 1，P<0.01）;Ca（OH）2施用量与有机质含量呈二次曲线（y=-4×10-7x2+0.000 2x+29.471），方程達显著水平（R2=0.918 1，P<0.05）。

3.2  讨论

研究结果显示，施用Ca（OH）2能有效提高土壤pH，对防止土壤酸化具有积极效应[8-13]，且适宜的用量能有效提高玉米产量，这与孟赐福等[14]的研究结果一致。结果还表明，Ca（OH）2施用对碱解氮、有效磷、速效钾、有机质含量的影响也有一定的范围，当Ca（OH）2施用量超过一定的范围时，对土壤中氮、磷、钾养分含量的影响为负向效应，且随着施用量的增加，负向效应逐渐上升。由于土壤类型及其pH的差别，最适Ca（OH）2用量存在差异，需要进行进一步探讨。另外，Ca（OH）2中的Ca2+具有较强的交换能力，将NH4+、K+交换出，同时对磷实行固定，因而要确定其用量范围。

参考文献：

[1] 王建堂.重视土壤酸化消除土壤板结[J].农村实用科技信息，2010（1）：16.

[2] 任立民，刘   鹏，谢忠雷，等.植物对铝毒害的抗逆性研究进展[J].土壤通报，2008，39（1）：177-181.

[3] 杨远恒，杨再辉，周富忠，等.恩施州土壤酸化情况调查及对策建议[J].长江蔬菜，2017（16）：64-67.

[4] 孟赐福，水建国，吴益伟，等.红壤旱地施用石灰对土壤酸度、油菜产量和肥料利用率的长期影响[J].中国油料作物学报，1999， 21（2）：45-48.

[5] 孟赐福，傅庆林，水建国，等.土壤酸度对大豆、油菜生长和产量的影响[J].中国农业科学，1994，27（3）：63-70.

[6] MENG C F，LU X N，CAO Z H，et al. Long-term effects of lime application on soil acidity and crop yields on a red soil in central Zhejiang[J].Plant and soil，2004，265（1-2）：101-109.

[7] BOLTON J. Changes in soil pH and exchangeable calcium in two liming experiments on contrasting soils over 12 years[J].The journal of agricultural science，1977，89（1）：81-86.

[8] 周富忠. 恩施州耕地土壤酸化的成因与对策[J].中国农技推广，2011（12）：42-44.

[9] CAIRES E F，GARBUIO F J，CHURKA S，et al. Effects of soil acidity amelioration by surface liming on no-till corn，soybean，and wheat root growth and yield[J].European journal of agronomy，2008，28（1）：57-64.

[10] 向益英，周富忠.不同碱性材料在高山水稻上的应用试验研究[J].农业科技通讯，2014（7）：70-72.

[11] 刘琼峰，蒋  平，李志明，等.湖南省水稻主产区酸性土壤施用石灰的改良效果[J].湖南农业科学，2014（13）：29-32.

[12] 李爱平，文吉辉.石灰用量对早稻产量及酸化土壤理化性状的影响[J].湖南农业科学，2015（11）：44-46.

[13] 程  琳.石灰施用对雷竹林土壤氮磷转化及流失的影响研究[D].南京：南京师范大学，2013.

[14] 孟赐福，水建国，方承先.红壤施用石灰对玉米产量和肥料利用率的影响[J].浙江农业学报，1998，10（1）：24-28.

收稿日期：2018-11-23

基金项目：国家公益性行业（农业）科研专项（201303106）;湖北省富硒产业研究院项目（XKJ-201501-15）

作者简介：王  孟（1992-），女，湖北恩施人，在读硕士研究生，研究方向为作物学，（电话）13264669902（电子信箱）twodream@yeah.net; 张军强（1983-），男，河南渑池人，农艺师，主要从事土壤肥料研究工作，（电话）13403002136（电子信箱）284377993@qq.com;通信作者，邢丹英，教授，博士，主要从事作物富硒栽培研究，（电子信箱）xingdy_2006@126.com;向永生，正高职高级农艺师，主要从事土壤肥料研究工作，（电子信箱）840592699@qq.com。