養(yǎng)殖廢棄物生物有機(jī)肥料對藜蒿產(chǎn)量及肥料利用率的影響

張建，蔣細(xì)旺（江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，武漢，430056)

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養(yǎng)殖廢棄物生物有機(jī)肥料對藜蒿產(chǎn)量及肥料利用率的影響

張建，蔣細(xì)旺
（江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，武漢，430056)

摘要：研究了養(yǎng)殖廢棄物生物有機(jī)肥料和化肥配施與單施化肥對云南藜蒿產(chǎn)量、相對干物質(zhì)含量、土壤養(yǎng)分含量及肥料利用率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，各施肥處理的藜蒿產(chǎn)量（21 273～29 110 kg/hm2）均顯著高于對照（17 765 kg/hm2），其中有機(jī)無機(jī)肥配施處理的藜蒿產(chǎn)量（20 334～29 110 kg/hm2）比單施化肥處理（21 273 kg/hm2）增加19.8%～36.8%；同時，有機(jī)無機(jī)肥配施處理的藜蒿相對干物質(zhì)含量比單施化肥處理提高了1.14%～5.48%；與單施化肥處理相比，有機(jī)無機(jī)肥配施處理明顯提高了土壤養(yǎng)分含量、改善了土壤供肥特性、提高了肥料利用率；藜蒿地上部的養(yǎng)分積累量、肥料回收率和肥料農(nóng)學(xué)利用效率及生理利用效率均顯著提高。

關(guān)鍵詞：藜蒿；生物有機(jī)肥料；產(chǎn)量；肥料利用率

張建（1991-），男，碩士，專業(yè)方向?yàn)橹参锷锘瘜W(xué)，

E-mail：1272025458@qq.com

蔣細(xì)旺（1964-），通信作者，男，教授，碩導(dǎo)，專業(yè)方向?yàn)閳@藝，

E-mail：xiwangjiang@163.com

隨著化肥施用量的逐年遞增，化肥對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及環(huán)境的負(fù)面效應(yīng)日漸突顯。據(jù)研究表明，在中國，氮肥利用率為30%～35%，磷肥利用率為10%～25%，鉀肥利用率為35%～50%[1]。化肥的低利用率，除了帶來經(jīng)濟(jì)損失外，大量養(yǎng)分通過各種方式進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，對系統(tǒng)中的動植物造成巨大危害[2]。長期不合理的施用，加上化肥本身成分單一的特性，導(dǎo)致耕作土壤肥力下降，板結(jié)嚴(yán)重，土壤理化性狀破壞嚴(yán)重，除此之外，化肥的不合理施用也使得農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)受到嚴(yán)重的影響[3]。與此同時，集約化的大規(guī)模畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便對生態(tài)環(huán)境造成巨大的污染。將畜禽糞制成生物有機(jī)肥料，不僅可以為植物生長提供長效而全面的養(yǎng)分、提高肥料利用效率、減少對生態(tài)系統(tǒng)的危害，而且還可以改良土壤理化性狀、增強(qiáng)土壤肥力、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、增加作物產(chǎn)量、促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4，5]。因此，近年來，以新型環(huán)境友好的高效肥料取代化肥逐漸成為我國肥料研究的熱點(diǎn)[6]。

藜蒿（Artemisia selengensis)，別名蔞蒿，為菊科多年生宿根性草本植物。藜蒿營養(yǎng)豐富，并且具有較高的藥用價值。藜蒿抗性強(qiáng)、繁殖速度快，因此也具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。目前，藜蒿已成為武漢市特色蔬菜之一，每年總產(chǎn)值可達(dá)到1.3億余元，有效提高了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值。國內(nèi)關(guān)于藜蒿的組織培養(yǎng)技術(shù)[7]、成分提取[8]、藥理[9]、抗逆性[10]等方面研究較多，而關(guān)于生物有機(jī)肥料對藜蒿產(chǎn)量、肥料利用率等的影響還尚未見報道。因此，以云南藜蒿為試驗(yàn)材料，研究了生物有機(jī)肥料對藜蒿產(chǎn)量、肥料利用率及對土壤肥力的影響，為指導(dǎo)藜蒿大面積有機(jī)無機(jī)肥配施、提高生物有機(jī)肥利用率及農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試材料為云南藜蒿，由武漢荷香源農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供，2014年9月底移栽。武漢江大高新農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供養(yǎng)殖廢棄物生物有機(jī)肥料（N 1.17%、P2O50.44%、K2O 0.95%)。根據(jù)施肥處理和藜蒿的需肥特性，生物肥料中營養(yǎng)不足的部分用無機(jī)肥料補(bǔ)充，其中氮肥用尿素（含N 46%)、磷肥用鈣鎂磷肥（含P2O512%)、鉀肥用硫酸鉀（含K2O 50%)。供試土壤為普通黃棕壤，經(jīng)測定土壤含有機(jī)質(zhì)11.24 g/kg、堿解氮58.42 mg/kg、有效磷21.202 mg/kg、速效鉀115.19 mg/kg，pH值6.22。試驗(yàn)于2014年2月至2015年2月在江漢大學(xué)園藝試驗(yàn)基地進(jìn)行。

1.2試驗(yàn)方法

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共6個處理，處理為每1 hm2用量，CK：空白對照；處理P：純無機(jī)肥料（尿素478.3 kg、鈣鎂磷肥667 kg、硫酸鉀360 kg)；處理A：有機(jī)肥料3 700 kg+無機(jī)肥料（尿素435.01 kg、鈣鎂磷肥650.42 kg、硫酸鉀324.85 kg)；處理B：5 600 kg有機(jī)肥料+無機(jī)肥料（尿素412.78 kg、鈣鎂磷肥642.06 kg、硫酸鉀306.8 kg)；處理C：有機(jī)肥料7 500 kg+無機(jī)肥料（尿素390.55 kg、鈣鎂磷肥633.7 kg、硫酸鉀288.75 kg)；處理D：有機(jī)肥料9 400 kg+無機(jī)肥料（尿素368.32 kg、鈣鎂磷肥625.34 kg、硫酸鉀270.7 kg)。除純無機(jī)肥料外，其余肥料處理利用無機(jī)氮、磷、鉀肥調(diào)節(jié)，使各處理的氮、磷、鉀素總量分別為220、80、180 kg。每個處理重復(fù)3次，每個小區(qū)面積為1 m2。藜蒿插條定植的株行距為10 cm×10 cm。各處理肥料均作為基肥施入，常規(guī)栽培管理。

1.3測定指標(biāo)與方法

試驗(yàn)結(jié)束后，稱量各小區(qū)收獲藜蒿的鮮質(zhì)量，各小區(qū)挑取具代表性植株10株于105℃下殺青30 min，70℃烘干至恒質(zhì)量。植株樣品烘干稱質(zhì)量，粉碎后用硫酸-過氧化氫消煮，全氮含量的測定采用凱氏定氮法；植株全磷含量的測定采用釩鉬黃比色法；植株全鉀含量的測定采用原子吸收法[11]。分別于植株移栽后第12、24、36、48、60天在各小區(qū)按“S”形采集土壤、混勻，過1 mm篩。土壤速效氮含量用堿解定氮法測定；土壤速效磷含量用鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀含量采用原子吸收法測定[11]。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2003軟件進(jìn)行處理并繪制圖表，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析，多重比較采用Duncan's新復(fù)極差法。有關(guān)氮肥利用效率、回收率計(jì)算按照左青松等[12]的方法，而磷肥和鉀肥的相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法同氮肥。

圖1　不同肥料處理對藜蒿地上部產(chǎn)量的影響

圖2　不同肥料處理對藜蒿地上部相對干物質(zhì)含量的影響

氮肥回收率（NRR，%)=[（施氮區(qū)地上部吸氮量-無氮空白區(qū)地上部吸氮量)/施氮量]×100%；氮肥農(nóng)學(xué)利用效率（ANUE，kg/kg)=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮空白區(qū)產(chǎn)量)/施氮量；氮肥生理利用效率（PNUE，kg/kg)=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮空白區(qū)產(chǎn)量)/（施氮區(qū)地上部吸氮量-無氮空白區(qū)地上部吸氮量)。

2　結(jié)果與分析

2.1不同肥料處理對藜蒿地上部產(chǎn)量的影響

從圖1可以看出，除處理A外，各施肥處理的產(chǎn)量均高于對照，達(dá)到顯著差異水平。除處理A外，其余的有機(jī)無機(jī)肥料配施處理產(chǎn)量比處理P高19.8%～36.8%，差異顯著。在有機(jī)無機(jī)肥料配施處理之間，隨著有機(jī)肥料在所占比例的增加，藜蒿地上部產(chǎn)量也隨之提高，但是處理C、D間產(chǎn)量并沒有顯著差異。

圖3　不同肥料處理對土壤速效氮含量的影響

圖4　不同肥料處理對土壤速效P含量的影響

圖5　不同肥料處理對土壤速效鉀含量的影響

2.2不同肥料處理對藜蒿相對干物質(zhì)含量的影響

如圖2所示，除處理P外，各施肥處理的地上部相對干物質(zhì)含量均顯著高于對照，同時各有機(jī)無機(jī)肥料配施處理的地上部相對干物質(zhì)含量比處理P高1.14%～5.48%，達(dá)到顯著差異水平。在一定范圍內(nèi)，藜蒿地上部相對干物質(zhì)含量隨著有機(jī)肥料所占比例的增大而升高，各處理之間達(dá)到顯著差異水平。處理D的地上部相對干物質(zhì)含量比處理C下降了0.62%，說明當(dāng)有機(jī)肥料所占比例超過一定界限，將會導(dǎo)致藜蒿地上部相對干物質(zhì)含量降低。

2.3不同肥料處理對土壤養(yǎng)分變化的影響

圖6　不同肥料處理對藜蒿地上部養(yǎng)分含量積累的影響

圖7　不同肥料處理對肥料回收率的影響

如圖3～5所示，在肥料施入的第12～24天，處理P的土壤中速效氮、速效磷、速效鉀的含量迅速下降，而有機(jī)無機(jī)肥料配施的處理A到處理D速效氮、速效磷、速效鉀的含量逐漸增加。第24～60天，處理D的速效氮含量變化幅度不大，速效磷含量在第36天達(dá)到最高，隨后又逐漸下降，速效鉀含量在第48天達(dá)到高峰，隨后緩慢下降。處理A、B、C的速效氮、速效磷、速效鉀的含量也在24～48 d達(dá)到一個高峰，隨之逐漸下降。而對照的速效氮含量在藜蒿整個生長過程中變化略有波動，速效磷含量在48 d時達(dá)到高峰，隨后呈下降趨勢，速效鉀含量在整個過程呈下降趨勢。有機(jī)無機(jī)肥料配施各處理的速效氮、速效磷、速效鉀的含量在24 d后高于處理P。試驗(yàn)結(jié)束時，有機(jī)無機(jī)肥料配施各處理的速效氮含量比處理P高14.4～56.3 mg/kg，速效磷含量高6.7～26.0 mg/kg、速效鉀含量高5.2～17.8 mg/kg。

表1　不同肥料處理對肥料利用效率的影響　kg/kg

2.4不同肥料處理對藜蒿養(yǎng)分積累和肥料利用率的影響

圖6表明，各施肥處理藜蒿地上部養(yǎng)分積累量均顯著高于對照。有機(jī)無機(jī)肥料配施各處理地上部養(yǎng)分積累量均不低于處理P。高水平有機(jī)肥料處理D與處理P地上部養(yǎng)分積累量間呈顯著差異，其中氮、磷、鉀積累量分別比處理P高出39.8%、42.4%、29.6%，高水平有機(jī)肥料處理D與低水平有機(jī)肥料處理A之間也呈顯著差異，處理P與低水平有機(jī)肥料處理A的地上部養(yǎng)分積累量相當(dāng)，無顯著差異。在有機(jī)無機(jī)肥料配施處理之間，地上部養(yǎng)分積累量與肥料量呈正相關(guān)關(guān)系。處理C與處理D地上部磷、鉀素積累量差異不顯著。

從圖7可以看出，有機(jī)無機(jī)肥料配施各處理的氮素回收率比處理P高出0.76%～21.66%，在有機(jī)無機(jī)肥料配施各處理內(nèi)，氮素回收率隨著有機(jī)肥所占比例的提高而增加，各處理間差異顯著。除處理A以外，有機(jī)無機(jī)肥料配施各處理的磷、鉀素回收率分別比處理P高1.05%～7.69%、7.79%～17.19%。在有機(jī)無機(jī)肥料配施各處理中，鉀、磷素回收率隨著有機(jī)肥料所占比例的提高相應(yīng)增加，各處理間達(dá)到顯著差異水平，但處理C、D間鉀素回收率的差異并不顯著。

肥料的生理利用效率與農(nóng)學(xué)利用效率是施肥增產(chǎn)效應(yīng)的不同表現(xiàn)。從表1可以看出，有機(jī)無機(jī)肥料配施各處理的肥料生理利用效率及農(nóng)學(xué)利用效率均高于處理P，但處理A與處理P間差異不顯著。在有機(jī)無機(jī)肥料配施處理中，隨著有機(jī)肥所占比例提高，肥料生理利用效率和農(nóng)學(xué)利用效率都呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，除磷肥生理利用效率外，處理C的肥料生理利用效率和農(nóng)學(xué)利用效率均高于其他處理。

3　討論與結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)無機(jī)肥料配施可以顯著提高藜蒿產(chǎn)量，這個結(jié)果與前人的許多研究結(jié)果一致，王海濱[13]研究表明，有機(jī)無機(jī)肥料配施比單施無機(jī)肥料使大白菜增產(chǎn)15.38%、茄子增產(chǎn)38.38%、結(jié)球甘藍(lán)增產(chǎn)10.40%；黃濤[14]研究表明，與純無機(jī)肥料相比，豬糞堆肥和無機(jī)肥料配施可使小白菜增產(chǎn)達(dá)到12.2%。由于有機(jī)無機(jī)肥料配施優(yōu)化土壤養(yǎng)分供應(yīng)，與單施化肥相比，土壤肥效更加平衡穩(wěn)定，因此，可以明顯提高藜蒿產(chǎn)量[15，16]，既可以改善單施有機(jī)肥不能滿足藜蒿前期生長養(yǎng)分不足的問題，又能夠解決單施化肥藜蒿生長后期養(yǎng)分不夠的缺點(diǎn)。

干物質(zhì)積累是作物、蔬菜產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[17]，而干物質(zhì)則來源于作物、蔬菜對養(yǎng)分的吸收。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，藜蒿總產(chǎn)量與干物質(zhì)含量之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系[18]。合理優(yōu)化有機(jī)無機(jī)肥料比例可以增加藜蒿干物質(zhì)累積量、提高干物質(zhì)累積速率、增加藜蒿產(chǎn)量。但有機(jī)肥所占的比例不是越高越好，當(dāng)有機(jī)無機(jī)肥料比例超過一定界限，會導(dǎo)致干物質(zhì)累積、累積速率的降低[19，20]，最終導(dǎo)致藜蒿產(chǎn)量降低。原因可能是有機(jī)肥比例過高會導(dǎo)致肥料中礦質(zhì)養(yǎng)分釋放緩慢，不能滿足藜蒿早期生長需要。此外有機(jī)肥施用量越大，在后期分解過程中占用土壤中的氮素越多，引起藜蒿生長初期的氮素供應(yīng)不足。

有機(jī)肥料養(yǎng)分全，有機(jī)質(zhì)豐富，含有多種微量元素、微生物等，有機(jī)無機(jī)肥料配合施用，不但可以合理利用肥料資源、有效促進(jìn)養(yǎng)分吸收，還能提高土壤養(yǎng)分含量、培肥土壤。Rathke等[21]研究表明，有機(jī)無機(jī)肥料配合施用可顯著提高土壤肥力，原因在于可以有效促使有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮，提高土壤中速效氮的含量。李想等[22]研究表明，有機(jī)無機(jī)肥料配施可有效減少土壤對磷源的固定，提高磷素的利用效率，而且更符合作物的養(yǎng)分動態(tài)需求規(guī)律。Sharma等[23]研究表明，有機(jī)無機(jī)肥配施可以明顯促進(jìn)土壤鉀素加速積累，對保持鉀素的有效形態(tài)、減少鉀素固定有很好的效果。

本試驗(yàn)也得出了相似的結(jié)果，有機(jī)無機(jī)肥料配施為土壤微生物提供了大量有機(jī)物質(zhì)，刺激土壤微生物活動，間接改善了土壤養(yǎng)分供應(yīng)流程，從而優(yōu)化了肥料利用狀況[24，25]。對土壤微生物而言，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥可以提供巨大的生命能源，因此肥料施用前期養(yǎng)分固定較多，后期土壤微生物活力下降，固定養(yǎng)分逐步釋放，使土壤養(yǎng)分在藜蒿生長后期又達(dá)到一個小高峰。經(jīng)有機(jī)無機(jī)肥配施處理的土壤，速效鉀、速效磷、速效鉀含量均比純無機(jī)肥料顯著提高，但是高水平有機(jī)肥處理D的速效氮、速效磷、速效鉀含量處理后與處理前變化不大，這可能是因?yàn)橛袡C(jī)肥所占比例過高，導(dǎo)致養(yǎng)分被過分固定，也因此導(dǎo)致干物質(zhì)積累量下降，因此，必須根據(jù)藜蒿對養(yǎng)分的需求規(guī)律，探尋生物有機(jī)肥料與無機(jī)養(yǎng)分適宜的配比。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在藜蒿生長過程中，有機(jī)無機(jī)肥料配施能夠明顯促進(jìn)植株養(yǎng)分的積累，提高肥料回收率、生理利用效率和農(nóng)學(xué)利用效率。有機(jī)肥料中含有豐富的氮、磷、鉀，與化肥配施后，有機(jī)氮與無機(jī)氮之間相互配合，促進(jìn)氮素的礦化與固定，減少氮素?fù)p失，提高氮素利用率。隨著有機(jī)肥料的腐殖分解，肥料中的磷素也逐步釋放，轉(zhuǎn)化成可被作物利用的速效磷[26]。此外，與土壤中的磷素相比，有機(jī)肥中的磷素不易被固定，分布較廣，同藜蒿根系接觸的面積相應(yīng)也增大，因此更容易被藜蒿吸收利用。

有機(jī)肥料腐殖分解過程中產(chǎn)生的部分有機(jī)酸可以溶解被土壤吸附固定的磷、鉀，提升土壤肥力，改善鉀、磷肥利用率[27]。另外，養(yǎng)殖廢棄物生物有機(jī)肥料中還含富含多種微量元素，可與有機(jī)肥料腐殖分解過程中產(chǎn)生的活性中間產(chǎn)物相結(jié)合，從而明顯提升微量元素的有效性[28]，進(jìn)而提高藜蒿產(chǎn)量與品質(zhì)。有機(jī)肥可以促使藜蒿龐大的地下根系保持較高的活力，并且不斷向四周及深層土壤擴(kuò)展，使藜蒿在整個生長過程中保持較高的養(yǎng)分吸收能力，對提高肥料利用效率也起到一定的輔助作用。

肥料回收效率、農(nóng)學(xué)利用效率和生理利用效率是肥料常用的利用效率評價指標(biāo)。本試驗(yàn)中，處理D與處理C的氮、磷素回收率之間的差異并不顯著，處理D的肥料回收效率、農(nóng)學(xué)利用效率和生理利用效率也都低于處理C，說明在藜蒿生長過程中，有機(jī)肥料的用量存在一定的界限，用量過高導(dǎo)致肥料利用效率減小。綜上所述，在本試驗(yàn)中，每1 hm2施用7 500 kg養(yǎng)殖業(yè)生物有機(jī)肥料，最有利于藜蒿地上部干物質(zhì)積累，同時也能最大限度地提高肥料利用率。

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Effects of Bio-organic Fertilizer on Yield and Fertilizer Utilization Efficiency of Artemisia selengensis

ZHANG Jian,JIANG Xiwang
(College of Life Sciences,Jianhan University,Wuhan 430056)

Abstract:The field experiment was carried to study the effects of organic-inorganic mixed fertilizer and single chemical fertilizer on yield,comparative dry matter amount,soil nutrient content and fertilizer utilization efficiency of Yunnan Artemisia selengensis.The results showed that,the yields of fertilizer application treatments(21 273-29 110 kg/hm2)were significantly higher than the control treatment(17 765 kg/hm2,no fertilizer treatment),and the yields of the organicinorganic mixed fertilizers treatments(20 334-29 110 kg/hm2)were increased by 19.8%-36.8% compared with that of chemical fertilizer treatment(21 273 kg/hm2).Compared with chemical fertilizer treatment,the amounts of comparative dry matter of organic-inorganic mixed fertilizer treatments were increased by 1.14%-5.48%.Compared with chemical fertilizer treatment,the treatments of organic-inorganic mixed fertilizers were significantly higher in soil nutrient content,soil fertilizer-supplying characteristic and fertilizer utilization rate.Nutrient accumulation of overground part of A.selengensis,fertilizer recovery rate,agronomic utilization efficiency and physiological utilization efficiency had also been significantly improved.

Key words:Artemisia selengensis;Bio-organic fertilizer;Yield;Fertilizer utilization efficiency

收稿日期：2015-11-17

基金項(xiàng)目：2014年湖北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（公益性科技研究類）（2014BBB009）；武漢花卉（菊花）工程技術(shù)研究中心項(xiàng)目（2013021005010466）

DOI:10.3865/j.issn.1001-3547.2016.04.024

中圖分類號：S636.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-3547（2016)04-0060-06