段衛(wèi)平， 汪增超

(南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院， 河南 南陽 473000)

長期施用沼肥對(duì)桑園土壤肥力的影響

段衛(wèi)平， 汪增超

(南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院， 河南 南陽 473000)

沼肥是生物質(zhì)經(jīng)過沼氣池厭氧發(fā)酵的產(chǎn)物，富含N，P，K及大量微量元素和生物活性物質(zhì)[1]，可以顯著增加桑園土壤中>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量，大幅度提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量，提高土壤保肥能力，提高土壤等級(jí)。通過試驗(yàn)，連續(xù)五年施用足量沼肥，已經(jīng)對(duì)桑園土壤改良起到顯著效果，此后維持正常的施入量即可。

桑園； 沼肥； 水穩(wěn)性團(tuán)聚體； 肥力

河南省南陽市是全國農(nóng)業(yè)大市及蠶桑大市，蠶桑主產(chǎn)區(qū)又有挖沼氣池的傳統(tǒng)。沼氣在給人們帶來便利的同時(shí)，其殘?jiān)奶幚碛殖３Ｊ罐r(nóng)民為難。同時(shí)，桑園選地一般較為貧瘠，加上長年無法深耕和偏重化肥，導(dǎo)致土壤板結(jié)、肥力下降，制約了蠶繭產(chǎn)量和質(zhì)量的提高[2]。沼液、沼渣含有豐富的有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、氮、磷、鉀等營養(yǎng)成份及各種氨基酸、維生素、酶、微量元素等生命活性物質(zhì)，是一種基肥、追肥兼可、優(yōu)質(zhì)高效的好肥料[3]。長期施用，可以顯著提高土壤>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量，提高土壤肥力。為了擴(kuò)大沼肥利用率，實(shí)現(xiàn)沼氣利益最大化，推進(jìn)南陽市蠶桑產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，筆者開展研究，調(diào)查長期施用沼肥對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤全氮含量、土壤速效磷含量、土壤速效鉀含量等的影響。

1 供試材料

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院桑園，桑樹品種為農(nóng)桑8號(hào)，面積2 hm2，該桑園桑樹長勢(shì)基本一致，土壤為沙質(zhì)土，肥力偏低但均勻一致。

1.2 試驗(yàn)用肥

1.2.1 沼肥

2010年前取自桑園周邊居民家沼氣池，投料主要是豬糞和玉米秸桿；2010年以后取自桑園沼氣池(不足部分用周邊居民家沼肥補(bǔ)充)，該沼氣池自2010年3月建成使用，于2012年10月28日大換料。投料為一次性投入400 kg玉米秸桿(風(fēng)干、粉碎、含水率12%)及2 m3新鮮奶牛糞(含水率83%)，以老沼渣(TS為8%)為接種物。

每年出料時(shí)間在3月26日前后，沼渣取出后在儲(chǔ)糞池中存放，10天后(4月5日)第1次取出使用。此時(shí)沼渣TS為20%，以后每次施肥直接從儲(chǔ)糞池中取出使用。

1.2.2 對(duì)照用化肥

尿素、碳酸氫銨、氯化鉀和過磷酸鈣。

1.3 試驗(yàn)時(shí)間

試驗(yàn)時(shí)間為2007年3月～2014年10月。

2 試驗(yàn)方法

2.1 田間設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理，即沼渣施肥區(qū)和常規(guī)施肥區(qū)，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，每年均取樣檢測(cè)，連測(cè)7年，每年取3個(gè)重復(fù)的平均值。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)與對(duì)照小區(qū)面積均為333.5 m2，試驗(yàn)區(qū)與對(duì)照區(qū)相隔約2米。施肥后每年10月采樣分析。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 沼渣施肥區(qū)

距樹根20 cm處開挖小溝，澆施沼渣后用土覆蓋，小溝深度以土能完全覆蓋沼渣為宜，從2006年冬季起分別在12月上旬和3月中旬，6月上旬共3次澆施，333.5 m2桑園每年共施沼渣300 kg左右。

2.2.2 常規(guī)施肥區(qū)

距樹根20 cm挖行溝埋施尿素、碳銨、氯化鉀和過磷酸鈣，每667 m2用量為尿素25 kg，碳酸氫銨50 kg，過磷酸鈣25 kg，氯化鉀10 kg，每年2次。

2.2.3 田間管理

按常規(guī)方法修剪桑園，當(dāng)年春季晴天翻土除草2次[4]。

2.3 樣品采樣與室內(nèi)分析

2.3.1 樣品采樣

土壤樣品采取時(shí)間為每年10月份底中秋期飼養(yǎng)結(jié)束，每小區(qū)棋盤形選取12個(gè)點(diǎn)形成1個(gè)混合樣，采集各區(qū)0～ 15 cm原狀樣品，共6個(gè)土樣樣品。將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，揀出雜物后風(fēng)干并將其掰成10 mm大小的土塊。

2.3.2 水穩(wěn)性團(tuán)聚體分離測(cè)量

將一部分分干后的樣品用Yoder濕篩法分離土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體[5-6]。測(cè)定分干篩和濕篩兩個(gè)程序：1)干篩分析： 將風(fēng)干土樣混勻后取其1.0 kg。用孔徑分別為 5 mm，2 mm，1 mm，0.5 mm，0.25mm，0.106 mm篩子進(jìn)行篩選。將各級(jí)篩子上的團(tuán)聚體及粒徑<0.106的土粒分別稱量，計(jì)算干篩的各級(jí)團(tuán)聚體占土樣總量的百分含量。然后按其百分比，配成1份質(zhì)量為 60g 的土樣，做濕篩法分析。2)濕篩分析：在團(tuán)聚體分析儀上進(jìn)行濕篩分析，先往4 個(gè)水桶中加水至套篩運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)其上緣正好與水面平齊為止。將套篩放入水桶中振動(dòng)30 min，然后將套篩取出，將留在篩子上的各級(jí)團(tuán)聚體用細(xì)水流沖入已知重量的干燥鋁制飯盒中，在50℃烘干箱中烘48 h后稱重，測(cè)定各級(jí)團(tuán)聚體含量。

2.3.3 土壤有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定

土壤有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定[7]。

2.3.4 土壤全氮含量測(cè)定

土壤全氮含量測(cè)定采用半微量開氏法測(cè)定[7]。

2.3.5 土壤速效磷含量測(cè)定

土壤速效磷含量測(cè)定采用0.5 mol·L-1NaHCO3—鉬銻抗比色法測(cè)定[7]。

2.3.6 土壤速效鉀含量測(cè)定

土壤速效鉀含量測(cè)定采用醋酸銨浸提—火焰光度計(jì)法測(cè)定[7]。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 不同施肥年限水穩(wěn)性團(tuán)聚體的分布

從表1中可以看出，施用沼肥可以顯著提高沙質(zhì)土中水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的比例，降低小團(tuán)聚體的比例。施用化肥的桑園土壤(CK)膠體分散，顆粒之間的粘合力非常小，團(tuán)聚體不穩(wěn)定，遇水后過度分散。因此，0.25～0.106 mm小團(tuán)聚含量明顯高于>0.25 mm大團(tuán)聚體含量。與對(duì)照相比，>0.25 mm的大團(tuán)聚體含量均隨施用沼肥年限的增加有明顯的提高，最大增幅101.7%；與此同時(shí)，<0.25 mm的小團(tuán)聚體的含量顯著降低，最大降幅為31.6%。說明長期施用沼肥可使顆粒較小的團(tuán)聚體凝結(jié)在一起形成較大的團(tuán)聚體，這與孫宇婷[8]等的研究結(jié)果基本一致。

3.2 土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量變化

土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量隨施用沼肥年限增加的變化情況見表2。

3.2.1 土壤中有機(jī)質(zhì)變化情況

從表2可以看出，施入沼肥可以顯著提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量?？傮w上看，對(duì)照區(qū)土壤中有機(jī)質(zhì)的含量無明顯變化且維持在較低水平，僅達(dá)到六級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)。施入沼肥后，第2年就能迅速提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，并且隨著施用年限的增加，土壤中有機(jī)質(zhì)含量穩(wěn)步增加，有機(jī)質(zhì)含量最高達(dá)11.5 g·kg-1，達(dá)到四級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)，最大增加幅度達(dá)111.79%，土壤改良效果明顯。連續(xù)施入5年后，有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到頂峰，以后增加效果不甚明顯(見圖1)。

表1 不同施肥年限下沙質(zhì)土水穩(wěn)性團(tuán)聚體分布表 (%)

表2 不同施肥年限土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀含量變化表

注：CK取值為連續(xù)7年所測(cè)值的平均值

圖1 土壤有機(jī)質(zhì)含量變化圖

有機(jī)質(zhì)是形成土壤團(tuán)聚體的主要膠結(jié)物質(zhì)，形成水穩(wěn)性團(tuán)聚體的主要原因之一就是有機(jī)質(zhì)的膠結(jié)作用。因此長期施用沼肥等有機(jī)肥可以有效增加土壤中有機(jī)物的含量，有機(jī)質(zhì)含量的增加促使水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量大幅度增加[9]。

3.2.2 土壤中全氮含量變化情況

從表2可以看出，施用沼肥同樣可以顯著提高土壤中全氮含量。與對(duì)照區(qū)(CK)相比，施入沼肥后，不同施肥年限的土壤中全氮含量均有明顯提高。施肥初期，對(duì)照區(qū)土壤(CK)中全氮含量較低，僅有0.68 g·kg-1，屬于貧瘠土壤標(biāo)準(zhǔn)。施入沼肥后，不同施肥年限的全氮含量變化與有機(jī)質(zhì)含量變化類似：桑園土壤中的全氮含量第2年就迅速提高，并且隨著施用年限的增加穩(wěn)中有升，土壤中最高含氮量達(dá)1.23 g·kg-1，最大增加幅度達(dá)80.88%(見圖2)。

圖2 土壤中全氮含量變化圖

3.2.3 土壤中速效磷含量變化情況

從表2可以看出，施用沼肥同樣可以顯著提高土壤中速效磷的含量。與對(duì)照區(qū)(CK)相比，施入沼肥后，不同施肥年限的土壤中速效磷的含量均有明顯提高。施用化肥區(qū)域(CK)土壤中速效磷含量較低，僅有4.89 mg·kg-1，土壤供磷水平屬于低水平的5級(jí)，施入沼肥一年后迅速提高至5.13 mg·kg-1，以后隨著施用年限的增加穩(wěn)中有升，最高含磷量達(dá)11.85 mg·kg-1，最大增加幅度達(dá)142.43%，土壤改良效果明顯(見圖3)。

圖3 土壤中速效磷含量變化圖

3.2.4 土壤中速效鉀含量變化情況

從表2可以看出，施用沼肥對(duì)提高土壤中速效鉀的含量同樣效果明顯。相對(duì)于化肥施入?yún)^(qū)(CK)，施用沼肥不同年限的土壤中速效鉀的含量均不同程度的提高。施肥初期，桑園土壤中速效鉀含量較低，僅有45 mg·kg-1，土壤供鉀水平較低，僅達(dá)4級(jí)水平。施用沼肥第2年速效鉀的含量就提高到60 mg·kg-1，以后隨著施用年限的增加穩(wěn)中有升，最高達(dá)95 mg·kg-1，最大增加幅度達(dá)111.11%，速效鉀含量增幅明顯(見圖4)。

圖4 土壤中速效鉀含量變化圖

4 小結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果顯示，桑園施用沼肥比純施用化肥土壤改良效果明顯，土壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體、有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量均有大幅度的提高，而在施入化肥的對(duì)照區(qū)則無明顯變化。究其原因：沼肥中富含有機(jī)質(zhì)、腐殖酸和氮、磷、鉀多種養(yǎng)分，是一種速效緩效兼?zhèn)?、?yōu)質(zhì)高效的好肥料。沼渣中的腐殖酸含量占28%左右，有利于土壤微生物的生長活動(dòng)和土壤團(tuán)粒形成，具有增進(jìn)土壤的保肥、供水、疏松、供氧、熟土層增厚和穩(wěn)溫性好的綜合功能[10]。這些營養(yǎng)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)對(duì)于土壤改良、土壤保肥能力均有極大幫助，從而實(shí)現(xiàn)桑葉增產(chǎn)、蠶繭單產(chǎn)量增加。但施用5年后，增加效果不明顯。因此，連續(xù)5年高量沼肥的投入(每年施用沼肥3000 kg·hm-2)，已經(jīng)對(duì)桑園土壤的改良起到了顯著的效果，此后維持正常的施入量即可(每年1000 kg·hm-2)。試驗(yàn)證明：在桑園中施用沼肥，可以明顯增強(qiáng)桑園肥力，有效改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤保肥、保水能力，可持續(xù)提供桑樹生長所需的各種營養(yǎng)，提高桑葉產(chǎn)量和質(zhì)量，這與鄒長明[11]等的研究基本一致。

[1] 宋成芳，單勝道，張妙仙，等.畜禽養(yǎng)殖廢棄物沼液的濃縮及其成分[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013(12)：256-259.

[2] 呂美坤，金偉峰，等.桑園施沼肥好處多[J].蠶桑通報(bào)，2011，42(1)：20-22.

[3] 丁躍林.沼肥的綜合利用[J].新農(nóng)業(yè)，2013(02)：29.

[4] 黃 鶴.高產(chǎn)桑園管理技術(shù)初探[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012(12)：159，170.

[5] Yoder R E. A direct method of aggregate analysis of soil and a study of physical nature of erosion losses[J].Journal of American Society of Agronomy,1936,28(5):337-351.

[6] 孝 義.地壤物理及土壤改良方法[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1981.

[7] 金為民.土壤肥料[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001.

[8] 孫宇婷，周連仁，孟慶峰，等 長期施用有機(jī)肥對(duì)草甸堿土水穩(wěn)性團(tuán)聚體及其碳氮分配的影響，[J].中國土壤與肥料，2014，1：6-10.

[9] 劉恩科，趙秉強(qiáng)，梅旭榮，等.不同施肥處理對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體及有機(jī)碳分布的影響.[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30(4)：1035-1041.

[10] 倪 亮,孫廣輝,羅光恩,等.沼液灌溉對(duì)土壤質(zhì)量的影響[J].土壤,2008，4(04): 608-611.

[11] 鄒長明，劉 正，余海兵，等.沼肥研究與開發(fā)前景[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，13(23)：81-83.

TheInfluenceofLong-termApplicationofBiogasFertilizeronMulberryFieldSoil/

DUANWei-ping，WANGZeng-chao/

(NanyangVocationalCollegeofAgriculture,Nanyang473000,China)

The biogas fertilizer is rich in N, P, K, trace elements and bioactivators[1], and can significantly increase the content of waterstable aggregate of > 0.25 mm in mulberry field soil. The largest increasing could reach 61.58%. The biogas fertilizer could also increase the soil organic matter, total nitrogen content, available phosphorus and potassium, etc. Their largest increasing could reach 111.79%, 80.88%, 142.43%, 80.88%, respectively. So it significantly improved the soil quality. The experiment showed that, after adequate application of biogas fertilizer for 5 consecutive years, the soil had a significant improvement on mulberry field,

mulberry field; marsh fertilizer; aggregate water stability; fertility

2016-03-16

2017-05-11

段衛(wèi)平(1972-)，男，河南溫縣人，副教授，主要從事蠶業(yè)專業(yè)教學(xué)與科研工作， E-mail：nydwp@126.com

汪增超，E-mail：nynxwz@126.com

S216.4

B

1000-1166(2017)04-0095-04