生物有機(jī)肥對新整治土地地力的提升效果

楊鴻 郭建芳 楊蒼玲 余建新 李成學(xué)

摘要：為探索施用生物有機(jī)肥對新整治土地土壤肥力的影響，實(shí)現(xiàn)耕地土壤肥力最大程度提升。通過2016年云南省馬龍縣舊縣鎮(zhèn)花龍?zhí)兜挠衩状筇锓市Ρ仍囼?yàn)，分析了玉米生育期內(nèi)不同施肥處理下土壤中氮、磷、鉀含量的變化情況。結(jié)果表明：（1）處理3土壤養(yǎng)分含量明顯高于CK和CK1，在6月處理3的土壤全氮含量、全磷含量、全鉀含量分別比CK和CK1提升51%和20%、7%和3%、10%和3%;在9月處理3全氮、全鉀含量與CK和CK1相比分別提升59%和26%、9%和1%，全磷含量比CK提升6%，比CK1降低7%。（2）與CK1相比，處理1肥效緩慢而持久，處理2對土壤的肥力提升效果則表現(xiàn)為迅速穩(wěn)定，為土壤提供更多養(yǎng)分。結(jié)果顯示，施用生物有機(jī)肥對新整治土地地力的提升效果最好，為土壤提供了全面充分而持久的養(yǎng)分，能有效提升土壤肥力，生物有機(jī)肥的施用對新整治土地土壤性狀的改良有積極作用。

關(guān)鍵詞：新整治土地;生物有機(jī)肥;土壤肥力;土壤全氮含量;土壤全磷含量;土壤全鉀含量

中圖分類號： S147.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2020）13-0281-04

收稿日期：2019-07-22

基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)（國土資源）科研專項(xiàng)（編號：201511003-3）。

作者簡介：楊鴻（1996—），女，云南麗江人，碩士研究生，主要從事土地資源利用與保護(hù)相關(guān)研究。E-mail：1243006704@qq.com。

通信作者：李成學(xué)，碩士，副教授，主要從事土地資源管理、肥料與植物營養(yǎng)等相關(guān)研究。E-mail：li_chx0309@ynau.edu.cn。耕地是人類賴以生存的基本條件，人口持續(xù)增長使糧食需求逐漸擴(kuò)大，這為我國耕地資源短缺問題帶來了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，解決、改善耕地質(zhì)量問題成為影響國家發(fā)展的重要因素。近年來，我國采取了多種科學(xué)技術(shù)措施用于改善耕地質(zhì)量，雖然耕地?cái)?shù)量有所增加，但耕地質(zhì)量的提升效果卻不太理想，主要表現(xiàn)在表層土壤太薄、有機(jī)質(zhì)含量偏低、心/底土裸露、土壤結(jié)構(gòu)不良、土壤養(yǎng)分不均衡等方面[1]。目前，以穩(wěn)定耕地?cái)?shù)量為基礎(chǔ)、提高耕地質(zhì)量為核心，確保糧食安全是我國土地整治的主要任務(wù)。土壤肥力反映了土地的許多基本特性，科學(xué)全面地評價(jià)土壤肥力是監(jiān)測耕地質(zhì)量的基礎(chǔ)[2]。有機(jī)肥是培肥土壤的有效措施[3]，生物有機(jī)肥作為生物技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一類重要肥源[4]，其以人類生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的廢料為原料進(jìn)行再利用，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。趙紅等研究表明，短期施用生物有機(jī)肥或有機(jī)無機(jī)肥可提高土壤有機(jī)碳含量與土壤碳庫管理指數(shù)，有利于土壤質(zhì)量提高，改善土壤肥力[5-6]，同時(shí)生物有機(jī)肥的施用能夠?qū)p度或中度鹽堿土進(jìn)行改良，降低土壤pH值，釋放更多活性物質(zhì)，有利于土壤理化性質(zhì)改善[7]。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，以及可持續(xù)性生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的深入，對生物有機(jī)肥改良土壤肥力提出了更高的要求。目前，對施用生物有機(jī)肥對作物生理特性、產(chǎn)量等影響的研究[8-9]居多，而在玉米生育期內(nèi)土壤全氮、全磷、全鉀含量變化的研究甚少。在此研究背景下，以新整治土地為研究主體探究不同施肥條件下土壤肥力的提升情況，可最直接快速了解如何改善耕地質(zhì)量。因此，本試驗(yàn)以利用生物有機(jī)肥如何改善土壤肥力為重心，以期通過精準(zhǔn)改善土地地力進(jìn)而提高土地利用率，為生物有機(jī)肥的推廣應(yīng)用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于云南省馬龍縣舊縣街道花龍?zhí)叮０? 940 m，年平均氣溫為13.2 ℃，年降水量為 1 020 mm，土壤類型為紅壤，適合種植烤煙、玉米、水稻、馬鈴薯、蔬菜等農(nóng)作物。

新整治后土壤基本狀況：全氮含量為 1.051 g/kg，全磷含量為0.57 g/kg，全鉀含量為9.64 g/kg。

1.2試驗(yàn)材料

供試作物：玉米品種為雙玉88。

供試肥料：尿素（N含量為46.4%），普鈣（P2O5含量為14%），硫酸鉀（K2O含量為25%），豬糞（N含量為2.4%，P2O5含量為1.6%，K2O含量為1.7%），生物有機(jī)肥（有效活菌數(shù)≥0.2億CFU/g，有機(jī)質(zhì)含量≥45%，腐植酸含量≥8%，總養(yǎng)分含量≥5%，含水量≤30%）。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共設(shè)立5個(gè)處理，分別為CK（不施肥）、CK1[單施化肥（施尿素52 kg/hm2，普鈣64 kg/hm2，硫酸鉀72 kg/hm2）]、處理1[單施豬糞（施用量為 7 500 kg/hm2）]、處理2[化肥與豬糞配施（施尿素26 kg/hm2，普鈣32 kg/hm2，硫酸鉀36 kg/hm2，豬糞3 750 kg/hm2）]、處理3[施生物有機(jī)肥（施用量為 7 500 kg/hm2）]。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，共15個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)間設(shè)梗以減小各小區(qū)間的相互影響。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積均為16 m2（4 m×4 m），采用完全隨機(jī)排列，并在試驗(yàn)區(qū)四周設(shè)立保護(hù)行。

于2016年4月中旬播種玉米，在播種前將肥料施入土壤深度為0～20 cm的耕作層，其他管理措施與大田作物制種玉米保持一致。于2016年9月底收獲，在6—9月在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)采集耕層土壤1 kg，獨(dú)立分袋包裝并標(biāo)號，在室內(nèi)自然風(fēng)干。

1.4測定項(xiàng)目與方法

土壤全氮含量采用半微量凱氏定氮法測定，土壤全磷含量采用氫氧化鈉熔融鉬銻抗比色法測定，土壤全鉀含量采用氫氧化鈉熔融-火焰光度計(jì)法測定[10]。

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0進(jìn)行方差和顯著性分析;運(yùn)用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和作圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同處理對土壤氮素含量變化的影響

氮素作為蛋白質(zhì)的組成成分，對植株的生長發(fā)育起著決定性的作用[11]。土壤的全氮含量可在一定程度上反映土壤的肥力。

從圖1可知，6月所有處理的全氮含量都較高，這是因?yàn)榉柿蟿偸┤胪寥啦痪茫魑锷形创罅课胀寥乐械牡亍６?月、8月幾乎所有處理土壤全氮含量均下降;這是由于在7月、8月作物處于生長發(fā)育的高峰期，對土壤養(yǎng)分需求增大，同時(shí)可能由于土壤條件適合微生物的生長繁殖，隨著微生物數(shù)量的增加，微生物會與作物一起吸收利用土壤中的氮素，最終導(dǎo)致土壤氮素含量下降。在9月，除處理1、處理2外的所有處理全氮含量均有所提升，可能由于有機(jī)質(zhì)大量分解使氮素重新回到土壤中，從而使土壤中全氮含量有所增加。

總體來看，與其他處理相比，處理3在整個(gè)植物營養(yǎng)期土壤全氮含量都最高，說明單施生物有機(jī)肥已經(jīng)能為作物生長提供足夠的氮素營養(yǎng)，且供肥能力持久而穩(wěn)定。與CK1相比，處理1在6月、7月土壤全氮含量較低，在8月處理1土壤全氮含量的上升趨勢則較快，說明單施化肥供肥具有速效性，而單施豬糞供肥遲緩但較為持久。與CK1和處理1相比，處理2在整個(gè)植物營養(yǎng)期土壤全氮含量都較高，說明豬糞與化肥配施較兩者單施更能在作物生長高峰期為作物生長提供所需氮素，且后續(xù)養(yǎng)分也較為充足。

由表1可知，處理3土壤全氮含量最高。在6月，處理3土壤全氮含量較CK、CK1、處理1、處理2分別提高51%、20%、25%、19%，在7月分別提高48%、26%、25%、20%，在8月分別提高67%、28%、25%、25%，在9月分別提高60%、26%、31%、27%。表明生物有機(jī)肥提高了土壤中氮素的含量，為作物生長所需氮素提供了保障，并且可能由于生物有機(jī)肥中大量微生物的存在加快了有機(jī)質(zhì)的分解，釋放出了更多的氮素。與CK相比，處理1、處理2的土壤全氮含量，在6月分別提高21%、28%，在7月分別提高18%、23%，在8月分別提高33%、33%，在9月分別提高21%、26%，大體表現(xiàn)為處理2>處理1>CK。處理1、處理2與CK1無顯著性差異。說明與單施豬糞相比，單施化肥供肥迅速，作物在生長初期就能吸收足夠養(yǎng)分，而豬糞中含有大量有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)分解需要一定的時(shí)間，因此供肥相對緩慢但更為持久。化肥與豬糞配施則在作物生長初期、高峰期、后期都更能為作物提供一定的氮素。

2.2不同處理對土壤中磷素的影響

磷是植物必需的營養(yǎng)元素之一，在植物體中的含量僅次于氮和鉀，一般在種子中含量較高。磷對植物營養(yǎng)有重要的作用，土壤中磷素含量也影響著植物體光合作用、呼吸作用、能量儲存和傳遞、細(xì)胞分裂等其他過程，充足的磷素能促進(jìn)早期根系的形成和生長，提高植物適應(yīng)外界環(huán)境條件的能力[12]。

由圖2可知，所有處理的土壤全磷含量變化趨勢與土壤全氮含量變化趨勢大致相同。

在6月，與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤全磷含量分別提高4%、4%、7%，表現(xiàn)為處理3>處理1=處理2>CK。與CK1相比，處理3土壤中全磷含量提高3%，表現(xiàn)為處理3>CK1=處理1=處理2。說明生物有機(jī)肥在施肥后不久就能迅速影響土壤中磷素的交換與循環(huán)，使土壤中儲備較多的磷素待作物使用。CK1、處理1和處理2土壤中全磷含量大致相同，可能是由于肥料剛施入土壤中分解率大致相同。

在7月，所有處理的土壤全磷含量均下降，這是作物生長發(fā)育吸收土壤中磷素所致，其下降幅度分別為6%、4%、4%、5%、9%。與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤中全磷含量分別提高5%、4%、4%，表現(xiàn)為處理1>處理2=處理3>CK。與CK1相比，處理2、處理3土壤中全磷含量分別減少2%、2%，表現(xiàn)為處理1=CK1> 處理2=處理3。處理3土壤全磷含量迅速下降，說明作物對土壤中磷素的吸收效果較好，生物有機(jī)肥能夠促進(jìn)作物吸收利用土壤中的磷素。

在8月，CK、處理1和處理3中土壤全磷含量呈上升趨勢，增幅分別為2%、4%、5%，表現(xiàn)為處理3>處理1>CK。CK1和處理2中土壤全磷含量均下降2%。與CK相比，處理1、處理3土壤中全磷含量均提高8%，表現(xiàn)為處理1=處理3>處理2=CK。與CK1相比，處理1、處理3土壤中全磷含量均提高5%，處理2下降2%，表現(xiàn)為處理1=處理3>CK1>處理2。

在9月，與8月相比CK1土壤全磷含量呈上升趨勢且含量最高，其他處理土壤全磷含量均下降，處理1、處理2、處理3土壤全磷含量分別比CK1減少5%、10%、7%，表現(xiàn)為CK1>處理2>處理3>處理1。可能是由于單施化肥處理施入的普鈣中，磷酸根和酸性土壤中的一些陽離子（如鐵離子和鋁離子）結(jié)合成難溶的磷酸鹽，使得這部分磷素被土壤固定，難以被當(dāng)季作物利用。與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤中全磷含量分別提高7%、2%、7%，表現(xiàn)為處理1=處理3>處理2>CK。

由處理3的總體變化趨勢可以看出，施入生物有機(jī)肥不單只為作物直接提供一定量的磷素，可能還為土壤微生物的繁殖創(chuàng)造了有利條件，進(jìn)而促進(jìn)并改善了土壤養(yǎng)分平衡，同時(shí)在玉米生長后期土壤含磷量升高，說明生物有機(jī)肥不僅為作物提供了一定量磷素，而且可能促進(jìn)了土壤中難溶性磷的轉(zhuǎn)化。

2.3不同處理對土壤中鉀素的影響

鉀是一種大量元素，對植物的生長、發(fā)育都起著至關(guān)重要的作用。鉀能提高玉米的蛋白質(zhì)、維生素C含量，也能明顯提高作物的抗性，土壤中鉀的含量可表征植物的健康情況[13]。

由圖3可知，所有處理的土壤全鉀含量變化趨勢及其原因與土壤全氮含量變化趨勢大致相同。

在6月，所有處理土壤全鉀含量均無顯著性差異。與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤中全鉀含量分別提高5%、10%、10%，表現(xiàn)為處理2=處理3>處理1>CK。與CK1相比，處理1土壤中全鉀含量減少2%，處理2、處理3均提高3%，表現(xiàn)為處理2=處理3>CK1>處理1。說明施肥后作物

生長初期化肥與有機(jī)肥配施分解速率可能較快，使土壤中鉀素含量高，為作物后續(xù)生長發(fā)育作準(zhǔn)備。而施用生物有機(jī)肥在6月土壤中全鉀含量也較高，說明生物有機(jī)肥能夠有效提升土壤中鉀素。

在7月，所有處理土壤全鉀含量均無顯著性差異，且與6月相比全鉀含量均下降，這是由于作物生長發(fā)育吸收土壤中鉀素所致，其下降幅度分別為0.3%、3%、6%、9%、5%。與CK相比，處理1土壤中全鉀含量減少1%，處理3提高5%，表現(xiàn)為處理3>處理2=CK>處理1。與CK1相比，處理1、處理2土壤中全鉀含量分別降低5%、4%，處理3提高1%，表現(xiàn)為處理3>CK1>處理2>處理1。其中，處理3土壤全鉀含量最高，分別比CK、CK1、處理1、處理2高5%、1%、6%、5%，說明生物有機(jī)肥在作物生長期內(nèi)能持續(xù)為土壤提供充沛的鉀素，為作物生長發(fā)育提供了營養(yǎng)基礎(chǔ)。

在8月，所有處理土壤中全鉀含量均無顯著性差異，與7月相比呈上升趨勢。與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤中全鉀含量分別提高4%、13%、12%，表現(xiàn)為處理2>處理3>處理1>CK。與CK1相比，處理1土壤中全鉀含量減少4%，處理2、處理3分別提高2%、1%，表現(xiàn)為處理2>處理3>CK1> 處理1。

在9月，處理3土壤中全鉀含量比CK提高9%，說明生物有機(jī)肥能夠提升土壤中全鉀含量，作物收獲后不再吸收土壤中鉀素，剩余鉀素將會留在土壤中。與8月相比，CK、處理1、處理2、處理3土壤中全鉀含量均呈下降趨勢，其下降幅度分別為1%、1%、3%、3%。

由處理3的總體變化趨勢可以看出，施入生物有機(jī)肥不單是為作物直接提供一定量的鉀素，可能還為土壤微生物的繁殖創(chuàng)造了有利條件，進(jìn)而促進(jìn)改善了土壤中的養(yǎng)分平衡，同時(shí)在作物生長的后期能創(chuàng)造一個(gè)土壤含鉀量升高的趨勢，說明生物有機(jī)肥供肥能力強(qiáng)且肥效持久。

綜上所述，土壤養(yǎng)分含量表現(xiàn)為生物有機(jī)肥>化肥與有機(jī)肥配施>單施化肥>單施有機(jī)肥>CK，這與劉斌等的研究結(jié)果[14]一致，即施入生物有機(jī)肥，能有效提高土壤中的養(yǎng)分含量。羅興錄等研究表明，生物有機(jī)肥通過活化土壤養(yǎng)分從而改善土壤理化性狀，增加土壤的養(yǎng)分含量[15-16]，本試驗(yàn)中通過對土壤全氮含量、全磷含量、全鉀含量各時(shí)期的增幅分析，得出生物有機(jī)肥在提升養(yǎng)分方面效果凸顯。

3結(jié)論

生物有機(jī)肥能全面提升土壤中全氮含量、全磷含量、全鉀含量，能充分發(fā)揮其肥效，改善了土壤中營養(yǎng)元素的交換與循環(huán)，使養(yǎng)分充盈，生物有機(jī)肥的施用將對新整治土地土壤性狀的改良起到積極作用。

單施有機(jī)肥肥效緩慢而持久。由于有機(jī)肥分解速率較慢，在施肥后不久作物生長前期所提供養(yǎng)分不如單施化肥所提供的多，但單施有機(jī)肥在作物生長后期供肥能力比單施化肥強(qiáng)。

有機(jī)肥與化肥配施對土壤的肥力提升效果更好，可為土壤提供更多的氮、鉀、磷，在前期能為土壤提供一定的養(yǎng)分，在后期有機(jī)肥與化肥配施對地力的提升效果比較穩(wěn)定。

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