張建，蔣細旺（江漢大學生命科學學院，武漢，430056)

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養(yǎng)殖廢棄物生物有機肥料對藜蒿產量及肥料利用率的影響

張建，蔣細旺
（江漢大學生命科學學院，武漢，430056)

摘要：研究了養(yǎng)殖廢棄物生物有機肥料和化肥配施與單施化肥對云南藜蒿產量、相對干物質含量、土壤養(yǎng)分含量及肥料利用率的影響。試驗結果表明，各施肥處理的藜蒿產量（21 273～29 110 kg/hm2）均顯著高于對照（17 765 kg/hm2），其中有機無機肥配施處理的藜蒿產量（20 334～29 110 kg/hm2）比單施化肥處理（21 273 kg/hm2）增加19.8%～36.8%；同時，有機無機肥配施處理的藜蒿相對干物質含量比單施化肥處理提高了1.14%～5.48%；與單施化肥處理相比，有機無機肥配施處理明顯提高了土壤養(yǎng)分含量、改善了土壤供肥特性、提高了肥料利用率；藜蒿地上部的養(yǎng)分積累量、肥料回收率和肥料農學利用效率及生理利用效率均顯著提高。

關鍵詞：藜蒿；生物有機肥料；產量；肥料利用率

張建（1991-），男，碩士，專業(yè)方向為植物生物化學，

E-mail：1272025458@qq.com

蔣細旺（1964-），通信作者，男，教授，碩導，專業(yè)方向為園藝，

E-mail：xiwangjiang@163.com

隨著化肥施用量的逐年遞增，化肥對農業(yè)生產及環(huán)境的負面效應日漸突顯。據(jù)研究表明，在中國，氮肥利用率為30%～35%，磷肥利用率為10%～25%，鉀肥利用率為35%～50%[1]?；实牡屠寐?，除了帶來經濟損失外，大量養(yǎng)分通過各種方式進入生態(tài)系統(tǒng)，對系統(tǒng)中的動植物造成巨大危害[2]。長期不合理的施用，加上化肥本身成分單一的特性，導致耕作土壤肥力下降，板結嚴重，土壤理化性狀破壞嚴重，除此之外，化肥的不合理施用也使得農產品的品質受到嚴重的影響[3]。與此同時，集約化的大規(guī)模畜禽養(yǎng)殖產生的糞便對生態(tài)環(huán)境造成巨大的污染。將畜禽糞制成生物有機肥料，不僅可以為植物生長提供長效而全面的養(yǎng)分、提高肥料利用效率、減少對生態(tài)系統(tǒng)的危害，而且還可以改良土壤理化性狀、增強土壤肥力、提高農產品品質、增加作物產量、促進農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4，5]。因此，近年來，以新型環(huán)境友好的高效肥料取代化肥逐漸成為我國肥料研究的熱點[6]。

藜蒿（Artemisia selengensis)，別名蔞蒿，為菊科多年生宿根性草本植物。藜蒿營養(yǎng)豐富，并且具有較高的藥用價值。藜蒿抗性強、繁殖速度快，因此也具有很高的經濟價值。目前，藜蒿已成為武漢市特色蔬菜之一，每年總產值可達到1.3億余元，有效提高了當?shù)剞r業(yè)經濟產值。國內關于藜蒿的組織培養(yǎng)技術[7]、成分提取[8]、藥理[9]、抗逆性[10]等方面研究較多，而關于生物有機肥料對藜蒿產量、肥料利用率等的影響還尚未見報道。因此，以云南藜蒿為試驗材料，研究了生物有機肥料對藜蒿產量、肥料利用率及對土壤肥力的影響，為指導藜蒿大面積有機無機肥配施、提高生物有機肥利用率及農業(yè)廢棄物的資源化利用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗材料

供試材料為云南藜蒿，由武漢荷香源農業(yè)發(fā)展有限公司提供，2014年9月底移栽。武漢江大高新農業(yè)發(fā)展有限公司提供養(yǎng)殖廢棄物生物有機肥料（N 1.17%、P2O50.44%、K2O 0.95%)。根據(jù)施肥處理和藜蒿的需肥特性，生物肥料中營養(yǎng)不足的部分用無機肥料補充，其中氮肥用尿素（含N 46%)、磷肥用鈣鎂磷肥（含P2O512%)、鉀肥用硫酸鉀（含K2O 50%)。供試土壤為普通黃棕壤，經測定土壤含有機質11.24 g/kg、堿解氮58.42 mg/kg、有效磷21.202 mg/kg、速效鉀115.19 mg/kg，pH值6.22。試驗于2014年2月至2015年2月在江漢大學園藝試驗基地進行。

1.2試驗方法

采用隨機區(qū)組設計，共6個處理，處理為每1 hm2用量，CK：空白對照；處理P：純無機肥料（尿素478.3 kg、鈣鎂磷肥667 kg、硫酸鉀360 kg)；處理A：有機肥料3 700 kg+無機肥料（尿素435.01 kg、鈣鎂磷肥650.42 kg、硫酸鉀324.85 kg)；處理B：5 600 kg有機肥料+無機肥料（尿素412.78 kg、鈣鎂磷肥642.06 kg、硫酸鉀306.8 kg)；處理C：有機肥料7 500 kg+無機肥料（尿素390.55 kg、鈣鎂磷肥633.7 kg、硫酸鉀288.75 kg)；處理D：有機肥料9 400 kg+無機肥料（尿素368.32 kg、鈣鎂磷肥625.34 kg、硫酸鉀270.7 kg)。除純無機肥料外，其余肥料處理利用無機氮、磷、鉀肥調節(jié)，使各處理的氮、磷、鉀素總量分別為220、80、180 kg。每個處理重復3次，每個小區(qū)面積為1 m2。藜蒿插條定植的株行距為10 cm×10 cm。各處理肥料均作為基肥施入，常規(guī)栽培管理。

1.3測定指標與方法

試驗結束后，稱量各小區(qū)收獲藜蒿的鮮質量，各小區(qū)挑取具代表性植株10株于105℃下殺青30 min，70℃烘干至恒質量。植株樣品烘干稱質量，粉碎后用硫酸-過氧化氫消煮，全氮含量的測定采用凱氏定氮法；植株全磷含量的測定采用釩鉬黃比色法；植株全鉀含量的測定采用原子吸收法[11]。分別于植株移栽后第12、24、36、48、60天在各小區(qū)按“S”形采集土壤、混勻，過1 mm篩。土壤速效氮含量用堿解定氮法測定；土壤速效磷含量用鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀含量采用原子吸收法測定[11]。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2003軟件進行處理并繪制圖表，采用SPSS 19.0軟件進行差異顯著性分析，多重比較采用Duncan's新復極差法。有關氮肥利用效率、回收率計算按照左青松等[12]的方法，而磷肥和鉀肥的相關參數(shù)計算方法同氮肥。

圖1　不同肥料處理對藜蒿地上部產量的影響

圖2　不同肥料處理對藜蒿地上部相對干物質含量的影響

氮肥回收率（NRR，%)=[（施氮區(qū)地上部吸氮量-無氮空白區(qū)地上部吸氮量)/施氮量]×100%；氮肥農學利用效率（ANUE，kg/kg)=（施氮區(qū)產量-無氮空白區(qū)產量)/施氮量；氮肥生理利用效率（PNUE，kg/kg)=（施氮區(qū)產量-無氮空白區(qū)產量)/（施氮區(qū)地上部吸氮量-無氮空白區(qū)地上部吸氮量)。

2　結果與分析

2.1不同肥料處理對藜蒿地上部產量的影響

從圖1可以看出，除處理A外，各施肥處理的產量均高于對照，達到顯著差異水平。除處理A外，其余的有機無機肥料配施處理產量比處理P高19.8%～36.8%，差異顯著。在有機無機肥料配施處理之間，隨著有機肥料在所占比例的增加，藜蒿地上部產量也隨之提高，但是處理C、D間產量并沒有顯著差異。

圖3　不同肥料處理對土壤速效氮含量的影響

圖4　不同肥料處理對土壤速效P含量的影響

圖5　不同肥料處理對土壤速效鉀含量的影響

2.2不同肥料處理對藜蒿相對干物質含量的影響

如圖2所示，除處理P外，各施肥處理的地上部相對干物質含量均顯著高于對照，同時各有機無機肥料配施處理的地上部相對干物質含量比處理P高1.14%～5.48%，達到顯著差異水平。在一定范圍內，藜蒿地上部相對干物質含量隨著有機肥料所占比例的增大而升高，各處理之間達到顯著差異水平。處理D的地上部相對干物質含量比處理C下降了0.62%，說明當有機肥料所占比例超過一定界限，將會導致藜蒿地上部相對干物質含量降低。

2.3不同肥料處理對土壤養(yǎng)分變化的影響

圖6　不同肥料處理對藜蒿地上部養(yǎng)分含量積累的影響

圖7　不同肥料處理對肥料回收率的影響

如圖3～5所示，在肥料施入的第12～24天，處理P的土壤中速效氮、速效磷、速效鉀的含量迅速下降，而有機無機肥料配施的處理A到處理D速效氮、速效磷、速效鉀的含量逐漸增加。第24～60天，處理D的速效氮含量變化幅度不大，速效磷含量在第36天達到最高，隨后又逐漸下降，速效鉀含量在第48天達到高峰，隨后緩慢下降。處理A、B、C的速效氮、速效磷、速效鉀的含量也在24～48 d達到一個高峰，隨之逐漸下降。而對照的速效氮含量在藜蒿整個生長過程中變化略有波動，速效磷含量在48 d時達到高峰，隨后呈下降趨勢，速效鉀含量在整個過程呈下降趨勢。有機無機肥料配施各處理的速效氮、速效磷、速效鉀的含量在24 d后高于處理P。試驗結束時，有機無機肥料配施各處理的速效氮含量比處理P高14.4～56.3 mg/kg，速效磷含量高6.7～26.0 mg/kg、速效鉀含量高5.2～17.8 mg/kg。

表1　不同肥料處理對肥料利用效率的影響　kg/kg

2.4不同肥料處理對藜蒿養(yǎng)分積累和肥料利用率的影響

圖6表明，各施肥處理藜蒿地上部養(yǎng)分積累量均顯著高于對照。有機無機肥料配施各處理地上部養(yǎng)分積累量均不低于處理P。高水平有機肥料處理D與處理P地上部養(yǎng)分積累量間呈顯著差異，其中氮、磷、鉀積累量分別比處理P高出39.8%、42.4%、29.6%，高水平有機肥料處理D與低水平有機肥料處理A之間也呈顯著差異，處理P與低水平有機肥料處理A的地上部養(yǎng)分積累量相當，無顯著差異。在有機無機肥料配施處理之間，地上部養(yǎng)分積累量與肥料量呈正相關關系。處理C與處理D地上部磷、鉀素積累量差異不顯著。

從圖7可以看出，有機無機肥料配施各處理的氮素回收率比處理P高出0.76%～21.66%，在有機無機肥料配施各處理內，氮素回收率隨著有機肥所占比例的提高而增加，各處理間差異顯著。除處理A以外，有機無機肥料配施各處理的磷、鉀素回收率分別比處理P高1.05%～7.69%、7.79%～17.19%。在有機無機肥料配施各處理中，鉀、磷素回收率隨著有機肥料所占比例的提高相應增加，各處理間達到顯著差異水平，但處理C、D間鉀素回收率的差異并不顯著。

肥料的生理利用效率與農學利用效率是施肥增產效應的不同表現(xiàn)。從表1可以看出，有機無機肥料配施各處理的肥料生理利用效率及農學利用效率均高于處理P，但處理A與處理P間差異不顯著。在有機無機肥料配施處理中，隨著有機肥所占比例提高，肥料生理利用效率和農學利用效率都呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，除磷肥生理利用效率外，處理C的肥料生理利用效率和農學利用效率均高于其他處理。

3　討論與結論

本試驗結果表明，有機無機肥料配施可以顯著提高藜蒿產量，這個結果與前人的許多研究結果一致，王海濱[13]研究表明，有機無機肥料配施比單施無機肥料使大白菜增產15.38%、茄子增產38.38%、結球甘藍增產10.40%；黃濤[14]研究表明，與純無機肥料相比，豬糞堆肥和無機肥料配施可使小白菜增產達到12.2%。由于有機無機肥料配施優(yōu)化土壤養(yǎng)分供應，與單施化肥相比，土壤肥效更加平衡穩(wěn)定，因此，可以明顯提高藜蒿產量[15，16]，既可以改善單施有機肥不能滿足藜蒿前期生長養(yǎng)分不足的問題，又能夠解決單施化肥藜蒿生長后期養(yǎng)分不夠的缺點。

干物質積累是作物、蔬菜產量形成的基礎[17]，而干物質則來源于作物、蔬菜對養(yǎng)分的吸收。從試驗結果可以看出，藜蒿總產量與干物質含量之間存在顯著正相關關系[18]。合理優(yōu)化有機無機肥料比例可以增加藜蒿干物質累積量、提高干物質累積速率、增加藜蒿產量。但有機肥所占的比例不是越高越好，當有機無機肥料比例超過一定界限，會導致干物質累積、累積速率的降低[19，20]，最終導致藜蒿產量降低。原因可能是有機肥比例過高會導致肥料中礦質養(yǎng)分釋放緩慢，不能滿足藜蒿早期生長需要。此外有機肥施用量越大，在后期分解過程中占用土壤中的氮素越多，引起藜蒿生長初期的氮素供應不足。

有機肥料養(yǎng)分全，有機質豐富，含有多種微量元素、微生物等，有機無機肥料配合施用，不但可以合理利用肥料資源、有效促進養(yǎng)分吸收，還能提高土壤養(yǎng)分含量、培肥土壤。Rathke等[21]研究表明，有機無機肥料配合施用可顯著提高土壤肥力，原因在于可以有效促使有機氮轉化為無機氮，提高土壤中速效氮的含量。李想等[22]研究表明，有機無機肥料配施可有效減少土壤對磷源的固定，提高磷素的利用效率，而且更符合作物的養(yǎng)分動態(tài)需求規(guī)律。Sharma等[23]研究表明，有機無機肥配施可以明顯促進土壤鉀素加速積累，對保持鉀素的有效形態(tài)、減少鉀素固定有很好的效果。

本試驗也得出了相似的結果，有機無機肥料配施為土壤微生物提供了大量有機物質，刺激土壤微生物活動，間接改善了土壤養(yǎng)分供應流程，從而優(yōu)化了肥料利用狀況[24，25]。對土壤微生物而言，有機無機復混肥可以提供巨大的生命能源，因此肥料施用前期養(yǎng)分固定較多，后期土壤微生物活力下降，固定養(yǎng)分逐步釋放，使土壤養(yǎng)分在藜蒿生長后期又達到一個小高峰。經有機無機肥配施處理的土壤，速效鉀、速效磷、速效鉀含量均比純無機肥料顯著提高，但是高水平有機肥處理D的速效氮、速效磷、速效鉀含量處理后與處理前變化不大，這可能是因為有機肥所占比例過高，導致養(yǎng)分被過分固定，也因此導致干物質積累量下降，因此，必須根據(jù)藜蒿對養(yǎng)分的需求規(guī)律，探尋生物有機肥料與無機養(yǎng)分適宜的配比。

本試驗結果表明，在藜蒿生長過程中，有機無機肥料配施能夠明顯促進植株養(yǎng)分的積累，提高肥料回收率、生理利用效率和農學利用效率。有機肥料中含有豐富的氮、磷、鉀，與化肥配施后，有機氮與無機氮之間相互配合，促進氮素的礦化與固定，減少氮素損失，提高氮素利用率。隨著有機肥料的腐殖分解，肥料中的磷素也逐步釋放，轉化成可被作物利用的速效磷[26]。此外，與土壤中的磷素相比，有機肥中的磷素不易被固定，分布較廣，同藜蒿根系接觸的面積相應也增大，因此更容易被藜蒿吸收利用。

有機肥料腐殖分解過程中產生的部分有機酸可以溶解被土壤吸附固定的磷、鉀，提升土壤肥力，改善鉀、磷肥利用率[27]。另外，養(yǎng)殖廢棄物生物有機肥料中還含富含多種微量元素，可與有機肥料腐殖分解過程中產生的活性中間產物相結合，從而明顯提升微量元素的有效性[28]，進而提高藜蒿產量與品質。有機肥可以促使藜蒿龐大的地下根系保持較高的活力，并且不斷向四周及深層土壤擴展，使藜蒿在整個生長過程中保持較高的養(yǎng)分吸收能力，對提高肥料利用效率也起到一定的輔助作用。

肥料回收效率、農學利用效率和生理利用效率是肥料常用的利用效率評價指標。本試驗中，處理D與處理C的氮、磷素回收率之間的差異并不顯著，處理D的肥料回收效率、農學利用效率和生理利用效率也都低于處理C，說明在藜蒿生長過程中，有機肥料的用量存在一定的界限，用量過高導致肥料利用效率減小。綜上所述，在本試驗中，每1 hm2施用7 500 kg養(yǎng)殖業(yè)生物有機肥料，最有利于藜蒿地上部干物質積累，同時也能最大限度地提高肥料利用率。

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Effects of Bio-organic Fertilizer on Yield and Fertilizer Utilization Efficiency of Artemisia selengensis

ZHANG Jian,JIANG Xiwang
(College of Life Sciences,Jianhan University,Wuhan 430056)

Abstract:The field experiment was carried to study the effects of organic-inorganic mixed fertilizer and single chemical fertilizer on yield,comparative dry matter amount,soil nutrient content and fertilizer utilization efficiency of Yunnan Artemisia selengensis.The results showed that,the yields of fertilizer application treatments(21 273-29 110 kg/hm2)were significantly higher than the control treatment(17 765 kg/hm2,no fertilizer treatment),and the yields of the organicinorganic mixed fertilizers treatments(20 334-29 110 kg/hm2)were increased by 19.8%-36.8% compared with that of chemical fertilizer treatment(21 273 kg/hm2).Compared with chemical fertilizer treatment,the amounts of comparative dry matter of organic-inorganic mixed fertilizer treatments were increased by 1.14%-5.48%.Compared with chemical fertilizer treatment,the treatments of organic-inorganic mixed fertilizers were significantly higher in soil nutrient content,soil fertilizer-supplying characteristic and fertilizer utilization rate.Nutrient accumulation of overground part of A.selengensis,fertilizer recovery rate,agronomic utilization efficiency and physiological utilization efficiency had also been significantly improved.

Key words:Artemisia selengensis;Bio-organic fertilizer;Yield;Fertilizer utilization efficiency

收稿日期：2015-11-17

基金項目：2014年湖北省科技支撐計劃項目（公益性科技研究類）（2014BBB009）；武漢花卉（菊花）工程技術研究中心項目（2013021005010466）

DOI:10.3865/j.issn.1001-3547.2016.04.024

中圖分類號：S636.9

文獻標識碼：A

文章編號：1001-3547（2016)04-0060-06