李明德-稻田石灰施用技术

1、李明德李明德 研究员研究员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属中轻度污染稻田酸性及重金属中轻度污染稻田石灰施用技术石灰施用技术石灰石灰2.2.施用石灰的作用施用石灰的作用1.1.有关石灰的概念有关石灰的概念4.4.结论与展望结论与展望3.3.稻田石灰施用技术稻田石灰施用技术1. 主要内容主要内容石灰的概念石灰的概念石灰是将主要成分为碳酸石灰是将主要成分为碳酸钙的天然岩石，在适当温钙的天然岩石，在适当温度下（度下（900-1100）煅烧）煅烧,所得的以氧化钙所得的以氧化钙(CaO)为主为主要成分的产品，又称生石要成分的产品，又称生石灰，呈白色或灰色块状。灰，呈白色或灰色块状。Ca

2、CO3 CaO + CO2 主要种类主要种类l 生石灰粉生石灰粉(主要成分为主要成分为CaO)l熟石灰粉熟石灰粉(消石灰粉消石灰粉,主要主要成分为成分为Ca(OH)2 )l石灰膏石灰膏 (主要成分为主要成分为Ca(OH)2 )l目前农用采购的石灰主目前农用采购的石灰主要是生石灰粉（由块状生要是生石灰粉（由块状生石灰磨细而得到的细粉）石灰磨细而得到的细粉）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，有效缓解降低土壤酸度，有效缓解Al和其他重金属毒害和其他重金属毒害。补充补充Ca、Mg营养，改善土壤结构，提高土壤的

3、生物活性营养，改善土壤结构，提高土壤的生物活性和养分循环能力。和养分循环能力。 改善作物根系生长环境，促进作物根系生长和吸收，改善改善作物根系生长环境，促进作物根系生长和吸收，改善植株营养和生长状况，提高作物产量和品质。植株营养和生长状况，提高作物产量和品质。 3. 施用石灰的作用施用石灰的作用大约在大约在2000多年前，古罗马人施用石灰提高作物产量。多年前，古罗马人施用石灰提高作物产量。19世纪末，石灰曾被用来提高森林产量，但到了世纪末，石灰曾被用来提高森林产量，但到了20世纪世纪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年代以后又认识到施用石年代以后又认识到施用石灰是

4、一种抵抗森林土壤酸化的有效措施。灰是一种抵抗森林土壤酸化的有效措施。中国也有长期施用石灰的习惯，特别在南方酸性红、黄壤中国也有长期施用石灰的习惯，特别在南方酸性红、黄壤地区更为普遍。地区更为普遍。 施用历程施用历程施用效果施用效果3.1 对土壤化学性状的影响对土壤化学性状的影响1对土壤酸度的影响对土壤酸度的影响Houle等经过试验发现石灰处理能显著降低土壤交换性酸等经过试验发现石灰处理能显著降低土壤交换性酸和交换性和交换性Al含量，提高交换性含量，提高交换性Ca、Mg含量。连续施用含量。连续施用石灰石灰10年后发现土壤年后发现土壤pH、阳离子交换量、阳离子交换量(CEC)、盐基饱、盐基饱和度和

5、度(BS)不仅随着石灰用量的增加而增加，而且还降低不仅随着石灰用量的增加而增加，而且还降低了了020 cm土层土壤的交换性土层土壤的交换性K、Na含量。含量。很多试验都证明施用石灰可以有效抵抗土壤酸化，其降很多试验都证明施用石灰可以有效抵抗土壤酸化，其降酸作用会随着石灰用量的增加而提高，且可以保持相当酸作用会随着石灰用量的增加而提高，且可以保持相当长的时间，而随着时间的推移石灰的降酸作用会向深层长的时间，而随着时间的推移石灰的降酸作用会向深层土壤下移。土壤下移。 2对土壤养分的影响对土壤养分的影响何电源在水稻田上连续何电源在水稻田上连续3年施用石灰后，发现与对照相比年施用石灰后，发现与对照相比

6、石灰处理的土壤有机质含量降低了石灰处理的土壤有机质含量降低了24.3%，有机质的矿，有机质的矿化率与石灰用量呈显著正相关。可见施用石灰虽会加速化率与石灰用量呈显著正相关。可见施用石灰虽会加速土壤土壤C、N的矿化速率，增加土壤的矿化速率，增加土壤C、N的损失，但从长的损失，但从长远来看，合理施用石灰可以提高土壤的可持续利用能力远来看，合理施用石灰可以提高土壤的可持续利用能力的。的。 施用石灰可以减少土壤对施用石灰可以减少土壤对P的吸附固定，降低土壤对的吸附固定，降低土壤对P的的最大吸附容量，提高最大吸附容量，提高P的平衡常数和缓冲指数，提高土的平衡常数和缓冲指数，提高土壤有效磷含量。壤有效磷含量

7、。石灰富含石灰富含Ca、Mg，施入土壤后会使土壤中交换性，施入土壤后会使土壤中交换性Ca和和Mg含量迅速提高，土壤盐基饱和度含量迅速提高，土壤盐基饱和度(BS)也上升。也上升。v石灰可以改善土壤结构，这主要归功于石灰可以改善土壤结构，这主要归功于Ca2+的絮凝化作用和无定形铁的絮凝化作用和无定形铁铝形成的氧化物、氢氧化物沉淀，而且较高的铝形成的氧化物、氢氧化物沉淀，而且较高的Ca2+浓度和浓度和BS有利于挤有利于挤压土壤胶体的双电子层，减少土壤颗粒间的排斥力。压土壤胶体的双电子层，减少土壤颗粒间的排斥力。v施用石灰后会使酸性土壤中大量的交换性施用石灰后会使酸性土壤中大量的交换性Al形成羟基形成

8、羟基Al聚合物，这些聚合物，这些羟基羟基Al聚合物吸附在土壤粘粒外表，减少了其外表负电荷，是土壤胶聚合物吸附在土壤粘粒外表，减少了其外表负电荷，是土壤胶体和粘粒间良好的凝结剂体和粘粒间良好的凝结剂 。vHati 在其在其29年的轮作试验中发现年的轮作试验中发现NPK+石灰、石灰、NPK+有机肥处理可以提有机肥处理可以提高高030 cm土层土壤团聚体的平均重量直径土层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)、水稳性团聚体数、水稳性团聚体数量量WSMA)、总孔隙度和有效水分含量、总孔隙度和有效水分含量(AWC)，两处理之间没有显著，两处理之间没有显著差异。可见在改进土壤物理性质上，长期施用石灰可以到达与

9、有机肥差异。可见在改进土壤物理性质上，长期施用石灰可以到达与有机肥同样的效果。同样的效果。3.2 对土壤物理性状的影响对土壤物理性状的影响3.3 对土壤微生物和酶的影响对土壤微生物和酶的影响u 施用石灰可以改善土壤微生物环境，提高土壤微生施用石灰可以改善土壤微生物环境，提高土壤微生物物C、N量、呼吸速率和代谢商量、呼吸速率和代谢商(qCO2)。 u Range1-Castro通过同位素示踪通过同位素示踪-梯度凝胶电泳观察梯度凝胶电泳观察石灰处理后根际微生物利用根系分泌物的情况时，发石灰处理后根际微生物利用根系分泌物的情况时，发现现石灰处理可以提高微生物的生物多样性和活性。石灰处理可以提高微生物

10、的生物多样性和活性。u 石灰处理可显著提高土壤酶活性：石灰处理可显著提高土壤酶活性：u Ekenler对与对与C、N循环有关的糖苷酶类进行了研究，循环有关的糖苷酶类进行了研究，发现石灰处理可显著提高微生物发现石灰处理可显著提高微生物C、N量和糖苷酶类活量和糖苷酶类活性，土壤酶活性与微生物性，土壤酶活性与微生物C、N含量显著正相关。含量显著正相关。 u 王涵等研究了土壤酸化或碱化对土壤酶活性的影响，王涵等研究了土壤酸化或碱化对土壤酶活性的影响，发现除过氧化物酶外，土壤发现除过氧化物酶外，土壤pH变化对土壤酶活性影响都变化对土壤酶活性影响都较大。脲酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、较大。脲酶

11、、过氧化氢酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、多酚氧化酶和蛋白酶活性大致呈酸化抑制碱化脱氢酶、多酚氧化酶和蛋白酶活性大致呈酸化抑制碱化激活的规律，蔗糖酶那么相反。激活的规律，蔗糖酶那么相反。1对作物根系生长的影响对作物根系生长的影响 石灰处理可以显著降低土壤中有毒性的各种交换石灰处理可以显著降低土壤中有毒性的各种交换态态Al、有机络合、有机络合Al、Al3+、 Al-F和和A1-OH复合物复合物含量，促使其沉降，有效消除含量，促使其沉降，有效消除Al毒，显著提高根毒，显著提高根的密度和比外表，使根变细、变长，往更深层土的密度和比外表，使根变细、变长，往更深层土壤分布，提高根系的吸收能力。壤分布

12、，提高根系的吸收能力。3.4 对作物生长和吸收的影响对作物生长和吸收的影响2对作物生长和吸收的影响对作物生长和吸收的影响 施用石灰可以提高土壤施用石灰可以提高土壤CEC，特别是，特别是Ca、Mg的离子活度，从而改善植物的的离子活度，从而改善植物的Ca、Mg营养。营养。 甜菜铝中毒甜菜铝中毒水稻缺钙根系右水稻缺钙根系右施用石灰对大白菜的影响施用石灰对大白菜的影响水稻缺钙水稻缺钙原理:在土壤中施入石灰能提高土壤的pH值，促进重金属生成碳酸盐、氢氧化物沉淀，降低土壤中Cd、Zn等重金属的有效性，从而抑制作物对它们的吸收。 相关的报道 邓波儿等试验显示，石灰对水稻吸收镉有较好的抑制作邓波儿等试验显示，

13、石灰对水稻吸收镉有较好的抑制作用。当石灰用量分别为用。当石灰用量分别为18.7、37.5、75 kg/100m2时，第一时，第一季稻糙米镉含量对照分别降低季稻糙米镉含量对照分别降低30.4%、49.3%、57.7%，糙，糙米镉含量随石灰用量的增加而降低。米镉含量随石灰用量的增加而降低。 张晓熹的结果也说明张晓熹的结果也说明, 施用石灰后施用石灰后, 土壤交换态和松结有土壤交换态和松结有机态镉的含量降低机态镉的含量降低, 碳酸盐结合态、紧结有机态和残留态碳酸盐结合态、紧结有机态和残留态镉的含量提高镉的含量提高, 交换态和松结有机态镉是土壤中活性镉和交换态和松结有机态镉是土壤中活性镉和植株吸收镉的

14、主要来源，施用石灰显著降低了芥菜镉的含植株吸收镉的主要来源，施用石灰显著降低了芥菜镉的含量。量。3.5 对重金属的影响对重金属的影响 作物产量作物产量作物品质作物品质施用石灰可以消除红壤施用石灰可以消除红壤酸度的不良影响，使小酸度的不良影响，使小麦、芝麻、苕子和花生麦、芝麻、苕子和花生分别增产分别增产10%10%150%150%。曾令元研究说明孟赐福研究说明叶元林研究说明肖文芳研究说明红壤橘园施用石灰，果实红壤橘园施用石灰，果实糖酸比与土壤活性糖酸比与土壤活性Al含量含量显著负相关，而与交换性显著负相关，而与交换性Ca含量正相关。含量正相关。 桃树上施用石灰，显著提桃树上施用石灰，显著提高了果

15、实单果重、可溶性高了果实单果重、可溶性糖、糖、VcVc含量和糖酸比含量和糖酸比。3.6 对作物产量和品质的影响对作物产量和品质的影响pH值值5.3的双季早稻田的双季早稻田施用石灰施用石灰3050 kg/667 m2，增产，增产20%25%。4. 稻田石灰施用技术稻田石灰施用技术4.1 农用石灰技术参数农用石灰技术参数 目前国内无农用生石灰粉重金属含量标准，为了防止石灰造成的二次目前国内无农用生石灰粉重金属含量标准，为了防止石灰造成的二次污染，参照污染，参照?有机肥料有机肥料?(NY 525-2021)和和?水溶肥料汞、砷、镉、铅、铬的水溶肥料汞、砷、镉、铅、铬的限量及其含量测定限量及其含量测定

16、?(NY 1110-2006)标准，要求：标准，要求： 有效氧化钙有效氧化钙CaOCaO75%75%8080目细度目细度80% 80% As10mg/kgCd3mg/kgPb50mg/kgCr50mg/kgHg2mg/kg招标前须取样招标前须取样检测上述指标检测上述指标, ,到达要求方能到达要求方能采购。采购。 4.2 石灰用量的测定石灰用量的测定氯化钙交换法氯化钙交换法：简便而行之有效的测定方法：简便而行之有效的测定方法 原理：原理： 用氯化钙溶液交换出土样的交换性酸，悬浮液中的酸用氯化钙溶液交换出土样的交换性酸，悬浮液中的酸用氢氧化钙标准溶液滴定，以酸度计指示终点，然后根据用氢氧化钙标准溶

17、液滴定，以酸度计指示终点，然后根据氢氧化钙标准溶液用量计算出石灰施用量。氢氧化钙标准溶液用量计算出石灰施用量。 土壤样品悬浮液中和液指示终点氯化钙氢氧化钙石灰用量石灰用量流程图 石灰施用量以中和每公顷耕层土壤石灰施用量以中和每公顷耕层土壤200260万万kg需要用需要用氧化钙即生石灰，氧化钙即生石灰，CaO的的kg数计算。但在实际施用时，由数计算。但在实际施用时，由于实验室测定条件与田间实际情况的差异，施用量按下式计算于实验室测定条件与田间实际情况的差异，施用量按下式计算：石灰石灰(氧化钙氧化钙)施用量施用量(kg/hm2)=(CV/m)0.02822500001/2石灰石灰(氧化钙氧化钙)施

18、用量施用量(g/m2)= 石灰石灰(氧化钙氧化钙)施用量施用量(kg/hm2)/10式中：式中：C氢氧化钙标准溶液浓度，氢氧化钙标准溶液浓度，mol/l； V氢氧化钙标准溶液用量，氢氧化钙标准溶液用量，ml； 0.0281/2 CaO的摩尔质量，的摩尔质量，kg/mol； 2250000每公顷每公顷hm2耕层耕层20cm土壤的质量，土壤的质量，kg； 1/2实验室测定条件与田间实际施用情况差异的校正系数；实验室测定条件与田间实际施用情况差异的校正系数； m风干土样质量，风干土样质量，g。石灰用量的计算石灰用量的计算4.3 石灰施用量确实定石灰施用量确实定 本次施石灰的目的是降低米镉含量，通过我

19、们多年的试验本次施石灰的目的是降低米镉含量，通过我们多年的试验，再根据稻田不同质地和酸度，再根据稻田不同质地和酸度pH值上下，推荐出石灰值上下，推荐出石灰适宜的施用量见表适宜的施用量见表1 4.4 石灰施用时间石灰施用时间 试验证明，石灰在水稻的灌浆期施用对降镉效果最好。试验证明，石灰在水稻的灌浆期施用对降镉效果最好。但考虑到为了错开农忙和高温季节，也为了施用的方便，我但考虑到为了错开农忙和高温季节，也为了施用的方便，我们推荐：们推荐： 在早稻在早稻晚稻晚稻冬闲绿肥双季稻地区分二次施用，第冬闲绿肥双季稻地区分二次施用，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

20、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。 在一季中稻地区，一般在中稻施基肥前在一季中稻地区，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。 2021年施用时间年施用时间时间原因时间原因早稻早稻晚稻晚稻冬闲绿肥双季稻地区，冬闲绿肥双季稻地区， 早稻改在插秧返青后早稻改在插秧返青后,晚稻的施用时间不变晚稻的施用时间不变,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。 将石灰均匀地撒施将石灰均匀地撒施在稻田外表，然后在稻田外表，然后通过耕、耙使其与通过耕、耙使其与土壤充分混合，耕土壤充分混合，耕翻深度至少应在翻深度至少应在15厘米以上。厘米以上。宜选用宜选用 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过高，会灰含量过高，会加大土壤对加大土壤对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