不同施氮水平玉米種植地施入有機(jī)物料對白漿土養(yǎng)分性狀的影響

馬 超，馬 余，曹志偉，蹇心勇，蔡佳鑫，王 帥

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院，吉林 132101）

農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便既是農(nóng)牧業(yè)的副產(chǎn)物、廢棄物，同時也是農(nóng)業(yè)系統(tǒng)不可或缺的肥料來源。因此，對農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便等有機(jī)物料進(jìn)行農(nóng)業(yè)還田措施的研究尤為重要。白漿土是吉林省典型的旱田土壤，目前對吉林省典型白漿土區(qū)有機(jī)培肥缺乏系統(tǒng)報道。田間肥效試驗是研究有機(jī)物料在特定土壤類型上培肥的常用手段。張影等[1]指出，不同類型有機(jī)物料均可提高土壤養(yǎng)分含量及酶活性。金亞波等[2]指出，施用有機(jī)物料能有效提升土壤速效養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，腐熟雞糞提升土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的效果最好，菌渣提升土壤速效磷和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的效果最好。可見，合理選擇有機(jī)物料種類可以更加有效地對土壤進(jìn)行培肥[3]。為驗證不同種類有機(jī)物料在白漿土中腐解對養(yǎng)分釋放的影響，更好地評估和預(yù)測有機(jī)物料還田對白漿土肥力的貢獻(xiàn)，本研究采用尼龍網(wǎng)袋填埋法，通過研究玉米秸稈粉末、固化秸稈顆粒、腐熟羊糞和黃腐酸4種有機(jī)物料對典型白漿土區(qū)玉米田土壤速效養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)含量的影響，旨在為吉林省典型白漿土區(qū)玉米田提供最為有效的培肥策略。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地為吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院玉米試驗田，供試土壤類型為白漿土，土壤基本理化性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)含量22.8 g/kg、pH 6.52、堿解氮含量164.8 mg/kg、有效磷含量26.6 mg/kg、速效鉀含量151.4 mg/kg。試驗區(qū)面積為260 m2（長20 m、寬13 m），設(shè)置10壟，壟寬130 cm。區(qū)域內(nèi)設(shè)置13個小區(qū)，面積為15 m2（長3 m、寬5 m），每小區(qū)4壟，栽植8行玉米，株距37.5 cm。小區(qū)間空出0.5 m作為保護(hù)行。

供試玉米品種為“先玉335”。N、P2O5、K2O分別由尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀提供，供試有機(jī)物料分別為玉米秸稈粉末（corn stover powder，Pr）、固化秸稈顆粒（corn stover pellets，Ps）、腐熟羊糞（well decomposed sheep manure，M）和黃腐酸（biotechnology fulvic acid extract，BFA）。經(jīng)重鉻酸鉀氧化法測定，Pr、Ps、M和BFA總有機(jī)碳（TOC）含量分別為43.1%、59.8%、26.1%和68.9%。

1.2 試驗方法

基于玉米“3414”田間肥效試驗，當(dāng)?shù)赝扑]的最佳施肥量（N2P2K2）：每公頃施N 180 kg、P2O575 kg、K2O 80 kg，設(shè)置N0P2K2（0水平，不施氮）、N1P2K2（1水平=2水平×0.5，減量施氮）、N2P2K2（2水平，推薦施氮）和N3P2K2（3水平=2水平×1.5，過量施氮）4個施氮水平。N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2和N3P2K2 4個處理下的施氮量分別為0、90、180和270 kg/hm2，各處理間P2O5和K2O的施用量相同，分別為75 kg/hm2和80 kg/hm2。試驗采取雙因素雙向隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計，在不同施氮量下設(shè)置4種不同有機(jī)物料處理，以有機(jī)物料種類為主因素、以施氮量為次因素，同時以不施有機(jī)物料和化肥的處理（N0P0K0）為對照（CK），如表1所示。有機(jī)物料及化肥均采取一次性底肥施入的方式，其它田間管理措施一致。分別在玉米拔節(jié)期（5月28日）、大喇叭口期（6月26日）和蠟熟期（10月15日）在各小區(qū)進(jìn)行土樣采集，采用“五點采樣法”，每個點采集0～20 cm耕層土壤0.5 kg，五點均勻混合后采取“四分法”剔除多余部分，留取1 kg備用。

表1 不同有機(jī)物料及施氮水平

1.3 項目測定

土壤堿解氮、有效磷、速效鉀及有機(jī)質(zhì)含量分別采用堿解擴(kuò)散法、NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法、CH3COONH4浸提-火焰光度法和重鉻酸鉀外加熱法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2003軟件整理試驗數(shù)據(jù)，用SPSS 18.0軟件的單因素ANOVA和Duncan’s多重極差檢驗法比較不同處理數(shù)據(jù)間的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮水平下施入有機(jī)物料對白漿土堿解氮含量的影響

由圖1a可知，在不施氮情況下，除Ps處理，其余處理白漿土堿解氮含量均呈逐漸增加的趨勢，相比于拔節(jié)期，玉米臘熟期Ps、Pr、M、BFA和CK白漿土堿解氮含量分別增加47.4%、50.0%、77.1%、37.8%和14.8%，可見，在不施氮情況下，施入各有機(jī)物料均能有效提高白漿土堿解氮含量，增加幅度均高于CK，這與王篤超等[4]研究一致。

由圖1b可知，在減量施氮情況下，相比與拔節(jié)期，玉米臘熟期Ps、Pr、M和CK白漿土堿解氮含量分別增加38.0%、19.4%、32.2%和47.8%，而BFA處理白漿土堿解氮含量下降5.1%。

由圖1c可知，在推薦施氮情況下，相比于拔節(jié)期，玉米臘熟期Ps、Pr、M、BFA和CK白漿土堿解氮含量分別增加58.3%、33.7%、27.5%、38.3%和7.7%，與不施氮情況下的規(guī)律相似，即施入各有機(jī)物料在提高白漿土堿解氮含量方面優(yōu)于CK。

由圖1d可知，在過量施氮情況下，相比于拔節(jié)期，玉米臘熟期Ps、Pr、M、BFA和CK白漿土堿解氮含量分別增加66.7%、18.0%、59.4%、44.7%和10.4%。可見，在不施氮、推薦施氮和過量施氮情況下，相比于拔節(jié)期，施入各有機(jī)物料均可使玉米臘熟期白漿土堿解氮含量得到不同程度提升，使其增幅高于CK，施入的有機(jī)物料經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化逐漸釋放速效態(tài)氮，導(dǎo)致部分土壤酶活性變化，增加氮素的有效性。在推薦施氮和過量施氮情況下，固化秸稈顆粒對白漿土堿解氮含量的提升效果最佳。橫向比較4個施氮水平下，在推薦施氮和過量施氮情況下，蠟熟期固化秸稈顆粒培肥白漿土后堿解氮含量最高。固化秸稈顆粒因壓縮造粒、腐解速率最慢，因此緩慢釋放速效態(tài)氮，玉米生育后期對氮素利用程度減弱，因此積累大量降解氮。

圖1 不同施氮水平下施入有機(jī)物料對白漿土堿解氮含量的影響

2.2 不同施氮水平下施入有機(jī)物料對白漿土有效磷含量的影響

由圖2a可知，在不施氮情況下，相比于拔節(jié)期，玉米臘熟期Ps、M和CK白漿土有效磷含量分別增加72.9%、31.7%和16.0%，而Pr和BFA有效磷含量分別降低2.6%和9.4%，可見，Ps和M在不施氮情況下可提升白漿土的供磷水平。

由圖2b可知，在減量施氮情況下，相比與拔節(jié)期，玉米臘熟期Ps和CK白漿土有效磷含量分別增加18.8%和44.4%，而Pr、M和BFA有效磷含量分別降低7.5%、11.3%和31.6%。

由圖2c可知，在推薦施氮情況下，相比于拔節(jié)期，玉米臘熟期Ps和M白漿土有效磷含量分別增加16.5%和44.5%，而Pr和BFA有效磷含量分別降低12.8%和38.8%，CK變化不顯著。

由圖2d可知，在過量施氮情況下，相比與拔節(jié)期，玉米臘熟期在Ps、Pr和M的影響下，白漿土有效磷含量分別增加70.3%、8.4%和114.3%，而BFA和CK有效磷含量分別降低21.3%和32.8%。

圖2 不同施氮水平下施入有機(jī)物料對白漿土有效磷含量的影響

綜上，玉米秸稈粉末在各施氮水平下均有利于白漿土有效磷含量的增加，而黃腐酸在各施氮水平下均有利于白漿土有效磷含量的消耗。固化秸稈顆粒的難降解屬性能夠刺激土壤微生物產(chǎn)生更多活性較強(qiáng)的酶，這些酶有利于活化土壤磷素。黃腐酸對玉米根系有刺激生長的作用，因此有利于玉米生長并吸收更多的有效磷。此外，基于推薦施氮和過量施氮情況下，腐熟羊糞對白漿土有效磷含量的提升效果最佳。施發(fā)梅等[5]在茶園中增施羊糞，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均顯著提高。

2.3 不同施氮水平下施入有機(jī)物料對白漿土速效鉀含量的影響

由圖3a可知，在不施氮情況下，相比與拔節(jié)期，玉米臘熟期Ps、M、BFA和CK白漿土速效鉀含量分別增加14.5%、10.1%、0.5%和10.9%，而Pr速效鉀含量下降22.3%。

由圖3b可知，在減量施氮情況下，隨玉米生育期進(jìn)行，相比于拔節(jié)期，玉米臘熟期白漿土速效鉀含量均顯著增加，Ps、Pr、M、BFA和CK速效鉀含量分別增加6.2%、5.2%、1.9%、2.5%和1.6%。可見，在減量施氮情況下，各有機(jī)物料均有助于白漿土速效鉀含量的增加，增加幅度均高于CK。

由圖3c可知，在推薦施氮情況下，相比于拔節(jié)期，玉米臘熟期Ps、M、BFA和CK白漿土速效鉀含量分別增加9.6%、13.9%、0.5%和12.5%，而Pr速效鉀含量下降11.8%。

由圖3d可知，在過量施氮情況下，施入Ps、Pr、M和BFA 4種有機(jī)物料均有助于白漿土速效鉀含量增加，速效鉀含量分別增加10.9%、8.8%、30.9%和0.7%，而CK速效鉀含量降低2.8%。

圖3 不同施氮水平下施入有機(jī)物料對白漿土速效鉀含量的影響

綜上，固化秸稈顆粒、腐熟羊糞和黃腐酸在4個施氮水平下均有助于白漿土速效鉀含量增加，這與3種有機(jī)物料本身含有較高含量鉀素有關(guān)，其中腐熟羊糞結(jié)合過量施氮對白漿土速效鉀含量增加幅度最大。高紀(jì)超等[6]研究表明，黑土中施入畜禽糞肥能顯著提高土壤全氮、全磷、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，對土壤養(yǎng)分周轉(zhuǎn)有重要貢獻(xiàn)。不施氮或在推薦施氮情況下，玉米秸稈粉末使白漿土速效鉀含量降低。

2.4 不同施氮水平下施入有機(jī)物料對白漿土有機(jī)質(zhì)含量的影響

由圖4a可知，在不施氮情況下，相比于拔節(jié)期，玉米臘熟期Ps、Pr和M白漿土有機(jī)質(zhì)含量分別增加9.7%、6.9%和15.3%，而BFA和CK有機(jī)質(zhì)含量分別降低8.6%和0.1%。

由圖4b可知，在減量施氮情況下，相比與拔節(jié)期，玉米臘熟期BFA白漿土有機(jī)質(zhì)含量下降4.5%，而Ps、Pr、M和CK白漿土有機(jī)質(zhì)含量分別增加9.8%、14.3%、20.2%和20.6%。

由圖4c可知，在推薦施氮情況下，玉米臘熟期Ps、BFA和CK白漿土有機(jī)質(zhì)含量分別增加12.1%、15.7%和24.2%，而Pr和M有機(jī)質(zhì)含量分別降低2.2%和4.1%。

由圖4d可知，在過量施氮情況下，相比與拔節(jié)期，玉米臘熟期Ps、Pr、M和CK白漿土有機(jī)質(zhì)含量分別增加7.1%、12.9%、19.9%和4.2%，而BFA有機(jī)質(zhì)含量下降1.3%。

圖4 不同施氮水平下施入有機(jī)物料對白漿土有機(jī)質(zhì)含量的影響

綜上，固化秸稈顆粒在4個施氮水平下均可有效增加白漿土有機(jī)質(zhì)含量，王婧等[7]研究表明，相同質(zhì)量秸稈經(jīng)顆粒化后可顯著改善還田性，提高土壤消納秸稈的能力，在提高秸稈腐解速率的同時還能顯著提高秸稈養(yǎng)分的釋放速率。玉米秸稈粉末和腐熟羊糞在不施氮、減量施氮和過量施氮情況下，白漿土有機(jī)質(zhì)含量增加。土壤培肥離不開有機(jī)物料，施入有機(jī)物料能顯著提高土壤微生物生物量[8]。而黃腐酸在3個施氮水平下降低有機(jī)質(zhì)含量。

3 結(jié)論

在不同施氮水平下，相比于拔節(jié)期，施入各類有機(jī)物料均可使玉米臘熟期白漿土堿解氮含量顯著增加，在減量施氮條件下，黃腐酸使堿解氮含量下降5.1%。固化秸稈顆粒在推薦施氮和過量施氮情況下，均能使白漿土堿解氮含量處于最高水平。固化秸稈顆粒在各施氮水平下均有利于白漿土有效磷含量增加，相反，黃腐酸在各施氮水平下均有利于白漿土有效磷的消耗，基于推薦施氮和過量施氮情況，腐熟羊糞對白漿土有效磷含量的提升效果最佳。固化秸稈顆粒、腐熟羊糞和黃腐酸在各施氮水平下均有助于白漿土速效鉀含量的提升。固化秸稈顆粒在各施氮水平下均可有效提高白漿土有機(jī)質(zhì)含量，玉米秸稈粉末和腐熟羊糞在不施氮、減量施氮和過量施氮條件下均有利于白漿土有機(jī)質(zhì)含量的增加，相反，黃腐酸在上述3個施氮水平下有機(jī)質(zhì)含量降低。