粉煤灰、磷矿粉与鸡粪配施对果园酸性土壤修复效应及苹果产量品质的影响

张敬夫+刘金鑫+张忠兰+杨守军+史淑一

摘要：通过不同比例的粉煤灰、磷矿粉和鸡粪混合施用，研究其对果园酸性土壤修复效应及苹果产量和品质的影响。试验共设4个处理，处理1：空白对照，处理2：粉煤灰3 150 kg/hm2+磷矿粉3 150 kg/hm2+鸡粪5 250 kg/hm2，处理3：粉煤灰2 100 kg/hm2+磷矿粉2 100 kg/hm2+鸡粪10 500 kg/hm2，处理4：粉煤灰1 050 kg/hm2+磷矿粉1 050 kg/hm2+鸡粪15 750 kg/hm2。结果表明，在果实成熟期，处理2、3、4土壤pH值分别比对照提高了30.57%、27.73%、24.88%；处理3土壤碱解氮、速效钾含量以及微生物总量显著高于其它处理，但土壤缓冲能力低于处理4，有效磷含量低于处理2；处理3果实产量最高，品质最优，但与处理4间无显著差异。综合分析认为，本试验条件下粉煤灰2 100 kg/hm2 +磷矿粉2 100 kg/hm2 +鸡粪10 500 kg/hm2能有效地改良果园酸性土壤，促进果实增产提质。

关键词：粉煤灰；磷矿粉；鸡粪；酸性土壤；pH值；土壤修復

中图分类号：S661.106 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2017）08-0082-04

Abstract Flyash， phosphate rock and chicken manure were mixed and then were applied into acidic soil in apple orchard to evaluate the effects on acidic soil restoration and yield and quality of apple. The study contained four treatments， i.e. treatment 1： control； treatment 2： 3 150 kg flyash+3 150 kg phosphate rock+5 250 kg chicken manure per hectare； treatment 3： 2 100 kg flyash+2 100 kg phosphate rock+10 500 kg chicken manure per hectare； treatment 4： 1 050 kg flyash+1 050 kg phosphate rock +15 750 kg chicken manure per hectare. The results showed that the soil pH value of treatment 2， 3 and 4 increased by 30.57%， 27.73% and 24.88% respectively compared to control in the mature period of apple fruit.Under treatment 3， the available nitrogen and potassium contents and microorganism population in soil were the highest compared to the other treatments， but the soil buffering capacity and available phosphorus content were lower than that of treatment 4 and treatment 2， respectively. Although the fruit yield and fruit quality of treatment 3 were the best among the treatments， but no differences were seen between it and treatment 4. It is concluded that flyash， phosphate rock and chicken manure mixed at the level of 2 100， 2 100 kg and 10 500 kg per hectare could obviously meliorate acidic soil in apple orchard， and therefore increased fruit yield and quality.

Keywords Flyash；Phosphate rock； Chicken manure； Acidic soil； pH value； Soil restoration

胶东地区红富士苹果以其色泽艳丽、个大脆甜而著称，也是当地农民的主要经济来源。在追求产量提升的大背景下，化学肥料的大量施用导致了果园土壤酸化并呈现逐年加重的趋势，造成土壤退化和果实生理病害频发，成为制约胶东地区乃至全国集约化果业生产的一个重大问题。当施用铵态氮肥时，在作物根系尚未吸收之前，由于微生物的硝化作用能导致硝酸的形成，而作物吸收NH+4的同时又会释放H+；当施用硫肥时，硫化细菌利用能源的释放将二氧化硫固定并形成硫酸；当施用磷肥时，水解产生的氢离子则直接导致反应区域土壤的酸化[1-4]。除了不当的化肥应用措施外，有机肥施用不足导致土壤缓冲能力下降以及作物对碱基阳离子的大量吸收而土壤没有得到及时的补充也是造成土壤酸化的重要原因[3]。

施用石灰被认为是酸性土壤改良较为经典的方法。研究表明，石灰能抵消土壤中H+、Al3+的不良影响，增加土壤中Ca、P、Mg等营养元素的有效性，明显提高土壤pH值，产量显著增加[5，6]。虽然施用石灰对酸性土壤的矫治效果较为明显，但长期施用或施用过多又会对作物生长起到抑制作用。陈建军和郭和蓉等[7，8]分别采用不同的改良剂对酸性土壤进行改良，研究发现，施入改良剂后土壤交换性酸总量下降，交换性H+、Al3+含量降低，说明改良剂对酸性土壤改良效果明显。目前，大部分酸性土壤改良剂仅用来调节土壤pH值，对土壤结构改善、土壤肥力提升效果均不明显。endprint

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物，因其具有较高的pH值常被用作酸性土壤改良剂[9]。我国磷矿资源丰富，但以中低品位居多，以致大量的磷矿资源在磷肥工业中难以发挥作用，而磷矿粉在酸性土壤中施用可以减轻土壤酸性对作物的影响[10]。虽然粉煤灰和磷矿粉对酸性土壤改良具有一定效果，但培肥地力的效应均不显著[10，11]。鸡粪富含有机质，施入土壤后能提高土壤肥力，但作为改良剂对酸性土壤修复的效果较为缓慢。如何科学地研制酸性土壤改良剂产品，使其在培肥沃土的同时兼具改良酸性土壤的功效，目前鲜有报道。因此，本研究以不同比例的粉煤灰、磷矿粉和鸡粪混合作为混合型酸性土壤改良剂，探讨其对果园酸性土壤的修复效应以及对苹果生长发育的影响机理。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及材料

试验地设在山东省蓬莱市小门家镇大狗李家村果园（37°24′33″～37°49′52″N，120°31′05″～121°06′18″E），土壤类型为棕壤，碱解氮96.52 mg/kg、有效磷1.16 mg/kg、速效钾115.32 mg/kg，pH值4.26。试材为长势相近的10年生红富士苹果树（Malus domestica Borkh. cv. Red Fuji），株行距3 m×3 m。

所用混合型改良剂由磷矿粉、鸡粪、粉煤灰按照不同比例混配而成。鸡粪经过腐熟处理、风干磨细，过2 mm筛备用，pH值7.9。磷矿粉由江苏泰州长浦化学试剂有限公司提供，pH值6.8。粉煤灰由烟台发电厂提供，pH值 11.2。

1.2 试验设计

试验于2014年3月底（萌芽前）进行，采用随机区组设计，每处理为10棵树，同行排列。共设4个处理，重复3次。改良剂的施用方法：以树干为中心，在树冠投影范围内，放射状开挖6条施肥沟，沟宽20 cm、深30 cm左右，沟长与树冠半径相等，沟挖好后，将改良剂均匀撒在沟内，然后将土回填。不同处理的改良剂施用量如表1所示。果园其他管理措施正常进行。

1.3 数据收集与测定方法

分别于2015年7月18日（幼果期），9月25日（果实膨大期）和10月23日（成熟期）进行土壤样品采集。在苹果园每处理的行间随机选取1 m×1 m的样方，在每一样方中采取对角线取样法选取5个采样点，用土钻分别采集0～20 cm土壤。土壤样品风干、磨细，过1 mm筛备用。根际土的取样方法按照 Wang等[12]的方法进行。于果实成熟期分别进行产量测定和果实品质分析。

土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量分别采用碱解扩散法、钼锑抗比色法和火焰光度法测定；土壤pH值采用玻璃电极法测定；土壤酸性缓冲性能采用0.1 mol/L HCl对土壤悬浊液进行滴定；果实糖度及硬度分别采用糖度计和硬度计进行测定，酸度测定采用中和滴定法；土壤微生物数量的测定采用平板计数法。

1.4 数据统计分析

用SAS（6.0版）系统进行数据方差分析与多重比较。

2 结果与分析

2.1 混合型改良剂对土壤pH值的影响

由表2看出，在苹果幼果期不同配比的改良剂均能显著提高土壤pH值，其中处理2土壤pH值升高幅度最大，分别是对照、处理3和处理4的1.24、1.06倍和1.15倍；在苹果膨大期，土壤pH值的变化趋势与幼果期相似；在成熟期，处理2、3、4的土壤pH值分别比对照提高30.57%、27.73%和24.88%。

2.2 混合型改良剂对土壤缓冲性能的影响

不同配比的改良剂对果园酸性土壤缓冲性能的影响如表3所示。对照组土壤的缓冲性能从苹果幼果期的0.23个pH值单位逐渐降低到成熟期的0.18个pH值单位。与对照相比，虽然不同配比的改良剂均能提高土壤的酸性缓冲性能，但处理4土壤的酸性缓冲性能最高，在果实成熟期为对照的7.72倍。

2.3 混合型改良剂对土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量的影响

从表4可以看出，与对照相比，不同配比的改良剂显著提高了土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量。在苹果幼果期，土壤碱解氮、速效钾含量以处理4最高；在果实膨大期和成熟期，土壤碱解氮、速效钾含量则以处理3最高。土壤有效磷含量始终以处理2最高，均显著高于其它处理，在成熟期分别是对照、处理3、处理4的3.1、1.8、2.3倍。

2.4 混合型改良剂对土壤微生物数量的影响

不同配比的改良剂对成熟期果园土壤微生物数量产生不同的影响（表5）。处理4土壤的细菌数量最高，与其它处理差异显著，其次为处理2、处理3，对照最低；放线菌数量以处理3最高，分别是对照、处理2和处理4的2.06、1.56倍和1.03倍；真菌数量同样以处理3最高，对照最低，处理2和处理4 无差异。

2.5 混合型改良剂对果实产量和品质的影响

由表6可以看出，果实糖度以处理4最高，分别比处理3、处理2、对照增加0.25%、7.58%和12.92%，但方差分析表明，处理3和处理4的果实糖度无显著差异。果实酸度以对照最高，显著高于其它处理，其次为处理2、处理4，处理3最低。果实硬度和产量的变化趋势与果实糖度相似，均以处理3最高，且处理3与处理4以及处理4与处理2间无著显差异。

3 讨论

本试验结果表明，在苹果幼果期和膨大期，处理2土壤pH值明显高于其它处理。这主要是因为处理2粉煤灰和磷矿粉所占比例较大，粉煤灰自身碱性较强，而且磷矿粉能提供钙及其它一些盐基离子，导致土壤pH值升高[11-13]。酸性土壤的保肥能力以及对养分的储存能力较低，造成了土壤有机物质含量下降，一定程度上又降低了土壤的缓冲性能[14]。处理4土壤因施入鸡粪数量最多，因此土壤的酸性缓冲能力最高。

当 pH值<5.5时，土壤中的磷酸根因与铁、铝结合形成磷酸铁、磷酸铝而被固定，磷的有效性降低[13]。土壤酸化导致NO-3、K+等养分离子的淋失加剧，其淋失量与土壤 pH 值呈较好的正相关性[15]。虽然处理2土壤的pH值高于處理3，但其鸡粪施入量仅为处理3的50%，因此土壤的养分有效性低于处理3。endprint

土壤酸化改变了适宜土壤微生物生长的微生态环境，导致土壤有益微生物种群变化，细菌个体生长变小，生长繁殖速度降低，真菌和放线菌活性受到抑制。处理3土壤的微生物数量高于其他处理，一方面可能是因为处理3土壤的pH值利于某些真菌的生长，另一方面可能是因为改良剂的施入为微生物生长提供了较为合适的C/N，利于微生物的活动[16，17]。

不同配比的改良剂提高了土壤pH值和酸性缓冲性能，增加了微生物数量，改善了苹果根际微域的有效养分状况，促进了苹果产量的提高。果园土壤理化性状及生物学特性的改善以及氮、磷、钾肥的平衡供给，提高了苹果可溶性固形物含量和果实硬度，降低了果实酸度，改善了果实品质[18，19]。

4 结论

由于磷矿粉、粉煤灰含有多种重金属元素，如镉、铬、铅等，不宜长期大量施用，而鸡粪虽能提高土壤的缓冲性能，但对酸性土壤的改良效果较为缓慢。因此，综合分析认为，本试验条件下粉煤灰2 100 kg/hm2+磷矿粉2 100 kg/hm2+鸡粪10 500 kg/hm2能明显提高土壤pH值和缓冲性能，增加土壤的有效养分含量，提高土壤微生物总量和苹果产量，改善果实品质。

参考文献：

[1]Bock E，Wagner M. Oxidation of inorganic nitrogen compounds as an energy source[M]. New York： Springer-Verlag， 2013.

[2]Shen J B，Yuan L X，Zhang J L，et al. Phosphorus dynamics：from soil to plant[J]. Plant Physiology， 2011， 156：997-1005.

[3]Yang S J，Cong L，Wang X F，et al.Fulvic acid displaces manure to improve soil in vegetable greenhouse[J]. Acta Agriculturae Scandinavica， Section B-Soil & Plant Science， 2014， 64（64）：454-461.

[4]Yang S J，Zhang Z L， Cong L， et al. Effect of fulvic acid on the phosphorus availability in acid soil[J]. Journal of Soil Science and Plant Nutrition， 2013， 13（3）： 526-533.

[5]Fageria N K， Baligar V C. Enhancing nitrogen use efficiency in crop plants[J]. Advances in Agronomy， 2005， 88（5）：97-185.

[6]Lindsay W L. Chemical equilibria in soils[M]. New York：John Wiley & Sons，2005.

[7]陈建军，王威，蒋益民，等.不同土壤改良剂产品对酸性土壤改良效果试验初报[J].广西农学报，2013，28（1）：8-11.

[8]郭和蓉， 陈琼贤， 郑少玲，等.营养型土壤改良剂对酸性土壤的改良[J].华南农业大学学报（自然科學版）， 2003，24（3）：24-27.

[9]朱江， 周俊， 曹德菊， 等.粉煤灰的理化性状及其在农业上的应用[J].安徽农学通报， 1999， 5（1）：48-49.

[10]胡红青， 黄巧云， 李学垣， 等.磷矿粉缓解酸性土壤铝毒的研究[J].中国农业科学， 1995， 28（2）： 51-57.

[11]吴家化， 刘宝山， 董云中，等.粉煤灰改土效应[J].土壤学报， 1995， 32（3）： 334-340.

[12]Wang X，Zabowski D.Nutrient composition of Douglas-fir rhizosphere and bulk soil solutions[J]. Plant Soil，1998，200：13-20.

[13]赵静. 土壤酸化对土壤有效养分、酶活性及黄金梨品质的影响[D].泰安：山东农业大学，2011.

[14]王立华.不同改良剂对酸化土壤性质和油菜生长的影响[D]. 泰安：山东农业大学，2014.

[15]高占国， 华珞， 郑海金， 等.粉煤灰的理化性质及其资源化的现状与展望[J].首都师范大学学报， 2003， 24（1）： 71-77.

[16]甘丽红， 廖青， 田智得， 等.鸡粪发酵肥对桑园土壤肥力及桑树生长的影响[J].南方农业学报， 2016， 47（3）： 353-358.

[17]李涛涛， 翟丙年， 李永刚， 等. 有机无机肥配施对旱地“红富士”苹果品质的影响[J]. 北方园艺， 2013（21）： 178-181.

[18]席瑞卿， 赵晓进， 张考学， 等. 不同施肥水平对苹果产量、品质及养分平衡的影响[J]. 西北农业学报， 2010， 19（2）： 141-145.

[19]赵佐平， 同延安， 高义民， 等.不同肥料配比对富士苹果产量及品质的影响[J].植物营养与肥料学报， 2009， 15（5）：1130-1135.endprint