生物有機肥對新整治土地地力的提升效果

楊鴻 郭建芳 楊蒼玲 余建新 李成學

摘要：為探索施用生物有機肥對新整治土地土壤肥力的影響，實現耕地土壤肥力最大程度提升。通過2016年云南省馬龍縣舊縣鎮花龍潭的玉米大田肥效對比試驗，分析了玉米生育期內不同施肥處理下土壤中氮、磷、鉀含量的變化情況。結果表明：（1）處理3土壤養分含量明顯高于CK和CK1，在6月處理3的土壤全氮含量、全磷含量、全鉀含量分別比CK和CK1提升51%和20%、7%和3%、10%和3%;在9月處理3全氮、全鉀含量與CK和CK1相比分別提升59%和26%、9%和1%，全磷含量比CK提升6%，比CK1降低7%。（2）與CK1相比，處理1肥效緩慢而持久，處理2對土壤的肥力提升效果則表現為迅速穩定，為土壤提供更多養分。結果顯示，施用生物有機肥對新整治土地地力的提升效果最好，為土壤提供了全面充分而持久的養分，能有效提升土壤肥力，生物有機肥的施用對新整治土地土壤性狀的改良有積極作用。

關鍵詞：新整治土地;生物有機肥;土壤肥力;土壤全氮含量;土壤全磷含量;土壤全鉀含量

中圖分類號： S147.5文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2020）13-0281-04

收稿日期：2019-07-22

基金項目：公益性行業（國土資源）科研專項（編號：201511003-3）。

作者簡介：楊鴻（1996—），女，云南麗江人，碩士研究生，主要從事土地資源利用與保護相關研究。E-mail：1243006704@qq.com。

通信作者：李成學，碩士，副教授，主要從事土地資源管理、肥料與植物營養等相關研究。E-mail：li_chx0309@ynau.edu.cn。耕地是人類賴以生存的基本條件，人口持續增長使糧食需求逐漸擴大，這為我國耕地資源短缺問題帶來了更嚴峻的挑戰，解決、改善耕地質量問題成為影響國家發展的重要因素。近年來，我國采取了多種科學技術措施用于改善耕地質量，雖然耕地數量有所增加，但耕地質量的提升效果卻不太理想，主要表現在表層土壤太薄、有機質含量偏低、心/底土裸露、土壤結構不良、土壤養分不均衡等方面[1]。目前，以穩定耕地數量為基礎、提高耕地質量為核心，確保糧食安全是我國土地整治的主要任務。土壤肥力反映了土地的許多基本特性，科學全面地評價土壤肥力是監測耕地質量的基礎[2]。有機肥是培肥土壤的有效措施[3]，生物有機肥作為生物技術發展的產物和農業生產的一類重要肥源[4]，其以人類生產生活中產生的廢料為原料進行再利用，實現了資源的循環利用，已經成為國內外的研究熱點。趙紅等研究表明，短期施用生物有機肥或有機無機肥可提高土壤有機碳含量與土壤碳庫管理指數，有利于土壤質量提高，改善土壤肥力[5-6]，同時生物有機肥的施用能夠對輕度或中度鹽堿土進行改良，降低土壤pH值，釋放更多活性物質，有利于土壤理化性質改善[7]。近年來，隨著經濟與科學技術水平的發展，以及可持續性生態農業模式的深入，對生物有機肥改良土壤肥力提出了更高的要求。目前，對施用生物有機肥對作物生理特性、產量等影響的研究[8-9]居多，而在玉米生育期內土壤全氮、全磷、全鉀含量變化的研究甚少。在此研究背景下，以新整治土地為研究主體探究不同施肥條件下土壤肥力的提升情況，可最直接快速了解如何改善耕地質量。因此，本試驗以利用生物有機肥如何改善土壤肥力為重心，以期通過精準改善土地地力進而提高土地利用率，為生物有機肥的推廣應用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗區概況

試驗區位于云南省馬龍縣舊縣街道花龍潭，海拔1 940 m，年平均氣溫為13.2 ℃，年降水量為 1 020 mm，土壤類型為紅壤，適合種植烤煙、玉米、水稻、馬鈴薯、蔬菜等農作物。

新整治后土壤基本狀況：全氮含量為 1.051 g/kg，全磷含量為0.57 g/kg，全鉀含量為9.64 g/kg。

1.2試驗材料

供試作物：玉米品種為雙玉88。

供試肥料：尿素（N含量為46.4%），普鈣（P2O5含量為14%），硫酸鉀（K2O含量為25%），豬糞（N含量為2.4%，P2O5含量為1.6%，K2O含量為1.7%），生物有機肥（有效活菌數≥0.2億CFU/g，有機質含量≥45%，腐植酸含量≥8%，總養分含量≥5%，含水量≤30%）。

1.3試驗設計

本試驗共設立5個處理，分別為CK（不施肥）、CK1[單施化肥（施尿素52 kg/hm2，普鈣64 kg/hm2，硫酸鉀72 kg/hm2）]、處理1[單施豬糞（施用量為 7 500 kg/hm2）]、處理2[化肥與豬糞配施（施尿素26 kg/hm2，普鈣32 kg/hm2，硫酸鉀36 kg/hm2，豬糞3 750 kg/hm2）]、處理3[施生物有機肥（施用量為 7 500 kg/hm2）]。每個處理設3次重復，共15個試驗小區，小區間設梗以減小各小區間的相互影響。每個試驗小區面積均為16 m2（4 m×4 m），采用完全隨機排列，并在試驗區四周設立保護行。

于2016年4月中旬播種玉米，在播種前將肥料施入土壤深度為0～20 cm的耕作層，其他管理措施與大田作物制種玉米保持一致。于2016年9月底收獲，在6—9月在試驗小區內采集耕層土壤1 kg，獨立分袋包裝并標號，在室內自然風干。

1.4測定項目與方法

土壤全氮含量采用半微量凱氏定氮法測定，土壤全磷含量采用氫氧化鈉熔融鉬銻抗比色法測定，土壤全鉀含量采用氫氧化鈉熔融-火焰光度計法測定[10]。

所有試驗數據采用SPSS 17.0進行方差和顯著性分析;運用Excel 2007進行數據統計和作圖。

2結果與分析

2.1不同處理對土壤氮素含量變化的影響

氮素作為蛋白質的組成成分，對植株的生長發育起著決定性的作用[11]。土壤的全氮含量可在一定程度上反映土壤的肥力。

從圖1可知，6月所有處理的全氮含量都較高，這是因為肥料剛施入土壤不久，作物尚未大量吸收土壤中的氮素。而在7月、8月幾乎所有處理土壤全氮含量均下降;這是由于在7月、8月作物處于生長發育的高峰期，對土壤養分需求增大，同時可能由于土壤條件適合微生物的生長繁殖，隨著微生物數量的增加，微生物會與作物一起吸收利用土壤中的氮素，最終導致土壤氮素含量下降。在9月，除處理1、處理2外的所有處理全氮含量均有所提升，可能由于有機質大量分解使氮素重新回到土壤中，從而使土壤中全氮含量有所增加。

總體來看，與其他處理相比，處理3在整個植物營養期土壤全氮含量都最高，說明單施生物有機肥已經能為作物生長提供足夠的氮素營養，且供肥能力持久而穩定。與CK1相比，處理1在6月、7月土壤全氮含量較低，在8月處理1土壤全氮含量的上升趨勢則較快，說明單施化肥供肥具有速效性，而單施豬糞供肥遲緩但較為持久。與CK1和處理1相比，處理2在整個植物營養期土壤全氮含量都較高，說明豬糞與化肥配施較兩者單施更能在作物生長高峰期為作物生長提供所需氮素，且后續養分也較為充足。

由表1可知，處理3土壤全氮含量最高。在6月，處理3土壤全氮含量較CK、CK1、處理1、處理2分別提高51%、20%、25%、19%，在7月分別提高48%、26%、25%、20%，在8月分別提高67%、28%、25%、25%，在9月分別提高60%、26%、31%、27%。表明生物有機肥提高了土壤中氮素的含量，為作物生長所需氮素提供了保障，并且可能由于生物有機肥中大量微生物的存在加快了有機質的分解，釋放出了更多的氮素。與CK相比，處理1、處理2的土壤全氮含量，在6月分別提高21%、28%，在7月分別提高18%、23%，在8月分別提高33%、33%，在9月分別提高21%、26%，大體表現為處理2>處理1>CK。處理1、處理2與CK1無顯著性差異。說明與單施豬糞相比，單施化肥供肥迅速，作物在生長初期就能吸收足夠養分，而豬糞中含有大量有機質，有機質分解需要一定的時間，因此供肥相對緩慢但更為持久?；逝c豬糞配施則在作物生長初期、高峰期、后期都更能為作物提供一定的氮素。

2.2不同處理對土壤中磷素的影響

磷是植物必需的營養元素之一，在植物體中的含量僅次于氮和鉀，一般在種子中含量較高。磷對植物營養有重要的作用，土壤中磷素含量也影響著植物體光合作用、呼吸作用、能量儲存和傳遞、細胞分裂等其他過程，充足的磷素能促進早期根系的形成和生長，提高植物適應外界環境條件的能力[12]。

由圖2可知，所有處理的土壤全磷含量變化趨勢與土壤全氮含量變化趨勢大致相同。

在6月，與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤全磷含量分別提高4%、4%、7%，表現為處理3>處理1=處理2>CK。與CK1相比，處理3土壤中全磷含量提高3%，表現為處理3>CK1=處理1=處理2。說明生物有機肥在施肥后不久就能迅速影響土壤中磷素的交換與循環，使土壤中儲備較多的磷素待作物使用。CK1、處理1和處理2土壤中全磷含量大致相同，可能是由于肥料剛施入土壤中分解率大致相同。

在7月，所有處理的土壤全磷含量均下降，這是作物生長發育吸收土壤中磷素所致，其下降幅度分別為6%、4%、4%、5%、9%。與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤中全磷含量分別提高5%、4%、4%，表現為處理1>處理2=處理3>CK。與CK1相比，處理2、處理3土壤中全磷含量分別減少2%、2%，表現為處理1=CK1> 處理2=處理3。處理3土壤全磷含量迅速下降，說明作物對土壤中磷素的吸收效果較好，生物有機肥能夠促進作物吸收利用土壤中的磷素。

在8月，CK、處理1和處理3中土壤全磷含量呈上升趨勢，增幅分別為2%、4%、5%，表現為處理3>處理1>CK。CK1和處理2中土壤全磷含量均下降2%。與CK相比，處理1、處理3土壤中全磷含量均提高8%，表現為處理1=處理3>處理2=CK。與CK1相比，處理1、處理3土壤中全磷含量均提高5%，處理2下降2%，表現為處理1=處理3>CK1>處理2。

在9月，與8月相比CK1土壤全磷含量呈上升趨勢且含量最高，其他處理土壤全磷含量均下降，處理1、處理2、處理3土壤全磷含量分別比CK1減少5%、10%、7%，表現為CK1>處理2>處理3>處理1?？赡苁怯捎趩问┗侍幚硎┤氲钠这}中，磷酸根和酸性土壤中的一些陽離子（如鐵離子和鋁離子）結合成難溶的磷酸鹽，使得這部分磷素被土壤固定，難以被當季作物利用。與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤中全磷含量分別提高7%、2%、7%，表現為處理1=處理3>處理2>CK。

由處理3的總體變化趨勢可以看出，施入生物有機肥不單只為作物直接提供一定量的磷素，可能還為土壤微生物的繁殖創造了有利條件，進而促進并改善了土壤養分平衡，同時在玉米生長后期土壤含磷量升高，說明生物有機肥不僅為作物提供了一定量磷素，而且可能促進了土壤中難溶性磷的轉化。

2.3不同處理對土壤中鉀素的影響

鉀是一種大量元素，對植物的生長、發育都起著至關重要的作用。鉀能提高玉米的蛋白質、維生素C含量，也能明顯提高作物的抗性，土壤中鉀的含量可表征植物的健康情況[13]。

由圖3可知，所有處理的土壤全鉀含量變化趨勢及其原因與土壤全氮含量變化趨勢大致相同。

在6月，所有處理土壤全鉀含量均無顯著性差異。與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤中全鉀含量分別提高5%、10%、10%，表現為處理2=處理3>處理1>CK。與CK1相比，處理1土壤中全鉀含量減少2%，處理2、處理3均提高3%，表現為處理2=處理3>CK1>處理1。說明施肥后作物

生長初期化肥與有機肥配施分解速率可能較快，使土壤中鉀素含量高，為作物后續生長發育作準備。而施用生物有機肥在6月土壤中全鉀含量也較高，說明生物有機肥能夠有效提升土壤中鉀素。

在7月，所有處理土壤全鉀含量均無顯著性差異，且與6月相比全鉀含量均下降，這是由于作物生長發育吸收土壤中鉀素所致，其下降幅度分別為0.3%、3%、6%、9%、5%。與CK相比，處理1土壤中全鉀含量減少1%，處理3提高5%，表現為處理3>處理2=CK>處理1。與CK1相比，處理1、處理2土壤中全鉀含量分別降低5%、4%，處理3提高1%，表現為處理3>CK1>處理2>處理1。其中，處理3土壤全鉀含量最高，分別比CK、CK1、處理1、處理2高5%、1%、6%、5%，說明生物有機肥在作物生長期內能持續為土壤提供充沛的鉀素，為作物生長發育提供了營養基礎。

在8月，所有處理土壤中全鉀含量均無顯著性差異，與7月相比呈上升趨勢。與CK相比，處理1、處理2、處理3土壤中全鉀含量分別提高4%、13%、12%，表現為處理2>處理3>處理1>CK。與CK1相比，處理1土壤中全鉀含量減少4%，處理2、處理3分別提高2%、1%，表現為處理2>處理3>CK1> 處理1。

在9月，處理3土壤中全鉀含量比CK提高9%，說明生物有機肥能夠提升土壤中全鉀含量，作物收獲后不再吸收土壤中鉀素，剩余鉀素將會留在土壤中。與8月相比，CK、處理1、處理2、處理3土壤中全鉀含量均呈下降趨勢，其下降幅度分別為1%、1%、3%、3%。

由處理3的總體變化趨勢可以看出，施入生物有機肥不單是為作物直接提供一定量的鉀素，可能還為土壤微生物的繁殖創造了有利條件，進而促進改善了土壤中的養分平衡，同時在作物生長的后期能創造一個土壤含鉀量升高的趨勢，說明生物有機肥供肥能力強且肥效持久。

綜上所述，土壤養分含量表現為生物有機肥>化肥與有機肥配施>單施化肥>單施有機肥>CK，這與劉斌等的研究結果[14]一致，即施入生物有機肥，能有效提高土壤中的養分含量。羅興錄等研究表明，生物有機肥通過活化土壤養分從而改善土壤理化性狀，增加土壤的養分含量[15-16]，本試驗中通過對土壤全氮含量、全磷含量、全鉀含量各時期的增幅分析，得出生物有機肥在提升養分方面效果凸顯。

3結論

生物有機肥能全面提升土壤中全氮含量、全磷含量、全鉀含量，能充分發揮其肥效，改善了土壤中營養元素的交換與循環，使養分充盈，生物有機肥的施用將對新整治土地土壤性狀的改良起到積極作用。

單施有機肥肥效緩慢而持久。由于有機肥分解速率較慢，在施肥后不久作物生長前期所提供養分不如單施化肥所提供的多，但單施有機肥在作物生長后期供肥能力比單施化肥強。

有機肥與化肥配施對土壤的肥力提升效果更好，可為土壤提供更多的氮、鉀、磷，在前期能為土壤提供一定的養分，在后期有機肥與化肥配施對地力的提升效果比較穩定。

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