沈建國，樓玲，邵小青，馬偉洪，白頌華，王忠

(1.杭州市余杭區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)與植物保護(hù)管理總站，浙江 杭州 311100； 2.杭州市余杭區(qū)徑山鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)公共服務(wù)中心，浙江 杭州 311116；3.杭州市滿山紅蔬果專業(yè)合作社，浙江 杭州 311118)

杭州市余杭區(qū)位于浙江省北部、杭嘉湖南段，西依天目山，南瀕錢塘江，人均耕地面積僅0.028 hm2，耕地資源比較緊缺。作為杭州市都市新區(qū)，近年來，余杭區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程快速推進(jìn)，同時還要承擔(dān)交通、能源、水利等領(lǐng)域國家級，以及省市重點(diǎn)項目的建設(shè)任務(wù)，導(dǎo)致轄區(qū)耕地資源因建設(shè)占用不斷減少。為實現(xiàn)耕地占補(bǔ)動態(tài)平衡，從2006年開始，余杭區(qū)基于土地整理、建設(shè)用地復(fù)耕、墾造耕地等一系列措施開展了補(bǔ)充耕地建設(shè)，僅2012—2017年就建成新墾耕地 799.92 hm2。但這些補(bǔ)充耕地基礎(chǔ)肥力差、熟化程度低，需要進(jìn)行土壤培肥改良，才能滿足作物生長需求[1-2]。

有機(jī)肥具有養(yǎng)分齊全、緩效性強(qiáng)等特點(diǎn)，科學(xué)施用能有效增加、更新土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤酸堿緩沖性能，促進(jìn)微生物繁殖[3-6]。商品有機(jī)肥是以畜禽糞便、動植物殘體等為主要原料，經(jīng)發(fā)酵腐熟制成，符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并作為商品進(jìn)入流通的有機(jī)肥料[7]，是補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)的主要來源，也是提高土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[8]。我國學(xué)者就商品有機(jī)肥在耕地土壤培肥上的效果做了不少研究[9-11]，但大多數(shù)研究只關(guān)注水田、旱地土壤，關(guān)于商品有機(jī)肥在新墾耕地培肥方面的研究鮮見報道。為此，以杭州市余杭區(qū)瓶窯鎮(zhèn)南山村2012—2013年建成的新墾山地為研究對象，在蔬菜種植模式下開展商品有機(jī)肥用量梯度試驗，探討不同商品有機(jī)肥用量對新墾山地土壤肥力和作物生長的影響，為新墾耕地培肥改良提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試土壤

試驗地點(diǎn)位于杭州市余杭區(qū)瓶窯鎮(zhèn)南山村滿園新墾山地基地內(nèi)(119°56′12.54″E，30°23′39.27″N)，供試土壤為黃泥砂土[12]，屬紅壤土類黃紅壤亞類，質(zhì)地偏砂，土壤肥力低下。經(jīng)測定，土壤基本理化性狀如下：土壤容重1.25 g·cm-3，pH值5.40，有機(jī)質(zhì)8.9 g·kg-1，全氮0.45 g·kg-1，有效磷68.3 mg·kg-1，速效鉀338.8 mg·kg-1。

1.1.2 供試肥料

供試商品有機(jī)肥由杭州綠寶有機(jī)肥有限公司提供，以豬糞為主要原料， pH值8.4，有機(jī)質(zhì)57%，總氮(N)3.28%，磷(P2O5)2.89%，鉀(K2O)2.72%。供試化肥有4種：尿素(N 46.4%)，靈谷化工有限公司；氯化鉀(K2O 60%)，中化化肥有限公司提供，系加拿大進(jìn)口產(chǎn)品；復(fù)合肥1(N 21%，P2O56%，K2O 13%)、復(fù)合肥2(N 18%，P2O518%，K2O 18%)，均由中國-阿拉伯化肥有限公司生產(chǎn)。

1.1.3 供試作物

供試作物為包心菜和青菜，包心菜品種為綠貝，青菜品種為上海青，種子均由福州科翔種業(yè)有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 處理設(shè)計

在等量施用化肥的基礎(chǔ)上，以商品有機(jī)肥用量為因素，設(shè)5個處理，每處理3次重復(fù)，共計15個小區(qū)(隨機(jī)排列)，各處理的商品有機(jī)肥施用量依次為0(CK)、7.5 t·hm-2(T1)、15 t·hm-2(T2)、22.5 t·hm-2(T3)、30 t·hm-2(T4)。小區(qū)之間用五孔板(深埋40 cm)隔離。商品有機(jī)肥在每茬蔬菜定植前結(jié)合翻耕施入，連續(xù)種植4茬蔬菜(2016—2017年)。

各處理化肥施用方案為：包心菜基施600 kg·hm-2復(fù)合肥1，封行前追施300 kg·hm-2復(fù)合肥1，結(jié)球前期追施600 kg·hm-2復(fù)合肥1、氯化鉀130 kg·hm-2；青菜基施375 kg·hm-2復(fù)合肥2，三葉一心時追施150 kg·hm-2尿素。

1.2.2 栽培措施

試驗區(qū)塊蔬菜種植茬口安排為包心菜—青菜—青菜—包心菜。包心菜種植密度為40 cm×40 cm，青菜種植密度為20 cm×20 cm。第1茬于2016年9月23日移栽，2017年1月3日收獲；第2茬于2017年3月27日移栽，2017年5月5日收獲；第3茬于2017年5月26日移栽，2017年6月30日收獲；第4茬于2017年9月1日移栽，2017年11月20日收獲。

1.3 測定項目與方法

在試驗前、后分別采集試驗地耕層土壤樣品，測定土壤容重、pH值，以及有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量等土壤養(yǎng)分指標(biāo)和Pb、Cr、Cd、Hg、As等重金屬元素含量。具體測定方法如下：容重采用環(huán)刀法測定；pH值采用氧化還原電位法測定；有機(jī)質(zhì)含量采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化-滴定法測定；全氮含量采用濃硫酸消煮-半微量凱式法測定；有效磷采用鹽酸-氟化銨提取-鉬銻抗比色法(Bray法)測定；速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定[13]。

在試驗過程中，對每茬包心菜、青菜實地測產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對土壤肥力的影響

土壤肥力是指土壤為植物生長供應(yīng)和協(xié)調(diào)養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力，是土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的綜合反映[14]。選用土壤容重、速效鉀等6個肥力指標(biāo)，對不同商品有機(jī)肥用量下新墾山地試驗前后的土壤肥力變化進(jìn)行比較(圖1)。從變化趨勢看，隨著商品有機(jī)肥用量增加，土壤容重降幅、有效磷增幅隨之加大，而pH值降幅隨之減小，有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀的增幅均呈先揚(yáng)后抑態(tài)勢，表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1>CK。從變化幅度看，容重的降幅、有效磷的增幅均以T4最大、CK最小，分別為16.0%、305.6%和4.8%、36.1%，pH值降幅以CK最大、T4最小，分別為11.5%和3.9%，有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀增幅均以T3最大、CK最小，分別為220.4%、243.9%、52.9%和72.3%、112.0%、5.3%。

由以上結(jié)果可見，增施商品有機(jī)肥不但能夠有效改善土壤結(jié)構(gòu)，使土壤容重朝著更加利于耕作的方向改善。同時，由于其高溫發(fā)酵腐熟而成的中性偏堿特性，供試商品有機(jī)肥具備較強(qiáng)的酸堿度緩沖性能，可有效緩解土壤酸化[4]。另外，該商品有機(jī)肥滿足了有機(jī)質(zhì)含量≥45%、總養(yǎng)分含量(N+P2O5+K2O)≥5%的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，施入后可在直接提高土壤有機(jī)質(zhì)及氮磷鉀含量的同時，積累大量的中低分子有機(jī)物，從而與土壤磷素競爭吸附位，增加土壤吸附態(tài)磷的釋放[15]，這可能正是土壤有效磷含量得以大幅提升的關(guān)鍵所在。

2.2 對蔬菜產(chǎn)量的影響

作物產(chǎn)量是土壤肥力的綜合反映，也能表征土壤改良的效果[3]。由表1可知，除第1茬蔬菜產(chǎn)量在各處理間無顯著差異外，合適的有機(jī)肥處理能顯著提高單茬蔬菜和4薦蔬菜的總產(chǎn)量。蔬菜總產(chǎn)以T2處理最高，較對照(CK)顯著增產(chǎn)36.6%，較T1顯著增產(chǎn)10.8%，與其他處理差異不顯著。

表1 各處理的蔬菜產(chǎn)量 kg·hm-2

注：同列數(shù)據(jù)后無相同字母的表示差異顯著(P<0.05)。

圖1 試驗前后各處理土壤肥力指標(biāo)的變化

分析可知，增施商品有機(jī)肥對頭茬作物的增產(chǎn)效果并不明顯，但隨著商品有機(jī)肥的持續(xù)投入，至第2茬出現(xiàn)最大增幅(85.6%)，平均產(chǎn)量增幅高達(dá)62.8%，但從第3茬開始，增幅呈整體下降態(tài)勢。不同種類蔬菜施用商品有機(jī)肥的增產(chǎn)效果也不一致。與對照(CK)相比，2茬青菜施用商品有機(jī)肥的產(chǎn)量平均增幅(42.6%)要高于2茬包菜施用商品有機(jī)肥的產(chǎn)量增幅(28.1%)。這可能是因為青菜比包菜生育期短，單位產(chǎn)量低，總需肥量少，因此，施用等量商品有機(jī)肥的產(chǎn)量貢獻(xiàn)率較包菜大。

2.3 對生產(chǎn)效益的影響

由表2可知，隨著商品有機(jī)肥用量的增加，蔬菜生產(chǎn)效益總體呈現(xiàn)2方面的變化特點(diǎn)：一是蔬菜增產(chǎn)增效以T2為分水嶺先增后減，以T2的增產(chǎn)增效效果最好；二是新增投入產(chǎn)出比逐漸降低，T1和T2處理的新增投入產(chǎn)出比大于1，而T3和T4處理的新增投入產(chǎn)出比均小于1，以T4處理最低，僅為0.53。

2.4 對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響

根據(jù)土壤常規(guī)5項重金屬檢測結(jié)果(表3)可知，試驗前后對比，各處理重金屬鎘、砷、鉻含量均有所上升，汞含量均有所下降，鉛含量有增有減。對照GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)》，各處理的土壤中5項重金屬元素含量遠(yuǎn)不及土壤污染風(fēng)險篩選值。將試驗后施用有機(jī)肥的各處理的重金屬含量同CK相比，并未表現(xiàn)出隨著商品有機(jī)肥用量增加而導(dǎo)致各重金屬含量呈顯著增長的現(xiàn)象?？梢?，在重金屬自然背景值較低的新墾山地上，短期增施合格的商品有機(jī)肥并不致能對其土壤重金屬含量產(chǎn)生明顯不利影響。

表2 各處理的蔬菜綜合生產(chǎn)效益

注：產(chǎn)值以當(dāng)茬蔬菜產(chǎn)量和當(dāng)?shù)嘏l(fā)價格計算(包心菜的平均價格為1.6元·kg-1，青菜平均價格為2.0元·kg-1；新增成本主要包括商品有機(jī)肥的價格和人工成本，商品有機(jī)肥價格為0.65元·kg-1，人工成本合0.10元·kg-1；平均增產(chǎn)增效指由增產(chǎn)而帶來的收益增加；新增投入產(chǎn)出比為每茬蔬菜平均增產(chǎn)增效與每茬商品有機(jī)肥投入成本的比。

表3 試驗前后各處理土壤重金屬含量對照 mg·kg-1

注：風(fēng)險篩選值、風(fēng)險管控值分別為Cd 0.3和1.5，Hg 1.3和2.0，As 40.0和200.0， Pb70.0和400.0，Cr 150.0和800.0。

3 小結(jié)

本試驗表明：增施商品有機(jī)肥能有效改善土壤結(jié)構(gòu)，緩解土壤酸化，提高新墾山地土壤肥力，從而提高蔬菜作物產(chǎn)量和效益。從土壤肥力變化、蔬菜產(chǎn)量、生產(chǎn)效益及土壤環(huán)境質(zhì)量的影響等綜合表現(xiàn)來看，在新墾山地上每茬蔬菜(包心菜和青菜)生產(chǎn)上以施用商品有機(jī)肥15 t·hm-2左右為宜。該用量有利于新墾耕地土壤的快速培肥和作物產(chǎn)量的持續(xù)提高，同時也能維持較高的投入產(chǎn)出比和較安全的投入環(huán)境質(zhì)量，可作為推薦用量用于“邊種植邊培肥改良”的新墾耕地高效利用。