利用农业废弃物资源改良中低产田效果

候晓静，肖习明*，杨永成，徐维明，周建华，李 丽

(1．荆门市土壤肥料工作站，湖北荆门448000;2．沙洋县土壤肥料工作站，湖北荆门448200)

长期以来，由于不合理的土地利用和开发方式，我国土地资源的利用形式已十分严峻，加之人口的急剧增长，土地与人口、环境、发展的矛盾异常突出［1］。为了扩大耕地资源，农村开展了广泛的土地平整及新垦土地的利用。据相关资料统计，仅荆门市每年新增土地治理面积就达2万hm2以上，约占总耕地面积的10%。然而，由于在改造过程中耕地表层熟土都被剥离翻压，土地肥力下降极为明显，由开垦、复垦、整理等新增加的耕地往往是劣等耕地［2］。因此，对类似这样的中低产田的改良和修复不仅具有保证粮食安全和保护生态环境的双重意义，而且是实现土地资源可持续利用和经济可持续发展的一个必要途径。

农作物秸秆和经沼气工程产生的沼渣含有丰富的氮、磷、钾及微量元素，是农业生产的优质有机肥源。以作物秸秆和沼渣作为肥料施入农田，不但可以增加土壤有机质含量，而且可以降低土壤容重，改善土壤团粒结构［3］。在过去土肥工作的相关基础试验示范上，笔者利用作物秸秆、沼渣等农业废弃物，通过田间不同的培肥方式，以土壤理化性状变化、作物产量为主要考察指标，探索迅速培肥耕地、提高和保持地力的方法，为新垦、复垦和平整耕地的培肥提供技术支撑。

1 材料与方法

1．1 试验区概况 试验在湖北省沙洋县曾集镇张池村(112°18'E，30°43'N)进行。该地区属于北亚热带湿润季风气候，年平均气温15．6～16．3℃，年日照时间1 997～2 100 h，年平均降水量804～1 067 mm，无霜期239～255 d。研究区主要土壤类型为黄棕壤和水稻土，土壤质地多为壤砂或轻壤。经测定，试验地土壤pH 6．1，有机质含量20．54 g/kg，有效磷含量5．0 mg/kg，速效钾含量35 mg/kg。

1．2 试验设计和田间管理 试验作物为水稻，品种为齐两优908。试验共采用7种处理:对照(CK)，不施任何肥料;T1，单施化肥，施纯 N 180 kg/hm2、P2O590 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2，N 肥作基肥、蘖肥、穗肥比例为 5∶3∶2，钾肥作基肥、穗肥比例为5∶5;T2，化肥 +油菜杆，油菜杆用量3 000 kg/hm2(干重);T3，化肥+油菜杆+腐熟菌剂，油菜杆用量同处理T2，腐熟菌剂用量30 kg/hm2;T4，化肥+沼渣，沼渣用量22 500 kg/hm2(鲜重);T5，化肥+稻草，稻草用量3 000 kg/hm2(干重);T6，化肥+稻草+腐熟菌剂，稻草用量同处理T5，腐熟菌剂用量30 kg/hm2。设3次重复，小区面积20 m2，随机区组排列。试验氮肥用尿素，磷肥用过磷酸钙，钾肥用氯化钾。试验所用油菜杆、沼渣、稻草等主要养分含量见表1。

表1 各原料主要养分含量 %

1．3 样品分析和数据处理 作物收获后，在各小区取土壤样品，拣去作物残根和石砾后置于室内阴凉通风处自然风干，过2 mm筛后备用。同时，对各小区作物产量进行测定。

土壤容重采用环刀法测定;有机质采用重铬酸钾－容量法测定;速效磷采用碳酸氢钠浸提－钼锑抗比色法测定;速效钾采用乙酸铵浸提－火焰光度计法测定［4］。采用Excel 2007和SPSS 16．0统计软件分析数据，采用LSD法分析处理间差异。

2 结果与分析

2．1 不同培肥方式对土壤容重的影响 土壤容重可以反映土壤的紧实度和通透性，是影响土壤肥力的重要物理性状之一。从图1可以看出，各处理土壤容重次序为CK＞处理T1＞处理T5＞处理T2＞处理T3=处理T6＞处理T4。在所有处理中，以CK土壤容重最高，达1．43 g/cm3;单施化肥后，土壤容重降至1．41 g/cm3;施用化肥+油菜杆后，土壤容重降至1．32 ～1．33 g/cm3;施用化肥 +稻草后，土壤容重降至1．32 ～1．34 g/cm3;施用化肥 +沼渣后，土壤容重降至1．31 g/cm3，下降幅度达8．5%。由此可知，与对照和单施化肥相比，秸秆和沼渣的施用均能明显降低土壤容重。这是由于秸秆和沼渣能够增加土壤中团粒结构含量、土壤孔隙度，使得土壤结构得到改善。对于采取秸秆还田的培肥方式，与不添加的处理相比，添加腐熟剂处理土壤容重均呈降低趋势(处理T3＜处理T2，处理T6＜处理T5)。这主要是由于腐熟剂能有效地促进秸秆的腐解，在腐解过程中秸秆释放的有机物质更有利于土壤团粒结构的形成［5］。

图1 不同培肥方式对土壤容重的影响

2．2 不同培肥方式对土壤养分的影响 土壤养分含量是衡量土壤肥力的重要指标。从表2可以看出，与CK相比，采取不同培肥方式后，土壤有机质、有效磷及速效钾含量均有所增加。与对照相比，单施化肥使土壤有机质含量增加了10%;施用化肥和油菜秸秆后，有机质含量增加了12% ～24%;施用化肥+稻草后，有机质含量增加了10% ～13%;施用化肥+沼渣后，有机质含量增加了33%。与对照相比，单施化肥后有效磷含量增加了93%;施用化肥+油菜杆后，有效磷含量增加了137% ～144%;施用化肥和稻草后，有效磷含量增加了133% ～160%;施用化肥和沼渣后，有效磷含量增加了135%。与对照相比，单施化肥后，土壤速效钾含量增加了3%;施用化肥和油菜杆后，速效钾含量增加了7%;施用化肥和稻草后，速效钾含量增加了4% ～6%;施用化肥和沼渣后，速效钾含量增加了0．1%。

与不施肥和单施化肥相比，化肥与秸秆、沼渣的配合施用能明显增加土壤有机质含量和速效磷含量。同时，化肥与秸秆的配施还能明显增加土壤速效钾含量。这是由于土壤有机质主要来源于有机肥施用和作物秸秆还田［6］，因此通过增加有机质输入量能够明显增加土壤有机质含量，而有机质含量的增加能够减少磷的固定，增加有效磷含量［7］。在秸秆还田后，土壤钾含量升高则是由于秸秆中含有大量钾素，且易溶于水，在腐解过程中能够大量释放［5］。因此，采取秸秆还田更有利于土壤速效钾的积累和提高。在作物秸秆还田后，腐熟剂的添加能够加快土壤对秸秆的腐熟效率，促进秸秆中的养分得到释放［8］。因此，与未添加腐熟剂的秸秆还田处理相比，添加腐熟剂后土壤有机质、有效磷及速效钾含量均略有增加。

表2 不同培肥方式对土壤有机质、有效磷及速效钾含量的影响

2．3 不同培肥方式对作物产量的影响 从图2可以看出，在不同培肥方式下作物产量差异明显。与CK相比，不同培肥方式使作物产量显著增加(P＜0．05)。单施化肥处理作物产量较对照增加199%;施用化肥和油菜杆后产量增加了136%～166%;施用化肥和稻草后产量增加135% ～164%;施用化肥和沼渣后产量增加了221%。其中，化肥+沼渣处理作物产量最高，达8 888．40 kg/hm2。

与单施化肥相比，化肥与秸秆(油菜杆、稻草)配施后作物产量有一定的降低趋势，并且与未添加腐熟剂的处理相比，添加腐熟剂后作物产量降低。这一方面可能是由于秸秆的碳氮比较大，微生物分解秸秆时消耗了土壤中较多的氮素，降低了作物氮素的供应量［7］，从而对作物产量产生一定影响;另一方面则是由于秸秆还田对作物产量的影响有一定的滞后性［9］，因此对当季作物产量并未表现出明显的增产优势。

图2 不同培肥方式对作物产量的影响

3 结论

通过田间试验，研究了单施化肥、化肥和秸秆、沼渣配合施用等不同培肥方式对土壤性质、作物产量的影响。研究表明，不同培肥方式均有利于降低土壤容重，但与单施化肥相比，化肥与秸秆、沼渣的配合施用降低效果更加显著，其中化肥+沼渣处理降低幅度最高，达8．5%;采取不同培肥方式后，土壤有机质、有效磷及速效钾含量均有所增加，与不施肥和单施化肥相比化肥与秸秆、沼渣的配合施用能明显增加土壤有机质和速效磷含量，同时采取秸秆还田更有利于土壤速效钾含量的提高;采取不同培肥方式后，作物产量得到显著提升(P＜0．05)，其中化肥+沼渣处理作物产量最高，为8 888．40 kg/hm2;采取秸秆还田措施后，与未添加腐熟剂的处理相比，添加腐熟剂能明显降低土壤容重，增加土壤有机质、有效磷、速效钾等养分含量。

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