摘要：利用物理方法对白云石、牡蛎壳等进行机械活化处理，提高其化学活性。通过盆栽试验，研究磷矿粉、白云石、牡蛎壳和有机肥及活化处理对酸性土壤的调节作用和对玉米生长效果的影响。结果表明，与不施土壤调理剂处理相比，施用土壤调理剂均能提高土壤pH，降低酸性土壤交换性铝含量，增加土壤交换性钙和交换性镁含量。其 中 磷 矿 粉 与 2 倍白云石粉配施效果最好，各指标较空白处理分别提高 19.56%，降 低25.94%，增加151.22%，87.65%。施用土壤调理剂处理对玉米植株的生长也有明显效果，均能提高玉米苗期的株高，增加玉米鲜重、地上部干重 和 根 冠 比。有 机 肥 处 理、活化白云石处理以及超细牡蛎壳粉效果较佳，其中有机肥处理效果最为显著，分别在株高、鲜重和根冠比较空白增加99.16%，252.16%，49.06%。
关键词：酸性土壤;矿物土壤改良剂;酸碱度;生物量
土壤酸化是土壤的障碍因素之一，酸性土壤面积在中国约有2亿hm2[1]，严重制约了农业的可持续发展。酸性土壤包括红壤、砖红壤、赤红壤、黄壤等土壤类型。我国南方红壤区面积218万hm2，约占国土面积的22.7%。红壤大多分布在山区、半山区的缓坡地上，红壤地区是中国经济作物和粮食作物的重要生产基地，在农业发展中占有举足轻重的地位[2]。近年来，农民为追求经济效益大量使用化学氮肥，加上酸雨沉降不断增加导致了土壤酸化加剧[3-4]。酸性土壤遭受长期侵蚀，导致表土淋失，土壤中 大 量 Al元素 溶 出，Ca、Mg、P等营养元素大量流失，形成土壤铝毒害，严重抑制了作物的生长[5-6]。因此，有必要对酸性土壤进行改良，降低其交换性铝含量，增加土壤pH 值和交换性阳离子含量，保障酸化红壤区农业生产的安全。
目前，施用石灰类物质对酸性土壤的改良已有不少研究[7-8]，白云石、牡蛎壳等主要成分为碳酸钙和碳酸镁，偏碱性，施入酸性土壤后，不仅可以缓解酸性土壤的危害，还可以补充土壤 Ca、Mg元素[9-10]，提高土壤中钙镁元素的水平，但针对原料超细加工的报道较少。利用白云石等配合微晶化磷矿粉使用，既避免土壤缺磷，又解决化学磷肥对土壤环境危害的问题。因此，本研究采用对白云石、牡蛎壳进行机械力活化处理，增加其化学活性，配合磷矿粉以及有机肥使用，探究对酸性红壤的调节和改善作用。
1 材料与方法
1.1 供试材料
微晶化磷矿粉(MPR)：原料产自河南，97%通过200目筛，其 全 磷(P2O5)含量 为25.00%，属于 中 品位磷矿。活化剂5%(w)与普通磷矿粉95%(w)混合均匀后，经 过 微 晶 化 设 备(WJH-02)处理 240 min制得。超细白云石矿粉：产自河北灵寿县，经湿法球磨设备(WJH-03)处理240min制得，过200目筛，具体 元 素 组 成 为 CaO(28.42%)，MgO(18.93%)，K2O(0.06%)，Na2O(0.018%)，Fe2O3 (0.23%)，SiO2(10.75%)，Al2O3 (0.4%)，TiO2 (0.026%)，烧失量40.76%。超细 牡 蛎 壳 粉：产自浙江省宁海市，牡蛎壳 经 粗 粉 碎，再 通 过 WJH-02 设 备 处 理 120min制备，过200目筛。有机肥产自山东滨州清大科技有限责任 公 司。所 用 氮 肥 为 尿 素(氮46%)，钾肥为硫酸钾(50%)。
供试土壤：试验用土取自江西信丰，土壤类型为红壤，取样后将土壤混合均匀，具体理化性质为：有机质含 量 3.33g/kg，pH 值 4.96，碱解 氮 含 量 83.47mg/kg，速 效 磷 含 量 18.21 mg/kg，速 效 钾 含 量141.57mg/kg，交换 性 钙 含 量 203.69 mg/kg，交换性镁106.63mg/kg。供试玉米品种为郑单958。
1.2 试验设计
将土壤自然风干，过2mm 筛后 装 盆，每 盆 装 土2.5kg。共设8个处理：(CK0)不施土壤调理剂为对照;(CK1)每盆施1.6g微晶化磷矿粉(MPR);(PA)每盆施1.6gMPR，25g普通白云石;(PA1)每盆施1.6gMPR，25g超细白云石粉;(PA2)每盆施1.6gMPR，50g 超 细 白 云 石 粉;(PC1)每 盆 施 1.6 gMPR，牡蛎壳粗粉25g;(PC2)每盆施1.6gMPR，活化牡蛎壳粉25g;(PD)每盆施1.6gMPR，有机肥25g，反复混匀。氮肥和钾肥施用 量 均 为0.16g/kg土(P2O5)，每个 处 理3次 重 复，共 计24盆。选取 颗 粒饱满均匀的玉米种子，用0.2%的磷酸二氢钾浸种12h，于2015年7月15日播种，每盆种植8颗，7月19日出苗，选取长势均匀的玉米苗，定苗3株，每次浇水量等同，9月1号 收 获，生 长 期45d。称取 鲜 重 后 在105 ℃下杀青，70 ℃烘干后称取干重。
1.3 测定方法和数据处理
玉米株高测量分别在8月1日、8月15日、9月1日测量株高;收获时期用叶绿素仪测定叶绿素含量(HZY-I);干重 和 鲜 重 使 用1/10000天平 测 定;土壤pH 值采用精密pH 计(pH 复合电极型号 E-201-C)，上海仪电科学仪器股份有限公司提供;交换性铝含量用1mol/LKCl浸提，中和滴定法测定;有机质含量的测定采用重铬酸钾容量法;速效磷含量的测定采用浸提钼锑抗比色法;速效钾含量的测定采用醋酸氨浸提火焰光度法;交换性钙、交换性镁含量的测定采用乙酸铵交换—原子吸收分光光度法[11]。
试验 数 据 采 用 Excel、Origin8.0 软件 进 行 统 计分析，采用SPSS16.0软件进行差异性显著检验。
2 结果与分析
2.1 土壤pH、交换性铝含量的变化
根据我国土壤酸碱度的分级标准[12]，本试验所用土壤pH 值为4.96，属于酸性土壤。当pH 小于5时，土壤中的铁、锰、铝等元素具有较高的活性，这些元素可以迅速溶解并对农作物产生毒害，同时土壤中的阳离子大量流失，从而阻碍作物生长[13]。不同改良剂的使用均可以明显提高土壤pH 值，增量略有不同。本试验供试土壤调理剂的pH 值分别为：微晶化磷矿粉pH 值为9.1，白云石pH 值为9.65，牡蛎壳pH 值为9.46，有机肥pH 值为8.7。从表1可知，单施微晶化磷矿粉处理CK1较空白处理提高9.87%，经过配合磷矿粉使用，普通白云石处理 PA 与机械活化白云石处理PA1分别较对照提高了9.07%和9.68%，两者之间差异不显著，PA2处理 pH 增 量 最 大，较 空 白 提 高 了19.56%，单 施 磷 矿 粉 处 理 与 PC1 处 理 不 显 著，与PC2处理 差 异 显 著，两 者 分 别 较 空 白 处 理 提 高 了5.85%和9.68%。PD处理较空白处理增加9.88%。
在土壤酸碱度 的 测 定 中，除 测 定 土 壤 pH 外，交换性铝含量 对 植 物 的 生 长 影 响 很 大[14]，酸性 土 壤 中交换性铝取代土壤中的交换性盐基，导致阳离子的流失，酸性土壤的铝毒害严重危害了植物的生长[15-16]。由表中数据得出，施用不同改良剂可以减少土壤中交换性铝含量，PA1处理效果较显著，PA2中土壤交换性铝含量最小，较单施磷矿粉处理减小25.94%。增施超细白云 石 可 以 减 少 交 换 性 铝 含 量，有 机 肥 处 理PD的减小量次之，由225.76减小到179.33mg/kg。
研究结果表明，增施活化白云石可以显著改善土壤的pH，机械 活 化 处 理 的 白 云 石 粉，增 加 了 颗 粒 的比表面积，白云石中碳酸盐不断与土壤中的氢离子反应，从而降低了土壤酸性。超细牡蛎壳粉对酸性土壤的pH 值有所增加，粗粉碎牡蛎壳对土壤pH 增量不明显。有机肥中含有大量的小分子腐殖酸，促使土壤交换性铝和吸附态羟基铝向有机络合态铝转化，减少交换性铝含量[17]。
2.2 土壤基本养分的测定
由表2可见，随着施用各土壤调理剂，土壤中速效磷、速效钾和交换性钙及镁含量均不同程度提高，CK1处理较空白处理速效磷含量差异显著，PD 处理含量最高，微晶化磷矿粉经过活化处理，增加磷元素的释放，使用有机肥形成的腐殖酸，促进磷矿粉中磷元素的不断释放，增加有效磷的含量，此外，有机肥处理也提高了土壤速效钾的含量。白云石处理均与空白处理钙镁含量有差异性，PA1处理对土壤钙镁含量分别提 高 了 117.38%和 81.98%，较普 通 白 云 石PA 处理提高了17.55%和8.85%，PA2处理使交换性 钙 和 交 换 性 镁 提 高 到 525.38 mg/kg 和 205.72mg/kg。白云石的主要成分是碳酸镁和碳酸钙，白云石处理可以增加土壤中钙、镁的含量，能够防止土壤中钙镁元素的失衡，牡蛎壳处理 PC1和 PC2也显著增加了土壤中交换性钙、镁的含量，经过微晶化处理，矿粉的颗粒 的 比 表 面 积 增 大，机械能转化为化学内能，导致结构的不稳定，增加元素的溶出率，施入土壤后，增加土壤的交换性钙镁含量，因此提升土壤阳离子交换量，降低酸性土壤对植物的酸性毒害。
2.3 不同处理对玉米的生长的影响
2.3.1 苗期玉米株高 图1为生长期间第15，30，45d的株 高 测 量 值。由 图 可 知，各 处 理 在 不 同 时 期的株高趋势是一致的，对收获时期玉米株高分析，各处理的土壤改良剂对玉米苗期的株高具有不同的作用，较对照 CK0均有提高，单施磷矿粉处理增量不明显，白云石处理中，增施活化白云石处理 PA2效果最明显，收获期较 对 照 处 理 提 高 了55.81%，活化 白 云石处理 PA1随着生长期延长，长势逐渐增加，活化牡蛎壳处理PC2较PC1处理差异显著，有机肥处理PD增势最显著，收获时期株高增加到57.17cm，较对照处理提高了99.16%，表明有机肥的使用可以增加玉米植株对营养元素的吸收，促进植株的生长。
2.3.2 苗期玉米的叶绿素、鲜重以及干重含量 叶绿素是光合作用中最重要的色素，叶绿素含量的多少及组成直接影响光合作用能力的强弱。若叶绿素含量减少，叶片就会黄化失绿，影响光合作用的进行，对植物的生长产生危害，其含量在一定程度上，反映了植物同化物质的能力。从表3可以看出，空白处理由于未添加任何改 良 剂，玉 米 植 株 叶 绿 素 含 量 较 低。PA1、PA2、PC2、PD处理叶绿素含量较高，且与其他处理差异均达显著水平，白云石处理中，PA1处理叶绿素含量最高，达到34.24，PC2处理含量高于普通处理。镁是植物 叶 绿 素 组 成 的 重 要 元 素，Marschnerh[18]和 Ar-chie[19]等人的研究表明，缺镁会使影响叶绿素中酶活性，使植物受到光抑制，从而影响植物的生长。白云石中含有丰富的镁元素，经过机械力化学及高剪切的机械力冲击作用，使晶格内部的化学键断裂，比表面积增加，可以增加镁元素的溶出率，促进植物在土壤中对镁的吸收，增加叶绿素的合成。PD 处理叶绿素的含量与对照具有显著性差异，由于有机质中的腐植酸分子可活化土壤中的铁锰铜锌等微量元素，可以促进叶绿素合成，其他微量元素可促进有关酶的活性。
由表3中数据看出，不同土壤改良剂处理对植物的生长具有明显不同的作用，与对照相比，均增加了苗期玉米的鲜重、地上部和地下部生物量的干重，由于酸性土壤的铝溶出后，会对植物根系产生毒害，抑制植物的生 长[13]，添加不同改良剂可以减少土壤的铝毒害。PA2、PD和 PC2处理对玉米苗期的鲜重增量较 大，分别为对照处理的 107.82%，252.16% 和84.95%，且与其他处理差异达到显著性水平。白云石处理组、PC2处理以及 PD 处理对玉米干重增加较大，随着根系干重的增加，根冠比随之增加，植物较高的根冠比有利于对营养元素的吸收，并将营养元素向地上部运输，提高玉米生长的产量和品质。
3 结 论
施用磷矿粉、白云石、牡蛎壳和有机肥土壤调理剂均可以提高酸性土壤pH，降低土壤交换性铝含量，提高土壤速效磷、交换性钙、交换性镁含量;经过微晶化处理的磷矿粉、白云石、牡蛎壳处理较普通处理效果较佳，超细白云石处理对减少土壤交换性铝、增加交换性钙和交换 性 镁 的 效 果 较 显 著，增施白云石处理效果最优，较空白处理交换性铝减少了25.94%，交换性钙、镁分别增加了151.22%，87.65%。施用不同土壤调理剂可以改良酸性土壤，促进玉米生长的生长发育，有机肥处理与磷矿粉配合处理效果最显著，该处理玉米的株高、叶绿素、鲜重和根冠比分别比对照处理 增 加 了99.16%，19.49%，252.16%，49.06%。微晶化磷矿粉和白云石等配合使用，表现出很好的互补性，既可以满足植物生长所需的磷元素，又可以避免活性酸对植物的毒害作用，对酸性红壤土壤起到良好的改善作用。——论文作者：杜玉凤1，吕乐福2，何振全3，盖国胜3，杨玉芬3，刘春生4
参考文献：
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[2] 赵其国.土壤退化及其防治[J].土壤，1991，23(2)：57-60
.[3] 梁骏，郑有飞，李 璐，等.酸雨对土壤酸化和油菜中后期
