桐粕基生物有機(jī)肥對(duì)幾種旱地土壤鉀素養(yǎng)分狀況的影響

劉華中，熊榮方，周毅峰

(湖北民族學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北恩施445000)

油桐(Vernicia fordii(Hem sl.)Airy－Shaw)屬大戟科油桐屬，落葉喬木，是我國特有的經(jīng)濟(jì)林木，在我國至少有千年以上的栽培歷史，它與油茶、核桃、烏桕并稱我國四大木本油料植物，可提煉桐油.桐籽餅粕是榨取桐油后的副產(chǎn)品，其蛋白質(zhì)含量為36.29% ～45%，是一種優(yōu)良的植物蛋白質(zhì)資源.但因桐籽餅粕中含有魚精蛋白、新二萜類酯(12－O－棕櫚?；璴3－O－乙酰基－16羥基佛波醇和12－O－棕櫚?；?－4B－羥基佛波醇－l3－醋酸酯等)、皂甙和清蛋白等對(duì)人畜有毒的化合物［1］，長(zhǎng)期以來這部分資源大部分被當(dāng)作廢棄物丟棄，不僅沒有發(fā)揮其資源的價(jià)值，而且還給環(huán)境造成了很大壓力.以粗蛋白降解菌對(duì)桐籽餅粕進(jìn)行降解處理，以此可開發(fā)各種生物有機(jī)肥［2］.本試驗(yàn)以蛋白質(zhì)降解菌將桐籽餅粕進(jìn)行降解腐熟后加入解鉀菌制成生物有機(jī)肥，在室內(nèi)培養(yǎng)條件下研究其對(duì)土壤不同形態(tài)鉀的影響，一方面為桐粕基生物有機(jī)肥的使用提供理論依據(jù)，另一方面也為桐籽餅粕的無害化處理找到相應(yīng)的途徑.

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 供試土壤

供試三種旱地土壤樣品采自湖北省恩施市郊區(qū)，是恩施市郊區(qū)較為典型的旱地土壤類型.其中，A土樣為發(fā)育于紅砂巖的黃紅壤，B土樣為發(fā)育于石灰?guī)r的石灰性土壤，C土樣為發(fā)育于紫色頁巖的紫色土.

將采回的土壤樣品在干凈的白紙上平攤成薄層，置于室內(nèi)陰涼、通風(fēng)且未堆放肥料、無揮發(fā)性物質(zhì)和灰塵的地方風(fēng)干.在土樣風(fēng)干過程中，隨時(shí)將大土塊捏碎，并及時(shí)揀去動(dòng)植物殘?bào)w如植物的根、莖、葉、蟲體和石塊、結(jié)核等.將風(fēng)干后的土樣倒在專用土壤制樣的磨盤上，用木錘、木棒等工具將土壤磨碎，并使之全部通過1 mm孔徑的土樣篩.

1.2 供試菌種與生物有機(jī)肥

供試菌種:試驗(yàn)中使用的解鉀菌dk8由本課題組篩選［2］.

供試生物有機(jī)肥:試驗(yàn)中采用的桐籽餅粕由湖北省來鳳縣四海有限公司提供，利用本課題組篩選的DBTM1和DBTM6菌種進(jìn)行桐籽餅粕的降解腐熟［3］，然后加入解鉀菌dk8混勻后制粒而成.

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)對(duì)每種土壤設(shè)置9個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)4次.每個(gè)處理稱取100 g土壤樣品置于150 mL三角瓶中，將三角瓶編號(hào)后按表1試驗(yàn)方案進(jìn)行處理.

將三角瓶中的土壤樣品、鉀礦粉或生物有機(jī)肥等全部混合均勻后，各處理加去離子水至田間持水量(田間持水量用供試土樣另行測(cè)定得到)，用封口膠封口后在室溫下培養(yǎng)100 d.將培養(yǎng)后的土樣取出，攤成薄層，在室內(nèi)通風(fēng)處風(fēng)干，磨碎后過1 mm土樣篩，裝于塑料袋中供分析測(cè)定用.

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定 采用NH4OAc浸提，火焰光度法進(jìn)行測(cè)定［4］.稱取通過1 mm篩孔的風(fēng)干土5.00 g于100 mL三角瓶中，加入1mol·L－1NH4OAc溶液50mL，塞緊橡皮塞，振蕩30 min，用干的普通定量濾紙過濾.濾液盛于小三角瓶中，同鉀標(biāo)準(zhǔn)系列溶液一起在火焰光度計(jì)上測(cè)定.

1.4.2 土壤緩效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定 采用1 mol·L－1熱HNO3浸提，火焰光度法進(jìn)行測(cè)定［4－7］.稱取通過1 mm篩孔的風(fēng)干土樣2.500g于大的硬質(zhì)試管中，加入1mol·L－1HNO325mL，管口加一彎頸小漏斗，將8個(gè)大試管置于鐵絲籠中，放入油浴鍋內(nèi)加熱煮沸10 min(從沸騰開始準(zhǔn)確計(jì)時(shí))取下，稍冷，趁熱過濾于100 mL容量瓶中，用0.1 mol·L－1HNO3溶液洗滌土樣和試管4次，每次用10 mL，冷卻后定容，在火焰光度計(jì)上直接測(cè)定.從1 mol·L－1HNO3浸提的酸溶性土壤鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)減去土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)即為土壤緩效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù).

表1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)Tab.1 The test design

2 結(jié)果與分析

2.1 供試土壤基本理化性狀的分析測(cè)定結(jié)果

供試土壤的基本理化性狀列于表2.由表2可以看出，三種旱地土壤中，A、B兩種土壤的速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低且相差不大，而發(fā)育于紫色頁巖的C土壤，由于其有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，同時(shí)受母質(zhì)的影響，土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)則明顯高于A、B兩種供試土壤.

表2 供試土壤的基本理化性狀Tab.2 The characterization of tested soil

表3 土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果Tab.3 Determination of available potassium results

2.2 生物有機(jī)肥對(duì)旱地土壤速效鉀的影響

對(duì)三種旱地土壤樣品各處理土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析測(cè)定，測(cè)定結(jié)果列于表3.對(duì)A、B、C三種土壤速效鉀測(cè)定結(jié)果進(jìn)行方差分析，其 F 值分別為 312.5、312.9、159.3，均大于其 Fcrit，進(jìn)一步采用SSR法對(duì)三種土樣速效鉀測(cè)定結(jié)果進(jìn)行多重比較，結(jié)果見圖1.從圖1可以看出，與對(duì)照處理1相比較，將土壤滅菌后接種解鉀菌dk8，A、B兩土壤不添加鉀礦粉的處理2土壤速效鉀均顯著增加，添加了鉀礦粉的處理3土壤速效鉀則無明顯變化;而C土壤不添加鉀礦粉的處理2土壤速效鉀無明顯變化，添加了鉀礦粉的處理3土壤速效鉀則顯著增加.將解鉀菌dk8直接接種到未滅菌的三種土壤，無論是否添加鉀礦粉(處理4、5)，土壤速效鉀均無明顯變化.可見，在有其他種群微生物存在的條件下，解鉀菌解鉀能力受到了抑制，而只有在滅菌的土壤中，解鉀菌成為土壤中的優(yōu)勢(shì)微生物種群，其解鉀能力才可能得到發(fā)揮，且該能力與土壤本身的速效鉀水平及是否添加鉀礦粉有關(guān).

三種土壤添加生物有機(jī)肥均能極顯著增加土壤速效鉀.與對(duì)照處理1相比較，添加生物有機(jī)肥(處理6、7、8、9)后，A、B、C 三種土樣的土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加 140.4% ～165.5%、114.7% ～129.2%、67.4%～71.5%，土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低的A土壤增加最多，而土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的C土壤增加則較少，表明該生物有機(jī)肥對(duì)土壤速效鉀的影響與土壤本身的速效鉀供給水平有關(guān).

三種土壤添加生物有機(jī)肥的同時(shí)添加鉀礦粉，滅菌處理(處理7)與未滅菌處理(處理9)土壤速效鉀無明顯變化，在未添加鉀礦粉的兩個(gè)處理中(滅菌處理6、未滅菌處理8)結(jié)果亦基本相同，表明在添加生物有機(jī)肥后，解鉀菌種群在土壤中已占優(yōu)勢(shì)，而其他微生物種群則對(duì)解鉀菌的解鉀能力不會(huì)產(chǎn)生影響.

添加生物有機(jī)肥，無論土壤是否滅菌，對(duì)于土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的A土壤，添加鉀礦粉的處理與未添加鉀礦粉的處理(處理8與處理6比較、處理9與處理7比較)土壤速效鉀均顯著增加，而對(duì)于土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的B、C土壤，添加鉀礦粉的處理與未添加鉀礦粉的處理對(duì)土壤速效鉀的變化沒有顯著影響.表明只有在土壤速效鉀本身較低的土壤中添加鉀礦粉才能更好地發(fā)揮生物有機(jī)肥的效果，當(dāng)土壤速效鉀本身較高時(shí)，在土壤中添加鉀礦粉對(duì)生物有機(jī)肥的肥效則沒有明顯的效果.

2.3 生物有機(jī)肥對(duì)旱地土壤緩效鉀的影響

對(duì)三種旱地土壤樣品各處理土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析測(cè)定，測(cè)定結(jié)果列于表4.對(duì)A、B、C三種土壤緩效鉀測(cè)定結(jié)果進(jìn)行方差分析，其F值分別為12.0、24.8、22.0，均大于其Fcrit，進(jìn)一步采用SSR法對(duì)三種土樣緩效鉀測(cè)定結(jié)果進(jìn)行多重比較，結(jié)果見圖2.從圖2可以看出，與對(duì)照處理1相比較，在土壤中直接接種解鉀菌dk8，A、C兩土壤緩效鉀略有減少，而B土壤緩效鉀則略有增加，解鉀菌對(duì)土壤緩效鉀水平影響并不明顯.三種土壤添加生物有機(jī)肥后，A、B兩土壤除A土壤的處理9外，土壤緩效鉀均顯著或極顯著降低，C土壤除處理6外，土壤緩效鉀均顯著增加.結(jié)合添加生物有機(jī)肥后土壤速效鉀的變化趨勢(shì)不難推出，在土壤速效鉀供給水平較低的土壤中，添加生物有機(jī)肥后促進(jìn)了土壤緩效鉀向速效鉀的釋放，而在土壤速效鉀供給水平較高的土壤中，速效鉀的增加則主要依靠生物有機(jī)肥中的解鉀菌對(duì)難溶性礦物態(tài)鉀的分解釋放.

圖1 不同處理對(duì)三種旱地土壤速效鉀的影響Fig.1 The effects of variable treatments to the contents of available potassium in three tested soil from dry land

圖2 不同處理對(duì)三種旱地土壤緩效鉀的影響Fig.2 The effects of variable treatments to the contents of slowly available potassium in three tested soil from dry land

表4 土壤緩效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果Tab.4 Determination of slowlyavailable potassium results

3 結(jié)論

1)土壤中添加生物有機(jī)肥能極顯著增加土壤速效鉀水平，土壤速效鉀增加的數(shù)量與土壤本身的速效鉀供給水平有關(guān)，土壤速效鉀供給水平低的土壤增加最多，土壤速效鉀供給水平高的土壤增加則較少.

2)無論土壤是否滅菌，添加生物有機(jī)肥對(duì)土壤速效鉀無顯著影響，表明添加生物有機(jī)肥后土壤中的解鉀菌種群已占優(yōu)勢(shì)，而其解鉀能力不受其他微生物種群的影響.

3)將解鉀菌直接接種于未滅菌的土壤，解鉀菌的解鉀能力受其他微生物種群的影響，其解鉀能力受到抑制;但將解鉀菌直接接種于滅菌的土壤，解鉀菌成為了土壤中的優(yōu)勢(shì)微生物種群，其解鉀能力才可能得到發(fā)揮，且該能力與土壤本身的速效鉀水平及是否添加鉀礦粉有關(guān).

4)土壤添加生物有機(jī)肥后土壤緩效鉀的影響與土壤速效鉀供給水平有關(guān)，在土壤速效鉀供給水平較低的土壤中，添加生物有機(jī)肥促進(jìn)了土壤緩效鉀向速效鉀的釋放，土壤緩效鉀水平降低，而在土壤速效鉀供給水平較高的土壤中，添加生物有機(jī)肥后依靠生物有機(jī)肥中的解鉀菌對(duì)難溶性礦物態(tài)鉀的分解釋放，土壤速效鉀和緩效鉀水平同步增加.

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