不同培肥措施對生土快速熟化的影響

馬增輝， 韓霽昌*， 張瑞慶，2

(1. 陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西地建土地工程技術研究院，國土資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室，陜西西安 710075；2. 西北農林科技大學資源與環境學院，陜西楊凌 712100)

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不同培肥措施對生土快速熟化的影響

馬增輝1， 韓霽昌1*， 張瑞慶1，2

(1. 陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西地建土地工程技術研究院，國土資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室，陜西西安 710075；2. 西北農林科技大學資源與環境學院，陜西楊凌 712100)

[目的]為實現生土快速改良。[方法]通過定點田間試驗，探索了不同培肥模式對土壤物理、化學與生物學性狀的影響。[結果]綠肥處理、綠肥結合化肥處理、綠肥結合有機肥處理3年后土壤水穩性團聚體含量從15.13%分別提高到17.29%、16.29%和19.16%，土壤有機質含量從6.28%分別提高到7.05%、7.28%和7.48%，土壤呼吸強度從10.43 mg/(kg·d)分別提高到16.35、17.02和21.42 mg/(kg·d)。[結論]從長效機制來看，對于黃土狀母質發育的待復墾生土，采取綠肥結合有機肥處理措施的土壤培肥效果最優。

生土熟化；土壤；綠肥；有機肥

隨著我國社會發展，工程建設過程大量的表土資源被破壞。在土地復墾過程中，土壤的快速熟化成為恢復土地生產力的關鍵[1]，也是實現區域農業可持續發展的關鍵[2]。當前，關于施肥對土壤物理、化學與生物學性狀的影響已開展大量研究。化學肥料的施用可實現土壤氮、磷、鉀等植物營養元素含量的迅速提高[3]，保障土壤基本肥力，但是化肥的使用并未從長效上根本解決土壤質量的提升問題[4]，甚至隨著化學肥料的過度使用，引發一系列的土壤理化性質惡化，導致土壤質量下降的現象[5]。因此，如何從根本上解決生土的快速熟化及其土地復墾的可持續性發展成為研究者的重要任務。有學者指出，通過有機肥措施對土壤進行培肥，可以增加土壤有機質含量，改善土壤物理結構，提高土壤緩沖能力，有效地調節與土壤退化和土壤生產力有關的一系列土壤過程[6]。有研究認為，綠肥種植方式可以提高土壤松結態腐殖質、穩結態腐殖質以及緊結態腐殖質含量，提高土壤質量水平[7]。當前，對于綠肥與有機肥料施用對土壤快速熟化影響的研究方向較單一，研究主要集中在培肥措施對土壤某一理化指標的影響，對于培肥方式對土壤物理、化學與生物學指標的影響研究鮮見報道[8]。筆者系統研究在不同培肥措施下土壤物理、化學與生物學性狀，以期為更加高效、合理地培肥土壤與復墾土地的穩定、可持續提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料 試驗地點在陜西省渭南市澄城縣許莊觀測站。供試土壤為黃土狀母質發育的待復墾生土。供試土壤基本理化性質為：容重1.43 g/cm3,飽和導水率20.62 cm/d,田間持水量0.27 cm3/cm3,水穩性團聚體比例14.8%,有機質含量6.15 g/kg,土壤呼吸強度10.28 mg/kg。供試肥料為有機肥與化肥，養分含量見表1。

表1 供試肥料養分含量 %

1.2 試驗設計 試驗共設4個處理：CK棄置；A綠肥(紫花苜蓿)；B綠肥(紫花苜蓿)+化肥(75 000 kg/hm2)；C綠肥(紫花苜蓿)+有機肥(300 000 kg/hm2)。每個處理按照隨機原則布設，3個重復。每個處理實施定點動態監測，監測時間點為每年9月1日。

1.3 測定方法 容重測定采用環刀法；導水率測定采用變水頭裝置的飽和導水率儀；田間持水量測定采用小區灌水法；水穩性團聚體測定采用濕篩法；有機質含量測定采用重鉻酸鉀容量法；土壤呼吸強度測定采用森林土壤呼吸強度測定標準。

1.4 數據分析方法 所有數據采用Excel軟件處理。多重比較統計分析由SAS 8.0數據統計軟件完成。

2 結果與分析

2.1 不同培肥措施對土壤容重的影響 土壤容重主要取決于土壤孔隙和土壤固體的數量，能很好地反映土壤孔隙與通氣狀況，是土壤物理性狀的重要參考指標之一。良好的土壤通氣狀況更有利于植物的生長。從表2可以看出，在時間尺度上，CK、A處理土壤容重保持相對穩定；B處理土壤容重呈現上升趨勢，這可能與化肥使用導致的土壤板結有關；C處理土壤容重呈現逐步降低趨勢，這可能與綠肥種植與有機肥料的施用有關。處理間的統計分析結果顯示，不同的處理方式并未對土壤容重產生顯著性影響。

表2 不同培肥措施下土壤容重狀況 g/cm3

2.2 不同培肥措施對土壤飽和導水率的影響 土壤飽和導水率是在土壤被水飽和時，單位水勢梯度下、單位時間內通過單位面積的水量。它是土壤質地、容重、孔隙分布特征的函數。土壤飽和導水率是土壤重要的物理性質之一，對于農田灌溉與排水設計具有重要意義。從表3可以看出，在時間尺度上，CK、A處理與B處理土壤飽和導水率保持相對穩定；C處理呈現增大趨勢。處理間的統計分析結果顯示，C處理與CK、A處理、B處理差異在0.05水平顯著。綠肥(紫花苜蓿)結合有機肥的處理措施對于改善土壤的透水狀況效果明顯。

表3 不同培肥措施下土壤飽和導水率狀況 cm/d

2.3 不同培肥措施對土壤田間持水量的影響 田間持水量體現了土壤能夠穩定保持的懸著水最大量，是土壤對于水分涵養的重要參照指標之一。從表4可以看出，在時間尺度上，CK、A處理與B處理土壤田間持水量保持相對穩定，C處理土壤田間持水量呈現逐步升高的趨勢。處理間的統計分析結果顯示，2年內不同的處理方式并未對土壤容重產生顯著性影響，第3年C處理與CK、A處理、B處理差異在0.05水平顯著。綠肥(紫花苜蓿)結合有機肥的處理措施比土地棄置、單純的綠肥種植或綠肥種植結合化肥的方式更能顯著提高土壤田間持水量。

表4 不同培肥措施下土壤田間持水量狀況 cm3/cm3

2.4 不同培肥措施對土壤水穩性團聚體的影響 水穩性土壤團聚體反映了土壤物理質量狀況水平，是土壤結構穩定性的關鍵性指標之一。從表5可以看出，在時間尺度上，CK、A處理、B處理與C處理水穩性土壤團聚體含量均呈現上升趨勢。處理間的統計分析結果顯示，不同的處理方式對水穩性土壤團聚體含量的影響已經在第1年體現，水穩性土壤團聚體含量大小順序為C處理>A處理>B處理>CK。總體看來，A處理、B處理與C處理土壤團聚體含量相對于CK顯著提高，說明綠肥(紫花苜蓿)種植培肥土壤方式對于提高土壤水穩性團聚體含量有顯著效果；C處理與B處理差異在0.05水平顯著，說明有機肥料化學肥料對提高水穩性土壤團聚體含量的效果更明顯。

表5 不同培肥措施下水穩性土壤團聚體含量狀況 %

2.5 不同培肥措施對土壤有機質含量的影響 從表6可以看出，在時間尺度上，A處理、B處理與C處理土壤有機質含量均呈現上升趨勢；CK土壤有機質含量保持相對穩定。處理間的統計分析結果顯示，不同的處理方式對土壤有機質含量的影響已經在第1年體現，整體土壤有機質含量大小順序為C處理>B處理>A處理>CK。總體看來， A處理、B處理和C處理土壤有機質含量相對于CK顯著性提高，說明綠肥(紫花苜蓿)種植培肥土壤方式對于提高土壤有機質含量有顯著效果；C處理與A處理差異在0.05水平顯著，說明有機肥的施用對于提高土壤有機質含量有顯著的積極作用；B處理與C處理土壤有機質含量的顯著性差異在第3年體現，反映出有機肥料比化學肥料具備長效和穩定的提高土壤有機質含量效果。

表6 不同培肥措施下土壤有機質含量狀況 %

2.6 不同培肥措施對土壤呼吸強度的影響 土壤呼吸強度是土壤熟化程度的重要指標，是土壤物理、化學與生物學性狀的綜合體現，更能直觀地反映出土壤微生物活性與酶活性狀況。從表7可以看出，在時間尺度上，A處理、B處理與C處理土壤呼吸強度均呈現上升趨勢，CK土壤呼吸強度保持相對穩定。處理間的統計分析結果顯示，不同的處理方式對土壤呼吸強度的影響已經在第1年體現，土壤呼吸強度大小順序為C處理>B處理>A處理>CK。總體看來，A處理、B處理與C處理土壤呼吸強度相對于CK顯著性提高，說明綠肥(紫花苜蓿)種植培肥土壤方式對于提高土壤呼吸強度有顯著效果；C處理、B處理和A處理差異在0.05水平顯著，說明綠肥(紫花苜蓿)結合有機肥的處理措施提高土壤呼吸強度的效果更明顯。

表7 不同培肥措施下土壤呼吸強度狀況 mg/(kg·d)

3 結論與討論

研究表明，綠肥種植、綠肥結合有機肥的處理措施和綠肥結合化肥的處理措施對于土壤容重、飽和導水率與田間持水量的改善呈現出良好的趨勢，但在短時間內并無明顯效果，對于水穩性土壤團聚體含量、土壤有機質含量與土壤呼吸強度的提升具有明顯的積極作用。通過3年的土壤培肥試驗， 綠肥種植、綠肥結合有化肥和綠肥結合有機肥的處理使得土壤水穩性團聚體含量從15.13%分別提高到17.29%、16.29%和19.16%，分別提高了14.27%、7.67%和18.96%；土壤有機質含量從6.28%分別提高到7.05%、7.28%和7.48%，分別提高了12.26%、15.92%和19.10%；土壤呼吸強度從10.43 mg CO2/(kg·d)分別提高到16.35、17.02和21.42 mg/(kg·d)，分別提高了56.75%、63.18%和105.36%。

從長效機制來看，對于黃土狀母質發育的待復墾生土，綠肥結合有機肥措施的土壤培肥效果優于綠肥結合化肥的種植措施，更優于單純的綠肥種植措施。水穩性土壤團聚體含量的提高可能與綠肥根系分泌物與土壤培肥措施有效提高土壤有機質含量有關。有機肥與綠肥是土壤有機質的重要來源。因此，有機肥和綠肥措施對于提高土壤的有機質含量具有積極的、重要的作用。土壤呼吸強度與土壤微生物活性狀況密切相關。黃土母質生土由于土壤養分貧瘠，微生物對外源供給營養物質反應敏感，呈現出土壤呼吸強度的迅速增加。

[1] 黃懿梅,安韶山,曲東,等.黃土丘陵區植被恢復過程中土壤酶活性的響應與演變[J].水土保持學報, 2007, 21(1):152-155.

[2] 任全,單武雄,肖潤林,等.不同施肥措施對紅壤丘陵茶園土壤酶活性及呼吸強度的影響[J].農業現代化研究,2007,28(4):498-502.

[3] 高瑞,呂家瓏.長期定位施肥土壤酶活性及其肥力變化研究[J].中國農業生態學報,2005, 13(1):143-145.

[4] 任祖金.有機無機肥料配施土壤微生物和酶活性的影響[J].植物營養與肥料學報,1996,2(3):279-283.

[5] 崔榮美,李儒,韓清芳,等.不同有機培肥對旱作農田土壤團聚體的影響[J].西北農林科技大學學報,2011,39(11):124-132.

[6] 幕平,張恩和,王漢寧,等.不同年限全量玉米秸稈還田對玉米生長發育及土壤理化性狀的影響[J].中國生態農業學報,2012,20(3):291-296.

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Influence of Different Treatments for Immature Soil into Cultivation

MA Zeng-hui1, HAN Ji-chang1*, ZHANG Rui-qing1,2

(1. Shaanxi Land Construction Group, Shaanxi Construction Land Engineering Institute of Technology, Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering, Ministry of Land and Resources of China, Xi′an, Shaanxi 710075; 2. Institute of Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100)

[Objective]The research aimed to improve immature soil rapidly. [Method]Different models for the improvement of soil fertility by site-directed field experiments were studied, including physical, chemical and biological impacts of immature soil. [Result]Three years after green manure treatment, the content of water stable aggregates of green manure combined with chemical fertilizer treatment, manure combined with organic fertilizer treatment significantly increased to 17.29%, 16.29% and 19.16% from 15.13%, the content of soil organic matter significantly increased to 7.05%, 7.28% and 7.48% from 6.28%, soil respiration intensity significant increased to 16.35 , 17.02 and 21.42 mg/(kg·d) from 10.43 mg/(kg·d) . [Conclusion]Green manure combined with organic fertilizer treatment showed the best effect on the improvement of soil fertility in the long run.

Immature soli into cultivation; Soil; Green manure; Organic fertilizer

國家科技支撐計劃“空心村綜合整治的關鍵技術研究與示范” (2014BAL01B03)。

馬增輝(1977- )，男，陜西西安人，高級工程師，博士，從事土壤化學及其改良方面的研究。*通訊作者，研究員，博士，從事土地工程及土地資源利用方面的研究。

2015-04-28

S 158.1

A

0517-6611(2015)17-117-03