楊鴻 郭建芳 楊蒼玲 余建新 李成學(xué)

摘要：為探索施用生物有機(jī)肥對(duì)新整治土地土壤肥力的影響，實(shí)現(xiàn)耕地土壤肥力最大程度提升。通過2016年云南省馬龍縣舊縣鎮(zhèn)花龍?zhí)兜挠衩状筇锓市?duì)比試驗(yàn)，分析了玉米生育期內(nèi)不同施肥處理下土壤中氮、磷、鉀含量的變化情況。結(jié)果表明：（1）處理3土壤養(yǎng)分含量明顯高于CK和CK1，在6月處理3的土壤全氮含量、全磷含量、全鉀含量分別比CK和CK1提升51%和20%、7%和3%、10%和3%;在9月處理3全氮、全鉀含量與CK和CK1相比分別提升59%和26%、9%和1%，全磷含量比CK提升6%，比CK1降低7%。（2）與CK1相比，處理1肥效緩慢而持久，處理2對(duì)土壤的肥力提升效果則表現(xiàn)為迅速穩(wěn)定，為土壤提供更多養(yǎng)分。結(jié)果顯示，施用生物有機(jī)肥對(duì)新整治土地地力的提升效果最好，為土壤提供了全面充分而持久的養(yǎng)分，能有效提升土壤肥力，生物有機(jī)肥的施用對(duì)新整治土地土壤性狀的改良有積極作用。

關(guān)鍵詞：新整治土地;生物有機(jī)肥;土壤肥力;土壤全氮含量;土壤全磷含量;土壤全鉀含量

中圖分類號(hào)： S147.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2020）13-0281-04

收稿日期：2019-07-22

基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)（國(guó)土資源）科研專項(xiàng)（編號(hào)：201511003-3）。

作者簡(jiǎn)介：楊鴻（1996—），女，云南麗江人，碩士研究生，主要從事土地資源利用與保護(hù)相關(guān)研究。E-mail：1243006704@qq.com。

通信作者：李成學(xué)，碩士，副教授，主要從事土地資源管理、肥料與植物營(yíng)養(yǎng)等相關(guān)研究。E-mail：li_chx0309@ynau.edu.cn。耕地是人類賴以生存的基本條件，人口持續(xù)增長(zhǎng)使糧食需求逐漸擴(kuò)大，這為我國(guó)耕地資源短缺問題帶來了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，解決、改善耕地質(zhì)量問題成為影響國(guó)家發(fā)展的重要因素。近年來，我國(guó)采取了多種科學(xué)技術(shù)措施用于改善耕地質(zhì)量，雖然耕地?cái)?shù)量有所增加，但耕地質(zhì)量的提升效果卻不太理想，主要表現(xiàn)在表層土壤太薄、有機(jī)質(zhì)含量偏低、心/底土裸露、土壤結(jié)構(gòu)不良、土壤養(yǎng)分不均衡等方面[1]。目前，以穩(wěn)定耕地?cái)?shù)量為基礎(chǔ)、提高耕地質(zhì)量為核心，確保糧食安全是我國(guó)土地整治的主要任務(wù)。土壤肥力反映了土地的許多基本特性，科學(xué)全面地評(píng)價(jià)土壤肥力是監(jiān)測(cè)耕地質(zhì)量的基礎(chǔ)[2]。有機(jī)肥是培肥土壤的有效措施[3]，生物有機(jī)肥作為生物技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一類重要肥源[4]，其以人類生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的廢料為原料進(jìn)行再利用，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。趙紅等研究表明，短期施用生物有機(jī)肥或有機(jī)無機(jī)肥可提高土壤有機(jī)碳含量與土壤碳庫(kù)管理指數(shù)，有利于土壤質(zhì)量提高，改善土壤肥力[5-6]，同時(shí)生物有機(jī)肥的施用能夠?qū)p度或中度鹽堿土進(jìn)行改良，降低土壤pH值，釋放更多活性物質(zhì)，有利于土壤理化性質(zhì)改善[7]。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，以及可持續(xù)性生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的深入，對(duì)生物有機(jī)肥改良土壤肥力提出了更高的要求。目前，對(duì)施用生物有機(jī)肥對(duì)作物生理特性、產(chǎn)量等影響的研究[8-9]居多，而在玉米生育期內(nèi)土壤全氮、全磷、全鉀含量變化的研究甚少。在此研究背景下，以新整治土地為研究主體探究不同施肥條件下土壤肥力的提升情況，可最直接快速了解如何改善耕地質(zhì)量。因此，本試驗(yàn)以利用生物有機(jī)肥如何改善土壤肥力為重心，以期通過精準(zhǔn)改善土地地力進(jìn)而提高土地利用率，為生物有機(jī)肥的推廣應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于云南省馬龍縣舊縣街道花龍?zhí)?，海? 940 m，年平均氣溫為13.2 ℃，年降水量為 1 020 mm，土壤類型為紅壤，適合種植烤煙、玉米、水稻、馬鈴薯、蔬菜等農(nóng)作物。

新整治后土壤基本狀況：全氮含量為 1.051 g/kg，全磷含量為0.57 g/kg，全鉀含量為9.64 g/kg。

1.2試驗(yàn)材料

供試作物：玉米品種為雙玉88。

供試肥料：尿素（N含量為46.4%），普鈣（P2O5含量為14%），硫酸鉀（K2O含量為25%），豬糞（N含量為2.4%，P2O5含量為1.6%，K2O含量為1.7%），生物有機(jī)肥（有效活菌數(shù)≥0.2億CFU/g，有機(jī)質(zhì)含量≥45%，腐植酸含量≥8%，總養(yǎng)分含量≥5%，含水量≤30%）。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共設(shè)立5個(gè)處理，分別為CK（不施肥）、CK1[單施化肥（施尿素52 kg/hm2，普鈣64 kg/hm2，硫酸鉀72 kg/hm2）]、處理1[單施豬糞（施用量為 7 500 kg/hm2）]、處理2[化肥與豬糞配施（施尿素26 kg/hm2，普鈣32 kg/hm2，硫酸鉀36 kg/hm2，豬糞3 750 kg/hm2）]、處理3[施生物有機(jī)肥（施用量為 7 500 kg/hm2）]。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，共15個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)間設(shè)梗以減小各小區(qū)間的相互影響。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積均為16 m2（4 m×4 m），采用完全隨機(jī)排列，并在試驗(yàn)區(qū)四周設(shè)立保護(hù)行。

于2016年4月中旬播種玉米，在播種前將肥料施入土壤深度為0～20 cm的耕作層，其他管理措施與大田作物制種玉米保持一致。于2016年9月底收獲，在6—9月在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)采集耕層土壤1 kg，獨(dú)立分袋包裝并標(biāo)號(hào)，在室內(nèi)自然風(fēng)干。

1.4測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤全氮含量采用半微量凱氏定氮法測(cè)定，土壤全磷含量采用氫氧化鈉熔融鉬銻抗比色法測(cè)定，土壤全鉀含量采用氫氧化鈉熔融-火焰光度計(jì)法測(cè)定[10]。

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0進(jìn)行方差和顯著性分析;運(yùn)用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和作圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同處理對(duì)土壤氮素含量變化的影響

氮素作為蛋白質(zhì)的組成成分，對(duì)植株的生長(zhǎng)發(fā)育起著決定性的作用[11]。土壤的全氮含量可在一定程度上反映土壤的肥力。

從圖1可知，6月所有處理的全氮含量都較高，這是因?yàn)榉柿蟿偸┤胪寥啦痪?，作物尚未大量吸收土壤中的氮素。而?月、8月幾乎所有處理土壤全氮含量均下降;這是由于在7月、8月作物處于生長(zhǎng)發(fā)育的高峰期，對(duì)土壤養(yǎng)分需求增大，同時(shí)可能由于土壤條件適合微生物的生長(zhǎng)繁殖，隨著微生物數(shù)量的增加，微生物會(huì)與作物一起吸收利用土壤中的氮素，最終導(dǎo)致土壤氮素含量下降。在9月，除處理1、處理2外的所有處理全氮含量均有所提升，可能由于有機(jī)質(zhì)大量分解使氮素重新回到土壤中，從而使土壤中全氮含量有所增加。

總體來看，與其他處理相比，處理3在整個(gè)植物營(yíng)養(yǎng)期土壤全氮含量都最高，說明單施生物有機(jī)肥已經(jīng)能為作物生長(zhǎng)提供足夠的氮素營(yíng)養(yǎng)，且供肥能力持久而穩(wěn)定。與CK1相比，處理1在6月、7月土壤全氮含量較低，在8月處理1土壤全氮含量的上升趨勢(shì)則較快，說明單施化肥供肥具有速效性，而單施豬糞供肥遲緩但較為持久。與CK1和處理1相比，處理2在整個(gè)植物營(yíng)養(yǎng)期土壤全氮含量都較高，說明豬糞與化肥配施較兩者單施更能在作物生長(zhǎng)高峰期為作物生長(zhǎng)提供所需氮素，且后續(xù)養(yǎng)分也較為充足。

由表1可知，處理3土壤全氮含量最高。在6月，處理3土壤全氮含量較CK、CK1、處理1、處理2分別提高51%、20%、25%、19%，在7月分別提高48%、26%、25%、20%，在8月分別提高67%、28%、25%、25%，在9月分別提高60%、26%、31%、27%。表明生物有機(jī)肥提高了土壤中氮素的含量，為作物生長(zhǎng)所需氮素提供了保障，并且可能由于生物有機(jī)肥中大量微生物的存在加快了有機(jī)質(zhì)的分解，釋放出了更多的氮素。與CK相比，處理1、處理2的土壤全氮含量，在6月分別提高21%、28%，在7月分別提高18%、23%，在8月分別提高33%、33%，在9月分別提高21%、26%，大體表現(xiàn)為處理2>處理1>CK。處理1、處理2與CK1無顯著性差異。說明與單施豬糞相比，單施化肥供肥迅速，作物在生長(zhǎng)初期就能吸收足夠養(yǎng)分，而豬糞中含有大量有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)分解需要一定的時(shí)間，因此供肥相對(duì)緩慢但更為持久?；逝c豬糞配施則在作物生長(zhǎng)初期、高峰期、后期都更能為作物提供一定的氮素。

2.2不同處理對(duì)土壤中磷素的影響

磷是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，在植物體中的含量?jī)H次于氮和鉀，一般在種子中含量較高。磷對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)有重要的作用，土壤中磷素含量也影響著植物體光合作用、呼吸作用、能量?jī)?chǔ)存和傳遞、細(xì)胞分裂等其他過程，充足的磷素能促進(jìn)早期根系的形成和生長(zhǎng)，提高植物適應(yīng)外界環(huán)境條件的能力[12]。

由圖2可知，所有處理的土壤全磷含量變化趨勢(shì)與土壤全氮含量變化趨勢(shì)大致相同。

在6月，與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤全磷含量分別提高4%、4%、7%，表現(xiàn)為處理3>處理1=處理2>CK。與CK1相比，處理3土壤中全磷含量提高3%，表現(xiàn)為處理3>CK1=處理1=處理2。說明生物有機(jī)肥在施肥后不久就能迅速影響土壤中磷素的交換與循環(huán)，使土壤中儲(chǔ)備較多的磷素待作物使用。CK1、處理1和處理2土壤中全磷含量大致相同，可能是由于肥料剛施入土壤中分解率大致相同。

在7月，所有處理的土壤全磷含量均下降，這是作物生長(zhǎng)發(fā)育吸收土壤中磷素所致，其下降幅度分別為6%、4%、4%、5%、9%。與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤中全磷含量分別提高5%、4%、4%，表現(xiàn)為處理1>處理2=處理3>CK。與CK1相比，處理2、處理3土壤中全磷含量分別減少2%、2%，表現(xiàn)為處理1=CK1> 處理2=處理3。處理3土壤全磷含量迅速下降，說明作物對(duì)土壤中磷素的吸收效果較好，生物有機(jī)肥能夠促進(jìn)作物吸收利用土壤中的磷素。

在8月，CK、處理1和處理3中土壤全磷含量呈上升趨勢(shì)，增幅分別為2%、4%、5%，表現(xiàn)為處理3>處理1>CK。CK1和處理2中土壤全磷含量均下降2%。與CK相比，處理1、處理3土壤中全磷含量均提高8%，表現(xiàn)為處理1=處理3>處理2=CK。與CK1相比，處理1、處理3土壤中全磷含量均提高5%，處理2下降2%，表現(xiàn)為處理1=處理3>CK1>處理2。

在9月，與8月相比CK1土壤全磷含量呈上升趨勢(shì)且含量最高，其他處理土壤全磷含量均下降，處理1、處理2、處理3土壤全磷含量分別比CK1減少5%、10%、7%，表現(xiàn)為CK1>處理2>處理3>處理1。可能是由于單施化肥處理施入的普鈣中，磷酸根和酸性土壤中的一些陽(yáng)離子（如鐵離子和鋁離子）結(jié)合成難溶的磷酸鹽，使得這部分磷素被土壤固定，難以被當(dāng)季作物利用。與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤中全磷含量分別提高7%、2%、7%，表現(xiàn)為處理1=處理3>處理2>CK。

由處理3的總體變化趨勢(shì)可以看出，施入生物有機(jī)肥不單只為作物直接提供一定量的磷素，可能還為土壤微生物的繁殖創(chuàng)造了有利條件，進(jìn)而促進(jìn)并改善了土壤養(yǎng)分平衡，同時(shí)在玉米生長(zhǎng)后期土壤含磷量升高，說明生物有機(jī)肥不僅為作物提供了一定量磷素，而且可能促進(jìn)了土壤中難溶性磷的轉(zhuǎn)化。

2.3不同處理對(duì)土壤中鉀素的影響

鉀是一種大量元素，對(duì)植物的生長(zhǎng)、發(fā)育都起著至關(guān)重要的作用。鉀能提高玉米的蛋白質(zhì)、維生素C含量，也能明顯提高作物的抗性，土壤中鉀的含量可表征植物的健康情況[13]。

由圖3可知，所有處理的土壤全鉀含量變化趨勢(shì)及其原因與土壤全氮含量變化趨勢(shì)大致相同。

在6月，所有處理土壤全鉀含量均無顯著性差異。與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤中全鉀含量分別提高5%、10%、10%，表現(xiàn)為處理2=處理3>處理1>CK。與CK1相比，處理1土壤中全鉀含量減少2%，處理2、處理3均提高3%，表現(xiàn)為處理2=處理3>CK1>處理1。說明施肥后作物

生長(zhǎng)初期化肥與有機(jī)肥配施分解速率可能較快，使土壤中鉀素含量高，為作物后續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育作準(zhǔn)備。而施用生物有機(jī)肥在6月土壤中全鉀含量也較高，說明生物有機(jī)肥能夠有效提升土壤中鉀素。

在7月，所有處理土壤全鉀含量均無顯著性差異，且與6月相比全鉀含量均下降，這是由于作物生長(zhǎng)發(fā)育吸收土壤中鉀素所致，其下降幅度分別為0.3%、3%、6%、9%、5%。與CK相比，處理1土壤中全鉀含量減少1%，處理3提高5%，表現(xiàn)為處理3>處理2=CK>處理1。與CK1相比，處理1、處理2土壤中全鉀含量分別降低5%、4%，處理3提高1%，表現(xiàn)為處理3>CK1>處理2>處理1。其中，處理3土壤全鉀含量最高，分別比CK、CK1、處理1、處理2高5%、1%、6%、5%，說明生物有機(jī)肥在作物生長(zhǎng)期內(nèi)能持續(xù)為土壤提供充沛的鉀素，為作物生長(zhǎng)發(fā)育提供了營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)。

在8月，所有處理土壤中全鉀含量均無顯著性差異，與7月相比呈上升趨勢(shì)。與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤中全鉀含量分別提高4%、13%、12%，表現(xiàn)為處理2>處理3>處理1>CK。與CK1相比，處理1土壤中全鉀含量減少4%，處理2、處理3分別提高2%、1%，表現(xiàn)為處理2>處理3>CK1> 處理1。

在9月，處理3土壤中全鉀含量比CK提高9%，說明生物有機(jī)肥能夠提升土壤中全鉀含量，作物收獲后不再吸收土壤中鉀素，剩余鉀素將會(huì)留在土壤中。與8月相比，CK、處理1、處理2、處理3土壤中全鉀含量均呈下降趨勢(shì)，其下降幅度分別為1%、1%、3%、3%。

由處理3的總體變化趨勢(shì)可以看出，施入生物有機(jī)肥不單是為作物直接提供一定量的鉀素，可能還為土壤微生物的繁殖創(chuàng)造了有利條件，進(jìn)而促進(jìn)改善了土壤中的養(yǎng)分平衡，同時(shí)在作物生長(zhǎng)的后期能創(chuàng)造一個(gè)土壤含鉀量升高的趨勢(shì)，說明生物有機(jī)肥供肥能力強(qiáng)且肥效持久。

綜上所述，土壤養(yǎng)分含量表現(xiàn)為生物有機(jī)肥>化肥與有機(jī)肥配施>單施化肥>單施有機(jī)肥>CK，這與劉斌等的研究結(jié)果[14]一致，即施入生物有機(jī)肥，能有效提高土壤中的養(yǎng)分含量。羅興錄等研究表明，生物有機(jī)肥通過活化土壤養(yǎng)分從而改善土壤理化性狀，增加土壤的養(yǎng)分含量[15-16]，本試驗(yàn)中通過對(duì)土壤全氮含量、全磷含量、全鉀含量各時(shí)期的增幅分析，得出生物有機(jī)肥在提升養(yǎng)分方面效果凸顯。

3結(jié)論

生物有機(jī)肥能全面提升土壤中全氮含量、全磷含量、全鉀含量，能充分發(fā)揮其肥效，改善了土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的交換與循環(huán)，使養(yǎng)分充盈，生物有機(jī)肥的施用將對(duì)新整治土地土壤性狀的改良起到積極作用。

單施有機(jī)肥肥效緩慢而持久。由于有機(jī)肥分解速率較慢，在施肥后不久作物生長(zhǎng)前期所提供養(yǎng)分不如單施化肥所提供的多，但單施有機(jī)肥在作物生長(zhǎng)后期供肥能力比單施化肥強(qiáng)。

有機(jī)肥與化肥配施對(duì)土壤的肥力提升效果更好，可為土壤提供更多的氮、鉀、磷，在前期能為土壤提供一定的養(yǎng)分，在后期有機(jī)肥與化肥配施對(duì)地力的提升效果比較穩(wěn)定。

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