高碳基有機肥對賀州煙區植煙土壤養分含量的影響

梁永進 路丹 張得平 石保峰 韋建玉 袁維 李界秋 首安發 沈方科?

(1. 廣西中煙工業有限責任公司， 廣西南寧 530001; 2. 廣西大學農學院， 廣西南寧 530004;3. 植物科學國家級實驗教學示范中心(廣西大學)， 廣西南寧 530004;4. 廣西壯族自治區煙草公司賀州市公司， 廣西賀州 542899)

烤煙是賀州市主要的經濟作物之一,煙—薯、煙—菜和煙—煙輪作模式是該地區煙草主要的栽培模式。 但是由于長期的煙—薯、煙—菜和煙—煙輪作模式,導致土壤結構板結、養分有效性降低、土傳病害嚴重、煙葉的產量、品質顯著下降[1-3],嚴重制約著“真龍”品牌卷煙的可持續生產。 因此,通過尋找能夠提高土壤養分、改善土壤質量、尋求恢復土壤生態環境健康、消減連作病害、保持煙葉產量和品質持續增長的施肥模式具有重要的意義。 生物炭主要是通過高溫裂解形成[4],具有較大的比表面積、孔隙度、以及高碳物質等,在土壤改良中具有較好的效果。 將生物炭與有機肥制成高碳基有機肥,在調節土壤酸堿度、提高土壤養分含量[5-8]等方面,效果要優于單純施用生物炭。 已有研究表明:當土壤中高碳基肥用量為1650kg/hm2時,土壤pH 值比對照提高了0.15 個單位,有機質、硝態氮和速效磷含量都有相應的提高。 同時,高碳基有機肥可以很好的抑制微生物反硝化脫氮以及氮素的淋溶損失,提高作物對氮素的吸收利用[9-11]。 高碳基肥調控土壤微生態環境,為微生物的生長提供有利條件,避免因長期不合理輪作而造成的土壤板結、養分下降。 高碳基肥在提高土壤酶活性、微生物量以及改變土壤微生物群落等方面具有顯著的作用[12-14]。 本研究擬通過設置不同用量高碳基有機肥,分析其對賀州煙區土壤理化性質的影響,旨在篩選出適宜賀州煙區的高碳基有機肥用量,為提高賀州煙區養分含量、改善土壤質量以及生產優質特色煙葉提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

大田試驗時間于2017 年2月～10月在廣西賀州市鐘山縣進行。 該試驗地所屬區域年平均氣溫20℃左右,降雨豐富,光照充足,適宜煙草種植。 土壤肥力中等,排灌方便,其基本理化性質見表1。

表1 試驗土壤基本理化性質

1.2 試驗材料

烤煙品種為當地主栽品種K326。 肥料種類為高碳基有機肥、復合肥和硫酸鉀。 高碳基有機肥有機質含量為70.22%,pH 值7.82,總養分(N-P2O5-K2O)含量為7.53%,復合肥(12-9-24),硫酸鉀(K2O 50%)。

1.3 試驗方法

采用大田試驗,共設置4 個處理,每個處理3 次重復。 以當地常規施肥為對照處理CK、在常規施肥的基礎上施用不同用量的高碳基有機肥,各試驗處理包括T1(常規施肥+375kg/hm2高碳基有機肥)、T2(常規施肥+750kg/hm2高碳基有機肥)和T3(常規施肥+1125kg/hm2高碳基有機肥)。 各試驗小區面積為66.6m2。 常規施肥肥料用量為純 N 167.7kg/hm2,P2O 127.5kg/hm2,K2O 363.9kg/hm2。高碳基有機肥全部作為基肥施用,其中375kg/hm2用于穴施,其余的條施后起壟。

1.4 樣品采集及測定項目

1.4.1 土壤理化性質的采集 在烤煙的生長中前期(5月)和烤煙生長的后期(7月),每個小區用“S”型多點采集表層土壤樣品后混勻,分為兩部分,一部分鮮樣置于4℃下保存,用于土壤銨態氮和硝態氮的測定,一部分土壤自然風干后過18 目和100 目篩,用于用土壤理化性質的測定。

1.4.2 測定項目及方法 土壤總氮、銨態氮和硝態氮的測定采用連續流動化學分析儀(德國希爾,AA3)上機測定,依據標準為森林土壤氮的測定；土壤有效磷的測定和速效鉀的測定采用Mehlich 3 浸提—電感耦合等離子體發射光譜(ICP-5000,聚光科技)測定；土壤有機碳的測定采用重鉻酸鉀外加熱法；土壤pH 的測定采用玻璃電極法[15]。

1.5 數據處理及分析

數據處理采用Excel 2016,方差分析和多重比較采用SPSS 24.0 軟件進行。

2 結果與分析

2.1 高碳基有機肥對植煙土壤pH 值的影響

增施高碳基有機肥可以顯著或極顯著提高植煙土壤pH(見表2),隨著施用時間的延長,pH 值也隨著增大。 烤煙收獲后(7月份)植煙土壤pH 的影響要大于烤煙生長的中期(5月份)。 在5月份,T1、T2、T3 比CK 對照處理分別提高了-3.33%、6.24%和11.64%。 在7月份,T2 處理的植煙土壤pH 增幅最大,達到18.35%。 施用高碳有機肥可以提高植煙土壤后期的pH 值,使土壤pH 值更趨近于烤煙的最適pH 要求。

表2 高碳基有機肥對植煙土壤pH 值的影響

2.2 高碳基有機肥對植煙土壤碳氮的影響

從表3、表4 結果可看出,施用高碳基有機肥可以不同程度提高烤煙生長中后的土壤有機碳含量,5月份提高4.16%～20.83%,其中T3 處理的植煙土壤有機碳顯著高于CK 對照處理；而7月份,不同高碳基有機肥處理提高植煙土壤有機碳8.83%～10.18%,且都顯著高于CK 對照處理。 烤煙生長中期,不同高碳基有機肥處理的植煙土壤全氮含量與CK 對照處理間差異不顯著,但都有提高土壤全氮含量的趨勢,增幅為1.40%～8.39%；而烤煙收獲后(7月份),高碳基有機肥處理卻顯著或極顯著提高植煙土壤氮含量,增幅為2.88%～14.39%。 說明高碳基有機肥可以促進植煙土壤有機碳和全氮含量的提高。

表3 高碳基有機肥對5月份植煙土壤碳氮的影響

表4 高碳基有機肥對7月份植煙土壤碳氮的影響

2.3 高碳基有機肥對植煙土壤有效養分的影響

從表5、表6 結果看,高碳基有機肥各處理對5月份植煙土壤的銨態氮和硝態氮含量有顯著或極顯著影響,與CK 對照處理相比,銨態氮含量隨高碳基有機肥施用量的增加而極顯著降低,而硝態氮含量卻隨著高碳基有機肥施用量的增加而顯著增加(T1除外),說明高碳基有機肥促進了土壤中銨態氮向硝態氮的轉化,隨著作物對氮素的吸收,到7月份后土壤的硝態氮含量急劇下降；不同處理間的5月份植煙土壤有效磷和速效鉀無顯著差異。 烤煙收獲后(7月份),不同處理間的植煙土壤有效養分的受高碳基有機肥的影響各不相同(見表6),其中,T2 處理的土壤銨態氮含量顯著低于CK 對照處理,其它高碳基有機肥處理與CK 對照處理無顯著差異；T3處理的土壤有效磷、速效鉀含量顯著高于CK 對照處理,而其他高碳基有機肥處理有提高土壤有效磷和速效鉀的趨勢,但是與CK 對照處理差異不顯著；不同處理間的植煙土壤硝態氮含量無顯著差異。

表5 高碳基有機肥對烤煙生長中期(5月份)土壤有效養分含量的影響

表6 高碳基有機肥對烤煙收獲后(7月份)土壤有效養分含量的影響

3 結論與討論

土壤質量影響著煙葉的生長、產量及品質,多年連作導致土壤肥力下降、養分含量降低、土壤質量變差。 高碳基有機肥作為一種新型的復合肥料,在土壤修復方面具有很多優勢。 施入土壤中,其中的養分可以被植物吸收利用,且利用率比較高。 高碳基有機肥對酸性土壤pH 值和CEC 的提高效果顯著[16]。 隨著施用時間的延長,其pH 和CEC 也隨著增大[17]。 因高碳基有機肥水溶液呈堿性,施用土壤中能顯著提高賀州煙區土壤pH 值,但在不同時期提高的幅度有所不同,在烤煙生長中期以施用1125kg/hm2高碳基有機肥處理提高的幅度較大,而在烤煙收獲后以施用750kg/hm2高碳基有機肥處理提高的幅度較大。

生物炭主要由各種秸稈高溫裂解而得,因其疏松多孔,能夠吸收各種陰陽離子(NH4

+和NO32-),可以降低N2O 的排放以及氮素的淋溶損失[18],提高養分利用率。 在土壤添加生物炭的試驗,驗證了生物炭/高碳基有機肥是降低土壤氮、磷流失的有效措施之一[19]。 土壤中速效磷、速效鉀含量與土壤微生物及相關酶活性有關。 微生物可以影響物質分解轉化,施用高碳基有機肥,增加土壤的通透性,改善土壤環境,促進微生物活動而提高土壤酶活性。 土壤中解磷菌和解鉀菌受到刺激后迅速生長,從而促進土壤中難溶性磷、難溶性鉀的釋放[20-21]。 本研究的結果表明:高碳基有機肥施用對土壤養分有明顯的促進作用。 主要表現為提高烤煙生長中期(5月份)植煙土壤硝態氮、速效磷以及速效鉀含量,降低了磷的吸附固定,從而影響作物對養分的吸收轉化。