腐植酸復(fù)合肥對石灰性土壤化學(xué)及生物性狀的影響

梅 穎 丁嘉寧 梁利寶

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 太谷 030801

化肥對人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)進(jìn)步有重要作用，但是隨著化肥用量增加，帶來的生態(tài)環(huán)境問題日益突出。腐植酸是一種廣泛存在于泥炭、褐煤、風(fēng)化煤中且富含多種官能團(tuán)（羧基、酚羥基、羰基等）的天然活性物質(zhì)，通過沖施、噴施、浸種等方式對作物生長和土壤改良起促進(jìn)作用[1]。化肥與腐植酸聯(lián)合施用不但能有效提高農(nóng)作物的綜合產(chǎn)量，減少肥料的使用量，還可以培肥改良土壤[2]。本文旨在研究腐植酸復(fù)合肥對土壤化學(xué)和生物性狀改善，探究腐植酸對土壤養(yǎng)分及生物活性的增效機(jī)理，從而為腐植酸復(fù)合肥生產(chǎn)應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤：本試驗(yàn)在山西省晉中市太谷區(qū)山西農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)場進(jìn)行，供試土壤類型為石灰性褐土，質(zhì)地為壤土，土壤肥力水平偏低（表1）。該區(qū)域?qū)倥瘻貛О霛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均氣溫7 ～11 ℃，年平均降水量555.2 mm，無霜期145 天左右。

供試肥料：常規(guī)復(fù)合肥為實(shí)驗(yàn)室提供，養(yǎng)分含量N-P2O5-K2O=20-18-5；腐植酸復(fù)合肥，在常規(guī)復(fù)合肥中摻混3%的礦物源腐植酸鉀（從風(fēng)化煤中提取），礦物源腐植酸鉀中總腐植酸含量50.5%，氧化鉀含量11.2%，pH 10.8。

供試作物：玉米，品種為“沃玉963 號”，生育期為125 天左右。播種密度約為3000 株/畝，株距0.4 m，行距0.5 m。

表1 供試土壤的化學(xué)性質(zhì)Tab.1 The chemical properties of tested soil

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)處理，分別是：腐植酸復(fù)合肥處理、常規(guī)復(fù)合肥處理、對照處理（不施肥）；試驗(yàn)小區(qū)面積為5 m×4 m，每個(gè)處理重復(fù)3 次，隨機(jī)區(qū)組排列。每個(gè)施肥處理均施入等量的氮磷鉀，各施肥處理施肥量均為675 kg/hm2，腐植酸鉀的養(yǎng)分含量忽略不計(jì)。全部肥料均作為底肥一次性撒施，玉米于2019 年4 月28 日播種，9 月15 日收獲。分別在玉米苗期（5 月20 日）、灌漿期（8 月5 日）、收獲期（9 月10 日）對土壤采樣。采樣位置為根系附近，深度均為0 ～20 cm。

1.3 測定指標(biāo)及方法[3]

土壤樣品采集后立即進(jìn)行土壤微生物數(shù)量（平板培養(yǎng)法）、土壤酶活性的測定，剩余土壤樣品風(fēng)干后進(jìn)行養(yǎng)分分析。土壤有機(jī)質(zhì)采用油浴加熱法；土壤全氮采用凱氏定氮法；土壤全磷和速效磷采用鉬銻抗比色法；土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮采用流動(dòng)分析儀測定（AA3 型）；土壤脲酶采用靛酚藍(lán)比色法；土壤磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法。土壤樣品前處理、測定均在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院土壤農(nóng)化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

玉米產(chǎn)量采用計(jì)重法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，差異顯著性分析采用SPSS 19.0 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量的影響

從表2 中可以看出，腐植酸復(fù)合肥處理與常規(guī)復(fù)合肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷差異均不顯著，主要是因?yàn)槭┤氲牡⒘尊B(yǎng)分的量是相等的。土壤有機(jī)質(zhì)含量，在苗期和灌漿期施肥與對照處理無顯著差異，在收獲期則達(dá)到了顯著差異。在苗期，施肥處理全氮、全磷與對照處理差異顯著，隨著生育期延長，土壤養(yǎng)分逐漸降低，施肥與對照處理間差異逐漸減小。

2.2 不同施肥處理對土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷含量的影響

從表3 中可以看出，在整個(gè)生育期2 個(gè)施肥處理的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷含量均顯著高于對照處理，在苗期腐植酸復(fù)合肥處理的銨態(tài)氮、速效磷顯著高于常規(guī)復(fù)合肥處理，灌漿期和收獲期則差異不顯著。在整個(gè)生育期，2 個(gè)施肥處理的硝態(tài)氮含量差異始終不顯著。

表2 不同施肥處理對土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量的影響Tab.2 Effects of different fertilization treatments on the contents of soil organic matter,total nitrogen and total phosphorus g/kg

表3 不同施肥處理對土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷含量的影響Tab.3 Effects of different fertilization treatments on the contents of soil ammonium nitrogen,nitrate nitrogen and available phosphorus mg/kg

2.3 不同施肥處理對土壤酶活性的影響

從表4 中可以看出，在灌漿期、收獲期腐植酸復(fù)合肥處理較常規(guī)復(fù)合肥處理顯著降低了脲酶活性，降幅分別達(dá)到了11.43%、10.23%；腐植酸復(fù)合肥處理的脲酶活性與對照處理差異不顯著。2 個(gè)施肥處理均不同程度地提高了酸性磷酸酶活性，在灌漿期差異顯著，增幅為11.58%～15.07%，腐植酸復(fù)合肥處理效果最明顯。

表4 不同施肥處理對土壤酶活性的影響Tab.4 Effects of different fertilization treatments on the activity of soil enzyme

2.4 不同施肥處理對土壤微生物數(shù)量的影響

從表5 中可以看出，不同施肥處理的土壤細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量較對照處理均有增加，原因可能是施肥為微生物生長繁殖提供了養(yǎng)分。其中玉米苗期、灌漿期的細(xì)菌數(shù)量與對照處理差異顯著，玉米苗期、收獲期的真菌數(shù)量與對照處理差異顯著，玉米苗期、灌漿期、收獲期放線菌數(shù)量與對照處理差異顯著。玉米灌漿期不同種類微生物數(shù)量大多高于苗期、收獲期。玉米灌漿期、收獲期腐植酸復(fù)合肥處理土壤細(xì)菌數(shù)量顯著高于常規(guī)復(fù)合肥處理，增幅分別為16.76%、12.78%，苗期差異不顯著。2 個(gè)施肥處理的土壤真菌、放線菌數(shù)量差異均不顯著。

表5 不同施肥處理對土壤微生物數(shù)量的影響Tab.5 Effects of different fertilization treatments on the quantity of soil microorganism

2.5 不同施肥處理對玉米產(chǎn)量的影響

從表6 中可以看出，與對照處理相比，不同施肥處理顯著地增加了玉米產(chǎn)量，但2 個(gè)施肥處理間差異不顯著。

表6 不同施肥處理對玉米產(chǎn)量的影響Tab.6 Effects of different fertilization treatments on the yeild of maize kg/hm2

3 結(jié)論與討論

與對照相比，腐植酸復(fù)合肥處理和常規(guī)復(fù)合肥處理均顯著地提高了土壤養(yǎng)分、酶活性、微生物數(shù)量和玉米產(chǎn)量。腐植酸復(fù)合肥處理較常規(guī)復(fù)合肥處理顯著地提高了玉米苗期土壤銨態(tài)氮、速效磷含量，增幅分別達(dá)到了9.73%、16.84%，灌漿期、收獲期的細(xì)菌含量增幅分別為16.76、12.78%，顯著地降低了玉米灌漿期、收獲期土壤脲酶活性，降幅分別為11.43%、10.23%。

相比常規(guī)復(fù)合肥，腐植酸復(fù)合肥中的腐植酸含有酸性官能團(tuán)和巨大的陽離子代換量，發(fā)揮了與氮、磷、鉀結(jié)合效應(yīng)，尤其是與磷酸鹽的競爭效應(yīng)，增強(qiáng)了土壤的保肥能力[4]。從本研究結(jié)果看，腐植酸復(fù)合肥處理提高了土壤酸性磷酸酶活性，土壤速效磷的含量也得到了提高。分析機(jī)理可能是酸性磷酸酶加速有機(jī)磷脫磷速率，從而提高土壤速效磷含量[5]。

本研究中腐植酸復(fù)合肥處理顯著降低了玉米灌漿期、收獲期土壤脲酶活性，脲酶是一類可以促進(jìn)尿素水解轉(zhuǎn)化為氨的土壤主要酶之一。腐植酸在前期可以通過抑制脲酶活性來降低尿素的分解，以此來降低因氨的揮發(fā)而導(dǎo)致的氮素?fù)p失，從而提高氮素的緩釋效能。后期，腐植酸對土壤脲酶抑制效果則不顯著，甚至有促進(jìn)作用。但是張務(wù)帥等[6]研究表明，腐植酸復(fù)合肥可以提高蘋果樹土壤脲酶的活性，可能與腐植酸使用量、土壤和作物類型不同有關(guān)，也有研究表明這可能是因?yàn)楦菜嵛唇?jīng)活化引起的[7]。從整個(gè)玉米生育期來看，施肥處理的脲酶活性表現(xiàn)出前期低、中期高、后期低的倒“V”型變化趨勢，其變化規(guī)律與土壤微生物數(shù)量相似，原因是脲酶主要是由土壤微生物分泌的。這說明腐植酸復(fù)合肥有“先控后促”的作用，這與作物不同生育期對養(yǎng)分的不同需求變化相吻合。

本試驗(yàn)研究得出，腐植酸復(fù)合肥對土壤細(xì)菌的促進(jìn)作用最明顯，真菌和放線菌的促進(jìn)效果一般，這與劉蘭蘭等[5]的研究結(jié)果較為一致。

綜上結(jié)果表明，復(fù)合肥添加礦物源腐植酸后對土壤養(yǎng)分和生物活性有一定的增效作用。但本試驗(yàn)對土壤理化指標(biāo)的測定不夠系統(tǒng)，如未對土壤全鉀、速效鉀、酸堿度等指標(biāo)進(jìn)行測定，未對土壤酶活性與氮形態(tài)進(jìn)行相關(guān)性分析，在今后的研究中會(huì)加強(qiáng)這方面的研究。