陜西楊凌日光溫室畜禽有機肥氮素有效性研究

周 博，王 虎，吳 薇，周建斌

(1 楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生態(tài)環(huán)境工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2 西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

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陜西楊凌日光溫室畜禽有機肥氮素有效性研究

周 博1，王 虎1，吳 薇1，周建斌2

(1 楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生態(tài)環(huán)境工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2 西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

【目的】 研究新建日光溫室土壤中畜禽有機肥氮素的有效性，為科學(xué)施肥提供理論依據(jù)?！痉椒ā?以“金鵬一號”番茄為材料，采用盆栽試驗，以不施氮肥(對照，CK)和施用化肥(C-F)為參照，利用生物耗竭法研究了7個雞糞和3個牛糞對番茄生長的影響，分析了不同施肥處理番茄的氮素攜出量、氮素利用率及氮素當量有效含量(MFE-N)，最后分析了不同施肥處理對土壤氮素含量的影響。【結(jié)果】 以CK相比，不同畜禽有機肥均能顯著增加番茄的地上部分和根系生物量，雞糞和牛糞處理分別使番茄氮素攜出量平均提高了84.4% 和53.6%。雞糞處理平均氮素利用率和MFE-N分別為33.71% 和39.63%，顯著高于牛糞 (23.13%和27.86%)。試驗結(jié)束時，雞糞與牛糞處理間的平均土壤全氮含量無顯著差異，但均顯著高于CK和C-F。畜禽有機肥處理的土壤銨態(tài)氮含量與CK和C-F總體無顯著差異，但其硝態(tài)氮含量顯著高于CK和C-F?！窘Y(jié)論】 不同畜禽有機肥均具有明顯的氮素肥效，可替代部分氮素化肥，但氮素供肥特性存在較大差異。

日光溫室；盆栽試驗；番茄；有機肥；氮素有效性

我國北方地區(qū)在新建日光溫室時，就地取土堆砌保溫土墻，農(nóng)田原有的地表土被挖走，導(dǎo)致新形成的表層土壤養(yǎng)分含量較低[1]。為了盡快地培肥土壤和獲得高產(chǎn)，菜農(nóng)在新建日光溫室投入的畜禽有機肥往往比多年種植日光溫室更多。在陜西省楊陵示范區(qū)日光溫室生產(chǎn)基地調(diào)查顯示，新建日光溫室第一年的畜禽有機肥用量高達4.80×105kg/hm2(鮮質(zhì)量)，是多年種植日光溫室平均用量的3倍。畜禽有機肥中含有大量的氮素[2-3]，大量的投入施用，給土壤帶來了豐富的氮素養(yǎng)分。然而，菜農(nóng)在施用氮素化肥時忽略了畜禽有機肥的氮素供肥量，依然按常規(guī)施用量進行施肥，造成過量施肥和土壤氮素養(yǎng)分累積與次生鹽漬化[4-6]。由此可見，研究有機肥的氮素有效性，對掌握有機肥的供肥特性，降低化肥用量，減少土壤養(yǎng)分累積和環(huán)境污染具有重要的意義。

有關(guān)畜禽有機肥供肥特性的研究較多，如張楠楠等[7]研究了鮮雞糞對土壤 N沉積的影響 ，趙明等[8]研究了好氧培養(yǎng)條件下有機肥料中氮素的礦化，陶磊等[9]研究有機肥代替部分化肥對棉花產(chǎn)量的影響，王通明等[10]研究了有機肥對煙葉氣體交換、葉綠素熒光特性的影響，葉靜等[11]研究了新型有機肥對菜用毛豆氮利用率的影響，然而有關(guān)畜禽有機肥氮素有效性的研究還未見報道。本試驗采用番茄盆栽試驗，研究新建日光溫室土壤中畜禽有機肥的氮素供應(yīng)能力，揭示畜禽有機肥的氮素有效性，為日光溫室畜禽有機肥的合理、科學(xué)施用提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試的土壤采自陜西省楊陵區(qū)五泉鎮(zhèn)日光溫室生產(chǎn)基地新建日光溫室的耕層土，土壤全氮、有機質(zhì)含量分別為0.62和12.5 g/kg,硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量分別為18.12 ，13.43，141.1 mg/kg，pH值為6.98。供試的10種不同畜禽有機肥(7個雞糞和3個豬糞)，隨機采自蔬菜種植基地不同農(nóng)戶的堆肥點，均已經(jīng)堆腐2個月，其理化性質(zhì)(干基)見表1。

表 1 供試畜禽有機肥的基本理化性質(zhì)

1.2 試驗方法

采用盆栽試驗研究法進行，盆栽試驗在玻璃溫室中進行，采用高18 cm、直徑20 cm塑料盆，每個盆中裝土2.5 kg。試驗設(shè)不施氮肥對照處理(CK)、施化學(xué)氮肥處理(C-F)和有機肥處理(C-1、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6、C-7、D-1、D-2及D-3)，共計12個處理，每處理重復(fù)5次。除CK不添加N外，所有處理均一次性按照純N 150 mg/kg、P2O5100 mg/kg、K2O 100 mg/kg的標準給培養(yǎng)土壤添加N、P、K，其中P和K分別統(tǒng)一用Ca(H2PO4)2和KCl進行添加，C-F處理的N用尿素進行添加，10種有機肥處理的N分別用對應(yīng)的有機肥進行添加，有機肥處理的Ca(H2PO4)2和 KCl添加量減去加入有機肥自身的P、K含量進行計算。土壤添加養(yǎng)分后，先混勻，然后裝盆。

每盆直播品種為“金棚一號”的西紅柿籽5粒，出苗后定苗3株。試驗采用養(yǎng)分生物耗竭法, 2012-04-04開始種植，生長期間,根據(jù)番茄的生長狀況用去離子水澆灌，各盆每次灌水采用統(tǒng)一用量，當番茄生長量超出種植盆的承載生長體積容量時，按照處理的編號，逐一對應(yīng)收獲番茄的地上部分和根系。收獲后，將各盆的土重新混勻后，裝盆，繼續(xù)種植番茄，同樣等番茄生長量超出種植盆的承載能力時，分別收獲番茄地上部分和根系；接著，重復(fù)前一次的工作，繼續(xù)種植，直到出現(xiàn)明顯的作物脫肥時結(jié)束，收獲番茄地上部分和根系。本試驗共種植了3次，第1次為04-4-06-13，稱為第1階段；第2次為06-18-09-01，稱為第2階段；第3次為09-10-11-22，稱為第3階段；3個階段種植時間共計169 d。將3個階段收獲的地上部分和根系于烘箱烘干并稱質(zhì)量，則為地上部分和根系生物量。

1.3 測定項目與方法

不同畜禽有機肥的氮素有效性采用Gutser等[13]提出的氮素當量有效含量(MFE-N)指標進行評價，MFE-N為有機肥氮素攜出量(Nof)與化學(xué)氮肥氮素攜出量(Nmf)的比值，即：

(1)

Nof=有機肥處理番茄的氮素吸收總量-對照番茄的氮素吸收總量。

(2)

Nmf=化肥處理番茄的氮素吸收總量-對照番茄的氮素吸收總量。

(3)

(4)

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用EXCEL 2007進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和繪圖，利用LSD法進行多重比較分析，利用SAS統(tǒng)計軟件進行誤差統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 畜禽有機肥對番茄生物量的影響

各處理番茄地上部分和根系生物量在不同生長階段的變化如圖1、圖2所示。從圖1和圖2可以看出，3個階段各有機肥處理的番茄地上部分和根系生物總量，均顯著高于未施氮肥對照(CK)。不同畜禽有機肥處理3個階段中，牛糞D-3處理的地上部分生物總量最大，比CK的地上部分生物總量提高了131.6%；牛糞D-1處理的地上部分生物總量最小，較CK提高了78.2%。計算不同類型有機肥對番茄地上部分3個階段生物總量的平均提高值，其中雞糞提高了119.4%，牛糞提高了92.2%，雞糞明顯高于牛糞。不同畜禽有機肥處理3個階段中，雞糞 C-2 處理的番茄根系生物總量最大，比CK提高了206.7%；牛糞D-1處理的番茄根系生物總量最小，比CK提高了120.9%。計算不同類型有機肥對番茄根系生物總量的平均提高值，其中雞糞提高了159.3%，牛糞提高了136.8 %，雞糞明顯高于牛糞。

由圖1還可知，在不同生長階段，有機肥處理的番茄地上部分生物量存在明顯差異。第1、第2和第3階段的番茄地上部分的平均生物量分別為9.96，5.18和1.22 g/盆，第1階段明顯高于第2階段和第3階段。在第1階段，各有機肥處理的番茄地上部分生物量存在明顯差異，最大為13.01 g/盆，最小為9.38 g/盆；雞糞和牛糞處理番茄地上部分的平均生物量分別為12.43 ，9.78 g/盆，雞糞明顯高于牛糞。在第2階段，在各有機肥處理中，番茄地上部分生物量最大為5.46 g/盆，最小為4.39 g/盆；雞糞和牛糞處理番茄地上部分的平均生物量分別為5.12 ，4.65 g/盆，兩者之間無顯著差異。在第3階段，有機肥處理的地上部分生物量最大值為2.08 g/盆，最小為0.96 g/盆；雞糞和牛糞處理的番茄地上部分平均生物量分別為17.97,16.94 g/盆，兩者無顯著差異。

由圖2可知，不同生長階段的有機肥處理的番茄根系生物量也存在明顯差異。第1階段、第2階段和第3階段的番茄根系的平均生物量分別為1.29，0.34和0.20 g/盆，第1階段顯著高于第2階段和第3階段。在第1階段，在各有機肥處理中，C-2處理的番茄根系生物量最大，為1.58 g/盆；D-1處理最小，為1.16 g/盆。在第2階段，在各有機肥處理中，C-4處理的番茄根系生物量最大，為0.39 g/盆；D-1處理最小，為0.26 g/盆。在第3階段，在各有機肥處理中，D-3處理的根系生物量最大，為0.34 g/盆；C-5處理最小，為0.13 g/盆。在3個生長階段中，雞糞處理番茄根系的平均生物量與牛糞處理均無顯著差異。

與化學(xué)氮肥處理(C-F)3個階段的番茄地上部分生物總量(22.97 g/盆)和根系生物總量(2.17 g/盆)相比，畜禽有機肥處理的番茄地上部分平均生物總量(16.36 g/盆)和根系平均生物量(1.83 g/盆)均顯著偏低，表明畜禽有機肥的氮素有效性顯著低于化學(xué)氮肥。在第1階段，與化學(xué)氮肥處理(C-F)相比，雞糞和牛糞處理地上部分、根系的平均生物量值均顯著降低；在第2階段，雞糞和牛糞處理地上部分、根系平均生物量與C-F處理無顯著性差異；在第3階段，雞糞和牛糞處理的地上部分、根系平均生物量均顯著高于C-F處理；表明有機肥的供肥量小于化肥，但肥效較長。

圖柱上標不同字母表示差異達顯著水平(P<0.05),下圖同

圖 1 不同畜禽有機肥處理番茄地上部分生物量

Fig.1 Aboveground biomass of tomato in different livestock manure fertilization treatments

圖 2 不同畜禽有機肥處理番茄的根系生物量

2.2 畜禽有機肥對番茄氮素攜出量的影響

圖3顯示，與CK相比，增施有機肥處理均能顯著提高3個生長階段的番茄氮素攜出總量，雞糞和牛糞處理的番茄氮素攜出總量顯著大于CK,平均氮素攜出總量較CK分別提高了84.4%和53.6%。3個階段不同畜禽有機肥處理之間的番茄氮素攜出總量存在差異，最高達0.286 g/盆(雞糞C-2處理)，最小為0.211 g/盆(牛糞D-2處理)，前者顯著高于后者。比較2種不同有機肥處理的氮素攜出總量，其中雞糞處理平均值為0.264 g/盆，牛糞處理平均值為 0.226 g/盆，前者顯著高于后者。

從圖3還可以看出，雞糞處理C-3和C-7的番茄氮素攜出總量顯著低于其他雞糞處理，牛糞處理D-1和D-2的番茄氮素攜出總量均顯著低于處理D-3，表明相同種類畜禽有機肥處理之間氮素攜出總量也存在明顯差異。比較雞糞和牛糞處理不同培養(yǎng)階段的平均氮素攜出量可知，兩者在第2和第3階段無顯著差異，但在第1階段前者顯著高于后者。與C-F處理相比，雞糞和牛糞處理氮素攜出總量的平均值均顯著降低。比較二者不同階段番茄氮素攜出量可知，畜禽有機肥處理的平均氮素攜出量在第1階段顯著低于C-F處理，在第2階段和第3階段均與C-F處理無顯著差異。

圖 3 不同畜禽有機肥處理番茄的氮素攜出量

2.3 不同畜禽有機肥的氮素利用率及氮素當量有效含量比較

從表2可以看出，供試畜禽有機肥的氮素利用率差異較大，最高為雞糞處理C-2，高達39.29%；最小為牛糞處理D-2，僅為18.92%。供試畜禽有機肥的平均氮素利用率為30.54%，變異系數(shù)為24.46%。雞糞與牛糞處理的平均氮素利用率分別為33.71%和23.13%，前者顯著高于后者。比較同一種類畜禽有機肥的氮素利用率，雞糞處理C-3和C-7明顯低于C-1、 C-2、 C-4、C-5和C-6；牛糞處理D-1和D-2明顯低于處理D-3，表明同一種類有機肥由于來源和性質(zhì)的不同，也會導(dǎo)致氮素利用率產(chǎn)生明顯差異。

表 2 不同畜禽有機肥處理番茄的氮素利用率與氮素當量有效含量

注：同列數(shù)據(jù)后標不同小寫字母表示差異達顯著水平(P<0.05),下表同 。

Note:Different letters mean significant difference(P<0.05),the same table .

由表2還可知，畜禽有機肥處理的MFE-N平均為36.10%，雞糞處理的平均MFE-N為39.63%，牛糞處理的平均MFE-N為27.86%，雞糞顯著高于牛糞。不同畜禽有機肥處理之間的MFE-N存在明顯差異，最高值達45.11%(雞糞C-2處理)，最小值僅為23.05%(牛糞D-2處理)。同一種類有機肥處理之間的MFE-N差異也較大，其中處理C-3、C-7的MFE-N明顯低于其他同類有機肥處理；牛糞有機肥處理的MFE-N變異系數(shù)為 28.61%，處理D-3的MFE-N明顯高于處理D-1和D-2。

2.4 畜禽有機肥對土壤氮素含量的影響

從圖4 可以看出，試驗結(jié)束時，雞糞與牛糞處理的平均土壤全氮含量之間無顯著差異，但均顯著高于CK和處理C-F。與處理C-F和CK相比，除了處理C-3和C-7外，其余畜禽有機肥處理的銨態(tài)氮含量均無顯著變化。與處理C-F和CK相比，畜禽有機肥處理土壤硝態(tài)氮含量均顯著增加。雞糞與牛糞處理的平均銨態(tài)氮含量和硝態(tài)氮含量無顯著差異。相同種類的不同畜禽有機肥相比，除C-3和C-7處理外，其他雞糞處理的銨態(tài)氮含量無顯著差異；各雞糞處理土壤的硝態(tài)氮含量均無顯著性差異；各牛糞處理土壤的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量均無顯著差異。

圖 4 不同畜禽有機肥處理土壤的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和全氮含量

3 結(jié) 論

1)本試驗條件下，與CK相比，施用雞糞和牛糞均增加了番茄地上部分和根系的生物量，3個階段氮素攜出總量分別平均提高了84.4% 和53.6%，表明畜禽有機肥具有明顯的供氮能力，可促進蔬菜生長。

2)雞糞和牛糞處理之間以及同一有機肥不同處理之間的氮素利用率存在明顯差異，雞糞和牛糞處理的平均氮素利用率分別為33.71%和23.13%，雞糞的平均氮素利用率顯著高于牛糞。

3)本試驗條件下,供試雞糞的平均MFE-N為39.63%，即施入雞糞100 kg純氮量相當于施入化肥氮素39.63 kg；牛糞的平均MFE-N為27.86%，即施入牛糞100 kg純氮量相當于施入化肥氮素27.86 kg。

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Nitrogen availability of different livestock manures in solar greenhouse in Yangling,Shaanxi

ZHOU Bo1,WANG Hu1,WU Wei1,ZHOU Jianbin2

(1 College of Ecological Envirenment Engineering,Yangling Vocation and Technical College,Yangling,Shaanxi 712100,China;2CollegeofResourceandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 This study investigated the effectiveness of organic nitrogen in soil of newly-built solar greenhouse to provide theoretical basis for scientific fertilization.【Method】 This study applied pot experiment and biological depletion methods to investigate the effect of organic fertilizer (7 chicken and 3 cattle manures) on growth of “Jing Peng NO.1” tomato.By using no nitrogen fertilizer treatment as control (CK) and chemical fertilizer treatment (C-F) as comparison,the nitrogen uptaking amount,nitrogen utilization rate,and average equivalent of mineral nitrogen rate (MFE-N) of tomato were analyzed in different fertilization treatments.The effect of different fertilization treatments on soil nitrogen content was also analyzed.【Result】 Comparing with the CK,chicken manure and cow dung significantly increased above ground biomass and root biomass of tomato.The nitrogen uptaking amounts were increased by 84.4% and 53.6%,respectively.Nitrogen utilization rate and average equivalent ofMFE-Nusing chicken manure were 33.71% and 39.63%,significantly higher than that of cow dung (23.13% and 27.86%).At the end of experiment,no significant overall differences were observed in averaged soil total nitrogen content between chicken manure and cow dung,but they were significantly higher than that of CK and C-F.There was no significant difference in contents of soil nitrate nitrogen and ammonium nitrogen between livestock manure organic fertilizer treatments,C-F and CK.【Conclusion】 The nitrogen availability of different organic fertilizers was significant with large differences.Organic fertilizers can be used to replace some chemical fertilizers.

greenhouse;pot experiment;tomato;organic manure;nitrogen availability

時間:2016-10-20 16:36

10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.12.017

2015-07-10

陜西省教育廳項目(2013JK0733)；楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究基金項目(A2014030)

周 博(1976-)，男，陜西周至人，副教授，博士，主要從事農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究。E-mail:zhouti2002@126.com

S141

A

1671-9387(2016)12-0124-07

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20161020.1636.034.html