陳 霞，羅友進(jìn)，程玥晴，吳純清，張義剛

(重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶 401329)

合理施肥、維持土壤肥力、兼顧生態(tài)環(huán)境效應(yīng)是農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)之一。當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中單施及過度施用化肥引起的環(huán)境問題尤為普遍[1-2]。隨著我國化肥、農(nóng)藥雙減政策的提出，替代化肥的相關(guān)新型肥料研究發(fā)展迅速[3-4]。近年來，隨著我國沼氣工程的大力發(fā)展，雖然在一定程度上緩解了能源需求，但同時也產(chǎn)生了大量、連續(xù)的沼液、沼渣，如果無法及時處理,將會污染環(huán)境，所以將其作為肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是有效解決環(huán)境污染問題的途徑之一。沼肥將有機肥、化肥和微肥三者的優(yōu)勢結(jié)合了起來，既具有長效性、速效性和增效性，又具有營養(yǎng)全面、作用持久的特點，能改善土壤理化性質(zhì)，增強土壤肥力[5]。目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不同土壤、不同作物沼肥的最佳施用方法及施用量尚無系統(tǒng)的研究報道。深施是提高肥料肥效的有效途徑之一，既能延長肥效，避免其揮發(fā)損失，又有利于作物根系吸收養(yǎng)分[6]。史曉楠等[7]研究發(fā)現(xiàn)，施肥深度決定肥料濃度峰值的位置，而對濃度值本身無顯著影響，深施在作物根系生長區(qū)可以更有效地發(fā)揮肥效。如何提高沼肥肥效，增加土壤消納量，減少化肥用量是作物提質(zhì)增效、促進(jìn)土壤生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的有力措施。因此，本研究以柑橘果園為對象，研究了不同量沼肥深施對其土壤肥力和土壤酶活性的影響，以期為沼肥的合理施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗果園為重慶江津示范基地柑橘果園代表性地塊，位于重慶市江津區(qū)先鋒鎮(zhèn)仙池壩(29°13′ N，106°17′ E)，平均海拔295 m。該柑橘果園土壤為紫色壤土，由沙溪廟組母質(zhì)風(fēng)化而成，土層厚度65 cm以上。土壤的基本理化性質(zhì)：pH值6.32、有機質(zhì)含量10.3 g/kg、全N含量0.88 g/kg、全P含量0.26 g/kg、全K含量15.2 g/kg。本試驗在園區(qū)內(nèi)土壤地質(zhì)均一、地形一致的地塊進(jìn)行，供試果樹為10年生渝紅橙/枳橙砧柑橘品種。

供試沼肥為江津試驗基地養(yǎng)豬場豬糞-秸稈混合原料沼氣發(fā)酵后，經(jīng)沼渣泵剪切勻漿調(diào)配成干物質(zhì)含量15%的液態(tài)沼肥。沼肥的養(yǎng)分含量：有機質(zhì)含量68.5 g/kg、全N含量5.24 g/kg、全P含量1.85 g/kg、全K含量3.08 g/kg。供試肥料為柑橘專用復(fù)合肥(N-P-K配比為18∶8∶16)，購買于九禾股份有限公司。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 試驗小區(qū)設(shè)計 果園系統(tǒng)沼肥深施試驗于2014年3月上旬開展，于2017年6月9日采集土壤樣品。試驗小區(qū)面積為9 m×50 m，果樹種植株行距為3 m×3 m，小區(qū)間以60 cm排水溝隔離。深松作業(yè)采用翼鏟式深松機，翼鏟入土深度>30 cm，深松行間距50 cm，翼鏟數(shù)2～5可調(diào)節(jié)，工作幅寬200 cm。試驗設(shè)置5個處理：(1)CK：單施柑橘專用復(fù)合肥(500 kg/hm2)；(2)T0：果園行間未深松處理+沼肥灌溉45 t/hm2；(3)T2：果園行間2條深松溝+沼肥灌溉135 t/hm2；(4)T3：果園行間3條深松溝+沼肥灌溉180 t/hm2；(5)T5：果園行間5條深松溝+沼肥灌溉270 t/hm2；每個處理3次重復(fù)，共15個試驗小區(qū)，隨機區(qū)組排列。各處理在春梢萌發(fā)期和壯果期均施用柑橘專用復(fù)合肥追肥,柑橘生長過程中各小區(qū)獨立排灌，其他生產(chǎn)管理方式保持一致。

1.2.2 樣品采集 2017年6月9日采集土壤樣品，在每個小區(qū)設(shè)置3個采樣點，于樹冠邊緣垂直下方，分別采集0～20、20～40、40～60 cm共3個土層的原狀土，同一土層的土樣采用四分法均勻混合成1個樣品，約為2 kg。其中土壤鮮樣用于測定土壤酶含量，自然風(fēng)干后用于土壤有機質(zhì)、全N、全P、全K、鉻、汞、砷、銅、鋅、鉛、鎘等含量測定分析。

1.3 測定項目與方法

土壤養(yǎng)分采用的測定方法：全N采用自動定氮儀法；全P采用堿溶-鉬銻抗分光光度法；全K采用火焰光度計法；土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀-硫酸外加熱法；鉻、銅、鋅采用火焰原子吸收分光光度法；汞、砷采用原子熒光法；鉛、鎘采用石墨爐原子吸收分光光度法；土壤蔗糖酶采用硫代硫酸鈉滴定法；過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法；脲酶采用靛酚藍(lán)比色法；堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 21.0和Excel 2010等軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理土壤養(yǎng)分的變化

柑橘果園沼肥定位試驗發(fā)現(xiàn)，同一處理有機質(zhì)含量呈現(xiàn)逐層遞減趨勢，T2和T3在20～40和40～60 cm土層間差異不顯著，其他處理隨著土層深度的增加，有機質(zhì)含量顯著降低；在0～20 cm土層，其他處理有機質(zhì)含量均顯著高于CK，且T5與T0、T2和T3差異顯著；在20～40 cm土層，除T5外，其他處理與CK差異皆不顯著；在40～60 cm土層，T5最高(13.8 g/kg)，顯著高于CK及其他處理，但T0與CK差異不顯著。高量沼肥深施(T5)能有效提高各土層中有機質(zhì)含量，中量沼肥深施(T2和T3)能提高0～20、40～60 cm土層中有機質(zhì)含量，而未深松低量施用沼肥(T0)僅能提升0～20 cm土層中有機質(zhì)含量(圖1)。

注：不同大、小寫字母分別表示同處理不同土層之間在0.01、0.05水平下差異極顯著。下同。

同一處理各土層全N含量隨土層深度的增加而減少，除CK外，0～20 cm土層顯著高于其他2個試驗土層。在0～20 cm土層，各處理全N含量間差異不顯著，但都顯著高于CK；在20～40 cm土層，T5最高(1.05 g/kg)，顯著高于CK及其他處理；在40～60 cm土層，T2、T3和T5顯著高于CK和T0，T0和CK間差異不顯著。高量沼肥深施后，各土層全N提升效果都明顯優(yōu)于CK，增幅23.5%～44.1%，且在20～40 cm和40～60 cm土層中全N含量顯著高于未深松低量沼肥處理(圖1)。

同一處理各土層全P含量變化趨勢與全N含量變化趨勢相似。在0～20 cm土層，各處理全P含量都顯著高于CK，且T3和T5顯著高于T2，T2顯著高于T0；在20～40 cm土層，T2全P含量顯著高于其他處理，T3和T5與CK差異顯著；在40～60 cm土層，T2、T3和T5全P含量均顯著高于CK，但T0和CK無顯著差異。中、高量沼肥深施處理都能顯著提高各對應(yīng)土層全P含量，T2、T3和T5分別較CK提高了56.1%～94.8%、40.2%～114.2%和36.9%～122.0%(圖1)。

與有機質(zhì)、全N和全P相比，同一處理各土層間全K含量變化幅度相對較小。在0～20 cm土層，T0和T3顯著高于CK，其他處理均不存在顯著性差異；在20～40 cm土層，T0和T2顯著高于CK；在40～60 cm土層，各沼肥處理均顯著高于CK。沼肥處理能不同程度地增加各土層中全K含量，但各處理間差異無明顯規(guī)律(圖1)。

2.2 不同施肥處理土壤酶活性的變化

過氧化氫酶能酶促水解土壤中的過氧化氫，消除其累計對植株產(chǎn)生的毒害作用，保障土壤健康。沼肥深施對果園土壤酶活性的影響如圖2所示。同一處理0～20 cm土層過氧化氫酶活性顯著高于其他土層。在0～20 cm土層，T3顯著高于CK，增加了20.8%；在20～40 cm土層，T5的過氧化氫酶活性最高，顯著高于CK，而其他處理間差異不顯著；在40～60 cm土層，除T2外，其他處理與CK間差異均不顯著。沼肥深施處理中僅中、高量沼肥深施分別能對0～20、20～40 cm土層過氧化氫酶活性有顯著提升作用，長期低量沼肥深施對土壤中過氧化氫酶活性的整體影響不大。

圖2 不同施肥處理對土壤酶活性的影響

蔗糖酶活性是土壤肥力評價指標(biāo)之一，生產(chǎn)實踐中常用于反映土壤肥力水平和生物學(xué)活性強度。同一處理土壤蔗糖酶活性隨著土層深度的增加呈現(xiàn)遞減趨勢。在0～20、20～40 cm土層，各沼肥處理均顯著高于CK，增幅分別為68.6%～95.7%和40.5%～70.2%；在40～60 cm土層，除T2顯著高于CK，T0顯著低于CK外，其他沼肥深施處理與CK間差異均不顯著。不同量沼肥深施都能顯著提高0～40 cm土層中蔗糖酶活性，而對40～60 cm土層中蔗糖酶活性影響不明顯。

脲酶能水解土壤中的尿素，生成銨、二氧化氮和水，常用于表示土壤氮素供應(yīng)狀況。同一處理各土層脲酶活性與蔗糖酶活性呈現(xiàn)相同的變化趨勢。在0～20 cm土層，T3和T5的脲酶活性顯著高于其他處理，T0、T2與CK間差異不顯著；在20～40 cm土層，各處理間差異都不顯著；在40～60 cm土層，T5顯著高于CK及其他處理，CK與其他各處理間差異不顯著。中量沼肥深施能有效提升0～20 cm土層中的脲酶活性，高量沼肥深施能有效提升0～20、40～60 cm土層脲酶活性，而未深松處理對土壤中脲酶活性影響不大。

堿性磷酸酶能提高土壤磷素的有效性，增進(jìn)作物對磷素的吸收。同一處理0～20 cm土層堿性磷酸酶活性顯著高于其他土層，其他兩層差異不顯著且無明顯規(guī)律。在0～20 cm土層，各處理間堿性磷酸酶活性差異均不顯著；在20～40 cm土層，T2和T3顯著高于CK，分別增加了27.6%和61.8%，T0和T5與CK差異不顯著；在40～60 cm土層，各沼肥處理均顯著高于CK，增幅為23.0%～48.7%。沼肥處理均能有效增加深層土壤堿性磷酸酶活性，其活性整體上隨著沼肥施用量和深松溝數(shù)量的增加而略微呈現(xiàn)升高的趨勢。中量沼肥深施對增加堿性磷酸酶活性的效果尤其顯著。

3 討論

3.1 沼肥深施對土壤養(yǎng)分的影響

沼肥富含有機質(zhì)、N、P、K和礦物質(zhì)等多種作物生長發(fā)育所需的營養(yǎng)成分，不僅增加了土壤有效養(yǎng)分和改善了土壤理化性質(zhì)，而且對土壤的生物化學(xué)特性有顯著的影響[8]。

研究表明，隨著沼肥施用量的增加，土壤中各養(yǎng)分含量亦逐漸增加。對土壤養(yǎng)分的貢獻(xiàn)量達(dá)到了常規(guī)施用化肥的養(yǎng)分水平。施肥方式(沼肥)與耕作方式(深松)的合理協(xié)作對提升土壤養(yǎng)分效果良好。較常規(guī)化肥施用，高量沼肥深施(T5)能顯著提高柑橘園各土層有機質(zhì)、全N和全P含量；中量沼肥深施(T3、T2)能顯著提升0～20、40～60 cm土層的有機質(zhì)、全N以及各土層全P含量；未深松低量施用沼肥(T0)僅能提升0～20 cm土層的有機質(zhì)、全N和全P含量；T3、T5處理對提升深層土壤全K含量的效果顯著。研究結(jié)果與鐘必鳳等[9]的研究相較而言，有效提高了梨園深層土壤(30～60 cm)中全N和速效K含量，但與土壤有機質(zhì)和有效磷影響不大的研究結(jié)果存在差異。研究結(jié)果表明，沼肥與深施協(xié)作不僅能有效提升多個土層中全N的含量，高量沼肥深施還能顯著提升各土層中有機質(zhì)和全磷含量。究其原因主要是果園行間深松有效打破了土壤犁底層，增強了沼肥施效，提高了土壤肥力，促進(jìn)了柑橘植株根系對沼肥養(yǎng)分的充分吸收。本研究中、高量沼肥深施能達(dá)到甚至超過柑橘園常規(guī)化肥施用的養(yǎng)分貢獻(xiàn)量，為沼肥部分或全部替代化肥的使用提供了理論依據(jù)。

3.2 沼肥深施對土壤酶活性的影響

土壤酶是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，在土壤養(yǎng)分循環(huán)中起著重要作用，常作為衡量土壤生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量變化預(yù)警和敏感指標(biāo)[10-11]。其中，土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶等水解酶活性能夠表征土壤碳、氮、磷等養(yǎng)分的循環(huán)狀況。研究中，隨著沼肥施用量的增加，土壤酶活性呈上升趨勢。不同量沼肥深施(T2、T3、T5)均能顯著提高0～20、20～40 cm土層中蔗糖酶活性；高量沼肥深施能顯著提升0～20 cm土層脲酶與40～60 cm土層堿性磷酸酶活性；中量沼肥深施能顯著提升0～20 cm土層中脲酶與20～40、40～60 cm土層堿性磷酸酶活性；未深松低量施用沼肥對蔗糖酶以外的酶活性無明顯提升作用；沼肥深施對提高各層過氧化氫酶活性整體影響不大。研究結(jié)果與宋震震等[12]的研究結(jié)果一致，表明長期施肥能顯著提高土壤中脲酶、蔗糖酶與堿性磷酸酶活性，但施用有機肥效果好于化肥，施用高量有機肥效果好于施用常量有機肥。

4 結(jié)論

(1)隨著沼肥施用量的增加，與深施協(xié)作能有效提高土壤中養(yǎng)分含量。高量沼肥深施處理(T5)效果最顯著，各土層有機質(zhì)、全N和全P含量都最高，其中有機質(zhì)含量提升效果最突出，各土層均顯著高于其他處理。

(2)不同量沼肥深施對土壤酶活性的影響效果存在差異。中、高量沼肥深施對提升多土層蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性效果顯著，即對影響土壤中氮素含量、水溶性有機質(zhì)含量及土壤通氣狀況影響較大。未深松低量施用沼肥僅對蔗糖酶有顯著提升作用，僅在一定程度上有助于土壤有機質(zhì)的分解。而不同量沼肥處理對土壤中過氧化氫酶活性整體影響不大。

高量沼肥深施各土層都能達(dá)到甚至超過柑橘園常規(guī)使用化肥的養(yǎng)分(有機質(zhì)、全N、全P、全K)貢獻(xiàn)量，中、高量沼肥施用后供試柑橘園土壤不同土層中出現(xiàn)了蔗糖酶、脲酶與堿性磷酸酶活性顯著增高的情況，有助于保障土壤健康。綜上所述，柑橘園通過高量沼肥深施，增加了有效養(yǎng)分向深層土壤的輸送和改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)了植株根系對養(yǎng)分的吸收，防止了營養(yǎng)成分的堆積與浪費，為沼肥部分或全部替代化肥的使用提供了理論依據(jù)。