黃鄭宸，俞巧鋼，葉 靜，胡妙丹，黃偉忠，孫萬春，馬軍偉

有機物料長期施用對稻田土壤養(yǎng)分的影響①

黃鄭宸1,2，俞巧鋼2*，葉 靜2，胡妙丹3，黃偉忠3，孫萬春2，馬軍偉2

(1 浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江臨安 311300；2浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境資源與土壤肥料研究所，杭州 310021；3 紹興市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江紹興 312003 )

通過2010—2021年連續(xù)12年的長期定位試驗，研究了紫云英、水稻秸稈、商品有機肥等有機物料還田施用對稻田土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明：施用有機物料可以有效提高稻田土壤氮磷鉀和有機質(zhì)等含量。與單施化肥處理相比，紫云英還田土壤堿解氮含量增加6.97%，商品有機肥配施土壤有效磷含量增加49.30%，水稻秸稈還田土壤速效鉀含量增加49.32%。3種有機物料處理土壤有機質(zhì)增加相近(6.0% ～ 7.5%)，可以改善土壤酸性但差異不顯著。不同有機物料對土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分的增加差異顯著，紫云英還田土壤固氮能力最強，商品有機肥配施土壤磷素增加最明顯，秸稈還田土壤鉀素提高最顯著?？梢姡袡C物料長期還田施用是一種培肥土壤的有效措施，有助于稻田土壤的可持續(xù)利用。

長期定位試驗；有機物料；土壤養(yǎng)分；紫云英；水稻秸稈；商品有機肥

中國耕地大部分處于長期連年耕種狀態(tài)，作物的生長與收獲不斷從耕地帶走養(yǎng)分，輸入與輸出的不平衡導(dǎo)致耕地養(yǎng)分逐漸減少。施肥不僅是為了提高作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，更是對土壤養(yǎng)分的補充，維持土壤的元素平衡，避免過度耕種導(dǎo)致耕地肥力退化。但在另一方面，肥料的施用又可能因為用量與用法的不當(dāng)造成農(nóng)業(yè)環(huán)境污染，如生物酸性肥料引起土壤酸化，化肥破壞土壤結(jié)構(gòu)，重金屬元素與有毒元素在土壤中積累等問題。就國內(nèi)農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀而言，施肥量已經(jīng)高于經(jīng)濟意義上的最優(yōu)施用量，其中以小麥、玉米的施肥過量程度最為嚴(yán)重[1]。

隨著農(nóng)業(yè)科研水平的發(fā)展與可持續(xù)農(nóng)業(yè)理念的推廣普及，盲目施用化肥對土壤的危害被人們逐漸認知，不再一味追求農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式開始轉(zhuǎn)變[2]。我國有機物料資源豐富，含有較多的氮磷鉀養(yǎng)分，與化肥配合施用可兼顧作物生長所需的速效養(yǎng)分與長期養(yǎng)分，降低化肥對土壤的危害，同時達到作物增產(chǎn)與土壤培肥的效果[3]。近年來，有機物料還田的相關(guān)試驗在國內(nèi)外相繼進行。研究表明，有機物料與化肥的配合施用，有效結(jié)合了有機肥料養(yǎng)分的持久性與化肥養(yǎng)分的速效性，可以實現(xiàn)土壤物理結(jié)構(gòu)改善、土壤肥力提升、作物增產(chǎn)、農(nóng)業(yè)有機廢棄物資源化有效利用等多重效益[4]。就現(xiàn)階段有機物料還田研究而言，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有較高應(yīng)用價值的有機物料主要有秸稈、綠肥、糞肥等[5]。

短期田間試驗因為田間環(huán)境因素的多樣性、不完全可控性，導(dǎo)致試驗所得數(shù)據(jù)具有偶然性，同時以水稻為例的作物生長周期較長，難以在試驗數(shù)據(jù)存疑時進行二次試驗。而有機物料還田的長期定位試驗，則具有短期試驗不具備的多項優(yōu)勢[6]。一是長期定位試驗具有數(shù)據(jù)量大的特點，通過比對平行試驗組的數(shù)據(jù)可以較直觀地發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)；二是有機物料還田的完整周期較長，其對土壤的部分影響具有延后性，無法在短期試驗的試驗期內(nèi)表現(xiàn)出來，而通過長期定位試驗，可以更全面地分析評價有機物料還田的單項效應(yīng)、復(fù)合效應(yīng)、累加效應(yīng)和平均效應(yīng)。一般來說長期定位試驗的結(jié)果會與短期田間試驗結(jié)果相差較大。

由此，本研究以紫云英、水稻秸稈和商品有機肥作為有機物料，開展其在稻田長期還田施用對土壤肥力提升效果的研究，以期為水稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和農(nóng)田耕地可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

2009 年在浙江紹興建設(shè)農(nóng)田土壤肥力長期監(jiān)測平臺，開展有機物料還田的長期定位研究，到2021年已經(jīng)持續(xù)12年。該試驗點位于紹興市越城區(qū)枯橋村，為亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫約16.5 ℃，2月平均氣溫4.1 ℃，7月平均氣溫28.8 ℃，年均降水量約1 444.5 mm，年均日照時數(shù)1 996.4 h。供試土壤為水稻土，耕層土壤容重1.28 g/cm3，有機質(zhì)31.2 g/kg，全氮1.52 g/kg，有效磷23.63 mg/kg，速效鉀102.5 mg/kg，pH 5.0，土壤黏粒、粉粒和砂粒的含量分別為448、437和115 g/kg。

長期定位試驗設(shè)置不施肥(CK)、單施常規(guī)化肥(CF)、水稻秸稈還田(SR)、商品有機肥配施(OM)、紫云英還田(MR) 5個處理，每個處理包含3個隨機排列互不相鄰的重復(fù)試驗小區(qū)。試驗小區(qū)面積20 m2，長寬分別是5 m和4 m，采用水泥田埂單獨圍隔，擁有獨立的灌排水口，防止串水串肥。各處理養(yǎng)分用量相同，氮(N)、磷(P2O5)、鉀(K2O)的施用量分別為225、75、150 kg/hm2。有機物料中所含氮磷鉀養(yǎng)分含量經(jīng)分析后，在總量中扣除，其投入的養(yǎng)分量按當(dāng)年礦化率50% 計算。各處理具體的設(shè)計見表1。其中，紫云英在每年4月下旬翻壓還田，水稻秸稈在上一年度水稻收獲后還田，商品有機肥在水稻移栽前10 d施用。試驗稻田種植當(dāng)?shù)氐湫椭髟运窘B粳18，每年7月上旬移栽，11月中旬收獲。氮肥為尿素，分為基肥和追肥施用。磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀，全部作為基肥施用。水稻按當(dāng)?shù)氐膫鹘y(tǒng)種植習(xí)慣進行水分和病蟲害防治等田間管理。

1.2 試驗樣品采集

水稻收獲后，按5點取樣法采集各個小區(qū)0 ～ 20 cm 耕層土壤樣品。將土壤樣品剔除根系等雜物，自然風(fēng)干后過10目篩作為粗土土樣。再取一部分過100目篩，作為細土土樣，用于測定土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)，剩余土樣進行封存處理。水稻收獲后測定干重產(chǎn)量。

表1 試驗處理設(shè)計(kg/hm2)

1.3 試驗指標(biāo)測定

土壤堿解氮采用堿解擴散法測定；有效磷采用0.5 mol/L碳酸氫鈉溶液浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用1 mol/L NH4OAc溶液浸提，火焰光度法測定；有機質(zhì)(SOM)含量采用土樣包膜稱重后，借助于德國耶拿元素分析儀測定土壤總有機碳量(TOC)，再通過計算得到(SOM=TOC×1.724)；pH按1∶2.5 的土水質(zhì)量比浸提，借助于pH酸度計測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用Excel 2021完成數(shù)據(jù)處理與圖表繪制，借助SPSS 26 中Duncan法進行數(shù)據(jù)的多重比較，<0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果與討論

本試驗為時間跨度達12年的長期定位試驗，試驗的外部環(huán)境變化會對歷年的試驗數(shù)據(jù)有一定影響，歷年土壤的養(yǎng)分含量比較會存在一定的階段性差異，主要用于觀察不同有機物料對土樣不同養(yǎng)分的影響趨勢。從平均值的角度，對歷年土壤的養(yǎng)分含量進行分析比較，可以排除不同年份下的外部環(huán)境因素導(dǎo)致的數(shù)據(jù)偏差，更好地比較有機物料對土壤養(yǎng)分的影響。在排除長期定位試驗長時間跨度下的外部環(huán)境因素的誤差后，可以較直觀地看出不同處理對土壤各種養(yǎng)分含量的影響，其中，對土壤堿解氮含量的增加作用各處理表現(xiàn)為MR>OM>SR>CF>CK，對土壤有效磷含量的增加作用表現(xiàn)為OM>SR≈MR≈CF>CK，對土壤速效鉀含量的增加作用表現(xiàn)為SR>MR≈OM> CF>CK，對土壤有機質(zhì)含量的增加作用表現(xiàn)為SR≈ OM≈MR>CF≥CK(表2)。

2.1 長期定位試驗土壤的堿解氮含量

土壤堿解氮，也叫水解性氮或有效氮，代表土壤近期內(nèi)氮素供應(yīng)情況，反映了當(dāng)季作物可利用的氮含量。經(jīng)過12年連續(xù)種植水稻與施肥后，與CK處理相比，CF處理增加了4.57%，SR處理增加了7.66%，OM處理增加了9.93%，MR處理增加了11.86%；而與CF處理相比，SR處理增加了2.95%，OM處理增加了5.12%，MR處理增加了6.97%(表2)?？梢?，有機物料的施用可以有效提升土壤堿解氮含量，且肥效均優(yōu)于單施化肥，其中以紫云英綠肥還田對提高土壤供氮能力的效應(yīng)最強。

表2 不同處理土壤歷年養(yǎng)分均值

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間在<0.05 水平差異顯著。

與初始土壤養(yǎng)分含量(2010年CK處理)相比，2021年CK、CF、SR、OM、MR處理堿解氮含量分別減少了33.56%、36.48%、24.25%、25.84%、32.12%。但觀察歷年土壤的堿解氮含量，可以發(fā)現(xiàn)目前土壤堿解氮含量均低于初始含量應(yīng)是由于外部因素影響帶來的氮素流失導(dǎo)致，且歷年土壤堿解氮含量呈上升趨勢，說明試驗土壤的氮素施肥充足且不過量(圖1)。

在12年的長期定位試驗期間，試驗土壤的堿解氮含量整體表現(xiàn)為上升趨勢，且前6年間堿解氮含量穩(wěn)步上升，其中2010年與2014年的堿解氮均值提升較大，分別為10.14% 與27.09%。表明各個處理的氮肥供應(yīng)量略大于水稻生長吸收的氮素量。其中2016年、2018年、2020年的土壤堿解氮含量較上一年明顯減少，應(yīng)是受外部水熱條件影響。各個處理間相比較，土壤剩余堿解氮含量整體上表現(xiàn)為MR> OM>SR>CF>CK，個別年份的表現(xiàn)與此排序不符，則應(yīng)是由于各試驗小區(qū)的排水系統(tǒng)差異導(dǎo)致的土壤氮素流失與沉積差異。試驗結(jié)果同時表明，MR處理對土壤氮素的增加效應(yīng)高于其他處理，這與李峰等[7]對紫云英還田的研究結(jié)果相同。

2.2 長期定位試驗土壤的有效磷含量

對于長期定位試驗中土壤有效磷均值的提升，與CK相比，CF處理增加了65.31%，SR處理增加了65.29%，OM處理增加了146.81%，MR處理增加了63.11%；而與CF處理相比，SR處理減少了0.01%，OM處理增加了49.30%，MR處理減少了1.33% (表2)。表明有機肥與化肥配合施用對土壤磷素的提升最顯著，秸稈還田與紫云英還田則與單施化肥的肥效相近。

(圖中不同小寫字母表示同一年份不同處理間差異在P<0.05水平顯著，下同)

對比試驗前后土壤有效磷的含量，與2010年CK處理相比，2021年CK處理減少了75.84%，CF處理減少了50.94%，SR處理減少了30.40%，OM處理增加了22.78%，MR處理減少了38.84%。說明試驗土壤的磷素施肥量低于水稻生長吸收的磷素，秸稈還田與紫云英還田有效抑制了土壤磷素的下降，而有機肥配施帶來的磷素增長甚至可能導(dǎo)致磷肥施用過量(圖2)。

魏猛等[8]研究表明，長期施磷會使耕層土壤有效磷含量逐年增加，不施磷則會使土壤穩(wěn)態(tài)磷向有效態(tài)轉(zhuǎn)化，使有效磷能夠保持在較低含量，本試驗的有效磷變化與之基本一致。各個處理間，土壤有效磷含量整體上表現(xiàn)為OM>>SR≈MR≥CF>CK，其中OM處理對土壤有效磷含量的提升非常顯著。從2010— 2021年，與CF處理相比，OM處理在歷年分別提高了土樣的有效磷含量40.38%、90.58%、7.21%、56.61%、73.16%、69.61%、41.05%、92.83%、54.34%、72.33%、77.40%、150.25%。SR處理和MR處理對土壤有效磷含量的提升則不顯著，與CF處理土壤有效磷含量相近，這是因為有機物料還田降低了磷肥的釋放速率，延長了磷肥的持久性，這樣可以提高磷肥的利用率。

缺磷會嚴(yán)重限制作物的產(chǎn)量，合理施用磷肥可以有效提高作物的產(chǎn)量。但劉方等[9]研究發(fā)現(xiàn)，土壤磷容易以水溶態(tài)和顆粒態(tài)的形式隨地表徑流流失，造成地表水的磷污染；降雨較強時磷還會通過土壤空隙向下遷移，造成地下水的磷污染。因此，施用含磷非常高的有機肥時一定要注意用量。

圖2 不同處理土壤有效磷含量

2.3 長期定位試驗土壤的速效鉀含量

對于長期定位試驗中土壤速效鉀均值的提升，與CK處理相比，CF處理增加了13.45%，SR處理增加了69.41%，OM處理增加了25.92%，MR處理增加了27.85%；而與CF處理相比，SR處理增加了49.32%，OM處理增加了10.99%，MR處理增加了12.69%(表2)。表明秸稈還田對土壤鉀素的提升非常顯著，而有機肥配施與紫云英類綠肥還田的肥效則高于單施化肥但遠低于秸稈還田。

對比試驗前后土壤速效鉀的含量，與2010年CK處理相比，2021年CK處理減少了57.53%，CF處理減少了54.57%，SR處理減少了21.67%，OM處理減少了42.04%，MR處理減少了49.35%(圖3)，說明各處理的鉀素施肥量均少于水稻生長吸收量，可以考慮適量提升鉀素施肥量。

與CK、CF處理相比，SR處理對土壤速效鉀含量的提升具有顯著性，而OM與MR處理對速效鉀含量的提升則不顯著。從2010—2021年，與CF處理相比，SR處理的土壤速效鉀含量提升了25.28%、1.03%、39.96%、48.20%、93.75%、113.77%、62.16%、70.25%、39.88%、25.52%、35.63%、72.41%，而OM處理與MR處理的土壤速效鉀提升量大多約為10%。鉀主要以離子形態(tài)存在于秸稈中，秸稈還田后其中含有的鉀素迅速釋放，而秸稈中磷與氮則釋放緩慢，因此秸稈還田對提高土壤速效鉀的效果非常顯著[10]。

鉀能促進植物光合作用并增強植物的抗倒伏性[11]。速效鉀因為可被作物直接吸收利用，可視作土壤鉀素的供給指示器[12]。但鉀素積累過量會妨礙作物吸收鈣、鎂等陽離子[13]。因此，理清農(nóng)田土壤速效鉀含量分布現(xiàn)狀對于科學(xué)施肥、增效提質(zhì)至關(guān)重要。

圖3 不同處理土壤速效鉀含量

2.4 長期定位試驗土壤的有機質(zhì)含量

對于長期定位試驗中土壤有機質(zhì)均值的提升，與CK處理相比，CF處理增加了3.14%，SR處理增加了10.78%，OM處理增加了10.56%，MR處理增加了9.38%；而與CF處理相比，SR處理增加了7.41%，OM處理增加了7.19%，MR處理增加了6.05%(表2)。表明有機物料的施用均能提高土壤有機質(zhì)含量，且優(yōu)于單施化肥。

對比試驗前后土壤有機質(zhì)含量，與2010年CK處理相比，2021年CK處理減少了8.97%，CF處理減少了12.81%，SR處理增加了3.58%，OM處理減少了1.54%，MR處理減少了4.95%。CF處理的有機質(zhì)含量下降甚至超過了CK處理，說明施肥增產(chǎn)的同時也加大了作物生長對土壤所積累的有機質(zhì)的消耗，而有機物料的施用則可以減少有機質(zhì)消耗甚至積累有機質(zhì)(圖4)?？梢?，在農(nóng)業(yè)種植中有機物料的施用是必要的，否則，在經(jīng)過長期的單一化肥保產(chǎn)增收后，會導(dǎo)致土壤積累的有機質(zhì)耗竭，土壤肥力下降甚至土壤退化。

有機物料配合化肥施用可以有效提高土壤有機質(zhì)含量，但有機物料轉(zhuǎn)換為有機質(zhì)需要較長時間，配施效果具有一定滯后性，因此在試驗初期不同處理間的有機質(zhì)含量差異不顯著。而從試驗的第7年開始，不同處理間的有機質(zhì)含量開始出現(xiàn)較大差異。在長期定位試驗下，有機物料還田可以逐步積累土壤有機質(zhì)，而且經(jīng)過碳化或腐熟處理后再還田，對土壤有機質(zhì)含量的提升會比直接還田更顯著[14]。

土壤各種養(yǎng)分含量不是互相立的，而是相互影響、相互聯(lián)系的，土壤堿解氮含量與土壤有機質(zhì)含量有關(guān)[15]。除CK處理外，其余處理的總施氮量一致，CF處理土壤堿解氮含量低于其他3個處理，一是因為有機物料與化肥配合施用，提高了肥效的持久性；二是因為SR、OM、MR三個處理的土壤有機質(zhì)含量遠高于CF處理，提高了土壤的保肥能力。

2.5 長期定位試驗土壤的pH

各個處理間的歷年土壤pH差異不顯著。試驗田初始的pH均接近5.0，經(jīng)過12年長期定位試驗水稻種植后，各試驗小區(qū)的土壤酸性略有改善，現(xiàn)pH均值已達到6.0 (圖5)。說明有機肥、化肥、有機物料的施用，均能促進土壤酸堿性的改善，但均未達顯著水平。

圖4 不同處理土壤有機質(zhì)含量

圖5 不同處理土壤pH

pH較低會抑制土壤微生物活動，導(dǎo)致土壤有機質(zhì)的礦化與分解變慢，即有機物料在偏酸性土壤中腐解較慢，導(dǎo)致秸稈和紫云英還田的有機質(zhì)積累效率不如有機肥[16]。因此，隨著土壤酸性的逐步改善，秸稈與紫云英還田的有機質(zhì)積累效率會逐漸反超有機肥配施。

2.6 長期定位試驗的水稻產(chǎn)量

為了進一步闡明不同施肥處理對水稻生長的影響，對長期定位試驗小區(qū)的歷年水稻產(chǎn)量進行了分析比較，發(fā)現(xiàn)各小區(qū)的水稻年產(chǎn)量均呈現(xiàn)下降趨勢，這與上文對試驗土壤的養(yǎng)分分析相吻合。試驗土壤的堿解氮、有效磷、速效鉀含量均逐年下降，說明各施肥處理的氮磷鉀肥施用量少于水稻生長需求量，導(dǎo)致了水稻產(chǎn)量的逐年下降(圖6)。結(jié)合各小區(qū)水稻產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分進行分析，發(fā)現(xiàn)在12年的長期定位試驗中，OM處理的水稻產(chǎn)量始終高于CF處理；SR處理的水稻產(chǎn)量則在前4年低于CF處理，但在之后幾年產(chǎn)量超過了后者，甚至高于OM處理；而MR處理的產(chǎn)量則普遍低于CF處理，這應(yīng)該與綠肥的緩效性有關(guān)。紫云英于每年4月下旬翻壓還田，水稻于每年7月上旬移栽，導(dǎo)致紫云英還田帶來的土壤養(yǎng)分未能在水稻生長期被充分吸收，因此在水稻收獲期的土壤養(yǎng)分測定中，MR處理的土壤養(yǎng)分高于CF處理，但產(chǎn)量反而不如后者。其中，2012年各處理水稻產(chǎn)量均高于前一年，這應(yīng)該與2011年水稻收獲后的土壤速效鉀含量均高于前一年直接相關(guān)，說明試驗土壤的速效鉀含量是限制小區(qū)水稻產(chǎn)量的最小養(yǎng)分因子。

與試驗初期(2010年)相比，土壤養(yǎng)分含量與水稻產(chǎn)量整體呈下降趨勢。對各處理土壤養(yǎng)分與水稻產(chǎn)量進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)所有處理水稻產(chǎn)量與土壤堿解氮、速效鉀含量整體呈中度相關(guān)，部分處理水稻產(chǎn)量與土壤有效磷含量呈中度相關(guān)，且水稻產(chǎn)量與堿解氮、速效鉀含量的相關(guān)性顯著或極顯著，但與有效磷含量的相關(guān)性不顯著(表3)。這一結(jié)果與鄧仕俊和顧瑜[17]的試驗結(jié)果一致，即氮肥是影響水稻產(chǎn)量最主要的元素，磷肥則對水稻產(chǎn)量有一定的影響，而鉀肥對水稻產(chǎn)量和籽粒千粒重都有影響。將水稻產(chǎn)量與試驗土壤的肥力水平相聯(lián)系，在施肥量難以滿足水稻生長需求量的條件下，某一時期的產(chǎn)量升高必然伴隨著土壤中一種或多種養(yǎng)分含量的驟降，如2012年水稻產(chǎn)量升高但土壤速效鉀含量驟降，2016年水稻產(chǎn)量升高但土壤堿解氮含量驟降，這是水稻在外部施肥不足情況下過度汲取土壤養(yǎng)分來滿足自身生長需求的表現(xiàn)。長期的供肥不足，不但會導(dǎo)致水稻產(chǎn)量的逐年下降，還會導(dǎo)致土壤肥力的下降，進一步造成土壤結(jié)構(gòu)的改變，甚至導(dǎo)致土壤不再適合作物耕種，因此應(yīng)當(dāng)及時培肥土壤。雷琬瑩等[18]研究表明，有機物料本身就是培肥土壤的優(yōu)選，其具有腐解后長期持續(xù)培肥土壤的特點[18]。針對長期耕種造成土壤肥力下降，可以通過加大有機物料的施用量，必要時也可以配施化肥或采取休耕，及時補充土壤肥力，達成農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的良性可持續(xù)發(fā)展。

紫云英類綠肥還田在補充土壤肥力時要優(yōu)于商品有機肥配施，而秸稈則具有可利用資源量巨大的優(yōu)勢[19]。Liao等[20]的研究表明，長期施肥可以增加固氮菌的豐度并改變其群落結(jié)構(gòu)，而有機肥和化學(xué)氮磷鉀肥的配合施用可以顯著提高固氮菌群落的活性。而Xie等[21]研究發(fā)現(xiàn)，與單施化肥相比，紫云英類綠肥配施有利于土壤微生物的生長繁殖，顯著提高解磷菌與固氮菌的數(shù)量、細菌與真菌豐度，進而提升土壤肥力，促進作物生長和提高產(chǎn)量。有機物料的施用除增加土壤的基礎(chǔ)養(yǎng)分外，還可以補充土壤的鐵、鋅、硫、錳、銅等中微量元素，作物生長對這些元素需求量不大，但中微量元素的不足會導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)質(zhì)量下降[22–23]。單一的化肥施用勢必導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量的不斷下降，施用有機物料補充土壤有機質(zhì)是必要的，而且因為有機物料在土壤中轉(zhuǎn)化為有機質(zhì)需要一定時間，所以有機物料的施用應(yīng)盡早普及。

表3 長期定位試驗土壤的養(yǎng)分與產(chǎn)量相關(guān)性分析

注：*表示在<0.05水平顯著相關(guān)；**表示在<0.01水平極顯著相關(guān)。

(圖中相對產(chǎn)量是以2010年CK處理的水稻產(chǎn)量作為100% 進行換算)

3 結(jié)論

不同有機物料施用對土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分的增加差異顯著，其中紫云英還田對土壤堿解氮含量的提高達6.97%，其固氮能力強于水稻秸稈還田與商品有機肥配施；商品有機肥配施對土壤有效磷含量的提高達49.30%，可以快速補充土壤有效磷，適用于缺磷素的耕地；水稻秸稈還田對土壤速效鉀含量的提高達49.32%，遠高于紫云英還田與商品有機肥配施，優(yōu)先適用于缺鉀素類土壤。對于土壤有機質(zhì)的積累，不同有機物料施用均有較好的促進效果，且肥效相近。

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Effects of Long-term Application of Organic Materials on Soil Nutrients in Paddy Fields

HUANG Zhengchen1, 2, YU Qiaogang2*, YE Jing2, HU Miaodan3, HUANG Weizhong3, SUN Wanchun2, MA Junwei2

(1 College of Environment and Resources, Zhejiang A&F University, Lin’an, Zhejiang 311300, China; 2 Institute of Environment Resource and Soil Fertilizer, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, China; 3 Shaoxing Academy of Agricultural Sciences, Shaoxing, Zhejiang 312003, China)

The effects of returning organic materials, such as Chinese milk vetch, rice straw and commercial organic fertilizer, on soil nutrients in paddy fields were studied through a 12-year long-term positioning experiment from 2010 to 2021. The results show that application of organic materials can effectively increase the contents of nitrogen, phosphorus, potassium and organic matter in paddy soil. Compared with the single application of chemical fertilizer, Chinese milk vetch increases the content of soil alkali-hydrolyzable nitrogen by 6.97%, commercial organic fertilizer combined with chemical fertilizer increases the content of soil available phosphorus by 49.30%, rice straw increases the content of soil available potassium by 49.32%. Application of green manure, rice straw and commercial organic fertilizer increase the content of soil organic matter by 6.0% to 7.5%, and improve soil acidity but the difference is insignificant. There are significant differences in the increases of soil nutrients among different organic materials. Chinese milk vetch green manure has the strongest fixation ability of soil nitrogen, organic fertilizer and rice straw have the most significant increase in soil phosphorus and soil potassium, respectively. In conclusion, long-term application of organic materials is an effective measure to fertilize soil and contribute to the sustainable utilization of paddy soil.

Long-term located test; Organic materials; Soil nutrients; Chinese milk vetch; Rice straw; Commercial organic fertilizer

S158.5

A

10.13758/j.cnki.tr.2023.02.006

黃鄭宸, 俞巧鋼, 葉靜, 等. 有機物料長期施用對稻田土壤養(yǎng)分的影響. 土壤, 2023, 55(2): 272–279.

浙江省重點研發(fā)計劃項目(2020C02030)，浙江省科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才項目(2021R52045)和國家自然科學(xué)基金項目(31672234)資助。

(yqganghzzj@sina.com)

黃鄭宸(1996—)，男，浙江寧波人，碩士研究生，主要研究方向為有機物料施用對土壤的影響。E-mail: hzchen96@163.com