紫云英配施化肥對土壤腐殖質各組分的影響

2021-06-15 16:28:14馮穎溫曉蘭石溫慧

安徽農學通報 2021年8期

馮穎溫曉蘭石溫慧

摘要：試驗設置不施肥（CK）、傳統化肥（100%CF）、紫云英配施100%傳統化肥（GM+100%CF）、紫云英配施80%傳統化肥（GM+80%CF）、紫云英配施60%傳統化肥（GM+60%CF）、紫云英配施40%傳統化肥（GM+40%CF）等6個處理，探討紫云英配施化肥對土壤腐殖質各組分的影響效果。結果表明：（1）與100%CF相比，紫云英配施化肥的胡敏酸和富里酸含量顯著升高（p<0.05），胡敏素含量顯著降低（p<0.05）。（2）胡敏素有機碳含量最高，為6.1～9.2g/kg，占土壤總有機碳的46.5%～70.4%;富里酸有機碳含量次之，為2.0～5.0g/kg，占土壤總有機碳的15.2%～38.3%;胡敏酸有機碳含量最低。（3）紫云英配施化肥提升了胡敏酸和富里酸對土壤總有機碳的貢獻率。因此，建議在豫南地區水稻田利用紫云英配施化肥提升土壤質量和肥力。

關鍵詞：紫云英配施化肥;土壤腐殖質;有機碳

中圖分類號 S152.4 文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）08-0095-03

Abstract： A four-year field experiment was conducted to investigate the effects of reducing chemical fertilizer combined with Chinese milk vetch on soil humus fraction. The field experiments included six treatments： no fertilizer （CK）， traditional fertilizer （100%CF）， Chinese milk vetch combined with 100% traditional fertilizer （GM+100%CF）， Chinese milk vetch combined with 80% traditional fertilizer （GM+80%CF）， Chinese milk vetch combined with 60% traditional fertilizer （GM+60%CF）， Chinese milk vetch combined with 40% traditional fertilizer （GM+40%CF）. The following results showed that：（1） Compared with CK， contents of HA and FA significantly increased （p<0.5），contents of HM significantly decreased （p<0.5）. （2） The organic carbon content of HM was as high as 6.1～9.2g/kg， accounting for 46.5%～70.4% of total organic carbon; the organic carbon content of FA was 2.0～5.0g/kg，accounting for 15.2%～38.3% of total organic carbon; the organic carbon content of HA was lowest. （3） Chinese milk vetch combined with traditional fertilizer increased contribution of HA and FA to soil total organic carbon，decreased contribution of HM to soil total organic carbon. Therefore，Chinese milk vetch combined with traditional fertilizer was suggested to fertilize soil and improve soil quality in southern Henan rice-producing areas.

Key words： Chinese milk vetch combined with traditional fertilizer; Humus; Organic carbon

腐殖質是土壤有機物質在微生物作用下形成的一類結構復雜、性質穩定的特殊性質的高分子化合物，占土壤有機質的60%～80%，在改善土壤物理化學及生物學性質、促進土壤有機碳的循環和轉化、維持農業生態系統穩定等方面具有重要作用，是全球碳平衡過程中的重要碳庫[1-3]。根據腐殖質在酸堿中的溶解性將其分為胡敏酸（HA）、富里酸（FA）和胡敏素（HM）。胡敏酸是土壤腐殖質中最活躍的部分，陽離子交換量高，能提升土壤吸附性能和保水保肥能力，促進土壤良好結構體的形成;富里酸既是形成胡敏素的一級物質，又是胡敏酸分解的一級產物，可以促進礦物的分解和養分的釋放，在胡敏酸的積累和更新中起著重要作用;胡敏素是有機碳和氮的重要組成部分，在土壤腐殖質各組分中占有機碳含量的絕大部分，是土壤中的惰性物質，與鐵、鋁氧化物和黏土礦物等緊密結合，在碳截獲、土壤結構、養分保持、氮素循環等方面均占有重要地位[2，4-6]。土壤腐殖質的數量、質量在一定程度上反映了土壤形成過程和肥力水平[7]，因此研究腐殖質具有極其重要的意義。

侯淑艷等[8]研究表明，有機肥與化肥配施有利于0～20cm土壤>2mm大團聚體中總有機碳、胡敏酸和胡敏素的形成與積累。董珊珊等[9]研究發現，秸稈深埋于土壤亞表層20～40cm有利于提高土壤有機碳含量，但隨著年限增加，其對土壤腐殖質組成改善和結構特征的影響效果降低。俄勝哲等[5]研究表明，施用有機物料能顯著提高土壤活性腐殖質組分，其中施牛糞、雞糞和污泥能增加惰性腐殖質組分含量，提升土壤有機碳固持能力。史吉平等[10]研究發現，長期施用有機肥、化肥及有機肥與化肥配施均能提高潮土、旱地紅壤和紅壤性水稻土的腐殖質含量，其中有機肥與化肥配施效果最好。孫瑩等[11]研究發現，有機肥與氮肥配施顯著提高了設施土壤有機碳含量。目前，大多數研究圍繞動物糞便、秸稈等有機物料對土壤腐殖質組分及有機碳的影響展開。豫南地區冬季有大量的冬閑田適合種植紫云英，筆者從紫云英配施化肥角度探討了水稻土腐殖質各組分及有機碳變化情況，為評價紫云英配施化肥對豫南地區水稻田的土壤質量和肥力的影響提供科學依據，并為培肥土壤、制定合理的施肥措施提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計試驗共設6個處理，分別為CK、100%CF、GM+100%CF、GM+80%CF、GM+60%CF、GM+40%CF。其中，CK為不施肥處理，GM為紫云英翻壓量。100%CF、80%CF、60%CF、40%CF分別為當地傳統化肥、80%傳統化肥、60%傳統化肥、40%傳統化肥。每個處理3個重復，小區面積為6.67m2，小區間設田埂并用塑料膜隔開，留0.25m寬溝方便灌溉、排水等田間管理。當地傳統施用化肥分別為碳酸氫銨、過磷酸鈣和氯化鉀，氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）施用量分別為225、135、135kg/hm2，氮肥按基肥∶分蘗肥∶孕穗肥=3∶2∶1施用，磷鉀肥全部基施。綠肥紫云英翻壓鮮重為22500t/hm2。田間試驗在河南省信陽市農科院試驗園區進行，于2009年開始連續實施。供試土壤為水稻土，耕層土壤質地為粘壤土，耕作制度為單季稻。

1.2 樣品采集與測定 2014年9月，水稻收獲后采集0～15cm土壤樣品，各小區按“S”形隨機設5點取樣，再混合成為1個樣品。土壤腐殖質提取參照竇森等[12]的腐殖質組成修改法。土壤有機碳含量采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法[13]測定。

1.3 數據處理試驗數據采用SPSS Statistics 17.0進行統計分析，采用單因素方差分析（ANOVA）進行顯著性檢驗，采用鄧肯（Duncan）法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同處理土壤腐殖質各組分含量土壤腐殖質各組分含量及所占比例直接決定土壤的肥力水平。由圖1可知，不同處理的土壤腐殖質各組分均發生了顯著性變化（p<0.05）。與單施化肥（100%CF）相比，紫云英配施化肥的胡敏酸含量顯著升高了51.3%～122.5%（p<0.05）;紫云英配施100%化肥（GM+100%CF）、紫云英配施60%化肥（GM+60%CF）的富里酸含量顯著升高（p<0.05）;紫云英配施化肥的胡敏素含量顯著降低了8.5%～72.2%（p<0.05）。劉軍等[3]研究表明，秸稈還田耕作層土壤胡敏酸和胡敏素較對照顯著提高。侯淑艷等[8]研究表明，有機肥與氮磷肥配施有利于土壤表層大團聚體中胡敏酸、胡敏素含量的增加。本研究結果顯示，紫云英配施化肥的胡敏酸和富里酸含量較100%CF顯著升高（p<0.05），胡敏素含量較100%CF顯著降低（p<0.05），說明紫云英配施化肥有利于胡敏酸和富里酸的累積，腐殖質活性成分增多，土壤供肥能力提升，同時胡敏素保持較高含量，提高了土壤有機碳的固持能力。

2.2 不同處理土壤腐殖質各組分有機碳含量由圖2可知，同一處理中，土壤胡敏素有機碳含量最高，為6.1～9.2g/kg;富里酸有機碳含量次之，為2.0～5.0g/kg;胡敏酸有機碳含量最低，為1.6～2.1g/kg。與100%CF相比，GM+100%CF的富里酸有機碳含量顯著增加122.0%（p<0.05），GM+80%CF的富里酸有機碳含量顯著增加152.9%（p<0.05），GM+100%CF的胡敏素有機碳含量顯著降低33.9%（p<0.05），GM+80%CF的胡敏素有機碳含量顯著降低25.2%（p<0.05）。與CK相比，GM+100%CF的富里酸有機碳含量顯著增加87.9%（p<0.05），GM+80%CF的富里酸有機碳含量顯著增加114.0%（p<0.05），GM+100%CF的胡敏素有機碳含量顯著降低31.2%（p<0.05），GM+80%CF的胡敏素有機碳含量顯著降低22.1%（p<0.05）。土壤有機碳是衡量土壤肥力和質量的重要指標，而作為土壤有機碳的重要組成部分，腐殖質在保持土壤結構和質量方面具有重要作用[11]。吳萍萍等[4]研究發現，土壤腐殖質各組分中，胡敏素碳含量最高，為5.72～7.76g/kg;富里酸碳含量次之，為1.47～1.68g/kg;胡敏酸碳含量最低，為1.09～1.43g/kg，這與本研究結果一致。同時，本研究也發現，胡敏素有機碳含量隨化肥用量下降呈增加趨勢，而富里酸有機碳含量隨化肥用量下降先升高后降低，但均高于CK和100%CF。

由表1可知，胡敏素有機碳含量占土壤總有機碳的46.5%～70.4%，富里酸有機碳含量占土壤總有機碳的15.2%～38.3%，胡敏酸有機碳含量占土壤總有機碳的12.5%～16.1%。胡敏素是土壤中穩定的腐殖質組分，對碳、氮、硫等營養元素的固持和有效性具有重要作用[14]。有研究發現，胡敏素在腐殖質組分中含量最高，占土壤全碳的39.4%～72.6%[15]，這與本研究結果一致。土壤腐殖質有機碳的變化主要體現在胡敏素和富里酸2個組分，說明紫云英配施化肥措施對兩者的影響較大。

33.7 46.5 GM+80%CF 13.8±0.7a 13.7 38.3 52.7 GM+60%CF 13.4±1.4a 16.1 20.7 66.2 GM+40%CF 13.2±0.6a 13.7 18.5 68.9 ]

2.3 腐殖質各組分有機碳對土壤總有機碳的貢獻由圖3可知，胡敏素對土壤總有機碳的貢獻最高，達到56.2%～96.3%;胡敏酸和富里酸碳量對土壤總有機碳的貢獻率較低，分別為2.6%～12.6%和1.1%～36.3%。與100%CF相比，胡敏酸和富里酸對土壤總有機碳貢獻率顯著升高（p<0.05），胡敏素對土壤總有機碳貢獻率顯著降低（p<0.05）。由此可見，胡敏素對土壤有機碳的固持和累積起主要作用，胡敏酸是土壤腐殖質的活性成分，富里酸在胡敏酸的積累和更新中起著重要作用，紫云英配施化肥提升了胡敏酸和富里酸對土壤總有機碳的貢獻率。

3 結論

試驗結果表明：（1）紫云英配施化肥的胡敏酸和富里酸含量較100%CF顯著升高（p<0.05），胡敏素含量較100%CF顯著降低（p<0.05）。（2）土壤各組分中，胡敏素有機碳含量最高，為6.1～9.2g/kg，占土壤總有機碳的46.5%～70.4%;富里酸有機碳含量次之，為2.0～5.0g/kg，占土壤總有機碳的15.2%～38.3%;胡敏酸有機碳含量最低，為1.6～2.1g/kg，占土壤總有機碳的12.5%～16.1%。胡敏素有機碳含量隨化肥用量下降呈增加趨勢，而富里酸有機碳含量隨化肥用量下降先升高后降低，但均高于CK和100%CF。（3）胡敏素是對土壤總有機碳貢獻最高的組分，胡敏酸和富里酸碳量對土壤總有機碳的貢獻率較低。紫云英配施化肥提升了胡敏酸和富里酸對土壤總有機碳的貢獻率，降低了胡敏素有機碳貢獻率。

參考文獻

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