不同施氮水平玉米种植地施入有机物料对白浆土养分性状的影响

马 超，马 余，曹志伟，蹇心勇，蔡佳鑫，王 帅

（吉林农业科技学院农学院，吉林 132101）

农作物秸秆和畜禽粪便既是农牧业的副产物、废弃物，同时也是农业系统不可或缺的肥料来源。因此，对农作物秸秆、畜禽粪便等有机物料进行农业还田措施的研究尤为重要。白浆土是吉林省典型的旱田土壤，目前对吉林省典型白浆土区有机培肥缺乏系统报道。田间肥效试验是研究有机物料在特定土壤类型上培肥的常用手段。张影等[1]指出，不同类型有机物料均可提高土壤养分含量及酶活性。金亚波等[2]指出，施用有机物料能有效提升土壤速效养分质量分数，腐熟鸡粪提升土壤碱解氮质量分数的效果最好，菌渣提升土壤速效磷和速效钾质量分数的效果最好。可见，合理选择有机物料种类可以更加有效地对土壤进行培肥[3]。为验证不同种类有机物料在白浆土中腐解对养分释放的影响，更好地评估和预测有机物料还田对白浆土肥力的贡献，本研究采用尼龙网袋填埋法，通过研究玉米秸秆粉末、固化秸秆颗粒、腐熟羊粪和黄腐酸4种有机物料对典型白浆土区玉米田土壤速效养分及有机质含量的影响，旨在为吉林省典型白浆土区玉米田提供最为有效的培肥策略。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地为吉林农业科技学院玉米试验田，供试土壤类型为白浆土，土壤基本理化性质为有机质含量22.8 g/kg、pH 6.52、碱解氮含量164.8 mg/kg、有效磷含量26.6 mg/kg、速效钾含量151.4 mg/kg。试验区面积为260 m2（长20 m、宽13 m），设置10垄，垄宽130 cm。区域内设置13个小区，面积为15 m2（长3 m、宽5 m），每小区4垄，栽植8行玉米，株距37.5 cm。小区间空出0.5 m作为保护行。

供试玉米品种为“先玉335”。N、P2O5、K2O分别由尿素、过磷酸钙和硫酸钾提供，供试有机物料分别为玉米秸秆粉末（corn stover powder，Pr）、固化秸秆颗粒（corn stover pellets，Ps）、腐熟羊粪（well decomposed sheep manure，M）和黄腐酸（biotechnology fulvic acid extract，BFA）。经重铬酸钾氧化法测定，Pr、Ps、M和BFA总有机碳（TOC）含量分别为43.1%、59.8%、26.1%和68.9%。

1.2 试验方法

基于玉米“3414”田间肥效试验，当地推荐的最佳施肥量（N2P2K2）：每公顷施N 180 kg、P2O575 kg、K2O 80 kg，设置N0P2K2（0水平，不施氮）、N1P2K2（1水平=2水平×0.5，减量施氮）、N2P2K2（2水平，推荐施氮）和N3P2K2（3水平=2水平×1.5，过量施氮）4个施氮水平。N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2和N3P2K2 4个处理下的施氮量分别为0、90、180和270 kg/hm2，各处理间P2O5和K2O的施用量相同，分别为75 kg/hm2和80 kg/hm2。试验采取双因素双向随机区组试验设计，在不同施氮量下设置4种不同有机物料处理，以有机物料种类为主因素、以施氮量为次因素，同时以不施有机物料和化肥的处理（N0P0K0）为对照（CK），如表1所示。有机物料及化肥均采取一次性底肥施入的方式，其它田间管理措施一致。分别在玉米拔节期（5月28日）、大喇叭口期（6月26日）和蜡熟期（10月15日）在各小区进行土样采集，采用“五点采样法”，每个点采集0～20 cm耕层土壤0.5 kg，五点均匀混合后采取“四分法”剔除多余部分，留取1 kg备用。

表1 不同有机物料及施氮水平

1.3 项目测定

土壤碱解氮、有效磷、速效钾及有机质含量分别采用碱解扩散法、NaHCO3浸提-钼锑抗比色法、CH3COONH4浸提-火焰光度法和重铬酸钾外加热法测定。

1.4 数据分析

用Excel 2003软件整理试验数据，用SPSS 18.0软件的单因素ANOVA和Duncan’s多重极差检验法比较不同处理数据间的差异。

2 结果与分析

2.1 不同施氮水平下施入有机物料对白浆土碱解氮含量的影响

由图1a可知，在不施氮情况下，除Ps处理，其余处理白浆土碱解氮含量均呈逐渐增加的趋势，相比于拔节期，玉米腊熟期Ps、Pr、M、BFA和CK白浆土碱解氮含量分别增加47.4%、50.0%、77.1%、37.8%和14.8%，可见，在不施氮情况下，施入各有机物料均能有效提高白浆土碱解氮含量，增加幅度均高于CK，这与王笃超等[4]研究一致。

由图1b可知，在减量施氮情况下，相比与拔节期，玉米腊熟期Ps、Pr、M和CK白浆土碱解氮含量分别增加38.0%、19.4%、32.2%和47.8%，而BFA处理白浆土碱解氮含量下降5.1%。

由图1c可知，在推荐施氮情况下，相比于拔节期，玉米腊熟期Ps、Pr、M、BFA和CK白浆土碱解氮含量分别增加58.3%、33.7%、27.5%、38.3%和7.7%，与不施氮情况下的规律相似，即施入各有机物料在提高白浆土碱解氮含量方面优于CK。

由图1d可知，在过量施氮情况下，相比于拔节期，玉米腊熟期Ps、Pr、M、BFA和CK白浆土碱解氮含量分别增加66.7%、18.0%、59.4%、44.7%和10.4%。可见，在不施氮、推荐施氮和过量施氮情况下，相比于拔节期，施入各有机物料均可使玉米腊熟期白浆土碱解氮含量得到不同程度提升，使其增幅高于CK，施入的有机物料经微生物转化逐渐释放速效态氮，导致部分土壤酶活性变化，增加氮素的有效性。在推荐施氮和过量施氮情况下，固化秸秆颗粒对白浆土碱解氮含量的提升效果最佳。横向比较4个施氮水平下，在推荐施氮和过量施氮情况下，蜡熟期固化秸秆颗粒培肥白浆土后碱解氮含量最高。固化秸秆颗粒因压缩造粒、腐解速率最慢，因此缓慢释放速效态氮，玉米生育后期对氮素利用程度减弱，因此积累大量降解氮。

图1 不同施氮水平下施入有机物料对白浆土碱解氮含量的影响

2.2 不同施氮水平下施入有机物料对白浆土有效磷含量的影响

由图2a可知，在不施氮情况下，相比于拔节期，玉米腊熟期Ps、M和CK白浆土有效磷含量分别增加72.9%、31.7%和16.0%，而Pr和BFA有效磷含量分别降低2.6%和9.4%，可见，Ps和M在不施氮情况下可提升白浆土的供磷水平。

由图2b可知，在减量施氮情况下，相比与拔节期，玉米腊熟期Ps和CK白浆土有效磷含量分别增加18.8%和44.4%，而Pr、M和BFA有效磷含量分别降低7.5%、11.3%和31.6%。

由图2c可知，在推荐施氮情况下，相比于拔节期，玉米腊熟期Ps和M白浆土有效磷含量分别增加16.5%和44.5%，而Pr和BFA有效磷含量分别降低12.8%和38.8%，CK变化不显著。

由图2d可知，在过量施氮情况下，相比与拔节期，玉米腊熟期在Ps、Pr和M的影响下，白浆土有效磷含量分别增加70.3%、8.4%和114.3%，而BFA和CK有效磷含量分别降低21.3%和32.8%。

图2 不同施氮水平下施入有机物料对白浆土有效磷含量的影响

综上，玉米秸秆粉末在各施氮水平下均有利于白浆土有效磷含量的增加，而黄腐酸在各施氮水平下均有利于白浆土有效磷含量的消耗。固化秸秆颗粒的难降解属性能够刺激土壤微生物产生更多活性较强的酶，这些酶有利于活化土壤磷素。黄腐酸对玉米根系有刺激生长的作用，因此有利于玉米生长并吸收更多的有效磷。此外，基于推荐施氮和过量施氮情况下，腐熟羊粪对白浆土有效磷含量的提升效果最佳。施发梅等[5]在茶园中增施羊粪，土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著提高。

2.3 不同施氮水平下施入有机物料对白浆土速效钾含量的影响

由图3a可知，在不施氮情况下，相比与拔节期，玉米腊熟期Ps、M、BFA和CK白浆土速效钾含量分别增加14.5%、10.1%、0.5%和10.9%，而Pr速效钾含量下降22.3%。

由图3b可知，在减量施氮情况下，随玉米生育期进行，相比于拔节期，玉米腊熟期白浆土速效钾含量均显著增加，Ps、Pr、M、BFA和CK速效钾含量分别增加6.2%、5.2%、1.9%、2.5%和1.6%。可见，在减量施氮情况下，各有机物料均有助于白浆土速效钾含量的增加，增加幅度均高于CK。

由图3c可知，在推荐施氮情况下，相比于拔节期，玉米腊熟期Ps、M、BFA和CK白浆土速效钾含量分别增加9.6%、13.9%、0.5%和12.5%，而Pr速效钾含量下降11.8%。

由图3d可知，在过量施氮情况下，施入Ps、Pr、M和BFA 4种有机物料均有助于白浆土速效钾含量增加，速效钾含量分别增加10.9%、8.8%、30.9%和0.7%，而CK速效钾含量降低2.8%。

图3 不同施氮水平下施入有机物料对白浆土速效钾含量的影响

综上，固化秸秆颗粒、腐熟羊粪和黄腐酸在4个施氮水平下均有助于白浆土速效钾含量增加，这与3种有机物料本身含有较高含量钾素有关，其中腐熟羊粪结合过量施氮对白浆土速效钾含量增加幅度最大。高纪超等[6]研究表明，黑土中施入畜禽粪肥能显著提高土壤全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾含量，对土壤养分周转有重要贡献。不施氮或在推荐施氮情况下，玉米秸秆粉末使白浆土速效钾含量降低。

2.4 不同施氮水平下施入有机物料对白浆土有机质含量的影响

由图4a可知，在不施氮情况下，相比于拔节期，玉米腊熟期Ps、Pr和M白浆土有机质含量分别增加9.7%、6.9%和15.3%，而BFA和CK有机质含量分别降低8.6%和0.1%。

由图4b可知，在减量施氮情况下，相比与拔节期，玉米腊熟期BFA白浆土有机质含量下降4.5%，而Ps、Pr、M和CK白浆土有机质含量分别增加9.8%、14.3%、20.2%和20.6%。

由图4c可知，在推荐施氮情况下，玉米腊熟期Ps、BFA和CK白浆土有机质含量分别增加12.1%、15.7%和24.2%，而Pr和M有机质含量分别降低2.2%和4.1%。

由图4d可知，在过量施氮情况下，相比与拔节期，玉米腊熟期Ps、Pr、M和CK白浆土有机质含量分别增加7.1%、12.9%、19.9%和4.2%，而BFA有机质含量下降1.3%。

图4 不同施氮水平下施入有机物料对白浆土有机质含量的影响

综上，固化秸秆颗粒在4个施氮水平下均可有效增加白浆土有机质含量，王婧等[7]研究表明，相同质量秸秆经颗粒化后可显著改善还田性，提高土壤消纳秸秆的能力，在提高秸秆腐解速率的同时还能显著提高秸秆养分的释放速率。玉米秸秆粉末和腐熟羊粪在不施氮、减量施氮和过量施氮情况下，白浆土有机质含量增加。土壤培肥离不开有机物料，施入有机物料能显著提高土壤微生物生物量[8]。而黄腐酸在3个施氮水平下降低有机质含量。

3 结论

在不同施氮水平下，相比于拔节期，施入各类有机物料均可使玉米腊熟期白浆土碱解氮含量显著增加，在减量施氮条件下，黄腐酸使碱解氮含量下降5.1%。固化秸秆颗粒在推荐施氮和过量施氮情况下，均能使白浆土碱解氮含量处于最高水平。固化秸秆颗粒在各施氮水平下均有利于白浆土有效磷含量增加，相反，黄腐酸在各施氮水平下均有利于白浆土有效磷的消耗，基于推荐施氮和过量施氮情况，腐熟羊粪对白浆土有效磷含量的提升效果最佳。固化秸秆颗粒、腐熟羊粪和黄腐酸在各施氮水平下均有助于白浆土速效钾含量的提升。固化秸秆颗粒在各施氮水平下均可有效提高白浆土有机质含量，玉米秸秆粉末和腐熟羊粪在不施氮、减量施氮和过量施氮条件下均有利于白浆土有机质含量的增加，相反，黄腐酸在上述3个施氮水平下有机质含量降低。