不同施肥方式对经果林地土壤理化性状的影响

张 瑜，崔 斌，许晓鸿，芦贵君，贾立新，崔海锋，隋媛媛

（1.吉林省水土保持科学研究院，吉林 长春130033；2.东辽县水土保持站，辽宁 东辽136600）

吉林省东辽县杏木小流域地处长白山余脉东辽河流域上游，属于典型的东北低山丘陵区，地理坐标为东经 125°22′40″—125°26′10″，北纬42°58′05″—43°01′40。多年来，随着毁林开荒，坡耕地陡增导致目前山区水土流失严重，局部地区已经形成“破皮黄”，造成植被覆盖度逐年锐减，加大了土壤流失量，致使土地荒芜，不堪利用。为保证农业土壤可持续利用，需要维持和不断提高土壤有机质含量［1］，有机质是土壤肥力的重要物质基础［2］，是团聚体形成的重要保障，土壤中有机质含量的增加将明显提高土壤的保水保肥能力［3］。而不同施肥方式对改善土壤中有机质效果略有不同，目前在中国普遍利用配合施肥方式，以化肥有机肥配施［4］、秸秆还田为主。基于前人的研究基础，本文以吉林省东辽县杏木小流域山地砂壤土为研究对象，研究不同施肥方式改善山地土壤理化性状差异，探索合理、有效、快捷增加土壤有机质的施肥方式，对于改善山地生态环境和农业生产能力具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于吉林省东辽县境内。该区四季分明，属寒温带半湿润大陆性季风气候，年均气温5.2℃，有效积温2 700～2 800℃，最高气温38℃，最低气温－40℃，≥10℃的积温2 900℃，年均无霜期137d，年均日照时数2 497.9h。年最大降雨量911.0mm，年最小降雨量410.6mm，年均降雨量658.1mm，试验区内土质以砂壤土为主。

1.2 试验方法

试验区坡度为8°，坡度均匀，坡向朝南，坡长326m，横向宽116m，在坡面修筑竹节梯田，梯面内主要种植1年生K9苹果（未挂果），采用块状整地，呈品字形种植。沿坡面纵向每隔10m选5条等高线，每两条等高线间选相邻5个小区为1次重复试验，自2010年每年年初分别施用秸秆还田（O）、有机无机肥配施＋秸秆还田（NPKOM）、有机肥（M）、有机肥＋秸秆还田（OM）和对照（CK）。5条等高线间从上自下分别计为S1层，S2层，S3层和S4层4个重复试验区。共计4（层）×5（个）＝20个试验小区。施肥时应使各种肥料与土尽量搅拌均匀，平铺在以果树主干为中心，深20cm，直径为1.2m（果树冠幅为1.2 m）的圆内。每个试验竹节梯田各肥料施用量：有机肥（鸡粪 M）25 000kg／hm2，无机肥（N∶P2O5∶K2O＝26∶10∶12）300kg／hm2，粉碎秸秆（O）12 500kg／hm2。于2012年秋收后在每个竹节梯田内施肥处距表土20cm取6个土样各项指标均值做为分析对象。试验所测指标包括土壤容重、孔隙度、有机质及全N，全P，全K。土壤容重采用环刀法进行测定，孔隙度利用公式（1）求得；土壤有机质采用硫酸重铬酸钾法测定；全N利用元素分析仪测定；全P利用碳酸钠熔融——钼锑抗比色法测定；全K利用氢氧化钠碱融——火焰光度计法测定。

式中：E——土壤孔隙度（%）；d——土壤相对密度（取2.65）；D——土壤容重（g／cm3）。

2 结果与分析

2.1 施肥方式对土壤有机质盈亏平衡分析

土壤有机质动态变化趋势取决于土壤碳输入量和输出量的相对大小，当碳的输入量大于输出量时，土壤有机质将不断提高，相反亦然［5］。从图1可以看出，不同施肥方式对土壤中有机质增加量的影响有所不同，其中以有机无机肥配施＋秸秆还田（NPKOM）的效果最为明显，2a内增加土壤有机质均值为2.35 g／kg，增加率为45.54%，达到显著水平；有机肥＋秸秆（OM）次之，平均增加量为1.89g／kg，增加率为36.74%。单施有机肥（M）使有机质增加1.33g／kg，增加率为26%；效果最不明显的为单施秸秆还田（O），2a内土壤有机质增加量仅为0.49g／kg，增加率为9.5%。对照区（CK）土壤有机质含量也略有下降，但尚未达到显著水平。由此说明单一施肥或配合施肥均提高土壤中有机质含量，只是提高幅度不同，配合施肥对于提高土壤中有机质含量的效果要明显高于单一施肥方式。对照区（CK）由于只有碳的支出而无供给，使土壤中碳输入量远小于输出量，有机质含量下降3.13%。其他4种施肥方式均使有机质含量增加，主要是由于有机肥、秸秆中均含有大量有机质，分别按30%［6］和15%［7］计算，有机质总投入量约为9 375kg／hm2，这相当于1hm2内厚度为20cm，容重为1.465g／cm3（表1）的土壤有机质投入量为3.19g／kg，而本实验中有机肥＋秸秆（OM）可增加有机质1.89g／kg，分析认为减少的1.30g／kg的有机质可能被被植物吸收利用或淋溶等形式而损失。

2.2 施肥方式对坡面土壤容重、孔隙度影响分析

通过测定试验区内不同施肥方式作用下竹节梯田内土壤容重，发现不同施肥方式对土壤容重与孔隙度的影响略有不同（表1）。4种施肥方式作用下土壤容重平均分别降低了0.06，0.07，0.05和0.07g／cm3，降幅达到了3.9%，4.5%，3.5%和4.7%；孔隙度则相应增加了5.3%，6.4%，5.2%和6.7%。对照区（CK）未扰动土壤容重则增加了1%，孔隙度相应下降1%。以上结果表明，与不施肥对比，增施试验所用4种肥料可以降低土壤重容和增加土壤孔隙度。单一措施中施用粉碎秸秆（O）与有机肥（M）相比，前者的作用效果要大于后者，而且在各施肥条件下，只有秸秆还田对容重及孔隙度变化达到显著水平。产生这一现象的原因可能是由于施肥方式影响秸秆的腐解速率所造成的。据王旭东等［8］研究发现，玉米秸秆在中等肥力田块上矿化率最高，低肥力田块上最低。在本次实验秸秆还田中，由于土壤初始肥力较低，导致大量的还田秸秆未被腐解，秸秆的残留体占据了土壤中大量空间，势必降低土壤容重。

图1 各试验小区在不同施肥方式下土壤有机质含量变化

表1 不同施肥方式下土壤容重、孔隙度及有机质含量变化

2.3 施肥方式对全N，全P，全K的影响及盈亏平衡分析

在不施肥情况下，土壤中全N，全P及全K含量均有所下降，其中全P，全K含量下降程度达到显著水平（表2）。各养分减少量与其各自本底值有关，土壤养分本底值越高则减少量越大。全N，全P的减少量为0.02和0.04g／kg，要远小于全 K 的减少量1.21g／kg。在各施肥条件下，均未能使全K含量增加，4种处理（O，NPKOM，M，OM）条件下分别下降7%，3%，10%，6%，13%，并且除 OM 处理外，其他3种处理条件下全K减少量均达到显著水平，这一结果有待于进一步的研究和论证。全N，全P含量在施肥条件下，呈现出不同程度的上升，有机无机肥配施＋秸秆还田（NPKOM）对全N，全P提高的幅度最大，分别提高42%和13%，其次为有机肥＋秸秆（OM），分别提高30%和6%，单施有机肥（M）次之，分别提高15%和6%，最后为秸秆还田（O），分别提高9%和4%。

为论证以上数据合理性，我们对鸡粪及秸秆中各养分含量进行测定，并折算成每1hm2各养分投入量（表3）。由于果树尚未挂果，产出量暂无法合理计算，暂定为一常量。同时根据施肥前后容重及各养分的变化量，计算出每1hm2内0—20cm表土中各养分的增加总量（表4）。各处理条件下全K投入量均较小，最大仅为285kg／hm2，有在肥力供应的条件下全K含量下降范围仍达到1 008～2 197kg／hm2，而淋溶与流失损失只占很小比例，这说明土壤中大量K素被植物吸收所利用，土壤缺钾严重；对于全P而言，各处理条件下全P投入量均大于计算增加量；对于全N而言，在O，M和OM处理条件下，全N投入量均大于计算增加量，而养分投入量中包括产出量和土壤养分增加量，试验中，并不能保证各肥料完全腐解和矿化，致使各养分投入量偏小，同时未考虑产出量，因此投入量必然大于计算增加量，这证实了以上数据的合理性。在NPKOM处理条件下，全N投入量大于计算增加量，这可能是由于试验取土样时，各肥料未搅拌均匀，肥料过于集中造成的计算增加量偏大所致。该结果有待于进一步论证。

表2 不同施肥方式下全N，全P，全K含量变化 g／kg

表3 不同处理各养分单位面积投入量

表4 不同施肥方式下0－20cm表土中养分投入量与计算增加量对比 kg／hm2

3 结论

（1）与单一施肥方式相比，配合施肥方式更能有效增加土壤中有机质含量。有机无机肥配施＋秸秆还田（NPKOM）的效果要略高于有机肥＋秸秆（OM），原因在于秸秆对于增加土壤有机质、有机酸及团聚体有着重要作用，而无机复合肥中的氮有利于秸秆的分解［9］，从而加速了土壤中有机质的形成。同时，对于有机质含量较低的土壤，施用有机无机复合肥和秸秆还田（NPKOM）对有机质含量的提高幅度要远大于有机质含量较高的土壤。

（2）土壤容重、孔隙度是土壤结构特征的重要指标，土壤容重的大小直接表现为总孔隙度和通气孔度的多少，反映了土壤通透性的状况［10］。秸秆还田能有效降低土壤容重、增加土壤孔隙度，对于改善土壤通透性具有重要的作用，从而增加了坡面径流入渗量以及土壤蓄水能力，在遏止了土壤养分逐年流失的前提下又增加了土壤中养分含量，对坡地治理水土流失具有重要意义。

（3）土壤中全N，全P，全K含量的动态平衡主要取决于各元素的投入量与产出量。有机肥（M）与秸秆还田（O）、增施复合肥均可有效增加经果林地中全N，全P含量，合理的施肥方式能够保证N，P的投入量大于产出量，这对维持全N，全P含量具有重要的作用。

（4）经果林地土壤中全K与全N，全P有所不同，各施肥方式对于提高全K含量并不明显，同时全钾年损失量较大，造成林地缺钾严重。为此，如何有效增加和保持经果林地中全钾量有待于深入研究。

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