長期施用沼肥對桑園土壤肥力的影響

段衛(wèi)平， 汪增超

(南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學院， 河南 南陽 473000)

長期施用沼肥對桑園土壤肥力的影響

段衛(wèi)平， 汪增超

(南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學院， 河南 南陽 473000)

沼肥是生物質(zhì)經(jīng)過沼氣池厭氧發(fā)酵的產(chǎn)物，富含N，P，K及大量微量元素和生物活性物質(zhì)[1]，可以顯著增加桑園土壤中>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體的含量，大幅度提高土壤有機質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量，提高土壤保肥能力，提高土壤等級。通過試驗，連續(xù)五年施用足量沼肥，已經(jīng)對桑園土壤改良起到顯著效果，此后維持正常的施入量即可。

桑園； 沼肥； 水穩(wěn)性團聚體； 肥力

河南省南陽市是全國農(nóng)業(yè)大市及蠶桑大市，蠶桑主產(chǎn)區(qū)又有挖沼氣池的傳統(tǒng)。沼氣在給人們帶來便利的同時，其殘渣的處理又常常使農(nóng)民為難。同時，桑園選地一般較為貧瘠，加上長年無法深耕和偏重化肥，導致土壤板結(jié)、肥力下降，制約了蠶繭產(chǎn)量和質(zhì)量的提高[2]。沼液、沼渣含有豐富的有機質(zhì)、腐殖酸、氮、磷、鉀等營養(yǎng)成份及各種氨基酸、維生素、酶、微量元素等生命活性物質(zhì)，是一種基肥、追肥兼可、優(yōu)質(zhì)高效的好肥料[3]。長期施用，可以顯著提高土壤>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體的含量，提高土壤肥力。為了擴大沼肥利用率，實現(xiàn)沼氣利益最大化，推進南陽市蠶桑產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，筆者開展研究，調(diào)查長期施用沼肥對土壤水穩(wěn)性團聚體、土壤有機質(zhì)含量、土壤全氮含量、土壤速效磷含量、土壤速效鉀含量等的影響。

1 供試材料

1.1 試驗地點

南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學院桑園，桑樹品種為農(nóng)桑8號，面積2 hm2，該桑園桑樹長勢基本一致，土壤為沙質(zhì)土，肥力偏低但均勻一致。

1.2 試驗用肥

1.2.1 沼肥

2010年前取自桑園周邊居民家沼氣池，投料主要是豬糞和玉米秸桿；2010年以后取自桑園沼氣池(不足部分用周邊居民家沼肥補充)，該沼氣池自2010年3月建成使用，于2012年10月28日大換料。投料為一次性投入400 kg玉米秸桿(風干、粉碎、含水率12%)及2 m3新鮮奶牛糞(含水率83%)，以老沼渣(TS為8%)為接種物。

每年出料時間在3月26日前后，沼渣取出后在儲糞池中存放，10天后(4月5日)第1次取出使用。此時沼渣TS為20%，以后每次施肥直接從儲糞池中取出使用。

1.2.2 對照用化肥

尿素、碳酸氫銨、氯化鉀和過磷酸鈣。

1.3 試驗時間

試驗時間為2007年3月～2014年10月。

2 試驗方法

2.1 田間設(shè)計

試驗設(shè)2個處理，即沼渣施肥區(qū)和常規(guī)施肥區(qū)，每個處理設(shè)3個重復，每年均取樣檢測，連測7年，每年取3個重復的平均值。每個試驗小區(qū)與對照小區(qū)面積均為333.5 m2，試驗區(qū)與對照區(qū)相隔約2米。施肥后每年10月采樣分析。

2.2 試驗方法

2.2.1 沼渣施肥區(qū)

距樹根20 cm處開挖小溝，澆施沼渣后用土覆蓋，小溝深度以土能完全覆蓋沼渣為宜，從2006年冬季起分別在12月上旬和3月中旬，6月上旬共3次澆施，333.5 m2桑園每年共施沼渣300 kg左右。

2.2.2 常規(guī)施肥區(qū)

距樹根20 cm挖行溝埋施尿素、碳銨、氯化鉀和過磷酸鈣，每667 m2用量為尿素25 kg，碳酸氫銨50 kg，過磷酸鈣25 kg，氯化鉀10 kg，每年2次。

2.2.3 田間管理

按常規(guī)方法修剪桑園，當年春季晴天翻土除草2次[4]。

2.3 樣品采樣與室內(nèi)分析

2.3.1 樣品采樣

土壤樣品采取時間為每年10月份底中秋期飼養(yǎng)結(jié)束，每小區(qū)棋盤形選取12個點形成1個混合樣，采集各區(qū)0～ 15 cm原狀樣品，共6個土樣樣品。將樣品帶回實驗室，揀出雜物后風干并將其掰成10 mm大小的土塊。

2.3.2 水穩(wěn)性團聚體分離測量

將一部分分干后的樣品用Yoder濕篩法分離土壤水穩(wěn)性團聚體[5-6]。測定分干篩和濕篩兩個程序：1)干篩分析： 將風干土樣混勻后取其1.0 kg。用孔徑分別為 5 mm，2 mm，1 mm，0.5 mm，0.25mm，0.106 mm篩子進行篩選。將各級篩子上的團聚體及粒徑<0.106的土粒分別稱量，計算干篩的各級團聚體占土樣總量的百分含量。然后按其百分比，配成1份質(zhì)量為 60g 的土樣，做濕篩法分析。2)濕篩分析：在團聚體分析儀上進行濕篩分析，先往4 個水桶中加水至套篩運動到最高點時其上緣正好與水面平齊為止。將套篩放入水桶中振動30 min，然后將套篩取出，將留在篩子上的各級團聚體用細水流沖入已知重量的干燥鋁制飯盒中，在50℃烘干箱中烘48 h后稱重，測定各級團聚體含量。

2.3.3 土壤有機質(zhì)含量測定

土壤有機質(zhì)含量測定采用重鉻酸鉀氧化法測定[7]。

2.3.4 土壤全氮含量測定

土壤全氮含量測定采用半微量開氏法測定[7]。

2.3.5 土壤速效磷含量測定

土壤速效磷含量測定采用0.5 mol·L-1NaHCO3—鉬銻抗比色法測定[7]。

2.3.6 土壤速效鉀含量測定

土壤速效鉀含量測定采用醋酸銨浸提—火焰光度計法測定[7]。

3 實驗結(jié)果

3.1 不同施肥年限水穩(wěn)性團聚體的分布

從表1中可以看出，施用沼肥可以顯著提高沙質(zhì)土中水穩(wěn)性大團聚體的比例，降低小團聚體的比例。施用化肥的桑園土壤(CK)膠體分散，顆粒之間的粘合力非常小，團聚體不穩(wěn)定，遇水后過度分散。因此，0.25～0.106 mm小團聚含量明顯高于>0.25 mm大團聚體含量。與對照相比，>0.25 mm的大團聚體含量均隨施用沼肥年限的增加有明顯的提高，最大增幅101.7%；與此同時，<0.25 mm的小團聚體的含量顯著降低，最大降幅為31.6%。說明長期施用沼肥可使顆粒較小的團聚體凝結(jié)在一起形成較大的團聚體，這與孫宇婷[8]等的研究結(jié)果基本一致。

3.2 土壤有機質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量變化

土壤有機質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量隨施用沼肥年限增加的變化情況見表2。

3.2.1 土壤中有機質(zhì)變化情況

從表2可以看出，施入沼肥可以顯著提高土壤中有機質(zhì)的含量。總體上看，對照區(qū)土壤中有機質(zhì)的含量無明顯變化且維持在較低水平，僅達到六級土壤標準。施入沼肥后，第2年就能迅速提高土壤中有機質(zhì)的含量，并且隨著施用年限的增加，土壤中有機質(zhì)含量穩(wěn)步增加，有機質(zhì)含量最高達11.5 g·kg-1，達到四級土壤標準，最大增加幅度達111.79%，土壤改良效果明顯。連續(xù)施入5年后，有機質(zhì)含量達到頂峰，以后增加效果不甚明顯(見圖1)。

表1 不同施肥年限下沙質(zhì)土水穩(wěn)性團聚體分布表 (%)

表2 不同施肥年限土壤中有機質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀含量變化表

注：CK取值為連續(xù)7年所測值的平均值

圖1 土壤有機質(zhì)含量變化圖

有機質(zhì)是形成土壤團聚體的主要膠結(jié)物質(zhì)，形成水穩(wěn)性團聚體的主要原因之一就是有機質(zhì)的膠結(jié)作用。因此長期施用沼肥等有機肥可以有效增加土壤中有機物的含量，有機質(zhì)含量的增加促使水穩(wěn)性大團聚體含量大幅度增加[9]。

3.2.2 土壤中全氮含量變化情況

從表2可以看出，施用沼肥同樣可以顯著提高土壤中全氮含量。與對照區(qū)(CK)相比，施入沼肥后，不同施肥年限的土壤中全氮含量均有明顯提高。施肥初期，對照區(qū)土壤(CK)中全氮含量較低，僅有0.68 g·kg-1，屬于貧瘠土壤標準。施入沼肥后，不同施肥年限的全氮含量變化與有機質(zhì)含量變化類似：桑園土壤中的全氮含量第2年就迅速提高，并且隨著施用年限的增加穩(wěn)中有升，土壤中最高含氮量達1.23 g·kg-1，最大增加幅度達80.88%(見圖2)。

圖2 土壤中全氮含量變化圖

3.2.3 土壤中速效磷含量變化情況

從表2可以看出，施用沼肥同樣可以顯著提高土壤中速效磷的含量。與對照區(qū)(CK)相比，施入沼肥后，不同施肥年限的土壤中速效磷的含量均有明顯提高。施用化肥區(qū)域(CK)土壤中速效磷含量較低，僅有4.89 mg·kg-1，土壤供磷水平屬于低水平的5級，施入沼肥一年后迅速提高至5.13 mg·kg-1，以后隨著施用年限的增加穩(wěn)中有升，最高含磷量達11.85 mg·kg-1，最大增加幅度達142.43%，土壤改良效果明顯(見圖3)。

圖3 土壤中速效磷含量變化圖

3.2.4 土壤中速效鉀含量變化情況

從表2可以看出，施用沼肥對提高土壤中速效鉀的含量同樣效果明顯。相對于化肥施入?yún)^(qū)(CK)，施用沼肥不同年限的土壤中速效鉀的含量均不同程度的提高。施肥初期，桑園土壤中速效鉀含量較低，僅有45 mg·kg-1，土壤供鉀水平較低，僅達4級水平。施用沼肥第2年速效鉀的含量就提高到60 mg·kg-1，以后隨著施用年限的增加穩(wěn)中有升，最高達95 mg·kg-1，最大增加幅度達111.11%，速效鉀含量增幅明顯(見圖4)。

圖4 土壤中速效鉀含量變化圖

4 小結(jié)

試驗結(jié)果顯示，桑園施用沼肥比純施用化肥土壤改良效果明顯，土壤中水穩(wěn)性團聚體、有機質(zhì)含量、全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量均有大幅度的提高，而在施入化肥的對照區(qū)則無明顯變化。究其原因：沼肥中富含有機質(zhì)、腐殖酸和氮、磷、鉀多種養(yǎng)分，是一種速效緩效兼?zhèn)洹?yōu)質(zhì)高效的好肥料。沼渣中的腐殖酸含量占28%左右，有利于土壤微生物的生長活動和土壤團粒形成，具有增進土壤的保肥、供水、疏松、供氧、熟土層增厚和穩(wěn)溫性好的綜合功能[10]。這些營養(yǎng)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)對于土壤改良、土壤保肥能力均有極大幫助，從而實現(xiàn)桑葉增產(chǎn)、蠶繭單產(chǎn)量增加。但施用5年后，增加效果不明顯。因此，連續(xù)5年高量沼肥的投入(每年施用沼肥3000 kg·hm-2)，已經(jīng)對桑園土壤的改良起到了顯著的效果，此后維持正常的施入量即可(每年1000 kg·hm-2)。試驗證明：在桑園中施用沼肥，可以明顯增強桑園肥力，有效改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤保肥、保水能力，可持續(xù)提供桑樹生長所需的各種營養(yǎng)，提高桑葉產(chǎn)量和質(zhì)量，這與鄒長明[11]等的研究基本一致。

[1] 宋成芳，單勝道，張妙仙，等.畜禽養(yǎng)殖廢棄物沼液的濃縮及其成分[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2013(12)：256-259.

[2] 呂美坤，金偉峰，等.桑園施沼肥好處多[J].蠶桑通報，2011，42(1)：20-22.

[3] 丁躍林.沼肥的綜合利用[J].新農(nóng)業(yè)，2013(02)：29.

[4] 黃 鶴.高產(chǎn)桑園管理技術(shù)初探[J].安徽農(nóng)學通報，2012(12)：159，170.

[5] Yoder R E. A direct method of aggregate analysis of soil and a study of physical nature of erosion losses[J].Journal of American Society of Agronomy,1936,28(5):337-351.

[6] 孝 義.地壤物理及土壤改良方法[M].上海：上海科學技術(shù)出版社，1981.

[7] 金為民.土壤肥料[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001.

[8] 孫宇婷，周連仁，孟慶峰，等 長期施用有機肥對草甸堿土水穩(wěn)性團聚體及其碳氮分配的影響，[J].中國土壤與肥料，2014，1：6-10.

[9] 劉恩科，趙秉強，梅旭榮，等.不同施肥處理對土壤水穩(wěn)性團聚體及有機碳分布的影響.[J].生態(tài)學報，2010，30(4)：1035-1041.

[10] 倪 亮,孫廣輝,羅光恩,等.沼液灌溉對土壤質(zhì)量的影響[J].土壤,2008，4(04): 608-611.

[11] 鄒長明，劉 正，余海兵，等.沼肥研究與開發(fā)前景[J].安徽農(nóng)學通報，2007，13(23)：81-83.

TheInfluenceofLong-termApplicationofBiogasFertilizeronMulberryFieldSoil/

DUANWei-ping，WANGZeng-chao/

(NanyangVocationalCollegeofAgriculture,Nanyang473000,China)

The biogas fertilizer is rich in N, P, K, trace elements and bioactivators[1], and can significantly increase the content of waterstable aggregate of > 0.25 mm in mulberry field soil. The largest increasing could reach 61.58%. The biogas fertilizer could also increase the soil organic matter, total nitrogen content, available phosphorus and potassium, etc. Their largest increasing could reach 111.79%, 80.88%, 142.43%, 80.88%, respectively. So it significantly improved the soil quality. The experiment showed that, after adequate application of biogas fertilizer for 5 consecutive years, the soil had a significant improvement on mulberry field,

mulberry field; marsh fertilizer; aggregate water stability; fertility

2016-03-16

2017-05-11

段衛(wèi)平(1972-)，男，河南溫縣人，副教授，主要從事蠶業(yè)專業(yè)教學與科研工作， E-mail：nydwp@126.com

汪增超，E-mail：nynxwz@126.com

S216.4

B

1000-1166(2017)04-0095-04