利用農(nóng)業(yè)廢棄物資源改良中低產(chǎn)田效果

候曉靜，肖習(xí)明*，楊永成，徐維明，周建華，李 麗

(1．荊門市土壤肥料工作站，湖北荊門448000;2．沙洋縣土壤肥料工作站，湖北荊門448200)

長期以來，由于不合理的土地利用和開發(fā)方式，我國土地資源的利用形式已十分嚴(yán)峻，加之人口的急劇增長，土地與人口、環(huán)境、發(fā)展的矛盾異常突出［1］。為了擴(kuò)大耕地資源，農(nóng)村開展了廣泛的土地平整及新墾土地的利用。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，僅荊門市每年新增土地治理面積就達(dá)2萬hm2以上，約占總耕地面積的10%。然而，由于在改造過程中耕地表層熟土都被剝離翻壓，土地肥力下降極為明顯，由開墾、復(fù)墾、整理等新增加的耕地往往是劣等耕地［2］。因此，對類似這樣的中低產(chǎn)田的改良和修復(fù)不僅具有保證糧食安全和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的雙重意義，而且是實(shí)現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)必要途徑。

農(nóng)作物秸稈和經(jīng)沼氣工程產(chǎn)生的沼渣含有豐富的氮、磷、鉀及微量元素，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥源。以作物秸稈和沼渣作為肥料施入農(nóng)田，不但可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，而且可以降低土壤容重，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)［3］。在過去土肥工作的相關(guān)基礎(chǔ)試驗(yàn)示范上，筆者利用作物秸稈、沼渣等農(nóng)業(yè)廢棄物，通過田間不同的培肥方式，以土壤理化性狀變化、作物產(chǎn)量為主要考察指標(biāo)，探索迅速培肥耕地、提高和保持地力的方法，為新墾、復(fù)墾和平整耕地的培肥提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)區(qū)概況 試驗(yàn)在湖北省沙洋縣曾集鎮(zhèn)張池村(112°18'E，30°43'N)進(jìn)行。該地區(qū)屬于北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫15．6～16．3℃，年日照時(shí)間1 997～2 100 h，年平均降水量804～1 067 mm，無霜期239～255 d。研究區(qū)主要土壤類型為黃棕壤和水稻土，土壤質(zhì)地多為壤砂或輕壤。經(jīng)測定，試驗(yàn)地土壤pH 6．1，有機(jī)質(zhì)含量20．54 g/kg，有效磷含量5．0 mg/kg，速效鉀含量35 mg/kg。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和田間管理 試驗(yàn)作物為水稻，品種為齊兩優(yōu)908。試驗(yàn)共采用7種處理:對照(CK)，不施任何肥料;T1，單施化肥，施純 N 180 kg/hm2、P2O590 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2，N 肥作基肥、蘗肥、穗肥比例為 5∶3∶2，鉀肥作基肥、穗肥比例為5∶5;T2，化肥 +油菜桿，油菜桿用量3 000 kg/hm2(干重);T3，化肥+油菜桿+腐熟菌劑，油菜桿用量同處理T2，腐熟菌劑用量30 kg/hm2;T4，化肥+沼渣，沼渣用量22 500 kg/hm2(鮮重);T5，化肥+稻草，稻草用量3 000 kg/hm2(干重);T6，化肥+稻草+腐熟菌劑，稻草用量同處理T5，腐熟菌劑用量30 kg/hm2。設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)氮肥用尿素，磷肥用過磷酸鈣，鉀肥用氯化鉀。試驗(yàn)所用油菜桿、沼渣、稻草等主要養(yǎng)分含量見表1。

表1 各原料主要養(yǎng)分含量 %

1．3 樣品分析和數(shù)據(jù)處理 作物收獲后，在各小區(qū)取土壤樣品，揀去作物殘根和石礫后置于室內(nèi)陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干，過2 mm篩后備用。同時(shí)，對各小區(qū)作物產(chǎn)量進(jìn)行測定。

土壤容重采用環(huán)刀法測定;有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀－容量法測定;速效磷采用碳酸氫鈉浸提－鉬銻抗比色法測定;速效鉀采用乙酸銨浸提－火焰光度計(jì)法測定［4］。采用Excel 2007和SPSS 16．0統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)，采用LSD法分析處理間差異。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同培肥方式對土壤容重的影響 土壤容重可以反映土壤的緊實(shí)度和通透性，是影響土壤肥力的重要物理性狀之一。從圖1可以看出，各處理土壤容重次序?yàn)镃K＞處理T1＞處理T5＞處理T2＞處理T3=處理T6＞處理T4。在所有處理中，以CK土壤容重最高，達(dá)1．43 g/cm3;單施化肥后，土壤容重降至1．41 g/cm3;施用化肥+油菜桿后，土壤容重降至1．32 ～1．33 g/cm3;施用化肥 +稻草后，土壤容重降至1．32 ～1．34 g/cm3;施用化肥 +沼渣后，土壤容重降至1．31 g/cm3，下降幅度達(dá)8．5%。由此可知，與對照和單施化肥相比，秸稈和沼渣的施用均能明顯降低土壤容重。這是由于秸稈和沼渣能夠增加土壤中團(tuán)粒結(jié)構(gòu)含量、土壤孔隙度，使得土壤結(jié)構(gòu)得到改善。對于采取秸稈還田的培肥方式，與不添加的處理相比，添加腐熟劑處理土壤容重均呈降低趨勢(處理T3＜處理T2，處理T6＜處理T5)。這主要是由于腐熟劑能有效地促進(jìn)秸稈的腐解，在腐解過程中秸稈釋放的有機(jī)物質(zhì)更有利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成［5］。

圖1 不同培肥方式對土壤容重的影響

2．2 不同培肥方式對土壤養(yǎng)分的影響 土壤養(yǎng)分含量是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)。從表2可以看出，與CK相比，采取不同培肥方式后，土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷及速效鉀含量均有所增加。與對照相比，單施化肥使土壤有機(jī)質(zhì)含量增加了10%;施用化肥和油菜秸稈后，有機(jī)質(zhì)含量增加了12% ～24%;施用化肥+稻草后，有機(jī)質(zhì)含量增加了10% ～13%;施用化肥+沼渣后，有機(jī)質(zhì)含量增加了33%。與對照相比，單施化肥后有效磷含量增加了93%;施用化肥+油菜桿后，有效磷含量增加了137% ～144%;施用化肥和稻草后，有效磷含量增加了133% ～160%;施用化肥和沼渣后，有效磷含量增加了135%。與對照相比，單施化肥后，土壤速效鉀含量增加了3%;施用化肥和油菜桿后，速效鉀含量增加了7%;施用化肥和稻草后，速效鉀含量增加了4% ～6%;施用化肥和沼渣后，速效鉀含量增加了0．1%。

與不施肥和單施化肥相比，化肥與秸稈、沼渣的配合施用能明顯增加土壤有機(jī)質(zhì)含量和速效磷含量。同時(shí)，化肥與秸稈的配施還能明顯增加土壤速效鉀含量。這是由于土壤有機(jī)質(zhì)主要來源于有機(jī)肥施用和作物秸稈還田［6］，因此通過增加有機(jī)質(zhì)輸入量能夠明顯增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，而有機(jī)質(zhì)含量的增加能夠減少磷的固定，增加有效磷含量［7］。在秸稈還田后，土壤鉀含量升高則是由于秸稈中含有大量鉀素，且易溶于水，在腐解過程中能夠大量釋放［5］。因此，采取秸稈還田更有利于土壤速效鉀的積累和提高。在作物秸稈還田后，腐熟劑的添加能夠加快土壤對秸稈的腐熟效率，促進(jìn)秸稈中的養(yǎng)分得到釋放［8］。因此，與未添加腐熟劑的秸稈還田處理相比，添加腐熟劑后土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷及速效鉀含量均略有增加。

表2 不同培肥方式對土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷及速效鉀含量的影響

2．3 不同培肥方式對作物產(chǎn)量的影響 從圖2可以看出，在不同培肥方式下作物產(chǎn)量差異明顯。與CK相比，不同培肥方式使作物產(chǎn)量顯著增加(P＜0．05)。單施化肥處理作物產(chǎn)量較對照增加199%;施用化肥和油菜桿后產(chǎn)量增加了136%～166%;施用化肥和稻草后產(chǎn)量增加135% ～164%;施用化肥和沼渣后產(chǎn)量增加了221%。其中，化肥+沼渣處理作物產(chǎn)量最高，達(dá)8 888．40 kg/hm2。

與單施化肥相比，化肥與秸稈(油菜桿、稻草)配施后作物產(chǎn)量有一定的降低趨勢，并且與未添加腐熟劑的處理相比，添加腐熟劑后作物產(chǎn)量降低。這一方面可能是由于秸稈的碳氮比較大，微生物分解秸稈時(shí)消耗了土壤中較多的氮素，降低了作物氮素的供應(yīng)量［7］，從而對作物產(chǎn)量產(chǎn)生一定影響;另一方面則是由于秸稈還田對作物產(chǎn)量的影響有一定的滯后性［9］，因此對當(dāng)季作物產(chǎn)量并未表現(xiàn)出明顯的增產(chǎn)優(yōu)勢。

圖2 不同培肥方式對作物產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論

通過田間試驗(yàn)，研究了單施化肥、化肥和秸稈、沼渣配合施用等不同培肥方式對土壤性質(zhì)、作物產(chǎn)量的影響。研究表明，不同培肥方式均有利于降低土壤容重，但與單施化肥相比，化肥與秸稈、沼渣的配合施用降低效果更加顯著，其中化肥+沼渣處理降低幅度最高，達(dá)8．5%;采取不同培肥方式后，土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷及速效鉀含量均有所增加，與不施肥和單施化肥相比化肥與秸稈、沼渣的配合施用能明顯增加土壤有機(jī)質(zhì)和速效磷含量，同時(shí)采取秸稈還田更有利于土壤速效鉀含量的提高;采取不同培肥方式后，作物產(chǎn)量得到顯著提升(P＜0．05)，其中化肥+沼渣處理作物產(chǎn)量最高，為8 888．40 kg/hm2;采取秸稈還田措施后，與未添加腐熟劑的處理相比，添加腐熟劑能明顯降低土壤容重，增加土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量。

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