硅钙钾镁肥不同用量对酸性土壤pH值及烟草根系发育的影响

2020-12-09马存金

江苏农业科学 2020年19期

摘要：为研究硅钙钾镁肥对烟田土壤pH值及烟草根系发育的影响，探讨硅钙钾镁肥在改良酸化土壤中的作用，并为烟叶优质高效生产提供依据，以烟草品种NC55为试材，在大田条件下，设置硅钙钾镁肥不同用量梯度处理（T0、T750、T1 125、T1 500），进行系统取样，并测定各指标。结果表明，在试验梯度范围内，随着硅钙钾镁肥用量的增加，土壤pH值和土壤養分明显上升，根系形态更优，根系生理活性更强，烟草农艺性状明显改善;其中T1 500（硅钙钾镁肥施用量 1 500 kg/hm2）处理效果最好，收获后土壤pH值比T0增加0.33，根系形态指标平均提高29.34%，根系生理活性指标平均提高37.5%。综上所述，增施硅钙钾镁肥提高了土壤pH值和土壤养分含量，促进了根系的发育，改善了烟草农艺性状，以硅钙钾镁肥施用量为1 500 kg/hm2处理效果最好，但应用中还需要根据实际土壤pH值合理调整。

关键词：烟草;硅钙钾镁肥;酸性土壤;pH值;根系发育

中图分类号：S572.06 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2020）19-0083-04

收稿日期：2019-09-20

基金项目：泰山产业领军人才工程（编号：鲁科字[2016]16号）;国家重点研发计划（编号：2018YFC190062-2）。

作者简介：马存金（1989—），男，山东新泰人，硕士，中级农艺师，主要从事作物栽培生理及新型肥料研究。E-mail：macunjin@kingenta.com。

土壤酸化会明显影响土壤微生物活动[1]、营养元素有效性和土壤保肥能力[2]等，影响土壤生产力和烟草生长发育。普査结果显示，我国主要植烟土壤中有21%以上的土壤pH值低于5.5，属于酸性土壤，不利于烟叶生长和优良品质的形成[3]。研究表明，土壤pH值低于5.0时，烟株生长受到抑制，各器官生物量下降[4]，烟草农艺性状明显变差[5]，烟叶生产受到严重影响。可见，改良酸化土壤迫在眉睫，对于提升酸化土壤烟草的生产能力和实现烟草行业可持续发展具有重要意义。

改良土壤的方法很多，如物理、化学、生物改良等[6-7]，但不同方法的施用效果不一致[8-9]。施用石灰能降低酸性土壤酸度，但大量或长期施用不仅会导致土壤板结，降低碳氮比和碳硫比[10]，还会引起土壤养分失衡，导致作物减产[11-12]，且连续多次施用石灰后，调节酸性土壤的效果明显降低[13]，还会对环境造成一系列不良影响[14]。因此，寻找更加经济环保的土壤调理剂，成为改良酸性土壤的一项重要工作[12]。

酸性土壤分布广且持续改良难度大，已成为农业可持续发展的限制因素，因此新型土壤改良剂前景广阔[15]。硅钙钾镁肥是磷石膏、钾长石在高温下煅烧成的碱性肥料，含有作物所需的营养元素，可有效克服石灰改良土壤的不足，是一种新型的环保型土壤改良剂。研究表明，酸性土壤上施用硅钙钾镁肥可明显提高土壤pH值，增强作物产量品质和抗病性，土壤改良效果较好[16]。同期研究发现，酸性土壤上施用硅钙钾镁肥后，改土增产效果明显，土壤pH值、有效磷、交换性钙等明显提升，作物产量和质量也显著提高，其效果优于石灰和过磷酸钙等肥料[17]。

研究表明，硅钙钾镁肥的合理施用可以有效阻止土壤酸化进程，对于提升酸化土壤生产力、提高磷钾资源利用水平和促进农业可持续发展具有重要意义[18-19]。但是，由于硅钙钾镁肥在农业生产中还未大量应用，对硅钙钾镁肥在不同农作物上的施用方法、施用量和施用效果等方面研究甚少。因此，本试验立足山东省临沂市植烟土壤酸化现状，旨在研究硅钙钾镁肥对酸性土壤pH值、根系形态及生理活性的影响，以期为探明硅钙钾镁肥在酸化土壤中合理施用的方法、用量及效果提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于山东省莒南县相沟乡中王祥村，试验时间为2016年3月4日至10月17日，上一茬作物为烟草。烟草品种为NC55;试验肥料分为硝硫基控释肥和硅钙钾镁肥（SiO2≥23.82%，CaO≥2413%，K2O≥5.02%，MgO≥9.67%，P2O5≥389%，pH值为9.20）2种，均由金正大集团提供;试验地块土壤类型为沙壤土，其中速效氮、速效磷、速效钾含量分别为70.59、26.97、117.46 mg/kg，有机质含量为0.56%。

1.2 试验设计

试验共设4个处理，即T0为不添加硅钙钾镁肥，T750为硅钙钾镁肥750 kg/hm2，T1 125为硅钙钾镁肥1 125 kg/hm2，T1 500为硅钙钾镁肥1 500 kg/hm2。各处理所用复合肥料均为硝硫基控释肥，用量均为600 kg/hm2，每个处理面积均为0.33 hm2，行距为120 cm，株距为50 cm。控释肥和硅钙钾镁肥于起垄时施入，施用方式为条施。烟草移栽时间为2016年5月5日，采收结束时间为2016年9月25日，烟草生长期间各农事操作一致，并做好数据的记录。

1.3 测定项目与方法

在烟草施肥前、还苗期、旺长期、成熟期、采收结束后，各处理取0～20 cm土层土样，自然风干，土壤基本理化指标按照常规方法[20]测定。烟草主要农艺性状指标测定选择在烤烟平顶期，每个小区选20株烟草，进行记录。

根系取样采用土壤剖面法，以植株为中心取长120 cm（垂直于行向）×宽50 cm（沿行向）×深 40 cm 的全部土壤。土壤挖出后，装入0.42 mm孔径网袋，根系冲洗干净并吸干后测定根系氯化三苯基四氮唑（TTC）还原强度、吸收面积、活跃吸收面积等根系活力指标，测定根系根长、根表面积、根尖数、根系体积等形态指标。各指标测定完成后，装入样品烘干袋并置于80 ℃烘箱中烘干至恒质量，最后进行干质量称量。

根系质量采用称量法;根系活力采用氯化三苯基四氮唑还原法[21]进行测定，根系TTC还原总量（μg/h）=根系TTC还原强度[μg/（g·h）]×根系鲜质量（g）;根系总吸收面积及活跃吸收面积采用亚甲基蓝吸附法[22]测定;根系长度（m）、根表面积（m2/m3）、根系体积（cm3/m3）、根尖数等形态指标采用EPSON根系扫描仪进行扫描和分析，并根据结果计算根长密度（m/m3）、根系体积（cm3/m3）、根表面积（m2/m3）等指标。

1.4 数据分析

数据采用Excel和SPSS 18.0软件进行均值和方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理烟草土壤pH值的变化

从表1可知，与播前相比，收获后T0处理土壤pH值下降，而其他处理土壤pH值均升高;从还苗期开始，随生育期推进，pH值均呈现先降低后升高的趋势，于成熟期达到最低，收获后土壤pH值升高;收获后硅钙钾镁肥处理组的pH值比T0提高013～0.33，其中以T1 500处理pH值最高，与播前相比土壤pH提值高0.31;说明增施硅钙钾镁肥能提高土壤pH值，有效缓解土壤酸化，综合来看T1 500处理较好。

2.2 不同处理烟草土壤养分的变化

从表2可得，与播前比，各处理收获后土壤养分含量变化呈现出一定规律，表现为速效氮、有机质含量下降，而有效磷、速效钾含量明显升高。与T0相比，增施硅钙钾镁肥处理速效氮、有机质含量稍有升高，而有效磷、速效钾含量明显上升，其中T1125、T1 500处理各土壤养分含量较高。综合来看，T1 500处理较好，说明增施硅钙钾镁肥能增加土壤养分，提高土壤有效磷和速效钾含量。

2.3 不同处理烟草平顶期农艺性状的变化

从表3可以看出，平顶期不同硅钙钾镁肥处理烟草农艺性状（叶长、叶宽、叶面积、株高、茎粗围、节距）均优于T0，其中T1 500、T1 125处理除茎围外的各农艺性状均显著高于T0;T1 500处理较好，最大叶长、最大叶宽、最大叶面积分别达到69.00 cm、29.80 cm、1 303.63 cm2，株高、茎围、节距分别达到112.00、8.50、4.90 cm。综合来看，T1 500表现最好。

2.4 不同处理烟草根系形态的变化

由表4可以看出，随着硅钙钾镁肥施用量增加，烟草根系各形态指标均呈上升的趋势，所有指标均在T1 500处理达到最大;与T0相比，T1 500处理根长密度、根表面积、根系体积、根尖数分别提高26.75%、38.94%、15.22%、36.46%。说明施用量为0～1 500 kg/hm2 时，增施硅钙钾镁肥促进了烟草根系的发育，根系形态更优。

2.5 不同处理烟草根系生理活性的变化

由表5可以看出，随着硅钙钾镁肥施用量增加，烟草根系生理活性指标均呈一直上升的趋势，所有指标均在T1 500处理时达到最佳; 与T0相比，T1 500处

理根系TTC还原强度、根系TTC还原量、根系吸收面积、根系活跃吸收面积分别提高30.59%、3867%、34.57%、46.17%。说明施用量为0～1 500 kg/hm2 时，增施硅钙钾镁肥后烟草根系活性明显提升，吸收养分的功能更加强大。

3 讨论与结论

土壤是烤烟生存的基质，土壤氮、磷、钾等养分的有效性随pH值下降而降低，从而影响烟草生长发育[5，23]。施用生石灰、白云石粉等可调节土壤pH值，增加土壤钙、镁、有效磷、有效钾含量[24]，改善烟株农艺性状[25]。硅钙钾镁肥是一种新型的土壤调理剂，许多研究表明其在改良土壤结构及理化性状[26]、提高土壤pH值和养分含量[27]等方面有作用明显。粟方亮等研究表明，硅钙钾镁肥可明显提高土壤pH值以及养分含量[28]。王建康等报道，硅钙钾镁肥不仅可提升作物产量和品质，还可使土壤pH值提高0.1～0.80，且硅钙钾镁肥用量越高，土壤pH值提高效果越明显[29]。本试验表明，增施硅钙钾镁肥后，土壤pH值明顯升高，收获期梯度处理的土壤pH值提高 0.13～0.33，且土壤养分含量提高。综合来看T1 500处理较好，说明增施硅钙钾镁肥能提高酸化土壤pH值，不仅能有效缓解土壤酸化加剧，还能提高土壤养分含量，改善植烟土壤环境。

研究发现，土壤pH值降低不利于烟株生长发育，当根际土壤pH值降到5.4时，烟株根系质量和叶面积减小，烟草生长发育明显减缓[30]。而施用石灰，可提高烟草叶面积和叶绿素含量，改善烟草农艺性状，但长期施用容易破坏土壤结构和理化性质[31]。研究结果显示，施用硅钙钾镁肥显著提高了烟草的株高、茎围，同时增加了烟草叶片SPAD值、叶片数、叶面积，促进了烟草的生长发育[17]。而作为新型的土壤调理剂，在施用量为750～1 500 kg/hm2时，硅钙钾镁肥试验处理长势均明显好于对照，其中以1 500 kg/hm2促进效果最好，表现为生长健壮、叶片增大，根系更加发达[32]。本试验结果显示，硅钙钾镁肥梯度处理烟草农艺性状和根系指标均优于T0处理（对照），其中以T1 500处理最佳，叶长、叶宽、叶面积均明显增加，株高、茎围、节距明显提高，根系形态更加优良，根系生理活性明显提高，说明增施硅钙钾镁肥促进烟草建成了优良和强大的根系，烟株的生长发育和农艺性状得到改善。

综上所述，硅钙钾镁肥这种新型的土壤改良剂在烟草种植上同样适宜，它可以调节土壤pH值，提高土壤养分含量，改善烟草根系发育和农艺性状，实现烟草行业持续发展和生态环境日益改善。综合来看，在本试验土壤酸度下，硅钙钾镁肥以用量为1 500 kg/hm2的效果最好，但实际应用中还需要根据土壤pH值进行合理调整。

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