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        利用農(nóng)業(yè)廢棄物資源改良中低產(chǎn)田效果

        2015-12-22 07:49:16候曉靜肖習明楊永成徐維明周建華
        安徽農(nóng)業(yè)科學 2015年23期
        關(guān)鍵詞:單施沼渣稻草

        候曉靜,肖習明*,楊永成,徐維明,周建華,李 麗

        (1.荊門市土壤肥料工作站,湖北荊門448000;2.沙洋縣土壤肥料工作站,湖北荊門448200)

        長期以來,由于不合理的土地利用和開發(fā)方式,我國土地資源的利用形式已十分嚴峻,加之人口的急劇增長,土地與人口、環(huán)境、發(fā)展的矛盾異常突出[1]。為了擴大耕地資源,農(nóng)村開展了廣泛的土地平整及新墾土地的利用。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計,僅荊門市每年新增土地治理面積就達2萬hm2以上,約占總耕地面積的10%。然而,由于在改造過程中耕地表層熟土都被剝離翻壓,土地肥力下降極為明顯,由開墾、復墾、整理等新增加的耕地往往是劣等耕地[2]。因此,對類似這樣的中低產(chǎn)田的改良和修復不僅具有保證糧食安全和保護生態(tài)環(huán)境的雙重意義,而且是實現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的一個必要途徑。

        農(nóng)作物秸稈和經(jīng)沼氣工程產(chǎn)生的沼渣含有豐富的氮、磷、鉀及微量元素,是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)有機肥源。以作物秸稈和沼渣作為肥料施入農(nóng)田,不但可以增加土壤有機質(zhì)含量,而且可以降低土壤容重,改善土壤團粒結(jié)構(gòu)[3]。在過去土肥工作的相關(guān)基礎(chǔ)試驗示范上,筆者利用作物秸稈、沼渣等農(nóng)業(yè)廢棄物,通過田間不同的培肥方式,以土壤理化性狀變化、作物產(chǎn)量為主要考察指標,探索迅速培肥耕地、提高和保持地力的方法,為新墾、復墾和平整耕地的培肥提供技術(shù)支撐。

        1 材料與方法

        1.1 試驗區(qū)概況 試驗在湖北省沙洋縣曾集鎮(zhèn)張池村(112°18'E,30°43'N)進行。該地區(qū)屬于北亞熱帶濕潤季風氣候,年平均氣溫15.6~16.3℃,年日照時間1 997~2 100 h,年平均降水量804~1 067 mm,無霜期239~255 d。研究區(qū)主要土壤類型為黃棕壤和水稻土,土壤質(zhì)地多為壤砂或輕壤。經(jīng)測定,試驗地土壤pH 6.1,有機質(zhì)含量20.54 g/kg,有效磷含量5.0 mg/kg,速效鉀含量35 mg/kg。

        1.2 試驗設(shè)計和田間管理 試驗作物為水稻,品種為齊兩優(yōu)908。試驗共采用7種處理:對照(CK),不施任何肥料;T1,單施化肥,施純 N 180 kg/hm2、P2O590 kg/hm2,K2O 90 kg/hm2,N 肥作基肥、蘗肥、穗肥比例為 5∶3∶2,鉀肥作基肥、穗肥比例為5∶5;T2,化肥 +油菜桿,油菜桿用量3 000 kg/hm2(干重);T3,化肥+油菜桿+腐熟菌劑,油菜桿用量同處理T2,腐熟菌劑用量30 kg/hm2;T4,化肥+沼渣,沼渣用量22 500 kg/hm2(鮮重);T5,化肥+稻草,稻草用量3 000 kg/hm2(干重);T6,化肥+稻草+腐熟菌劑,稻草用量同處理T5,腐熟菌劑用量30 kg/hm2。設(shè)3次重復,小區(qū)面積20 m2,隨機區(qū)組排列。試驗氮肥用尿素,磷肥用過磷酸鈣,鉀肥用氯化鉀。試驗所用油菜桿、沼渣、稻草等主要養(yǎng)分含量見表1。

        表1 各原料主要養(yǎng)分含量 %

        1.3 樣品分析和數(shù)據(jù)處理 作物收獲后,在各小區(qū)取土壤樣品,揀去作物殘根和石礫后置于室內(nèi)陰涼通風處自然風干,過2 mm篩后備用。同時,對各小區(qū)作物產(chǎn)量進行測定。

        土壤容重采用環(huán)刀法測定;有機質(zhì)采用重鉻酸鉀-容量法測定;速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定;速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度計法測定[4]。采用Excel 2007和SPSS 16.0統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù),采用LSD法分析處理間差異。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同培肥方式對土壤容重的影響 土壤容重可以反映土壤的緊實度和通透性,是影響土壤肥力的重要物理性狀之一。從圖1可以看出,各處理土壤容重次序為CK>處理T1>處理T5>處理T2>處理T3=處理T6>處理T4。在所有處理中,以CK土壤容重最高,達1.43 g/cm3;單施化肥后,土壤容重降至1.41 g/cm3;施用化肥+油菜桿后,土壤容重降至1.32 ~1.33 g/cm3;施用化肥 +稻草后,土壤容重降至1.32 ~1.34 g/cm3;施用化肥 +沼渣后,土壤容重降至1.31 g/cm3,下降幅度達8.5%。由此可知,與對照和單施化肥相比,秸稈和沼渣的施用均能明顯降低土壤容重。這是由于秸稈和沼渣能夠增加土壤中團粒結(jié)構(gòu)含量、土壤孔隙度,使得土壤結(jié)構(gòu)得到改善。對于采取秸稈還田的培肥方式,與不添加的處理相比,添加腐熟劑處理土壤容重均呈降低趨勢(處理T3<處理T2,處理T6<處理T5)。這主要是由于腐熟劑能有效地促進秸稈的腐解,在腐解過程中秸稈釋放的有機物質(zhì)更有利于土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成[5]。

        圖1 不同培肥方式對土壤容重的影響

        2.2 不同培肥方式對土壤養(yǎng)分的影響 土壤養(yǎng)分含量是衡量土壤肥力的重要指標。從表2可以看出,與CK相比,采取不同培肥方式后,土壤有機質(zhì)、有效磷及速效鉀含量均有所增加。與對照相比,單施化肥使土壤有機質(zhì)含量增加了10%;施用化肥和油菜秸稈后,有機質(zhì)含量增加了12% ~24%;施用化肥+稻草后,有機質(zhì)含量增加了10% ~13%;施用化肥+沼渣后,有機質(zhì)含量增加了33%。與對照相比,單施化肥后有效磷含量增加了93%;施用化肥+油菜桿后,有效磷含量增加了137% ~144%;施用化肥和稻草后,有效磷含量增加了133% ~160%;施用化肥和沼渣后,有效磷含量增加了135%。與對照相比,單施化肥后,土壤速效鉀含量增加了3%;施用化肥和油菜桿后,速效鉀含量增加了7%;施用化肥和稻草后,速效鉀含量增加了4% ~6%;施用化肥和沼渣后,速效鉀含量增加了0.1%。

        與不施肥和單施化肥相比,化肥與秸稈、沼渣的配合施用能明顯增加土壤有機質(zhì)含量和速效磷含量。同時,化肥與秸稈的配施還能明顯增加土壤速效鉀含量。這是由于土壤有機質(zhì)主要來源于有機肥施用和作物秸稈還田[6],因此通過增加有機質(zhì)輸入量能夠明顯增加土壤有機質(zhì)含量,而有機質(zhì)含量的增加能夠減少磷的固定,增加有效磷含量[7]。在秸稈還田后,土壤鉀含量升高則是由于秸稈中含有大量鉀素,且易溶于水,在腐解過程中能夠大量釋放[5]。因此,采取秸稈還田更有利于土壤速效鉀的積累和提高。在作物秸稈還田后,腐熟劑的添加能夠加快土壤對秸稈的腐熟效率,促進秸稈中的養(yǎng)分得到釋放[8]。因此,與未添加腐熟劑的秸稈還田處理相比,添加腐熟劑后土壤有機質(zhì)、有效磷及速效鉀含量均略有增加。

        表2 不同培肥方式對土壤有機質(zhì)、有效磷及速效鉀含量的影響

        2.3 不同培肥方式對作物產(chǎn)量的影響 從圖2可以看出,在不同培肥方式下作物產(chǎn)量差異明顯。與CK相比,不同培肥方式使作物產(chǎn)量顯著增加(P<0.05)。單施化肥處理作物產(chǎn)量較對照增加199%;施用化肥和油菜桿后產(chǎn)量增加了136%~166%;施用化肥和稻草后產(chǎn)量增加135% ~164%;施用化肥和沼渣后產(chǎn)量增加了221%。其中,化肥+沼渣處理作物產(chǎn)量最高,達8 888.40 kg/hm2。

        與單施化肥相比,化肥與秸稈(油菜桿、稻草)配施后作物產(chǎn)量有一定的降低趨勢,并且與未添加腐熟劑的處理相比,添加腐熟劑后作物產(chǎn)量降低。這一方面可能是由于秸稈的碳氮比較大,微生物分解秸稈時消耗了土壤中較多的氮素,降低了作物氮素的供應量[7],從而對作物產(chǎn)量產(chǎn)生一定影響;另一方面則是由于秸稈還田對作物產(chǎn)量的影響有一定的滯后性[9],因此對當季作物產(chǎn)量并未表現(xiàn)出明顯的增產(chǎn)優(yōu)勢。

        圖2 不同培肥方式對作物產(chǎn)量的影響

        3 結(jié)論

        通過田間試驗,研究了單施化肥、化肥和秸稈、沼渣配合施用等不同培肥方式對土壤性質(zhì)、作物產(chǎn)量的影響。研究表明,不同培肥方式均有利于降低土壤容重,但與單施化肥相比,化肥與秸稈、沼渣的配合施用降低效果更加顯著,其中化肥+沼渣處理降低幅度最高,達8.5%;采取不同培肥方式后,土壤有機質(zhì)、有效磷及速效鉀含量均有所增加,與不施肥和單施化肥相比化肥與秸稈、沼渣的配合施用能明顯增加土壤有機質(zhì)和速效磷含量,同時采取秸稈還田更有利于土壤速效鉀含量的提高;采取不同培肥方式后,作物產(chǎn)量得到顯著提升(P<0.05),其中化肥+沼渣處理作物產(chǎn)量最高,為8 888.40 kg/hm2;采取秸稈還田措施后,與未添加腐熟劑的處理相比,添加腐熟劑能明顯降低土壤容重,增加土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量。

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