李明德-稻田石灰施用技術(shù)

1、李明德李明德 研究員研究員湖南省土壤肥料研究所湖南省土壤肥料研究所酸性及重金屬中輕度污染稻田酸性及重金屬中輕度污染稻田石灰施用技術(shù)石灰施用技術(shù)石灰石灰2.2.施用石灰的作用施用石灰的作用1.1.有關(guān)石灰的概念有關(guān)石灰的概念4.4.結(jié)論與展望結(jié)論與展望3.3.稻田石灰施用技術(shù)稻田石灰施用技術(shù)1. 主要內(nèi)容主要內(nèi)容石灰的概念石灰的概念石灰是將主要成分為碳酸石灰是將主要成分為碳酸鈣的天然巖石，在適當(dāng)溫鈣的天然巖石，在適當(dāng)溫度下（度下（900-1100）煅燒）煅燒,所得的以氧化鈣所得的以氧化鈣(CaO)為主為主要成分的產(chǎn)品，又稱生石要成分的產(chǎn)品，又稱生石灰，呈白色或灰色塊狀?；遥拾咨蚧疑珘K狀。Ca

2、CO3 CaO + CO2 主要種類主要種類l 生石灰粉生石灰粉(主要成分為主要成分為CaO)l熟石灰粉熟石灰粉(消石灰粉消石灰粉,主要主要成分為成分為Ca(OH)2 )l石灰膏石灰膏 (主要成分為主要成分為Ca(OH)2 )l目前農(nóng)用采購的石灰主目前農(nóng)用采購的石灰主要是生石灰粉（由塊狀生要是生石灰粉（由塊狀生石灰磨細(xì)而得到的細(xì)粉）石灰磨細(xì)而得到的細(xì)粉）2. 什么是石灰？什么是石灰？（生石灰）（生石灰） （生石灰粉）（生石灰粉） （消石灰粉，即熟石灰）（消石灰粉，即熟石灰） （石灰膏）（石灰膏） 降低土壤酸度，有效緩解降低土壤酸度，有效緩解Al和其他重金屬毒害和其他重金屬毒害。補(bǔ)充補(bǔ)充Ca、M

3、g營養(yǎng)，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤的生物活性營養(yǎng)，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤的生物活性和養(yǎng)分循環(huán)能力。和養(yǎng)分循環(huán)能力。 改善作物根系生長環(huán)境，促進(jìn)作物根系生長和吸收，改善改善作物根系生長環(huán)境，促進(jìn)作物根系生長和吸收，改善植株?duì)I養(yǎng)和生長狀況，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。植株?duì)I養(yǎng)和生長狀況，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。 3. 施用石灰的作用施用石灰的作用大約在大約在2000多年前，古羅馬人施用石灰提高作物產(chǎn)量。多年前，古羅馬人施用石灰提高作物產(chǎn)量。19世紀(jì)末，石灰曾被用來提高森林產(chǎn)量，但到了世紀(jì)末，石灰曾被用來提高森林產(chǎn)量，但到了20世紀(jì)世紀(jì)50年代因效果不佳而一度被停用。年代因效果不佳而一度被停用。80年代以后又認(rèn)識到

4、施用石年代以后又認(rèn)識到施用石灰是一種抵抗森林土壤酸化的有效措施。灰是一種抵抗森林土壤酸化的有效措施。中國也有長期施用石灰的習(xí)慣，特別在南方酸性紅、黃壤中國也有長期施用石灰的習(xí)慣，特別在南方酸性紅、黃壤地區(qū)更為普遍。地區(qū)更為普遍。 施用歷程施用歷程施用效果施用效果3.1 對土壤化學(xué)性狀的影響對土壤化學(xué)性狀的影響（1）對土壤酸度的影響）對土壤酸度的影響pHoule等經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)石灰處理能顯著降低土壤交換性酸和交換性等經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)石灰處理能顯著降低土壤交換性酸和交換性Al含量，提高交換性含量，提高交換性Ca、Mg含量。連續(xù)施用石灰含量。連續(xù)施用石灰10年后發(fā)現(xiàn)土壤年后發(fā)現(xiàn)土壤pH、陽離子交換量陽離子

5、交換量(CEC)、鹽基飽和度鹽基飽和度(BS)不僅隨著石灰用量的增不僅隨著石灰用量的增加而增加，而且還降低了加而增加，而且還降低了020 cm土層土壤的交換性土層土壤的交換性K、Na含量。含量。p很多試驗(yàn)都證明施用石灰可以有效抵抗土壤酸化，其降酸作用會隨很多試驗(yàn)都證明施用石灰可以有效抵抗土壤酸化，其降酸作用會隨著石灰用量的增加而提高，且可以保持相當(dāng)長的時(shí)間，而隨著時(shí)間著石灰用量的增加而提高，且可以保持相當(dāng)長的時(shí)間，而隨著時(shí)間的推移石灰的降酸作用會向深層土壤下移。的推移石灰的降酸作用會向深層土壤下移。 （2）對土壤養(yǎng)分的影響）對土壤養(yǎng)分的影響p何電源在水稻田上連續(xù)何電源在水稻田上連續(xù)3年施用石灰

6、后，發(fā)現(xiàn)與對照相比石灰處理年施用石灰后，發(fā)現(xiàn)與對照相比石灰處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量降低了的土壤有機(jī)質(zhì)含量降低了24.3%，有機(jī)質(zhì)的礦化率與石灰用量呈顯，有機(jī)質(zhì)的礦化率與石灰用量呈顯著正相關(guān)?？梢娛┯檬译m會加速土壤著正相關(guān)?？梢娛┯檬译m會加速土壤C、N的礦化速率，增加土的礦化速率，增加土壤壤C、N的損失，但從長遠(yuǎn)來看，合理施用石灰可以提高土壤的可的損失，但從長遠(yuǎn)來看，合理施用石灰可以提高土壤的可持續(xù)利用能力的。持續(xù)利用能力的。 p施用石灰可以減少土壤對施用石灰可以減少土壤對P的吸附固定，降低土壤對的吸附固定，降低土壤對P的最大吸附的最大吸附容量，提高容量，提高P的平衡常數(shù)和緩沖指數(shù)，提高土壤有效

7、磷含量。的平衡常數(shù)和緩沖指數(shù)，提高土壤有效磷含量。p石灰富含石灰富含Ca、Mg，施入土壤后會使土壤中交換性，施入土壤后會使土壤中交換性Ca和和Mg含量迅含量迅速提高，土壤速提高，土壤鹽基飽和度鹽基飽和度(BS)也上升。也上升。v石灰可以改善土壤結(jié)構(gòu)，這主要?dú)w功于石灰可以改善土壤結(jié)構(gòu)，這主要?dú)w功于Ca2+的絮凝化作用和無定形鐵的絮凝化作用和無定形鐵鋁形成的氧化物、氫氧化物沉淀，而且較高的鋁形成的氧化物、氫氧化物沉淀，而且較高的Ca2+濃度和濃度和BS有利于擠有利于擠壓土壤膠體的雙電子層，減少土壤顆粒間的排斥力。壓土壤膠體的雙電子層，減少土壤顆粒間的排斥力。v施用石灰后會使酸性土壤中大量的交換性施

8、用石灰后會使酸性土壤中大量的交換性Al形成羥基形成羥基Al聚合物，這些聚合物，這些羥基羥基Al聚合物吸附在土壤粘粒表面，減少了其表面負(fù)電荷，是土壤膠聚合物吸附在土壤粘粒表面，減少了其表面負(fù)電荷，是土壤膠體和粘粒間良好的凝結(jié)劑體和粘粒間良好的凝結(jié)劑 。vHati 在其在其29年的輪作試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)年的輪作試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)NPK+石灰、石灰、NPK+有機(jī)肥處理可以提有機(jī)肥處理可以提高高030 cm土層土壤團(tuán)聚體的平均重量直徑土層土壤團(tuán)聚體的平均重量直徑(MWD)、水穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)、水穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量（量（WSMA)、總孔隙度和有效水分含量、總孔隙度和有效水分含量(AWC)，兩處理之間沒有顯著，兩處理之間沒有顯著

9、差異?？梢娫诟牧纪寥牢锢硇再|(zhì)上，差異。可見在改良土壤物理性質(zhì)上，長期施用石灰可以達(dá)到與有機(jī)肥長期施用石灰可以達(dá)到與有機(jī)肥同樣的效果。同樣的效果。3.2 對土壤物理性狀的影響對土壤物理性狀的影響3.3 對土壤微生物和酶的影響對土壤微生物和酶的影響u 施用石灰可以改善土壤微生物環(huán)境，提高土壤微生施用石灰可以改善土壤微生物環(huán)境，提高土壤微生物物C、N量、呼吸速率和代謝商量、呼吸速率和代謝商(qCO2)。 u Range1-Castro通過同位素示蹤通過同位素示蹤-梯度凝膠電泳觀察梯度凝膠電泳觀察石灰處理后根際微生物利用根系分泌物的情況時(shí)，發(fā)石灰處理后根際微生物利用根系分泌物的情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)石灰處理可

10、以提高微生物的生物多樣性和活性。石灰處理可以提高微生物的生物多樣性和活性。u 石灰處理可顯著提高土壤酶活性：石灰處理可顯著提高土壤酶活性： Ekenler對與對與C、N循環(huán)有關(guān)的糖苷酶類進(jìn)行了研究，循環(huán)有關(guān)的糖苷酶類進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)石灰處理可顯著提高微生物發(fā)現(xiàn)石灰處理可顯著提高微生物C、N量和糖苷酶類活量和糖苷酶類活性，土壤酶活性與微生物性，土壤酶活性與微生物C、N含量顯著正相關(guān)。含量顯著正相關(guān)。 王涵等研究了土壤酸化或堿化對土壤酶活性的影響，王涵等研究了土壤酸化或堿化對土壤酶活性的影響，發(fā)現(xiàn)除過氧化物酶外，土壤發(fā)現(xiàn)除過氧化物酶外，土壤pH變化對土壤酶活性影響都變化對土壤酶活性影響都較大。脲酶

11、、過氧化氫酶、酸性磷酸酶、堿性磷酸酶、較大。脲酶、過氧化氫酶、酸性磷酸酶、堿性磷酸酶、脫氫酶、多酚氧化酶和蛋白酶活性大致呈酸化抑制堿化脫氫酶、多酚氧化酶和蛋白酶活性大致呈酸化抑制堿化激活的規(guī)律，蔗糖酶則相反。激活的規(guī)律，蔗糖酶則相反。（1）對作物根系生長的影響）對作物根系生長的影響 石灰處理可以顯著降低土壤中有毒性的各種交換態(tài)石灰處理可以顯著降低土壤中有毒性的各種交換態(tài)Al、有機(jī)絡(luò)合、有機(jī)絡(luò)合Al、Al3+、 Al-F和和A1-OH復(fù)合物含量，促使其沉降，有效消除復(fù)合物含量，促使其沉降，有效消除Al毒，顯著毒，顯著提高根的密度和比表面，使根變細(xì)、變長，往更深層土壤分布，提高提高根的密度和比表面

12、，使根變細(xì)、變長，往更深層土壤分布，提高根系的吸收能力。根系的吸收能力。3.4 對作物生長和吸收的影響對作物生長和吸收的影響（2）對作物生長和吸收的影響）對作物生長和吸收的影響 施用石灰可以提高土壤施用石灰可以提高土壤CEC，特別是，特別是Ca、Mg的離子活度，從而改的離子活度，從而改善植物的善植物的Ca、Mg營養(yǎng)。營養(yǎng)。 甜菜鋁中毒甜菜鋁中毒水稻缺鈣根系（右）水稻缺鈣根系（右）施用石灰對大白菜的影響施用石灰對大白菜的影響水稻缺鈣水稻缺鈣原理:在土壤中施入石灰能提高土壤的pH值，促進(jìn)重金屬生成碳酸鹽、氫氧化物沉淀，降低土壤中Cd、Zn等重金屬的有效性，從而抑制作物對它們的吸收。 相關(guān)的報(bào)道 鄧

13、波兒等試驗(yàn)顯示，石灰對水稻吸收鎘有較好的抑制作鄧波兒等試驗(yàn)顯示，石灰對水稻吸收鎘有較好的抑制作用。當(dāng)石灰用量分別為用。當(dāng)石灰用量分別為18.7、37.5、75 kg/100m2時(shí)，第一時(shí)，第一季稻糙米鎘含量對照分別降低季稻糙米鎘含量對照分別降低30.4%、49.3%、57.7%，糙，糙米鎘含量隨石灰用量的增加而降低。米鎘含量隨石灰用量的增加而降低。 張曉熹的結(jié)果也表明張曉熹的結(jié)果也表明, 施用石灰后施用石灰后, 土壤交換態(tài)和松結(jié)有土壤交換態(tài)和松結(jié)有機(jī)態(tài)鎘的含量降低機(jī)態(tài)鎘的含量降低, 碳酸鹽結(jié)合態(tài)、緊結(jié)有機(jī)態(tài)和殘留態(tài)碳酸鹽結(jié)合態(tài)、緊結(jié)有機(jī)態(tài)和殘留態(tài)鎘的含量提高鎘的含量提高, 交換態(tài)和松結(jié)有機(jī)態(tài)鎘

14、是土壤中活性鎘和交換態(tài)和松結(jié)有機(jī)態(tài)鎘是土壤中活性鎘和植株吸收鎘的主要來源，施用石灰顯著降低了芥菜鎘的含植株吸收鎘的主要來源，施用石灰顯著降低了芥菜鎘的含量。量。3.5 對重金屬的影響對重金屬的影響 作物產(chǎn)量作物產(chǎn)量作物品質(zhì)作物品質(zhì)施用石灰可以消除紅壤施用石灰可以消除紅壤酸度的不良影響，使小酸度的不良影響，使小麥、芝麻、苕子和花生麥、芝麻、苕子和花生分別增產(chǎn)分別增產(chǎn)10%10%150%150%。曾令元研究表明孟賜福研究表明葉元林研究表明肖文芳研究表明紅壤橘園施用石灰，果實(shí)紅壤橘園施用石灰，果實(shí)糖酸比與土壤活性糖酸比與土壤活性Al含量含量顯著負(fù)相關(guān)，而與交換性顯著負(fù)相關(guān)，而與交換性Ca含量正相關(guān)。

15、含量正相關(guān)。 桃樹上施用石灰，顯著提桃樹上施用石灰，顯著提高了果實(shí)單果重、可溶性高了果實(shí)單果重、可溶性糖、糖、VcVc含量和糖酸比含量和糖酸比。3.6 對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響pH值值5.3的雙季早稻田的雙季早稻田施用石灰施用石灰3050 kg/667 m2，增產(chǎn)，增產(chǎn)20%25%。4. 稻田石灰施用技術(shù)稻田石灰施用技術(shù)4.1 農(nóng)用石灰技術(shù)參數(shù)農(nóng)用石灰技術(shù)參數(shù) 目前國內(nèi)無農(nóng)用生石灰粉重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)，為了防止石灰造成的二次目前國內(nèi)無農(nóng)用生石灰粉重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)，為了防止石灰造成的二次污染，參照污染，參照有機(jī)肥料有機(jī)肥料(NY 525-2012)和和水溶肥料汞、砷、鎘、鉛、鉻水溶

16、肥料汞、砷、鎘、鉛、鉻的限量及其含量測定的限量及其含量測定(NY 1110-2006)標(biāo)準(zhǔn)，要求：標(biāo)準(zhǔn)，要求： 有效氧化鈣（有效氧化鈣（CaO）75%80目細(xì)度目細(xì)度80% As10mg/kgCd3mg/kgPb50mg/kgCr50mg/kgHg2mg/kg招標(biāo)前須取樣招標(biāo)前須取樣檢測上述指標(biāo)檢測上述指標(biāo), ,達(dá)到要求方能達(dá)到要求方能采購。采購。 4.2 石灰用量的測定石灰用量的測定氯化鈣交換法氯化鈣交換法：簡便而行之有效的測定方法：簡便而行之有效的測定方法 原理：原理： 用氯化鈣溶液交換出土樣的交換性酸，懸浮液中的酸用氯化鈣溶液交換出土樣的交換性酸，懸浮液中的酸用氫氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，以酸

17、度計(jì)指示終點(diǎn)，然后根據(jù)用氫氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，以酸度計(jì)指示終點(diǎn)，然后根據(jù)氫氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液用量計(jì)算出石灰施用量。氫氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液用量計(jì)算出石灰施用量。 土壤樣品懸浮液中和液（指示終點(diǎn)）氯化鈣氫氧化鈣石灰用量石灰用量流程圖 石灰施用量以中和每公頃耕層土壤（石灰施用量以中和每公頃耕層土壤（200260萬萬kg）需要用）需要用氧化鈣（即生石灰，氧化鈣（即生石灰，CaO）的）的kg數(shù)計(jì)算。但在實(shí)際施用時(shí)，由數(shù)計(jì)算。但在實(shí)際施用時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)室測定條件與田間實(shí)際情況的差異，施用量按下式計(jì)算于實(shí)驗(yàn)室測定條件與田間實(shí)際情況的差異，施用量按下式計(jì)算：石灰石灰(氧化鈣氧化鈣)施用量施用量(kg/hm2)=(CV/m

18、)0.02822500001/2石灰石灰(氧化鈣氧化鈣)施用量施用量(g/m2)= 石灰石灰(氧化鈣氧化鈣)施用量施用量(kg/hm2)/10式中：式中：C氫氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，氫氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/l； V氫氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液用量，氫氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液用量，ml； 0.0281/2 CaO的摩爾質(zhì)量，的摩爾質(zhì)量，kg/mol； 2250000每公頃（每公頃（hm2）耕層（）耕層（20cm）土壤的質(zhì)量，）土壤的質(zhì)量，kg； 1/2實(shí)驗(yàn)室測定條件與田間實(shí)際施用情況差異的校正系數(shù)；實(shí)驗(yàn)室測定條件與田間實(shí)際施用情況差異的校正系數(shù)； m風(fēng)干土樣質(zhì)量，風(fēng)干土樣質(zhì)量，g。石灰用量的計(jì)算石灰用量的計(jì)算4.3

19、 石灰施用量的確定石灰施用量的確定 本次施石灰的目的是降低米鎘含量，通過我們多年的試驗(yàn)本次施石灰的目的是降低米鎘含量，通過我們多年的試驗(yàn)，再根據(jù)稻田不同質(zhì)地和酸度（，再根據(jù)稻田不同質(zhì)地和酸度（pH值高低），推薦出石灰值高低），推薦出石灰適宜的施用量（見表適宜的施用量（見表1） 4.4 石灰施用時(shí)間石灰施用時(shí)間 試驗(yàn)證明，試驗(yàn)證明，石灰在水稻的灌漿期施用對降鎘效果最好。石灰在水稻的灌漿期施用對降鎘效果最好。但考慮到為了錯(cuò)開農(nóng)忙和高溫季節(jié)，也為了施用的方便，我但考慮到為了錯(cuò)開農(nóng)忙和高溫季節(jié)，也為了施用的方便，我們推薦：們推薦：l 在早稻在早稻晚稻晚稻冬閑（綠肥）雙季稻地區(qū)冬閑（綠肥）雙季稻地區(qū)分二

20、次施用，第分二次施用，第一次在早稻施基肥前一次在早稻施基肥前1515天左右撒施一次，第二次在晚稻插秧天左右撒施一次，第二次在晚稻插秧返青后撒施一次，二次的用量各占一半。返青后撒施一次，二次的用量各占一半。l 在一季中稻地區(qū)，在一季中稻地區(qū)，一般在中稻施基肥前一般在中稻施基肥前1515天左右一次性撒天左右一次性撒施到田里。施到田里。 2014年施用時(shí)間年施用時(shí)間時(shí)間原因時(shí)間原因早稻早稻晚稻晚稻冬閑（綠肥）雙季稻地區(qū)，冬閑（綠肥）雙季稻地區(qū)， 早稻改在插秧返青后早稻改在插秧返青后,晚稻的施用時(shí)間不變晚稻的施用時(shí)間不變,用量早稻、晚稻各占一半，均采用撒施。用量早稻、晚稻各占一半，均采用撒施。 將石灰均勻地撒施將石灰均勻地撒施在稻田表面，然后在稻田表面，然后通過耕、耙使其與通過耕、耙使其與土壤充分混合，耕土壤充分混合，耕翻深度至少應(yīng)在翻深度至少應(yīng)在15厘米以上厘米以上。（宜選用）（宜選用） 4.5 石灰施用方法石灰施用方法 穴施穴施撒施撒施撒施撒施+ +翻耕翻耕造成土壤局部石造成土壤局部石灰含量過高，會灰含量過高，會加大土壤對加大土壤對P的的吸附固定吸附固定 。效果比撒施效果比撒施+翻耕翻耕的差，撒施石灰要的差，撒施石灰要l517年才能使