不同土壤调理剂配合施用对高氮土壤氮素吸收影响研究

王茜，卢树昌，李晨昱，裴志强



不同土壤调理剂配合施用对高氮土壤氮素吸收影响研究

王茜，卢树昌通信作者，李晨昱，裴志强

（天津农学院 农学与资源环境学院，天津 300384）

本试验采用腐植酸、明矾、白云石、沸石4种调理剂及配比共设7个处理对高氮土壤氮素吸收的影响进行研究。结果表明：施加土壤调理剂可以促进糯玉米生长，其株高、茎粗与叶绿素含量有所提高。在施加调理剂的各处理中，施加明矾可以增加作物生物量干重，单施明矾和腐植酸＋明矾＋沸石＋白云石配合施用可以显著提高玉米吸氮量。调理剂白云石对降低土壤全氮含量效果最明显，施加明矾可以降低土壤中硝态氮含量，减少土壤中氮素的累积，改善环境风险。该试验将为设施土壤氮素面源污染控制提供某些技术途径。

调理剂；氮素；吸收；糯玉米；高氮土壤

氮素作为土壤中的一种矿质营养元素，由于绝大多数作物对其需求量大，土壤又相对供应较少，因此制约着作物产量[1]。我国农户为了使作物增产，便在土壤中施用大量氮肥[2-4]。氮肥的过量施用造成我国土壤酸化、水体富营养化、面源污染等环境问题突出[5]。设施菜田不合理的传统水肥管理方式[6]，导致设施菜田土壤氮累积严重。土壤调理剂是一种用于改善土壤的物理、化学性质及其生物活性的物料[7]。Daniel等[8]研究显示，土壤调理剂可以促进土壤中团粒的形成，使土壤容重降低，增加土壤的保水保肥性[9]。土壤调理剂同样也可以促进土壤中养分的利用[10]。曹世彪等[11]研究结果表明，土壤调理剂可以提高地上部作物的养分吸收量，使作物更好地生长，从而提高作物的产量和品质。土壤调理剂在农业上发展的潜力很大，而目前关于土壤调理剂对土壤氮素影响研究较少。本试验采用不同调理剂及配比对土壤氮素吸收的影响进行研究，旨在为设施农业土壤氮素面源污染控制提供技术途径。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本试验以糯玉米为供试作物，品种为‘雪糯2号’；以腐植酸、明矾、沸石和白云石为供试材料；供试土壤采自天津市武清区大孟庄镇后幼庄村集约化设施菜田，该地区以设施果菜黄瓜-番茄种植为主，氮养分投入量较高，因此土壤氮环境风险较大。

1.2 试验处理

试验设计7个处理，即T1（对照）、T2（腐植酸）、T3（明矾）、T4（腐植酸＋明矾＋沸石）、T5（腐植酸＋明矾＋沸石＋白云石）、T6（白云石）、T7（沸石）。每处理调理剂施用量如表1所示。每盆土重5 kg，设3个重复，每盆栽种3株玉米，等出苗后每盆留2株壮株。

表1 试验处理调理剂施用量 g/盆

试验种植：两茬，种植时间分别为2017年5月—7月和2017年9月—11月。浇水与施肥：每隔2天浇水一次，每次每盆800 mL；每茬追施两次氮肥，每次每盆施用尿素2.17 g。

长势调查：株高、茎粗、叶色和光合速率。

1.3 测试方法

土壤样品全氮、硝态氮分别采用硫酸消煮凯氏定氮法、紫外分光光度法[12]。植物样品全氮用浓H2SO4-H2O2消煮后用凯氏定氮仪进行测定。

盆玉米吸氮量＝收获期植株干物质重×含氮量

试验数据采用Excel 2007方法进行数据处理，采用DPS7.05软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对作物生长与生物量的影响

2.1.1 不同处理对作物长势的影响

表2为玉米种植第一茬第1个月和第2个月的长势调查状况。可以看出，调理剂各处理中玉米植株株高第1个月和第2个月分别以T1处理和T4处理最高；而不同处理玉米植株的茎粗，第1个月T1处理最大，第2个月T4处理最大；叶绿素含量第1个月和第2个月都以T7处理最大；玉米生长第1个月和第2个月的光合速率分别以T5和T7处理最大。总体上，T4、T5和T7处理长势状况较好。

表2 第一茬不同处理玉米长势状况

注：叶绿素值取顶部倒三叶平均值，同列数值后不同小写字母表示差异达5%显著水平，下同

图1为玉米第二茬第2个月长势状况。从图1可以看出，在不同处理下的玉米植株第二茬第2个月的长势中，T6处理的株高最高，T5处理次之。玉米植株施加调理剂的各处理中，除T2处理外，叶绿素含量均高于空白。第2个月中叶绿素含量T3处理最佳，T7处理次之。总体来看，T3、T6、T7处理较好。

图1 第二茬不同处理玉米长势状况

2.1.2 不同处理对植株干生物量的影响

图2为不同处理玉米植株第一茬和第二茬的干生物量。从图2可以看出，第一茬玉米植株生长中，各处理间干生物量均无显著性差异，可能由于调理剂施加时间较短，效果不明显。在玉米第二茬生长中，施加T3处理的干生物量显著高于其他处理，而T4处理的生物量显著低于对照，可能由于T4处理中施加的调理剂之间相互抑制，影响作物生长。

图2 不同处理玉米植株干生物量

2.2 不同处理对作物氮素吸收的影响

图3为不同处理下第一茬和第二茬玉米对氮素的吸收量状况。由图3可知，玉米第一茬生长期间施加T2和T6处理的调理剂可以促进玉米对氮素的吸收，但是效果不显著；而对于玉米生长的第二茬，除T4处理外其他施加调理剂的处理与对照相比均提高玉米吸氮量，但是处理间对吸氮量的效果有差异，其中T3处理和T5处理提高效果最显著。

图3 不同处理玉米对吸氮量的影响

2.3 不同处理对土壤氮素变化的影响

2.3.1 不同处理对土壤全氮的影响

图4为不同处理对土壤全氮的影响。从图中可以看出，与对照相比，施加T6处理的调理剂对土壤中全氮含量降低效果最显著，其他施加调理剂的处理也能降低土壤中的全氮含量，但不如T6处理效果明显。

图4 不同处理对土壤全氮的影响

2.3.2 不同处理对土壤硝态氮的影响

图5是不同处理对土壤硝态氮的影响。从图5可以看出，T3的调理剂处理显著低于其他处理，对降低土壤硝态氮含量效果最好，减少了土壤氮素的累积，改善土壤氮环境风险。但由于试验采用的设施菜田本底土壤施氮肥过高，本试验的土壤氮素含量较常规农田土壤高得多。

图5 不同处理对土壤硝态氮的影响

3 讨论与结论

设施菜田的不合理水肥管理和长时间轮作，造成了设施菜田土壤中氮磷等养分大量累积、次生盐渍化、土壤板结、结构破坏等一系列问题[13-15]，氮肥用量持续增长，氮素利用率却随着施氮量的增加而降低，大量的肥料氮残留在土壤中，导致农田土壤氮素积累日益加剧[16-17]。本研究采用不同调理剂及配比对土壤氮素吸收的影响进行研究。结果表明：施加调理剂各处理均可提高玉米株高、茎粗与叶绿素含量，总体以T7处理长势状况最好；第一茬玉米植株生长中，各处理间生物量干重均无显著性差异，可能由于调理剂施加时间较短，效果不明显。玉米第二茬生长中施加T3处理的生物量干重显著高于其他处理；综合两茬不同处理玉米植株对氮素吸收量的分析，T3处理和T5处理提高效果最显著，促进玉米对土壤中有效氮素的吸收；土壤调理剂对土壤全氮的影响中，T6处理对降低土壤中全氮含量效果最明显；而对于土壤硝态氮来说，施加T3处理调理剂对降低土壤中硝态氮含量效果最好，减少了土壤中氮素的累积。

综上所述，明矾调理剂对于土壤氮的吸收效果最佳，可以降低土壤氮的潜在环境风险，但是该研究是在盆栽试验条件下的结果，还需进行田间试验进一步验证。

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责任编辑：杨霞

Effects of different soil conditioners on nitrogen absorption in high nitrogen soils

WANG Xi, LU Shu-changCorresponding Author, LI Chen-yu, PEI Zhi-qiang

（College of Agronomy & Resource Environment, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China）

The effects of seven treatments by the humic acid, alum, dolomite, zeolite four conditioners and ratio on nitrogen absorption in high nitrogen soils were studied. The results showed that applying conditioners could promote waxy corn growth and effectively increase plant height, stem diameter and chlorophyll content of waxy corn. In each treatment to apply conditioner, the application of alum could increase the dry weight of crop biomass. The combined application of singly applied alum and humic acid plus alum + zeolite + dolomite could significantly increase the amount of nitrogen absorbed by corn. Conditioning agent dolomite had the most obvious effect on reducing soil total nitrogen content. Applying alum could reduce nitrate nitrogen content in soil, reduce soil nitrogen accumulation and nitrogen environmental risk. This experiment would provide certain technical approaches for controlling nitrogen non-point source pollution in high nitrogen soils.

conditioner; nitrogen; absorption; waxy corn; high nitrogen soils

S156.2；S143.1；X53

A

2018-04-17

天津市重点研发计划农业科技成果转化项目（16YFNZNC00010）；国家重点研发计划项目（2016YFD0801006）；天津市科技特派员项目（17JCTPJC51200）

王茜（1995-），女，硕士在读，主要从事农田土壤与作物生长环境关系方面研究。E-mail：1059787477@qq.com。

卢树昌（1970-），男，教授，博士，从事农田土壤质量与植物营养的教学与科研工作。E-mail：lsc9707@163.com。

1008-5394（2018）02-0009-04

10.19640/j.cnki.jtau.2018.02.003