李宏告，張躍龍，吳同斌，邵 賽，張樂平，李麗輝，彭家葵

（1. 湖南省核農(nóng)學(xué)與航天育種研究所，湖南 長沙 410125；2. 新寧縣農(nóng)業(yè)局，湖南 新寧 422700）

我國是人口大國，也是農(nóng)業(yè)大國，糧食安全關(guān)系著國家的穩(wěn)定[1]。糧食生產(chǎn)需要耕地，我國人多地少，耕地面積緊張[2]，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程加快[3]，耕地面積正面臨著“安全紅線”的威脅[4]，為了保證7%的耕地養(yǎng)活世界五分一的人口[5]，耕地質(zhì)量保證是個關(guān)鍵[6]。

中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)歷史悠久，在20世紀中后期我國人口增長過快，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面積迅速擴大，掠奪式農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式泛濫[7]，導(dǎo)致耕地出現(xiàn)大面積荒漠化、紅漠化、鹽堿化[8]，使我國可耕種的耕地面積大幅減少，嚴重影響了我國糧食生產(chǎn)安全。另外在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，由于單一持久施用化肥和農(nóng)藥，我國大部分耕地飽受“化肥污染和農(nóng)藥污染”困擾，土壤酸化嚴重，生產(chǎn)能力下降，糧食安全受到威脅。針對現(xiàn)狀，為了保證糧食生產(chǎn)持久的安全，人們提出了低碳農(nóng)業(yè)[9]，就是生物多樣性農(nóng)業(yè)。發(fā)展生物多樣性農(nóng)業(yè)，可以避免使用農(nóng)藥、化肥等。無需生產(chǎn)工業(yè)化肥，每年可為世界節(jié)省1%的石油能源，不用化肥能降低30%的農(nóng)業(yè)排放，可部分抵消其他農(nóng)業(yè)排放：如牲畜腸道發(fā)酵、稻田、生物質(zhì)燃燒和糞肥處理等。低碳農(nóng)業(yè)要求耕地的固碳率達到400 kg/hm2·a，牧場則需達到200 kg/hm2·a，有機農(nóng)業(yè)系統(tǒng)能夠達到這一水平，即抵消80%的因農(nóng)業(yè)導(dǎo)致的全球溫室氣體排放量[10]。

在現(xiàn)實生產(chǎn)實踐中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的下腳料如：菌糠、秸稈等，生產(chǎn)結(jié)束后都采用了焚毀方式，不但污染了空氣，還造成了浪費。針對此情況，根據(jù)低碳農(nóng)業(yè)的要求，提出充分利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的有機廢物的辦法[11]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢舊有機物中，菌糠是一種良好的土壤改良材料[12]；秸稈的土壤改良效果也已經(jīng)被人們發(fā)現(xiàn)和利用[13-14]；在水稻產(chǎn)區(qū)，稻殼是常見的有機物下腳料；隨著加工業(yè)的發(fā)展，鋸木屑也成為了一種常見有機物。因此，試驗對比菌糠、鋸木屑、稻殼、秸稈4種有機物下腳料對土壤改良的效果，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有機廢棄物的再利用和農(nóng)業(yè)土壤改良提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗有機物下腳料選擇常見的菌糠、秸稈、鋸木屑、稻殼。菌糠選擇闊葉樹為主要原料的菌類培養(yǎng)基剩余物；鋸木屑來源于鋸木加工廠，是松樹等多種林木加工的余料；稻殼是普通稻米加工廠的余料；秸稈是稻草粉碎料。栽培蔬菜按順序選擇紅莧菜、上海青小白菜、南畔洲白蘿卜、二白皮萵筍。栽培用化肥為尿素（中石化巴陵公司，總氮含量46.4%）、硫酸鉀（羅布泊鉀鹽公司，K2O含量51%）和鈣鎂磷肥（瀏陽市磷肥廠，P2O5含量14%），全是作基肥一次性施用，鈣鎂磷肥用量為600 kg/hm2·a，尿素和硫酸鉀用量分別為225和300 kg/hm2·a。

1.2 試驗方法

2012年4月，將發(fā)酵6個月的有機物下腳料菌糠、秸稈、稻殼、鋸木屑作為土壤改良劑添加入菜園土壤，添加比例為土壤體積70%，有機物料30%，用普通菜園土作對比（CK），測量在土壤中添加有機物下腳料后土壤的保水保溫能力和增產(chǎn)效果。

1.2.1 保水效果 利用一種可儲水的自動澆灌栽培裝置，其栽培容器上部長寬均為20 cm，下部長寬均為15 cm，高為23 cm的底部密封的方形桶，把土壤與不同有機物混合后添加于其中，2012年6月12日至16日每天測量桶中的儲水容器中水減少數(shù)量，以計算栽培桶每天水分消耗量。

1.2.2 保溫效果 將4種有機物土壤改良劑與土調(diào)制的混合土壤和純菜園土按寬1. 2 m、高20 cm在地里分別起垅3 m，組成5垅。從4月22日測量地溫到5月23日，每天上午10點測量垅中溫度，溫度計插入土中10 cm，記錄測量結(jié)果進行分析。

1.2.3 增產(chǎn)效果 5個栽培垅，按適宜季節(jié)分別栽培莧菜、小白菜、蘿卜和萵筍（表1），測量栽培蔬菜的生物產(chǎn)量。

表1 試驗蔬菜栽培與收獲時間Table 1 Plant time of 4 vegetables investigated

2 結(jié)果與分析

2.1 添加有機物下腳料對地溫的影響

從4月22日開始測量土壤溫度，一直測量到5月13日，共測量22 d，所有處理土壤地溫平均數(shù)見表1。從表中發(fā)現(xiàn)，在耕地的土壤里添加有機物均能提高地溫，其中以添加鋸木屑升溫效果最好，平均升溫達到1. 2℃，其次是添加秸稈和稻殼，升溫分別達到1. 1℃和1. 0℃。添加菌糠升溫最少，也達0. 6℃。地溫升高有利于植物根系發(fā)育，促進根系菌類活動，加快有機物的發(fā)酵，有利于地力的提高，所以在耕地的土壤里添加有機物有利于提高蔬菜的產(chǎn)量。

2.2 添加有機物下腳料對土壤保水效果的影響

圖1表明：添加有機物均可減少水分蒸發(fā)，從而達到提高土壤保水的目的。添加稻殼保水效果最佳，其次是秸稈和鋸木屑，每天耗水量均極顯著低于對照處理；保水效果最差的是菌糠，比對照每天少消耗5 mL水。

2.3 添加有機物下腳料對產(chǎn)量的影響

土壤中添加上述4種有機物下腳料后在不同季節(jié)按順序栽培莧菜、小白菜、蘿卜和萵筍4種蔬菜，并測量其生物產(chǎn)量，見圖2。從圖2中可知，在土壤中添加菌糠（處理1）增產(chǎn)效果最好，莧菜、小白菜、蘿卜和萵筍產(chǎn)量均極顯著高于其他處理；其次是在土壤中添加秸稈（處理2），4種試驗蔬菜產(chǎn)量均極顯著高于添加稻殼、添加鋸木屑及普通菜園土（CK）的處理。相對之下，在土壤中添加鋸木屑（處理4）和稻殼（處理3）的處理對蔬菜增產(chǎn)效果均不顯著，其中，處理3、處理4的小白菜產(chǎn)量低于CK，處理3的莧菜產(chǎn)量也低于CK，但均未達顯著水平，這可能是因為有機物發(fā)酵不充分。

3 小結(jié)與討論

在土壤中添加有機物能有效提高地溫，降低水分蒸發(fā)量。在土壤中添加菌糠和秸稈，能有效增加蔬菜產(chǎn)量，而添加鋸木屑和稻殼增產(chǎn)效果不顯著。

由于有機物下腳料的結(jié)構(gòu)和成分有區(qū)別，發(fā)酵所需要的時間和環(huán)境要求均不同，鋸木屑和稻殼需要更長時間的發(fā)酵才能完全分解，這可能是本試驗添加鋸木屑和稻殼處理對蔬菜增產(chǎn)效果不顯著的原因之一。

試驗僅探索了添加不同有機物下腳料對地溫和水分蒸發(fā)及蔬菜產(chǎn)量的影響，為有機物改良土壤效果的一種嘗試性研究。土壤中，有機物下腳料添加比例不同，對土壤的改良效果也不同；另外，在土壤中添加有機物下腳料后，土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效鉀、有效磷、和微生物生物量碳的含量及粘粒、水穩(wěn)性團聚體的比例，土壤容重、pH值等的變化也有待進一步研究。

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