不同培肥措施对生土快速熟化的影响

马增辉， 韩霁昌*， 张瑞庆，2

(1. 陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西地建土地工程技术研究院，国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西西安 710075；2. 西北农林科技大学资源与环境学院，陕西杨凌 712100)



不同培肥措施对生土快速熟化的影响

马增辉1， 韩霁昌1*， 张瑞庆1，2

(1. 陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西地建土地工程技术研究院，国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西西安 710075；2. 西北农林科技大学资源与环境学院，陕西杨凌 712100)

[目的]为实现生土快速改良。[方法]通过定点田间试验，探索了不同培肥模式对土壤物理、化学与生物学性状的影响。[结果]绿肥处理、绿肥结合化肥处理、绿肥结合有机肥处理3年后土壤水稳性团聚体含量从15.13%分别提高到17.29%、16.29%和19.16%，土壤有机质含量从6.28%分别提高到7.05%、7.28%和7.48%，土壤呼吸强度从10.43 mg/(kg·d)分别提高到16.35、17.02和21.42 mg/(kg·d)。[结论]从长效机制来看，对于黄土状母质发育的待复垦生土，采取绿肥结合有机肥处理措施的土壤培肥效果最优。

生土熟化；土壤；绿肥；有机肥

随着我国社会发展，工程建设过程大量的表土资源被破坏。在土地复垦过程中，土壤的快速熟化成为恢复土地生产力的关键[1]，也是实现区域农业可持续发展的关键[2]。当前，关于施肥对土壤物理、化学与生物学性状的影响已开展大量研究。化学肥料的施用可实现土壤氮、磷、钾等植物营养元素含量的迅速提高[3]，保障土壤基本肥力，但是化肥的使用并未从长效上根本解决土壤质量的提升问题[4]，甚至随着化学肥料的过度使用，引发一系列的土壤理化性质恶化，导致土壤质量下降的现象[5]。因此，如何从根本上解决生土的快速熟化及其土地复垦的可持续性发展成为研究者的重要任务。有学者指出，通过有机肥措施对土壤进行培肥，可以增加土壤有机质含量，改善土壤物理结构，提高土壤缓冲能力，有效地调节与土壤退化和土壤生产力有关的一系列土壤过程[6]。有研究认为，绿肥种植方式可以提高土壤松结态腐殖质、稳结态腐殖质以及紧结态腐殖质含量，提高土壤质量水平[7]。当前，对于绿肥与有机肥料施用对土壤快速熟化影响的研究方向较单一，研究主要集中在培肥措施对土壤某一理化指标的影响，对于培肥方式对土壤物理、化学与生物学指标的影响研究鲜见报道[8]。笔者系统研究在不同培肥措施下土壤物理、化学与生物学性状，以期为更加高效、合理地培肥土壤与复垦土地的稳定、可持续提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料 试验地点在陕西省渭南市澄城县许庄观测站。供试土壤为黄土状母质发育的待复垦生土。供试土壤基本理化性质为：容重1.43 g/cm3,饱和导水率20.62 cm/d,田间持水量0.27 cm3/cm3,水稳性团聚体比例14.8%,有机质含量6.15 g/kg,土壤呼吸强度10.28 mg/kg。供试肥料为有机肥与化肥，养分含量见表1。

表1 供试肥料养分含量 %

1.2 试验设计 试验共设4个处理：CK弃置；A绿肥(紫花苜蓿)；B绿肥(紫花苜蓿)+化肥(75 000 kg/hm2)；C绿肥(紫花苜蓿)+有机肥(300 000 kg/hm2)。每个处理按照随机原则布设，3个重复。每个处理实施定点动态监测，监测时间点为每年9月1日。

1.3 测定方法 容重测定采用环刀法；导水率测定采用变水头装置的饱和导水率仪；田间持水量测定采用小区灌水法；水稳性团聚体测定采用湿筛法；有机质含量测定采用重铬酸钾容量法；土壤呼吸强度测定采用森林土壤呼吸强度测定标准。

1.4 数据分析方法 所有数据采用Excel软件处理。多重比较统计分析由SAS 8.0数据统计软件完成。

2 结果与分析

2.1 不同培肥措施对土壤容重的影响 土壤容重主要取决于土壤孔隙和土壤固体的数量，能很好地反映土壤孔隙与通气状况，是土壤物理性状的重要参考指标之一。良好的土壤通气状况更有利于植物的生长。从表2可以看出，在时间尺度上，CK、A处理土壤容重保持相对稳定；B处理土壤容重呈现上升趋势，这可能与化肥使用导致的土壤板结有关；C处理土壤容重呈现逐步降低趋势，这可能与绿肥种植与有机肥料的施用有关。处理间的统计分析结果显示，不同的处理方式并未对土壤容重产生显著性影响。

表2 不同培肥措施下土壤容重状况 g/cm3

2.2 不同培肥措施对土壤饱和导水率的影响 土壤饱和导水率是在土壤被水饱和时，单位水势梯度下、单位时间内通过单位面积的水量。它是土壤质地、容重、孔隙分布特征的函数。土壤饱和导水率是土壤重要的物理性质之一，对于农田灌溉与排水设计具有重要意义。从表3可以看出，在时间尺度上，CK、A处理与B处理土壤饱和导水率保持相对稳定；C处理呈现增大趋势。处理间的统计分析结果显示，C处理与CK、A处理、B处理差异在0.05水平显著。绿肥(紫花苜蓿)结合有机肥的处理措施对于改善土壤的透水状况效果明显。

表3 不同培肥措施下土壤饱和导水率状况 cm/d

2.3 不同培肥措施对土壤田间持水量的影响 田间持水量体现了土壤能够稳定保持的悬着水最大量，是土壤对于水分涵养的重要参照指标之一。从表4可以看出，在时间尺度上，CK、A处理与B处理土壤田间持水量保持相对稳定，C处理土壤田间持水量呈现逐步升高的趋势。处理间的统计分析结果显示，2年内不同的处理方式并未对土壤容重产生显著性影响，第3年C处理与CK、A处理、B处理差异在0.05水平显著。绿肥(紫花苜蓿)结合有机肥的处理措施比土地弃置、单纯的绿肥种植或绿肥种植结合化肥的方式更能显著提高土壤田间持水量。

表4 不同培肥措施下土壤田间持水量状况 cm3/cm3

2.4 不同培肥措施对土壤水稳性团聚体的影响 水稳性土壤团聚体反映了土壤物理质量状况水平，是土壤结构稳定性的关键性指标之一。从表5可以看出，在时间尺度上，CK、A处理、B处理与C处理水稳性土壤团聚体含量均呈现上升趋势。处理间的统计分析结果显示，不同的处理方式对水稳性土壤团聚体含量的影响已经在第1年体现，水稳性土壤团聚体含量大小顺序为C处理>A处理>B处理>CK。总体看来，A处理、B处理与C处理土壤团聚体含量相对于CK显著提高，说明绿肥(紫花苜蓿)种植培肥土壤方式对于提高土壤水稳性团聚体含量有显著效果；C处理与B处理差异在0.05水平显著，说明有机肥料化学肥料对提高水稳性土壤团聚体含量的效果更明显。

表5 不同培肥措施下水稳性土壤团聚体含量状况 %

2.5 不同培肥措施对土壤有机质含量的影响 从表6可以看出，在时间尺度上，A处理、B处理与C处理土壤有机质含量均呈现上升趋势；CK土壤有机质含量保持相对稳定。处理间的统计分析结果显示，不同的处理方式对土壤有机质含量的影响已经在第1年体现，整体土壤有机质含量大小顺序为C处理>B处理>A处理>CK。总体看来， A处理、B处理和C处理土壤有机质含量相对于CK显著性提高，说明绿肥(紫花苜蓿)种植培肥土壤方式对于提高土壤有机质含量有显著效果；C处理与A处理差异在0.05水平显著，说明有机肥的施用对于提高土壤有机质含量有显著的积极作用；B处理与C处理土壤有机质含量的显著性差异在第3年体现，反映出有机肥料比化学肥料具备长效和稳定的提高土壤有机质含量效果。

表6 不同培肥措施下土壤有机质含量状况 %

2.6 不同培肥措施对土壤呼吸强度的影响 土壤呼吸强度是土壤熟化程度的重要指标，是土壤物理、化学与生物学性状的综合体现，更能直观地反映出土壤微生物活性与酶活性状况。从表7可以看出，在时间尺度上，A处理、B处理与C处理土壤呼吸强度均呈现上升趋势，CK土壤呼吸强度保持相对稳定。处理间的统计分析结果显示，不同的处理方式对土壤呼吸强度的影响已经在第1年体现，土壤呼吸强度大小顺序为C处理>B处理>A处理>CK。总体看来，A处理、B处理与C处理土壤呼吸强度相对于CK显著性提高，说明绿肥(紫花苜蓿)种植培肥土壤方式对于提高土壤呼吸强度有显著效果；C处理、B处理和A处理差异在0.05水平显著，说明绿肥(紫花苜蓿)结合有机肥的处理措施提高土壤呼吸强度的效果更明显。

表7 不同培肥措施下土壤呼吸强度状况 mg/(kg·d)

3 结论与讨论

研究表明，绿肥种植、绿肥结合有机肥的处理措施和绿肥结合化肥的处理措施对于土壤容重、饱和导水率与田间持水量的改善呈现出良好的趋势，但在短时间内并无明显效果，对于水稳性土壤团聚体含量、土壤有机质含量与土壤呼吸强度的提升具有明显的积极作用。通过3年的土壤培肥试验， 绿肥种植、绿肥结合有化肥和绿肥结合有机肥的处理使得土壤水稳性团聚体含量从15.13%分别提高到17.29%、16.29%和19.16%，分别提高了14.27%、7.67%和18.96%；土壤有机质含量从6.28%分别提高到7.05%、7.28%和7.48%，分别提高了12.26%、15.92%和19.10%；土壤呼吸强度从10.43 mg CO2/(kg·d)分别提高到16.35、17.02和21.42 mg/(kg·d)，分别提高了56.75%、63.18%和105.36%。

从长效机制来看，对于黄土状母质发育的待复垦生土，绿肥结合有机肥措施的土壤培肥效果优于绿肥结合化肥的种植措施，更优于单纯的绿肥种植措施。水稳性土壤团聚体含量的提高可能与绿肥根系分泌物与土壤培肥措施有效提高土壤有机质含量有关。有机肥与绿肥是土壤有机质的重要来源。因此，有机肥和绿肥措施对于提高土壤的有机质含量具有积极的、重要的作用。土壤呼吸强度与土壤微生物活性状况密切相关。黄土母质生土由于土壤养分贫瘠，微生物对外源供给营养物质反应敏感，呈现出土壤呼吸强度的迅速增加。

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[2] 任全,单武雄,肖润林,等.不同施肥措施对红壤丘陵茶园土壤酶活性及呼吸强度的影响[J].农业现代化研究,2007,28(4):498-502.

[3] 高瑞,吕家珑.长期定位施肥土壤酶活性及其肥力变化研究[J].中国农业生态学报,2005, 13(1):143-145.

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[5] 崔荣美,李儒,韩清芳,等.不同有机培肥对旱作农田土壤团聚体的影响[J].西北农林科技大学学报,2011,39(11):124-132.

[6] 幕平,张恩和,王汉宁,等.不同年限全量玉米秸秆还田对玉米生长发育及土壤理化性状的影响[J].中国生态农业学报,2012,20(3):291-296.

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Influence of Different Treatments for Immature Soil into Cultivation

MA Zeng-hui1, HAN Ji-chang1*, ZHANG Rui-qing1,2

(1. Shaanxi Land Construction Group, Shaanxi Construction Land Engineering Institute of Technology, Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering, Ministry of Land and Resources of China, Xi′an, Shaanxi 710075; 2. Institute of Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100)

[Objective]The research aimed to improve immature soil rapidly. [Method]Different models for the improvement of soil fertility by site-directed field experiments were studied, including physical, chemical and biological impacts of immature soil. [Result]Three years after green manure treatment, the content of water stable aggregates of green manure combined with chemical fertilizer treatment, manure combined with organic fertilizer treatment significantly increased to 17.29%, 16.29% and 19.16% from 15.13%, the content of soil organic matter significantly increased to 7.05%, 7.28% and 7.48% from 6.28%, soil respiration intensity significant increased to 16.35 , 17.02 and 21.42 mg/(kg·d) from 10.43 mg/(kg·d) . [Conclusion]Green manure combined with organic fertilizer treatment showed the best effect on the improvement of soil fertility in the long run.

Immature soli into cultivation; Soil; Green manure; Organic fertilizer

国家科技支撑计划“空心村综合整治的关键技术研究与示范” (2014BAL01B03)。

马增辉(1977- )，男，陕西西安人，高级工程师，博士，从事土壤化学及其改良方面的研究。*通讯作者，研究员，博士，从事土地工程及土地资源利用方面的研究。

2015-04-28

S 158.1

A

0517-6611(2015)17-117-03