摘要：為探究不同施肥處理對種植飼料桑（Morus alba L.）改良稀土尾礦土壤理化性質(zhì)的影響，設(shè)置CK（對照組：化肥）、T1（牛沼液）、T2（腐熟牛糞）、T3（腐熟牛糞+牛沼液）、T4（蚯蚓糞）、T5（蚯蚓糞+牛沼液）6種施肥處理，連續(xù)施肥3年測定0～20 cm表層土壤的理化性質(zhì)及重金屬含量。結(jié)果表明：在土壤修復(fù)第3年，相比于CK，T2，T3，T4，T5處理的土壤容重顯著降低（Plt;0.05），有機質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、速效鉀含量以及土壤孔隙度、最大持水量顯著增加（Plt;0.05），T1，T2，T3，T4，T5處理的pH值顯著提高（Plt;0.05）；各處理鎘、汞、砷、鉻、鉛、銅、鋅重金屬單項污染指數(shù)均低于1，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均低于0.7；各處理綜合肥力指數(shù)和模糊數(shù)學隸屬函數(shù)平均值大小排序均為T5gt;T4gt;T3gt;T2gt;T1gt;CK。綜上，T5處理在改良稀土尾礦土壤理化性質(zhì)方面效果最佳。

關(guān)鍵詞：稀土尾礦；飼料桑；土壤理化性質(zhì)；蚯蚓糞；腐熟牛糞；牛沼液；重金屬

中圖分類號：S156""""""" 文獻標識碼：A""""""" 文章編號：1007-0435（2025）02-0556-10

The Effects of Fertilization Treatments on the Physical and Chemical Properties of Rare Earth Tailings Soil after Planting Forage Mulberry

CHEN Rong-qiang1， OU Xiang1， QIU Jing-yun1， ZHANG Qiang1， LIAN Hai1， XIE Hua-liang1， HUANG Ji-fa1， XU Shu-ming2， LEI Xiao-wen1*

（1.Ganzhou Animal Husbandry and Fisheries Research Institute， Ganzhou， Jiangxi Province 341401， China；

2.Bureau of Agricultural and Rural Affairs of Dingnan County， Ganzhou， Jiangxi Province 341900， China）

Abstract：To investigate the effects of different fertilization treatments on the physical and chemical properties of rare earth tailings soil after planting forage mulberry， six fertilization treatments were set up ： CK （Control group： Chemical fertilizer ）， T1 （Cattle biogas slurry）， T2 （Decomposed cattle dung）， T3 （Decomposed cattle dung + cattle biogas slurry）， T4 （Vermicompost）， T5 （Vermicompost+cattle biogas slurry ）. The physical and chemical properties and heavy metal contents of 0-20 cm surface soil were measured after continuous fertilization for 3 years. The results showed that in the third year of soil remediation， the soil bulk density of T2， T3， T4 and T5 treatments were decreased significantly compared to CK （Plt;0.05）. The soil porosity， maximum water holding capacity， organic matter， total nitrogen， alkali-hydrolyzable nitrogen， total phosphorus， available phosphorus and available potassium content of T2， T3， T4 and T5 treatments were increased significantly （Plt;0.05）. The pH of T1，T2， T3， T4 and T5 treatments was significantly increased （Plt;0.05）. The single pollution index of cadmium， mercury， arsenic， chromium， lead， copper and zinc in each group was lower than 1， and the Nemerow comprehensive pollution index in each group was lower than 0.7. The order of comprehensive fertility index and average value of membership function of fuzzy mathematics of each group was T5gt;T4gt;T3gt;T2gt;T1gt;CK. In summary， the T5 treatment had the best effect in improving the physical and chemical properties of rare earth tailings soil.

Key words：Rare earth tailings；Forage mulberry；Soil physical and chemical property；Vermicompost；Decomposed cattle dung；Cattle biogas slurry；Heavy metal

贛南離子型稀土礦開采遺留大量尾礦，尾礦土地荒漠化和水土流失問題已對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及土地資源的可持續(xù)利用構(gòu)成嚴重威脅，亟待修復(fù)［1］。尤其值得關(guān)注的是，稀土尾礦的土壤理化性質(zhì)遭受嚴重破壞，主要表現(xiàn)為土壤容重過高、孔隙度過小、持水量嚴重不足，同時土壤pH值呈強酸性，有機質(zhì)、氮、磷等養(yǎng)分極度缺乏［2］。常見的廢棄礦山修復(fù)方法有物理、化學、植物修復(fù)等，其中植物修復(fù)具有操作簡便、修復(fù)徹底、無二次污染、成本低廉、環(huán)境美學價值高等優(yōu)點。然而稀土尾礦惡劣的土壤理化性質(zhì)導(dǎo)致普通植物難以成活，自然植被恢復(fù)進程緩慢，因此選擇合適的修復(fù)植物至關(guān)重要。飼料桑（Morus alba L.）又稱蛋白桑，為雜交改良后的多年生飼用型桑品種，其根系發(fā)達、抗逆性強、適應(yīng)性廣，能在風沙草灘區(qū)、采煤沉陷區(qū)、石漠化地區(qū)等惡劣環(huán)境中生長［3-5］。同時，飼料桑含有豐富的粗蛋白質(zhì)（16%～30%）、礦物質(zhì)、維生素以及多酚、黃酮等活性物質(zhì)［6-7］，桑葉在提高牛的生長性能與肉品質(zhì)，改善瘤胃微生物多樣性，增強機體抗氧化能力和免疫力方面具有顯著效果［8］，是潛在的蛋白飼料原料。在稀土尾礦種植飼料?？蓸?gòu)建“肉牛-有機肥-飼料?！钡难h(huán)模式，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。然而，陳榮強等［9］發(fā)現(xiàn)，飼料桑能夠適應(yīng)贛南稀土尾礦的生存環(huán)境，但在自然條件下其成活率、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)均不理想。

使用適宜的土壤改良劑結(jié)合飼草種植，能夠改良稀土尾礦土壤理化性質(zhì)，加快植被恢復(fù)速度。陳鶯燕等［10］發(fā)現(xiàn)有機土壤改良劑（雞糞配比麻桿生物炭或鋸末）結(jié)合雜交狼尾草（Pennisetum americanum×P. Purpureum）和紅麻（Hibiscus cannabinus）種植改良稀土尾砂地基質(zhì)長效性較好，環(huán)境風險低。賀燕子等［11］發(fā)現(xiàn)，皇竹草（Pennisetum sinese Roxb）配施保水保肥材料（保水劑和有機肥、礦物肥和尿素組成）能夠促進皇竹草生長，改善廢棄離子型稀土礦區(qū)尾砂土土壤理化性質(zhì)。張新平［12］發(fā)現(xiàn)，施用土壤改良劑（生物炭、粉煤灰、有機肥和無機肥混合）可有效改善稀土尾礦土壤理化性質(zhì)，同時顯著增加三葉草（Trifolium repers L.）、圓葉決明［Chamaecrista rotundifolia （Pers.） Greene］、百喜草（Paspalum notatum Flugge）、寬葉雀稗（Paspalum wettsteinii Hack.）生物量。歐翔等［13］發(fā)現(xiàn)，相比于化肥，施用牛沼液、腐熟牛糞和蚯蚓糞（牛糞轉(zhuǎn)化）可以顯著提升稀土尾礦王草（Pennisetum purpureum×P. americanum ‘Reyan No.4’）的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)。沼液、牛糞和蚯蚓糞均是優(yōu)良的有機土壤改良劑。沼液［14-15］、牛糞［16］能夠改善田間土壤理化性質(zhì)，提升土壤肥力。蚯蚓糞獨特的團粒結(jié)構(gòu)以及富含的有益微生物和植物生長激素，對促進植物生長、改善田間土壤理化性質(zhì)、提高土壤微生物生物量和土壤酶活性具有顯著效果［17-18］。然而，目前尚不清楚施用牛沼液、腐熟牛糞、蚯蚓糞對種植飼料桑改良稀土尾礦土壤理化性質(zhì)的影響。

綜上所示，本研究選擇牛沼液、腐熟牛糞、蚯蚓糞為施肥試驗材料，設(shè)置6種施肥處理結(jié)合種植飼料桑，在贛南稀土尾礦土壤進行田間小區(qū)試驗，連續(xù)施肥3年，測定0～20 cm表層土壤的理化性質(zhì)及重金屬含量，并采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、土壤肥力綜合指數(shù)和模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法對各組稀土尾礦土壤質(zhì)量進行綜合分析。研究的主要目的是篩選出能夠有效利用飼料桑改良稀土尾礦土壤理化性質(zhì)的最佳施肥處理，以期為構(gòu)建“肉牛-有機肥-飼料?！毖h(huán)種養(yǎng)模式來修復(fù)贛南稀土尾礦提供科學依據(jù)和實用指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地位于江西省贛州市定南縣嶺北鎮(zhèn)蔡陽村稀土尾礦區(qū)（115o4′ E，25o01′ N，海拔458 m），屬亞熱帶季風氣候，氣候溫和，多年最高氣溫38℃，年平均氣溫19℃，河流無冰期，無霜期293 d，多年平均日照時數(shù)為1777.1 h。試驗地表裸露，幾乎無植被覆蓋，土壤質(zhì)地為沙質(zhì)壤土，土壤容重為1.37 g·cm-3，pH值為4.20，有機質(zhì)含量為2.30 g·kg-1，全氮含量為0.06 g·kg-1，堿解氮含量為3.78 mg·kg-1，全磷含量為0.15 g·kg-1，有效磷含量為0.92 mg·kg-1，全鉀含量為10.53 g·kg-1，速效鉀含量為56.68 mg·kg-1。

1.2 試驗材料

‘粵桑11號’飼料桑（Morus alba L. ‘Yuesang 11’）由廣東四季桑園蠶業(yè)科技有限公司提供。牛沼液、腐熟牛糞、蚯蚓糞（赤子愛勝蚓‘太平3號’采食腐熟牛糞產(chǎn)出物）由定南縣鼎瑞牧業(yè)有限公司提供。

1.3 試驗設(shè)計

采用田間隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置6種施肥處理：CK（對照組：化肥）、T1（牛沼液）、T2（腐熟牛糞）、T3（腐熟牛糞+牛沼液）、T4（蚯蚓糞）、T5（蚯蚓糞+牛沼液），組間緩沖帶1 m，每組5個小區(qū)共計30個小區(qū)，每個小區(qū)30 m2。2020年3月19日翻耕土地，開挖寬30 cm～50 cm、深35 cm～50 cm栽植溝，然后栽植溝內(nèi)施用基肥，選取大小基本一致的飼料桑按行距0.6 m、株距0.4 m栽植。在2021年3月和2022年3月施基肥，根據(jù)天氣情況，適時澆水。在飼料桑每年每茬刈割后追肥（除每年最后一次刈割），2020年刈割1茬，2021年、2022年刈割3茬，即分別在2021年5月12日、2021年7月25日、2022年5月18日、2022年7月26日追肥。6個處理采用等氮施肥，CK組施用化肥（N∶P2O5∶K2O為14∶16∶15，養(yǎng)分含量≥45%），根據(jù)牛沼液、腐熟牛糞、蚯蚓糞養(yǎng)分含量（表1）計算濕重有機肥量如表2所示。

1.4 樣品采集方法

土壤樣品分別于土壤修復(fù)第1年（2021年）、第2年（2022年）、第3年（2023年）的3月份（施肥前）采集，利用五點取樣法采集0～20 cm土壤樣品，每個取樣點采取環(huán)刀原狀土測定物理性質(zhì)，在同一取樣點另取土壤樣品1 kg混合均勻，剔除石塊、植物殘根等雜物后，置于室內(nèi)風干，研磨后過2 mm和0.25 mm篩測定化學性質(zhì)與重金屬含量。

1.5 土壤理化性質(zhì)及重金屬含量測定方法

土壤容重（Soil bulk density）、土壤孔隙度（Soil porosity）、土壤最大持水量（Maximum water capacity）、毛管持水量（Capillary water capacity）、田間持水量（Field water capacity）采用環(huán)刀法測定。土壤pH值采用電位法測定，有機質(zhì)（Organic matter，OM）含量采用重鉻酸鉀容量法測定，全氮（Total nitrogen，TN）含量用半微量開氏法測定，堿解氮（alkaline hydrolysis nitrogen，AN）含量采用堿解擴散法測定，全磷（Total phosphorus，TP）、有效磷（Available phosphorus，AP）含量采用鉬銻抗比色法-紫外可見分光光度計測定，全鉀（Total kalium，TK）、速效鉀（Available kalium，AK）含量采用聯(lián)合浸提-比色法測定。土壤總砷（As）采用電感耦合等離子光譜法（ICP-OES）測定，鎘（Cd）、汞（Hg）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn）通過四酸法（HCl-HNO3-HF-HClO4）進行微波消解，使用電感耦合等離子質(zhì)譜法（ICP-MS）測定。

1.6 土壤質(zhì)量評價方法

1.6.1 單因子污染指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法 稀土尾礦土壤重金屬風險采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價［19］。參評的修復(fù)第3年土壤重金屬為鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn），采用單因子污染指數(shù)法（1）和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法（2）計算。計算公式如下：

P_j=C_j/S_j"""""" （1）

P_綜=√（（〖P_jmax〗^2+〖P_jave〗^2）/2）" （2）

式中：Pj為采樣點土壤中重金屬j的單項污染指數(shù)，Cj為重金屬j的實測濃度，Sj為重金屬j參考《GB 15618-2018 土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風險管控標準（試行）》［20］中農(nóng)用地土壤污染風險篩選值，Pjgt;1表示污染；Pj≤1則表示未污染；Pj值越大，污染越嚴重。P綜為土壤綜合污染指數(shù)，Pjmax2為土壤各單項污染指數(shù)的最大值平方，Pjave2為土壤所有污染指數(shù)的平均值平方。N為參評的土壤重金屬評價因子數(shù)。P綜≤0.7則表示未污染，P綜gt;0.7則表示警戒級或已受到污染，且P綜值越大，污染越嚴重。

1.6.2 土壤肥力單項指數(shù)和綜合指數(shù)法 稀土尾礦土壤肥力采用土壤肥力綜合指數(shù)評價［21］。參評的修復(fù)第3年土壤肥力評價因子（pH值、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀、銅、鋅）采用單項肥力指數(shù)（3）和土壤肥力綜合指數(shù)（4）計算，計算公式如下：

P_i=C_i/S_i"""""" （3）

P_綜=√（（〖〖P_i〗_min〗^2+〖〖P_i〗_ave〗^2）/2）×（N-1）/N"" （4）

式中Pi為土壤中參評因子i的單項肥力指數(shù)；Ci為參評因子i的實測數(shù)據(jù)；Si為參評因子i參考《NY/T 1749-2009 南方地區(qū)耕地土壤肥力診斷與評價》［22］中的南方地區(qū)土壤肥力評價主要理化性質(zhì)指標建議參考標準值；P綜為土壤肥力綜合指數(shù)；Pimin2為土壤所有指標中單項肥力指數(shù)最小值平方，其中單項肥力指數(shù)Pigt;3時，該項肥力指數(shù)以Pi＝3計；Piave2為土壤所有肥力指數(shù)的平均值平方，其中單項肥力指數(shù)Pigt;3時，在綜合土壤肥力指數(shù)（P綜）計算時該項肥力指數(shù)以Pi＝3計；N為參與評價的土壤肥力指標個數(shù)（要求10項及以上）。P綜值越大，綜合土壤肥力越高，P綜≥1.7表示Ⅰ級（肥沃），1.7gt;P綜≥0.9表示Ⅱ級（尚可），P綜lt;0.9表示Ⅲ級（貧瘠）。

1.6.3 模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法 采用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法對稀土尾礦土壤理化性質(zhì)進行綜合評價。將修復(fù)第3年各組土壤的各性狀平均值分別代入隸屬函數(shù)公式（1）、公式（2）計算。其中的土壤孔隙度、土壤最大持水量、毛管持水量、田間持水量、pH值、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀、銅、鋅與土壤質(zhì)量呈正相關(guān)關(guān)系，用公式（1）計算，土壤容重與土壤質(zhì)量呈負相關(guān)關(guān)系，用公式（2）計算。土壤各性狀的隸屬函數(shù)平均值越大，說明該組的土壤綜合質(zhì)量越高。

U（X_i）=（X_i-X_imin）/（X_imax-X_imin）"""""" （1）

U（X_i）=1-（X_i-X_imin）/（X_imax-X_imin）"" （2）

式中：U（Xi）表示測定指標的隸屬度函數(shù)值，Xi表示該項指標的測定值；Ximax表示該項指標的最大值；Ximin表示該項指標的最小值。

1.7 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)先用Excel 2013軟件處理，再用SPSS 26軟件進行單因素方差分析，并用Duncan法對各測定數(shù)據(jù)進行多重比較，結(jié)果以平均值±標準誤表示，Plt;0.05代表差異顯著。使用GraphPad Prism 9制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對種植飼料桑改良稀土尾礦土壤物理性質(zhì)的影響

由圖1可知，連續(xù)施肥3年期間，整體上同處理的土壤容重隨著時間延長呈下降趨勢，土壤孔隙度、最大持水量、毛管持水量、田間持水量呈上升趨勢。不同施肥處理對稀土尾礦土壤容重、孔隙度、最大持水量、毛管持水量、田間持水量有顯著影響。

各處理土壤容重（圖1A）第1年至第3年間的變化范圍為1.11～1.34 g·cm-3，其中第2年、第3年均為T5處理土壤容重最小，顯著小于CK和T1處理（Plt;0.05）。T4和T5處理的第3年土壤容重顯著小于其第1年土壤容重（Plt;0.05）。

各處理土壤孔隙度（見圖1B）第1年至第3年間的變化范圍為31.03%～45.79%，其中第2年和第3年均為T5處理土壤孔隙度最大，顯著大于CK處理（Plt;0.05）。

各處理最大持水量（見圖1C）第1年至第3年間的變化范圍為287.44～446.89 g·kg-1，其中第2年、第3年均為T5處理最大持水量最大，顯著大于CK處理（Plt;0.05）。T3處理的第3年最大持水量顯著大于其第1年最大持水量（Plt;0.05）。

各處理毛管持水量（見圖1D）第1年至第3年間的變化范圍為224.94～347.04 g·kg-1，其中第3年T3處理毛管持水量最大，顯著大于CK處理（Plt;0.05）。T3處理的第3年毛管持水量顯著大于其第1年毛管持水量（Plt;0.05）。

各處理田間持水量（見圖1E）第1年至第3年間的變化范圍為171.70～264.34 g·kg-1，其中第2年T4處理最大，顯著大于CK處理（Plt;0.05）。T3處理的第2年、第3年田間持水量顯著大于其第1年田間持水量（Plt;0.05）。

2.2 不同施肥處理對種植飼料桑改良稀土尾礦土壤化學性質(zhì)的影響

由圖2可知，連續(xù)施肥3年期間，整體上同處理的土壤pH值以及有機質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀含量呈上升趨勢。不同施肥處理對稀土尾礦土壤pH值以及有機質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀含量有顯著影響。各處理pH（見圖2A）第1年至第3年間的變化范圍為4.26～6.64，其中第1年、第2年T5處理的pH值最高，顯著高于除T4處理外其余處理（Plt;0.05）；第3年T5處理的pH值最高，顯著高于除T3，T4處理外其余處理（Plt;0.05）。T2，T3處理的第3年pH值顯著高于其第1年、第2年pH值（Plt;0.05）。T4，T5處理的第3年pH值顯著高于其第1年pH（Plt;0.05）。

各處理有機質(zhì)含量（見圖2B）第1年至第3年間的變化范圍為3.48～28.88 g·kg-1，每年均為T4處理有機質(zhì)含量最高，顯著高于除T5處理外其余處理（Plt;0.05）。T2，T3，T5處理的第2年、第3年有機質(zhì)含量顯著高于其第1年有機質(zhì)含量（Plt;0.05）。CK，T4處理的第3年有機質(zhì)含量顯著高于其第1年有機質(zhì)含量（Plt;0.05）。

各處理全氮含量（見圖2C）第1年至第3年間的變化范圍為0.35～1.83 g·kg-1，每年均為T3處理全氮含量最高，顯著高于除T2，T5處理外其余處理（Plt;0.05）。CK，T1，T2，T3，T5處理的第3年全氮含量顯著高于其第1年全氮含量（Plt;0.05）。

各處理堿解氮含量（見圖2D）第1年至第3年間的變化范圍為11.05～135.72 mg·kg-1，其中第1年、第2年T5處理堿解氮含量最高，顯著高于除T3，T4處理外其余處理（Plt;0.05）；第3年T5處理堿解氮含量最高，顯著高于其余處理（Plt;0.05）。CK，T1，T2，T3，T5處理的第3年堿解氮含量顯著高于其第1年堿解氮含量（Plt;0.05）。

各處理全磷含量（見圖2E）第1年至第3年間的變化范圍為0.15～0.92 g·kg-1，每年均為T4處理全磷含量最高，顯著高于除T5處理外其余處理（Plt;0.05）。CK，T2處理的第3年全磷含量顯著高于其第1年全磷含量（Plt;0.05）。

各處理有效磷含量（見圖2F）第1年至第3年間的變化范圍為4.79～350.43 mg·kg-1，每年均為T4處理有效磷含量最高，顯著高于其余處理（Plt;0.05）。T3處理的第2年、第3年有效磷含量顯著高于其第1年有效磷含量（Plt;0.05）。T4和T5處理的第3年全磷含量顯著高于其第2年全磷含量，且第2年全磷含量顯著高于第1年全磷含量（Plt;0.05）。

各處理全鉀含量（見圖2G）第1年至第3年間的變化范圍為10.96～17.49 g·kg-1，其中第3年T4處理全鉀含量最高，顯著高于T1處理（Plt;0.05）。

各處理速效鉀含量（見圖2H）第1年至第3年間的變化范圍為57.42～984.95 mg·kg-1，每年均為T4處理速效鉀含量最高，顯著高于除T5處理外其余處理（Plt;0.05）。T4，T5處理的第3年速效鉀含量顯著高于其第1年速效鉀含量（Plt;0.05）。

2.3 不同施肥處理稀土尾礦土壤重金屬含量與風險評價

不同施肥處理稀土尾礦土壤的重金屬含量如表3所示，相比于CK，其余各處理汞含量顯著升高（Plt;0.05），T1，T2，T3處理的鉛含量顯著升高（Plt;0.05）。各處理的鎘、砷、鉻、銅、鋅含量無顯著差異。

不同施肥處理稀土尾礦土壤重金屬單項污染指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)見表4，各處理稀土尾礦土壤重金屬單項污染指數(shù)均低于1，說明處于無污染狀態(tài)。各處理稀土尾礦土壤重金屬內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均低于0.7，說明處于無污染狀態(tài)。

2.4 稀土尾礦土壤肥力評價

不同施肥處理稀土尾礦土壤肥力單項指數(shù)和綜合肥力指數(shù)見表5，各處理綜合肥力指數(shù)大小排序為T5gt;T4gt;T3gt;T2gt;T1gt;CK。依據(jù)土壤綜合肥力等級劃分（NY/T 1749-2009），T2，T3，T4，T5處理的土壤均處于Ⅱ級（尚可）水平，CK，T1處理土壤均處于Ⅲ級（貧瘠）水平。

3 討論

3.1 不同施肥處理對種植飼料桑改良稀土尾礦土壤理化性質(zhì)的影響

不同有機肥對土壤理化性質(zhì)的影響程度主要取決于肥料本身的物理和化學性質(zhì)［23］。研究表明，蚯蚓糞、牛糞在改良風沙土、濱海鹽漬土的土壤理化性質(zhì)上發(fā)揮了積極的作用［24-25］。本試驗施用牛沼液、腐熟牛糞、蚯蚓糞均能不同程度改善稀土尾礦土壤理化性質(zhì)，單施肥處理優(yōu)劣排序為蚯蚓糞gt;腐熟牛糞gt;牛沼液gt;化肥，與楊榮華［26］、蘇曉紅［27］的研究結(jié)果相符。施用化肥、牛沼液對稀土尾礦土壤理化性質(zhì)改善效果相對較差，可能化肥、牛沼液作為速效肥，在保水保肥能力弱的稀土尾礦土壤中，其養(yǎng)分流失速率遠大于腐熟牛糞、蚯蚓糞［28］。施用腐熟牛糞、蚯蚓糞的理化性質(zhì)改善效果較好，可能是腐熟牛糞和蚯蚓糞有機質(zhì)含量高，其中的腐殖質(zhì)擁有強大的膠體特性，這種膠體能夠與土壤粘粒以及部分離子形成螯合物，從而促進團聚體結(jié)構(gòu)的形成，增強土壤保水保肥能力［29］；同時，腐熟牛糞和蚯蚓糞能夠促進飼料桑根系生長，從而改善土壤容重、孔隙度、持水量［30-31］。施用蚯蚓糞土壤的pH值顯著高于腐熟牛糞，可能是牛糞轉(zhuǎn)化為蚯蚓糞后顯著提升了堿性的銨根離子含量［32］。施用蚯蚓糞的土壤有機質(zhì)含量顯著高于腐熟牛糞，可能是蚯蚓糞中的微生物群落更加豐富［33］，促進了土壤中落葉、殘根等有機物的分解和轉(zhuǎn)化，從而提高了土壤中有機質(zhì)的含量。堿解氮、有效磷、速效鉀是植物可直接吸收利用的形態(tài)，本試驗結(jié)果顯示蚯蚓糞組的堿解氮、有效磷、速效鉀含量顯著高于腐熟牛糞組，可能腐熟牛糞經(jīng)蚯蚓消解為蚯蚓糞后，蚯蚓糞中微生物群落更加豐富，土壤酶活性更高，能夠更加快速提高土壤微生物、增強土壤酶活性，從而有助于將難以被植物吸收利用的氮磷鉀形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍苯游绽玫牡租浶螒B(tài)（堿解氮、有效磷、速效鉀）［33-34］。腐熟牛糞/蚯蚓糞+牛沼液組的全氮和堿解氮含量顯著高于腐熟牛糞/蚯蚓糞組，這可能是因為腐熟牛糞/蚯蚓糞和牛沼液的配合使用，能減少氨揮發(fā)及氮流失［35］。

綜上，本試驗結(jié)果表明，有機肥施肥處理結(jié)合飼料桑種植具有改善稀土尾礦土壤理化性質(zhì)作用。且隨著試驗?zāi)晗薜难娱L，土壤理化性質(zhì)改良效果越明顯，這與彭小英［36］的研究結(jié)果一致。

3.2 不同施肥處理稀土尾礦土壤重金屬風險評價與肥力評價

稀土尾礦土壤重金屬風險涉及稀土重金屬與非稀土重金屬，本試驗稀土尾礦土壤重金屬風險評價針對非稀土重金屬鎘、汞、砷、鉻、鉛、銅和鋅而言。陳莎莎等［37］在稀土尾礦區(qū)種植御谷、芒草、構(gòu)樹后施用沼液，發(fā)現(xiàn)3種植物土壤中鎘、汞、砷、鉻、鉛、銅、鎳和鋅含量遠低于GB 15618-2018中農(nóng)用地土壤污染風險篩選值，且各組內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)均低于0.7。羅杰等［21］研究發(fā)現(xiàn)，贛南某離子型稀土礦浸礦區(qū)鎘、砷、鉻、鉛、銅、鎳和鋅單項污染指數(shù)均小于1，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為0.69；采礦區(qū)單項污染指數(shù)除Cd為1.14外，其余重金屬均小于1，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為0.84。本試驗各組非稀土重金屬單項污染指數(shù)與內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)與前人研究結(jié)果類似，說明贛南離子型稀土尾礦非稀土重金屬污染風險低，施用牛沼液、腐熟牛糞、蚯蚓糞與種植飼料桑有助于維持稀土尾礦土壤非稀土重金屬處于非污染狀態(tài)。相比于化肥處理，其余有機肥處理汞含量顯著升高，牛沼液、腐熟牛糞、腐熟牛糞+牛沼液處理的鉛含量顯著升高，一般長期施用化肥對土壤重金屬含量的影響不明顯［38］，可能所施用的牛沼液、腐熟牛糞、蚯蚓糞的汞、鉛含量比化肥高，長期施用帶入汞、鉛元素［39］。

土壤肥力狀況的綜合評價能夠較為全面反映稀土尾礦土壤質(zhì)量改良效果。羅杰等［21］研究發(fā)現(xiàn)贛南某離子型稀土礦浸礦區(qū)、采礦區(qū)土壤綜合肥力指數(shù)分別為0.39，0.41，均低于0.9，土壤肥力處于貧瘠狀態(tài)。本試驗連續(xù)施肥3年，各組稀土尾礦土壤綜合肥力指數(shù)變幅為0.47～1.20，說明施肥與飼料桑種植有助于改善稀土尾礦土壤綜合肥力，其中蚯蚓糞+牛沼液處理土壤綜合肥力指數(shù)最大，說明蚯蚓糞+牛沼液處理對于提升稀土尾礦土壤綜合肥力效果最佳。此外，模糊隸屬函數(shù)結(jié)果亦顯示蚯蚓糞+牛沼液處理的隸屬函數(shù)平均值最大，進一步印證蚯蚓糞+牛沼液處理是改良稀土尾礦土壤理化性質(zhì)的最佳施肥處理。陳榮強等［9］發(fā)現(xiàn)，蚯蚓糞、腐熟牛糞+牛沼液、蚯蚓糞+牛沼液處理第3年飼料桑成活率分別為83.53%，91.13%，96.89%，鮮重產(chǎn)量分別為35.54 t·hm-2，31.14 t·hm-2，42.14 t·hm-2，蚯蚓糞+牛沼液處理的飼料桑鮮重產(chǎn)量相比前兩處理分別提高18.57%，35.32%。綜合來看，蚯蚓糞+牛沼液處理在改良稀土尾礦土壤理化性質(zhì)、加快植被恢復(fù)速度更具優(yōu)勢，經(jīng)濟效益更優(yōu)。因此，在贛南稀土尾礦生態(tài)修復(fù)的初期階段，蚯蚓糞+牛沼液施肥處理和飼料桑種植模式適合大面積推廣應(yīng)用。

4 結(jié)論

稀土尾礦土壤種植飼料桑后連續(xù)施肥3年，相比于施用化肥，施用牛沼液、腐熟牛糞、蚯蚓糞對稀土尾礦土壤理化性質(zhì)均有不同程度的改良效果。隨著修復(fù)時間的延長，同一處理組的土壤理化性質(zhì)改良效果越明顯。綜合分析，蚯蚓糞+牛沼液施肥處理在改良稀土尾礦土壤理化性質(zhì)方面效果最佳。

參考文獻

［1］"""""" XU F，LI H K，LI Y S. Ecological environment quality evaluation and evolution analysis of a rare earth mining area under different disturbance conditions［J］. Environmental Geochemistry and Health，2021，43（6）：2243-2256

［2］"""""" WANG Y，PAN F，WANG Q，et al. The effect of different remediation treatments on soil fungal communities in rare earth tailings soil［J］. Forests，2022，13（12）：1987

［3］"""""" 王晶晶，史建國，宋珊珊，等. 陜北風沙草灘區(qū)不同飼料桑引種研究［J］. 干旱區(qū)資源與環(huán)境，2023，37（1）：120-126

［4］"""""" 常風云，陳啟航，史建國，等. 留茬高度對陜北采煤沉陷區(qū)飼料桑生長特性的影響［J］. 草地學報，2024，32（3）：952-957

［5］"""""" FENG D L，HUANG X H，LIU Y，et al. Growth and changes of endogenous hormones of mulberry roots in a simulated rocky desertification area［J］. Environmental Science and Pollution Research International，2016，23（11）：11171-11180

［6］"""""" YAN C H，CHEN F H，YANG Y L，et al. Biochemical and protein nutritional potential of mulberry （Morus alba L.） leaf： partial substitution improves the nutrition of conventional protein［J］. Journal of the Science of Food and Agriculture，2024，104（4）：2204-2214

［7］""nbsp;""" CUI X P，YANG Y X，ZHANG M J，et al. Optimized ensiling conditions and microbial community in mulberry leaves silage with inoculants［J］. Frontiers in Microbiology，2022，13：813363

［8］"""""" HUYEN N T，WANAPAT M，NAVANUKRAW C. Effect of Mulberry leaf pellet （MUP） supplementation on rumen fermentation and nutrient digestibility in beef cattle fed on rice straw-based diets［J］. Animal Feed Science and Technology，2012，175（1/2）：8-15

［9］"""""" 陳榮強，雷小文，邱靜蕓，等. 贛南稀土尾礦土壤不同施肥處理對飼料桑農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響［J］. 草業(yè)科學，2024，41（4）：942-956

［10］"""" 陳鶯燕，劉文深，丁鏗博，等. 有機改良劑及生物炭對離子型稀土礦尾砂地生態(tài)修復(fù)的改良探究［J］. 環(huán)境科學學報，2018，38（12）：4769-4778

［11］"""" 賀燕子，田芷源，馬瑞，等. 保水保肥材料對廢棄離子型稀土礦區(qū)尾砂土壤理化性質(zhì)及皇竹草生長的影響［J］. 水土保持學報，2023，37（2）：267-274

［12］"""" 張新平. 土壤改良和植物對贛南某離子型稀土尾礦聯(lián)合修復(fù)研究［D］. 南昌：江西農(nóng)業(yè)大學，2021：15-52

［13］"""" 歐翔，雷小文，陳榮強，等. 施肥處理對稀土尾礦王草農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響［J］. 草地學報，2023，31（10）：3185-3193

［14］"""" 郭治國，李梓丹，劉華，等. 不同比例沼液施用量對苜蓿生長發(fā)育、品質(zhì)及土壤肥力的影響［J］. 草地學報，2019，27（4）：1006-1012

［15］"""" 武繼承，潘曉瑩，楊永輝，等. 長期施用沼液對土壤養(yǎng)分含量和酶活性的影響［J］. 河南農(nóng)業(yè)科學，2021，50（7）：76-86

［16］"""" 王亞奇，杜桂英，崔曉文，等. 一次性施入牛糞對土壤肥力和土壤微生物及酶活性的影響［J］. 山東農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2018，49（2）：181-186

［17］"""" ZHAO F Y，ZHANG Y Y，LI Z J，et al. Vermicompost improves microbial functions of soil with continuous tomato cropping in a greenhouse［J］. Journal of Soils and Sediments，2020，20（1）：380-391

［18］"""" YATOO A M，ALI M N，AHMAD BABA Z，et al. Sustainable management of diseases and pests in crops by vermicompost and vermicompost tea. A review［J］. Agronomy for Sustainable Development，2021，41（1）：7

［19］"""" 武琳，鄭永紅，張治國，等. 粉煤灰用作土壤改良劑的養(yǎng)分和污染風險評價［J］. 環(huán)境科學與技術(shù)，2020，43（9）：219-227

［20］"""" 生態(tài)環(huán)境部，國家市場監(jiān)督管理總局. 土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風險管控標準：GB 15618-2018［S］. 北京：中國標準出版社，2018：5

［21］"""" 羅杰，張嵚，羅密密，等. 某離子型稀土礦不同功能區(qū)土壤退化特征［J］. 中國稀土學報，2022，40（2）：329-338

［22］"""" 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部. 南方地區(qū)耕地土壤肥力診斷與評價：NY/T 1749—2009 ［S］. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2009：6-13

［23］"""" RAYNE N，AULA L. Livestock manure and the impacts on soil health： A review［J］. Soil Systems，2020，4（4）：64

［24］"""" 甄文慧. 蚯蚓糞肥、保水劑與水肥互作對風沙土的改良研究［D］. 呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學，2023：17-50

［25］"""" 鄧曉，武春媛，楊桂生，等. 蚯蚓糞對海南濱海鹽漬土的改良效果［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2022，50（3）：225-230

［26］"""" 楊榮華. 蚯蚓糞、牛糞、商品有機肥在番茄上的應(yīng)用效果試驗［J］. 蔬菜，2023（2）：20-24

［27］"""" 蘇曉紅. 有機肥對蔬菜產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響［D］. 保定：河北農(nóng)業(yè)大學，2010：12-19

［28］"""" HUANG J，DUAN Y H，XU M G，et al. Nitrogen mobility， ammonia volatilization， and estimated leaching loss from long-term manure incorporation in red soil［J］. Journal of Integrative Agriculture，2017，16（9）：2082-2092

［29］"""" HUANG X R，LI H，LI S，et al. Role of cationic polarization in humus‐increased soil aggregate stability［J］. European Journal of Soil Science，2016，67（3）：341-350

［30］"""" 邱靜蕓，雷小文，連海，等. 稀土尾礦王草產(chǎn)量和根系生長對施肥的響應(yīng)［J］. 生態(tài)學雜志，2024，43（7）：2093-2101

［31］"""" 張方博，侯玉雪，敖園園，等. 土壤緊實脅迫下根系–土壤的相互作用［J］. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2021，27（3）：531-543

［32］"""" KUROVSKY A，KORNIEVSKAYA E，GUMMER Y，et al. The balance of nitrogen forms and number of microorganisms of the nitrogen cycle in vermicomposts based on leaf litter and cow manure［J］. IOP Conference Series：Earth and Environmental Science，2021，935（1）：012002

［33］""nbsp;" 柏彥超，周雄飛，汪孫軍，等. 牛糞經(jīng)蚯蚓消解前后理化性質(zhì)的比較研究［J］. 江西農(nóng)業(yè)學報，2010，22（10）：135-137

［34］"""" PRAMANIK P，GHOSH G K，CHUNG Y R. Changes in nutrient content， enzymatic activities and microbial properties of lateritic soil due to application of different vermicomposts： a comparative study of ergosterol and chitin to determine fungal biomass in soil［J］. Soil Use and Management，2010，26（4）：508-515

［35］"""" 周煒，孫國峰，王鑫，等. 沼液與有機肥配施條件下氮損失風險的研究［J］. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2019，38（8）：1743-1750

［36］"""" 彭小英. 贛南稀土廢棄礦區(qū)不同植被恢復(fù)土壤理化性質(zhì)的研究［D］. 南昌：江西科技師范大學，2016：24-37

［37］"""" 陳莎莎，龍云，龔貴金，等. 沼液施用3種能源植物對稀土尾礦區(qū)重金屬遷移的影響［J］. 江西農(nóng)業(yè)學報，2022，34（8）：135-141，149

［38］"""" 劉燦，秦魚生，趙秀蘭. 長期不同施肥對鈣質(zhì)紫色水稻土重金屬累積及有效性的影響［J］. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2020，39（7）：1494-1502

［39］"""" 穆虹宇，莊重，李彥明，等. 我國畜禽糞便重金屬含量特征及土壤累積風險分析［J］. 環(huán)境科學，2020，41（2）：986-996

（責任編輯" 閔芝智）