不同有機(jī)物料速效養(yǎng)分釋放規(guī)律研究

鄭福麗+張柏松+崔榮宗+魏建林+李國生+李燕+譚德水

摘要：采用室內(nèi)培養(yǎng)法研究不同有機(jī)物料速效氮、有效磷、速效鉀養(yǎng)分的釋放特性。試驗(yàn)結(jié)果表明，豆粕有機(jī)肥（150 d）礦質(zhì)氮釋放量為8.04%，有效磷釋放量為75.96%，隨培養(yǎng)時(shí)間延長其釋放量逐漸下降，速效鉀釋放量為23.44%，與培養(yǎng)時(shí)間長短沒有相關(guān)性。供試條件下，施入糖渣可以增加土壤有效磷、速效鉀含量，但培養(yǎng)時(shí)間長短對其沒有明顯影響，施入糖渣后抑制了土壤氮素的礦化，其礦質(zhì)氮含量始終低于對照處理。菌渣施入土壤也抑制了土壤氮素的礦化，整個(gè)培養(yǎng)期間礦質(zhì)氮含量始終低于對照處理，隨培養(yǎng)時(shí)間延長速效鉀釋放量逐漸下降，菌渣Ⅰ和菌渣Ⅱ（150 d）速效鉀釋放量分別為28.31%和17.34%，施用菌渣Ⅰ對土壤有效磷沒有影響，菌渣Ⅱ處理隨培養(yǎng)時(shí)間延長釋放量逐漸增加，培養(yǎng)150 d時(shí)有效磷釋放量為46.08%。

關(guān)鍵詞：有機(jī)物料；礦質(zhì)氮；有效磷；速效鉀

中圖分類號：S141 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2017）08-0078-04

Abstract By incubation experiment， we studied the releasing rule of available N， P and K in soybean meal organic fertilizer， fungi residues and sugar residue. The results showed that the releasing rate of mineral nitrogen and available P were 8.04% and 75.96% respectively after the application of soybean meal organic fertilizer in soil for 150 days， but its release rate gradually declined with the extension of incubation time； its releasing rate of available K was 23.44%， and had no obvious correlation with incubation time. Sugar residue could increase the available P and K contents in soil and not be affected by incubation time； its application could inhibit the mineralization of N， so the mineral nitrogen content was always lower than that of CK. Fungi residues also inhibited the mineralization of nitrogen in soil and the mineral N was lower than that of CK during the incubation period； the releasing rate of available K gradually declined with the extension of incubation time， which were 28.31% and 17.34% respectively under the fungi residue Ⅰand Ⅱafter application for 150 days； fungi residue Ⅰ had no effect on available P in soil， while that of fungi residue Ⅱ increased with the extension of incubation time， which was 46.08% at the ending of incubation.

Keywords Organic material； Mineral nitrogen； Available P； Available K

有機(jī)物料施入土壤后的養(yǎng)分循環(huán)是當(dāng)前國內(nèi)外可持續(xù)農(nóng)業(yè)研究的一個(gè)核心問題[1]。近年來， 關(guān)于有機(jī)肥的研究多集中在改善土壤理化性狀、土壤肥力、土壤養(yǎng)分平衡等培肥效果，以及提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)等方面。而對有機(jī)肥的轉(zhuǎn)化和釋放規(guī)律的研究較少，而且已有的研究多集中在畜禽糞便類有機(jī)肥中氮、磷、鉀在土壤中的轉(zhuǎn)化與分解[2]，對農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物如秸稈菌渣之類的有機(jī)物料研究甚少[3，4]，因此研究土壤中不同有機(jī)物料營養(yǎng)元素的釋放規(guī)律， 對進(jìn)一步完善作物生產(chǎn)中有機(jī)物料的施用有重要作用。為此采用室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)，研究了施用豆粕、菌渣、糖渣等有機(jī)物料后N、P、K養(yǎng)分的釋放特性，以期為合理施用有機(jī)肥，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境中的養(yǎng)分平衡，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤為潮土，取自濟(jì)南市郊區(qū)，經(jīng)風(fēng)干后過2 mm篩，其pH值7.81，有機(jī)碳含量1.047%，硝態(tài)氮71.16 mg/kg，銨態(tài)氮4.57 mg/kg，速效磷13.99 mg/kg，速效鉀200.7 mg/kg。有機(jī)物料糖渣為工廠下腳料；菌渣Ⅰ為棉籽殼菌渣；菌渣Ⅱ?yàn)槊拮褮ぁ⒂衩仔净旌暇欢蛊捎袡C(jī)肥為商品有機(jī)肥。有機(jī)物料樣品經(jīng)風(fēng)干粉碎后過1 mm篩備用，各種有機(jī)物料的基本性狀見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用室內(nèi)恒溫培養(yǎng)法。設(shè)對照（CK，不施有機(jī)肥）和不同有機(jī)物料共5個(gè)處理，每個(gè)處理33次重復(fù)。稱取土壤樣品200 g，按照施氮量 200 mg/kg土（以全氮計(jì)）施入供試有機(jī)物料，充分混勻后裝入不透明塑料瓶中，按田間最大持水量（WHC）的60%加入去離子水，用透氣保鮮膜封口，每2 d采用稱重法補(bǔ)充去離子水保持水分含量穩(wěn)定，于25℃恒溫條件下進(jìn)行培養(yǎng)。分別于培養(yǎng)后第0、3、7、15、30、45、60、75、90、120、150 d取樣，每次每處理取出3個(gè)重復(fù)，用于測定銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)碳含量。每次取樣后剩余樣品繼續(xù)培養(yǎng)。endprint

1.3 測定項(xiàng)目與方法

土壤和有機(jī)物料中有機(jī)碳采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定；硝態(tài)氮和銨態(tài)氮采用1 mol/L氯化鉀浸提（土水比為1∶5），全自動間斷化學(xué)分析儀（AUTOCHEM200）測定；有效磷采用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提（土水比為1∶20），鉬銻抗顯色-分光光度計(jì)法測定；速效鉀采用1 mol/L乙酸銨浸提（土水比為1∶10）-火焰光度計(jì)法測定。有機(jī)肥全氮、全磷、全鉀采用H2SO4-H2O2消解，定氮儀測定全氮，釩鉬黃顯色-分光光度計(jì)法測定全磷，火焰光度計(jì)法測定全鉀[5]。

礦質(zhì)氮釋放量（%）=（處理土壤礦質(zhì)氮-CK土壤礦質(zhì)氮）/施氮量×100，有效磷、速效鉀釋放量的計(jì)算同氮釋放量。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤礦質(zhì)氮的動態(tài)變化

2.1.1 土壤銨態(tài)氮的動態(tài)變化 由圖1可知，豆粕有機(jī)肥施入土壤后銨態(tài)氮含量迅速增加，培養(yǎng)初始時(shí)銨態(tài)氮已達(dá)47.07 mg/kg，為對照處理的10倍，在培養(yǎng)的3～15 d迅速下降，除了在第75～90 d銨態(tài)氮含量有所增加之外，其銨態(tài)氮含量一直維持在一個(gè)較低水平。菌渣Ⅰ和菌渣Ⅱ處理土壤銨態(tài)氮在培養(yǎng)的0～15 d內(nèi)呈逐漸增加趨勢，第15 d時(shí)銨態(tài)氮含量達(dá)到最高值，分別為28.92 mg/kg和21.19 mg/kg，之后迅速下降，維持在一個(gè)較低水平，第30 d至培養(yǎng)結(jié)束，菌渣處理和豆粕有機(jī)肥處理的土壤銨態(tài)氮含量與對照處理無明顯差異。糖渣處理對土壤銨態(tài)氮影響不大，除了在第45～60 d銨態(tài)氮有所增加外，整個(gè)培養(yǎng)期銨態(tài)氮與對照處理沒有明顯差異。

2.1.2 土壤硝態(tài)氮的動態(tài)變化 從圖2可知，豆粕有機(jī)肥施入土壤后增加了土壤硝氮態(tài)含量，整個(gè)培養(yǎng)過程硝態(tài)氮含量呈兩峰一谷狀變化， 第15 d時(shí)硝態(tài)氮含量最高，為133.46 mg/kg，第90 d達(dá)第二個(gè)高峰，硝態(tài)氮含量為120.48 mg/kg，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)比初始土壤硝態(tài)氮含量僅增加5.43%。 菌渣和糖渣處理在培養(yǎng)的0～30 d土壤硝態(tài)氮含量迅速下降，30～60 d維持一個(gè)平穩(wěn)水平，之后略有上升，但是仍明顯低于對照處理，整個(gè)培養(yǎng)期硝態(tài)氮含量都明顯低于對照土壤，說明菌渣和糖渣施入土壤后抑制了土壤氮素的礦化。

2.1.3 土壤礦質(zhì)氮動態(tài)變化 由圖3可知，糖渣、菌渣施入土壤后，整個(gè)培養(yǎng)時(shí)期礦質(zhì)氮釋放量均為負(fù)值，說明其施入土壤后抑制了土壤氮素的礦化，導(dǎo)致其礦質(zhì)氮含量明顯低于對照處理， 這可能是由于其C/N值比較高所致，糖渣碳氮比值為40，菌渣Ⅰ和菌渣Ⅱ碳氮比均為24。豆粕有機(jī)肥施入土壤后，初始的礦質(zhì)氮釋放量較大，為24.12%，整個(gè)培養(yǎng)期間土壤礦質(zhì)氮釋放量變化也比較緩慢，呈上升-下降-上升-下降趨勢，結(jié)束時(shí)礦質(zhì)氮釋放量占總施氮量的8.04%，低于培養(yǎng)初始值。

2.2 土壤有效磷的動態(tài)變化

施入土壤中的磷肥通過沉淀-溶解和吸附-解吸過程在土壤中進(jìn)行轉(zhuǎn)化[6]。由圖4看出，豆粕有機(jī)肥施入土壤后，土壤有效磷含量迅速增加，有效磷釋放量達(dá)100%以上，之后隨培養(yǎng)時(shí)間延長其釋放量逐漸下降，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)有效磷釋放量為75.96%，說明豆粕有機(jī)肥施入土壤后，土壤磷素先是被土壤微生物礦化后又逐漸被吸附固定。菌渣Ⅱ施入土壤后，土壤有效磷釋放量呈緩慢增加趨勢，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)有效磷釋放量占總施磷量的46%。糖渣對土壤有效磷的影響很小，整個(gè)培養(yǎng)期糖渣處理土壤有效磷釋放量僅在13%～17%，菌渣Ⅰ對土壤有效磷基本無影響。

2.3 土壤速效鉀的動態(tài)變化

由圖5可知，糖渣施入土壤對速效鉀含量的影響很小，其他處理都不同程度地提高了土壤速效鉀含量，整個(gè)培養(yǎng)過程中豆粕有機(jī)肥處理速效鉀釋放量一直維持在30%左右。菌渣Ⅰ、菌渣Ⅱ施入土壤后，除了開始時(shí)迅速增加了土壤速效鉀含量，整個(gè)培養(yǎng)過程速效鉀釋放量逐漸下降，鉀素固定作用大于礦化作用，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)其釋放量分別占總施鉀量的28.31%和17.34%，遠(yuǎn)低于開始時(shí)的57.36%和85.63%。

3 討論與結(jié)論

有機(jī)肥氮素釋放過程主要決定于有機(jī)肥的C/N值和氮含量[7，8]。在相同分解條件下， 供試物料C/N值不同， 分解量有較大的差異。李俊良等[9]研究指出， 有機(jī)肥料的C/N值與其氮素礦化率呈直線相關(guān)， C/N值低于17 時(shí)， 有機(jī)肥料開始釋放無機(jī)氮， 此值可作為有機(jī)肥料固定和礦質(zhì)化的臨界值。C/N值為14時(shí)可作為評價(jià)有機(jī)肥料是否供應(yīng)植物氮素的臨界值。本試驗(yàn)中豆粕有機(jī)肥C/N值為12.17，施入土壤后可以增加土壤礦質(zhì)氮含量，而且由于其銨態(tài)氮含量比較高，施入土壤后迅速提高了土壤銨態(tài)氮含量，培養(yǎng)開始時(shí)礦質(zhì)氮釋放量達(dá)24.12%，之后土壤礦質(zhì)氮的固定和礦化作用交替進(jìn)行，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)礦質(zhì)氮釋放量僅占總施氮量的8.04%。而糖渣C/N值為40，菌渣C/N值為24，均大于臨界值17，在整個(gè)培養(yǎng)過程中其礦質(zhì)氮含量始終低于對照處理，說明糖渣和菌渣對氮素的固定作用非常明顯，這正好與李俊良等[9]的研究相吻合。

本試驗(yàn)條件下，各處理有效磷的釋放規(guī)律不同。施入豆粕有機(jī)肥土壤有效磷含量迅速增加，有效磷釋放量達(dá)100%以上，之后隨培養(yǎng)時(shí)間延長其釋放量逐漸下降，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)有效磷釋放量為75.96%，這說明豆粕有機(jī)肥施入土壤后，土壤氮素和磷素先是被土壤微生物礦化后又逐漸被吸附固定。糖渣由于其氮含量比較低，使用量較大，所以帶入的有效磷量比較多，施入土壤后增加了土壤有效磷含量，但是培養(yǎng)時(shí)間長短對土壤有效磷含量基本無影響。菌渣Ⅱ施入土壤后，土壤有效磷釋放量呈增加趨勢，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)有效磷釋放量占總施磷量的46%。菌渣Ⅰ自身含磷量比較低，施入土壤對有效磷基本無影響。

有機(jī)肥料中鉀素一般以無機(jī)形態(tài)存在。溫明霞等[10]通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)研究了芥菜葉、水稻秸稈、小麥秸稈和油菜秸稈在土壤中的分解和養(yǎng)分釋放動態(tài)，結(jié)果表明，在30 d內(nèi)秸稈中的鉀能快速釋放到土壤中， 其有效性較高。本試驗(yàn)中，豆粕有機(jī)肥和菌渣施入土壤都可以提高土壤速效鉀含量，但是培養(yǎng)時(shí)間長短對豆粕有機(jī)肥料中鉀的釋放影響很小，當(dāng)菌渣Ⅰ、菌渣Ⅱ施入土壤后，其速效鉀釋放量隨培養(yǎng)時(shí)間延長逐漸下降，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)其釋放量分別占總施鉀量的28.31%和17.34%，遠(yuǎn)低于開始時(shí)的57.36%和85.63%。

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