不同有機(jī)物配施化肥對(duì)植煙土壤腐殖質(zhì)碳的影響

劉 敏，楊永鋒，陳紅麗

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002)

不同有機(jī)物配施化肥對(duì)植煙土壤腐殖質(zhì)碳的影響

劉 敏，楊永鋒*，陳紅麗

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002)

探討了不同有機(jī)物配施化肥對(duì)植煙土壤腐殖質(zhì)碳的影響，旨在為衡量和評(píng)價(jià)不同有機(jī)物對(duì)植煙土壤質(zhì)量和肥力的影響提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明，與單施化肥(T1)處理相比，總體上腐熟麥秸稈(T2)、生物炭(T3)、芝麻餅肥(T4)、牛糞(T5)配施化肥處理土壤腐殖質(zhì)總碳、富里酸碳、胡敏素碳的含量均有不同程度升高，增幅分別為13.71%、9.31%、12.57%、28.10%,24.35%、6.30%、13.73%、14.80%,10.93%、16.11%、3.96%、26.27%，另外，T2、T4、T5處理土壤胡敏酸碳含量增加，增幅分別為10.56%、66.14%、103.93%；T4、T5處理土壤胡/富分別提高32.20%、63.93%，PQ(胡敏酸在腐殖酸中所占的比例)分別提高22.96%、48.95%。綜上，有機(jī)物配施化肥能改善土壤腐殖質(zhì)碳組分,牛糞配施化肥處理效果最好，生物炭表現(xiàn)最差。

有機(jī)物； 腐殖質(zhì)碳； 胡敏酸碳； 富里酸碳； 胡敏素碳； PQ； 胡/富

目前，化肥的過度施用造成土壤有機(jī)質(zhì)含量降低、微生物數(shù)量下降、土壤堿化，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降[1]。而畜禽類糞便、秸稈等有機(jī)養(yǎng)分利用率很低，只有34%[2-3]，不僅造成資源浪費(fèi)，也造成了環(huán)境污染。盡可能提高各類資源的利用率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，已成為提高煙草行業(yè)綜合生產(chǎn)能力的當(dāng)務(wù)之急[4]。

土壤肥力狀況與土壤有機(jī)質(zhì)含量及其組分相關(guān)，腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)存在的主要類型，占土壤有機(jī)質(zhì)總量的85%～90%，能促進(jìn)烤煙迅速吸收土壤養(yǎng)分，促進(jìn)烤煙根系生長(zhǎng)，同時(shí)也是煙葉所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要來源,對(duì)煙葉的品質(zhì)有較大影響[5-6]。

目前，關(guān)于有機(jī)物對(duì)土壤腐殖質(zhì)的影響研究主要集中于單一有機(jī)物。史振鑫等[7]在吉林通過盆栽試驗(yàn)研究表明，牛糞配施化肥能提高土壤腐殖質(zhì)各組分碳含量。劉軍等[8]研究表明，秸稈還田能顯著提高棉田土壤富里酸、胡敏酸、胡敏素含量及胡/富、PQ(胡敏酸在腐殖酸中所占的比例)，改善土壤腐殖質(zhì)質(zhì)量。王墨浪等[9]通過盆栽模擬發(fā)現(xiàn)，餅肥配施化肥可增加土壤微生物數(shù)量，加快土壤腐殖化，增加土壤腐殖質(zhì)活性成分。目前，關(guān)于多種有機(jī)物對(duì)土壤腐殖質(zhì)的影響研究鮮有報(bào)道。為此，探討有機(jī)物配施化肥對(duì)植煙土壤腐殖質(zhì)碳的影響，為改善植煙土壤腐殖質(zhì)碳組分以及合理施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況及供試材料

2014—2015年連續(xù)2 a在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)進(jìn)行小區(qū)定位試驗(yàn)。供試土壤為褐土，碳氮比為7.25%，腐殖質(zhì)總碳含量為4.73 g/kg，堿解氮含量為136.40 mg/kg，速效磷含量為29.82 mg/kg，速效鉀含量為254.10 mg/kg 。

供試烤煙品種為NC7。供試腐熟麥秸稈為2013年舞陽(yáng)當(dāng)?shù)佧溄斩挵l(fā)酵而成，生物炭、芝麻餅肥、牛糞均來自河南正輝肥業(yè)有限公司，其全碳含量分別為217.00、142.10、241.80、208.70 g/kg。供試化肥為煙草專用復(fù)合肥(N∶P∶K=1∶1∶2)，購(gòu)自河南平頂山市煙草專用復(fù)合肥廠。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年5月開始，每年施肥情況相同，共設(shè)置5個(gè)施肥處理，T1：化肥330 kg/hm2；T2：化肥330 kg/hm2+腐熟麥秸稈 835.65 kg/hm2；T3：化肥330 kg/hm2+生物炭1 276.20 kg/hm2；T4：化肥330 kg/hm2+芝麻餅肥750.00 kg/hm2；T5：化肥330 kg/hm2+牛糞868.95 kg/hm2。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，小區(qū)面積為253 m2，每個(gè)小區(qū)植煙380株(株行距為50 cm×110 cm)，采用穴栽。肥料施入穴內(nèi)，與土壤混合均勻，均勻澆水后沉降1周，松土。從烤煙移栽后開始至移栽后90 d每隔15 d采用5點(diǎn)取樣法取土樣(0～20 cm土層根下土壤)1 kg，采用4分法縮合分成250 g備用，并做好標(biāo)記。采用當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行大田管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

土壤腐殖質(zhì)組分的測(cè)定參照文獻(xiàn)[10]。腐殖質(zhì)總碳、腐殖酸碳(胡敏酸碳和富里酸碳含量之和)、胡敏酸碳含量的測(cè)定均采用重鉻酸鉀—外加熱法；富里酸碳含量=腐殖酸碳-胡敏酸碳，胡敏素碳=腐殖質(zhì)總碳-腐殖酸碳，胡/富=胡敏酸碳/富里酸碳，PQ=胡敏酸/(胡敏酸+富里酸)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013及DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同有機(jī)物配施化肥對(duì)植煙土壤腐殖質(zhì)總碳含量的影響

由圖1可知，不同有機(jī)物配施化肥處理植煙土壤腐殖質(zhì)總碳含量介于5.11～9.79 g/kg。與單施化肥的T1處理相比，除烤煙移栽后90 d，其余各生育時(shí)期T2、T3、T4、T5(移栽后30、60 d除外)處理植煙土壤腐殖質(zhì)總碳含量均增加。整個(gè)調(diào)查期間，T2、T3、T4、T5處理植煙土壤腐殖質(zhì)總碳平均含量分別較T1處理增加了13.71%、9.31%、12.57%、28.10%，即各處理土壤腐殖質(zhì)總碳平均含量表現(xiàn)為T5>T2>T4>T3>T1。其中，增幅最大的是烤煙移栽后75 d，此時(shí)T2、T3、T4、T5處理土壤腐殖質(zhì)總碳含量均極顯著高于T1處理，以T4處理最高，其較T1處理增加了72.76%。上述結(jié)果表明，不同有機(jī)物配施化肥處理對(duì)植煙土壤腐殖質(zhì)總碳含量的影響有較大差異，但總體上均能提高植煙土壤腐殖質(zhì)總碳含量，以牛糞配施化肥處理效果最優(yōu)，腐熟麥秸稈和芝麻餅肥處理次之。

2.2 不同有機(jī)物配施化肥對(duì)植煙土壤腐殖質(zhì)各組分碳含量的影響

2.2.1 胡敏酸碳含量 由圖2可知，不同有機(jī)物配施化肥處理植煙土壤胡敏酸碳含量介于0.06～1.95 g/kg。與T1處理相比，總體上，各生育時(shí)期T4、T5處理土壤胡敏酸碳含量均增加，而T2處理僅烤煙移栽后60、90 d增加，T3處理總體上降低。整個(gè)調(diào)查期間，T2、T3、T4、T5處理土壤胡敏酸碳平均含量分別較T1處理增加了10.56%、-28.90%、66.14%、103.93%，各處理土壤胡敏酸碳含量表現(xiàn)為T5>T4>T2>T1>T3。其中，總體上，增幅最大的是烤煙移栽后60 d，此時(shí)T4、T5處理土壤胡敏酸碳含量均極顯著高于T1處理，以T5處理最高，其較T1處理增加了174.60%。表明牛糞、芝麻餅肥配施化肥施入土壤后易腐解，從而提高土壤胡敏酸碳含量，尤其是牛糞；而腐熟麥秸稈施入一段時(shí)間后才能提高土壤胡敏酸碳含量；生物炭配施化肥對(duì)胡敏酸碳含量無積極作用。

不同大、小寫字母分別表示同一時(shí)期不同處理之間差異極顯著(P<0.01)、顯著(P<0.05)，下同圖1 不同施肥處理植煙土壤腐殖質(zhì)總碳含量

圖2 不同施肥處理植煙土壤胡敏酸碳含量

2.2.2 富里酸碳含量 由圖3可知，不同有機(jī)物配施化肥處理植煙土壤富里酸碳含量介于0.77～3.02 g/kg。與T1處理相比，除烤煙移栽后60、90 d，T2處理植煙土壤富里酸碳含量均極顯著增加。整個(gè)調(diào)查期間，T2、T3、T4、T5處理植煙土壤富里酸碳平均含量分別較T1處理增加了24.35%、6.30%、13.73%、14.80%，即各處理土壤富里酸碳含量表現(xiàn)為T2>T5>T4>T3>T1。其中，增幅最大的是烤煙移栽后45 d，此時(shí)T2、T3、T4、T5處理土壤富里酸碳含量均極顯著高于T1處理，以T3處理土壤富里酸碳含量最高，其較T1處理提高了389.76%。表明腐熟麥秸稈、牛糞、芝麻餅肥配施化肥施入土壤能促進(jìn)土壤富里酸碳含量增加，尤其是腐熟麥秸稈；而生物炭對(duì)土壤富里酸碳含量的提高作用不明顯。

2.2.3 胡敏素碳含量 由圖4可知，不同有機(jī)物配施化肥處理植煙土壤胡敏素碳含量介于3.30～7.01 g/kg。與T1處理相比，除烤煙移栽后60、90 d，T3、T5處理土壤胡敏素碳含量均極顯著增加。整個(gè)調(diào)查期間，T2、T3、T4、T5處理土壤胡敏素碳平均含量分別較T1處理增加了10.93%、16.11%、3.96%、26.27%，即各處理土壤胡敏素碳含量表現(xiàn)為T5>T3>T2>T4>T1。其中，增幅最大的是烤煙移栽后75 d，此時(shí)T2、T3、T4、T5處理土壤胡敏素碳含量均極顯著高于T1處理，以T5處理最高，其較T1處理增加了93.52%。表明有機(jī)物配施化肥能增加植煙土壤胡敏素碳含量，牛糞效果最優(yōu)，生物炭次之，芝麻餅肥效果不明顯。

綜上分析發(fā)現(xiàn)，不同有機(jī)物配施化肥處理植煙土壤中腐殖質(zhì)各組分碳含量均以胡敏素碳含量最高。其中，T1、T2、T3處理植煙土壤腐殖質(zhì)各組分碳含量表現(xiàn)為胡敏素碳>富里酸碳>胡敏酸碳；T4、T5處理土壤胡敏酸碳與富里酸碳含量在烤煙生育期內(nèi)交替變化。

圖3 不同施肥處理植煙土壤富里酸碳含量

圖4 不同施肥處理植煙土壤胡敏素碳含量

2.3 不同有機(jī)物配施化肥對(duì)植煙土壤腐殖質(zhì)組成的影響

由圖5和圖6可知，不同施肥處理植煙土壤胡/富與PQ的變化趨勢(shì)基本一致，T2、T5處理土壤胡/富和PQ均呈先增加后降低然后又增加的變化趨勢(shì)，T1處理土壤胡/富和PQ均呈先增加后降低然后又增加又降低的變化趨勢(shì)，T3、T4處理土壤胡/富和PQ總體上均呈先降低后升高然后又降低的變化趨勢(shì)。與T1處理相比，烤煙移栽45 d之前，僅T4、T5處理土壤胡/富和PQ增加；烤煙移栽45 d之后，T2、T3處理土壤胡/富和PQ才有所增加。整個(gè)調(diào)查期間，T2、T3、T4、T5處理土壤胡/富分別較T1處理增加了-23.13%、-42.90%、32.20%、63.93%，PQ 分別較T1處理增加了-7.73%、-27.57%、22.96%、48.95%。其中，增幅最大的是烤煙移栽后60 d ，T2、T3、T4、T5處理土壤胡/富分別較T1處理增加了116.18%、83.28%、89.74%、238.29%，PQ分別較T1處理增加了72.94%、50.01%、48.18%、127.25%，差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。表明牛糞、芝麻餅肥配施化肥施入土壤使植煙土壤質(zhì)量提高，腐熟麥秸稈、生物炭與化肥配施提高土壤供肥能力需一段時(shí)間之后，且總體效果不好。

圖5 不同施肥處理植煙土壤胡/富比值

圖6 不同施肥處理植煙土壤PQ值

3 結(jié)論與討論

腐殖質(zhì)為土壤有機(jī)質(zhì)的主體，與土壤保肥供肥能力相關(guān)。其主要成分是胡敏酸碳、富里酸碳、胡敏素碳。其中，胡敏酸碳為最活躍的物質(zhì)。富里酸碳經(jīng)氧化縮合形成胡敏酸碳，在胡敏酸碳的積累過程中起重要作用。胡/富和PQ值是評(píng)價(jià)土壤腐殖質(zhì)品質(zhì)優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)，可以用來表征土壤腐殖質(zhì)的腐殖化程度，其比值越大說明土壤腐殖質(zhì)品質(zhì)越好。胡敏素碳在腐殖質(zhì)總碳中的含量較高，性質(zhì)比較穩(wěn)定，在維持土壤肥力和生態(tài)環(huán)境方面起著一定作用[11-12]。本研究結(jié)果表明，與單施化肥相比，腐熟麥秸稈配施化肥總體上使土壤腐殖質(zhì)總碳、富里酸碳、胡敏素碳含量提高，但需經(jīng)一段時(shí)間腐熟后使植煙土壤胡敏酸碳含量、PQ、胡/富提高，富里酸碳含量降低，移栽后60 d胡敏酸碳含量、PQ、胡/富分別提高71.10%、72.93%、116.1%，富里酸碳含量降幅達(dá)22.73%。這與曹仕明等[13]的研究結(jié)論相似。牛糞配施化肥總體上使腐殖質(zhì)各組分碳含量及胡/富、 PQ 值升高，這與史振鑫等[7]的研究結(jié)果相似。餅肥配施化肥總體上使腐殖質(zhì)各組分碳含量及胡/富、PQ值升高，這與王墨浪等[9]、武雪萍等[14]的研究結(jié)果相似。生物炭配施化肥使土壤腐殖質(zhì)總碳、富里酸碳、胡敏素碳含量提高，胡敏酸碳含量降低。這可能是因?yàn)樯锾渴┤胪寥篮笤黾恿送寥揽紫抖?，增加了土壤養(yǎng)分元素，使有機(jī)物增加，同時(shí)生物炭加入土壤后引起的激發(fā)效應(yīng)導(dǎo)致土壤CO2釋放量增加[15]，使活性胡敏酸碳含量減少。這與花莉等[16]的生物炭能明顯提高土壤穩(wěn)定性有機(jī)碳含量的結(jié)論一致。

綜上所述，與單施化肥(T1)處理相比，總體上腐熟麥秸稈(T2)、生物炭(T3)、芝麻餅肥(T4)、牛糞(T5)配施化肥處理可不同程度地提高土壤腐殖質(zhì)總碳、富里酸碳、胡敏素碳含量，另外，T2、T4、T5處理能增加植煙土壤胡敏酸碳含量；T4、T5處理增加植煙土壤胡/富和PQ。有機(jī)物配施化肥能改善植煙土壤腐殖質(zhì)碳組分,其中,牛糞配施化肥處理效果最好，生物炭配施化肥處理表現(xiàn)最差。我國(guó)土壤質(zhì)量退化問題日益加劇，開展提高土壤質(zhì)量的研究已成當(dāng)務(wù)之急。因此，本研究成果可為增加植煙土壤腐殖質(zhì)碳含量，改善腐殖質(zhì)組成，進(jìn)而改善土壤質(zhì)量奠定一定的理論基礎(chǔ)。

[1] 邢月華,包紅靜,蔡廣興,等.連續(xù)施用不同量有機(jī)肥對(duì)土壤肥力及玉米產(chǎn)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,45(4):66-70.

[2] 卞有生.生態(tài)農(nóng)業(yè)中廢棄物的處理與再生利用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:324-406.

[3] 肖冬生.規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)糞污水處理和利用的研究[D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2002.

[4] 解開治，徐培智，楊少海，等．基于有機(jī)-無機(jī)配施的旱坡地柑桔園資源節(jié)約型施肥模式效益評(píng)價(jià)研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2010,26(23):214-218.

[5] 劉國(guó)順,劉韶松,賈新成,等.煙田施用有機(jī)肥對(duì)土壤理化性狀和煙葉香氣成分含量的影響[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào),2005,11(3):29-33.

[6] 宛祥,董建新,李軍,等.魯中煙區(qū)典型植煙土壤腐殖質(zhì)空間分布特征初步研究[J].中國(guó)煙草科學(xué),2013,34(3):16-20.

[7] 史振鑫,孟安華,吳景貴,等.牛糞處理方式對(duì)黑土胡敏酸和富里酸的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,42(3):145-151.

[8] 劉軍,景峰,李同花,等.秸稈還田對(duì)長(zhǎng)期連作棉田土壤腐殖質(zhì)組分含量的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,48(2):293-302.

[9] 王墨浪,晉艷,楊宇虹,等.不同土壤類型餅肥礦化過程中土壤酶活性及理化指標(biāo)的變化[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào),2010,16(5):60-64.

[10] 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社第二編輯室.環(huán)境監(jiān)測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)匯編：土壤環(huán)境與固體廢物[M].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007:430-437.

[11] Chang S X,Preston C M.Incorporation and extractability of residual15N in a coniferous forest soil[J].Soil Biology and Biochemistry,1998,30(8/9):1023-1031.

[12] 張晉京,竇森.土壤胡敏素研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2008,28(3):1229-1239.

[13] 曹仕明,廖浩,張翼,等.施用腐熟秸稈肥對(duì)烤煙根系土壤微生物和酶活性的影響[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào),2014,20(2):75-79.

[14] 武雪萍,王小彬,查燕,等.施肥對(duì)土壤腐殖質(zhì)總碳和氨基酸氮含量的影響[J].中國(guó)土壤與肥料,2010(6):43-49.

[15] 黃劍,張慶忠,杜章留,等.施用生物炭對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)影響的研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2012,33(2):232-239.

[16] 花莉,金素素,洛晶晶.生物質(zhì)炭輸入對(duì)土壤微域特征及土壤腐殖質(zhì)的作用效應(yīng)研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2012,21(11):1795-1799.

Effects of Different Organic Matters with Chemical Fertilizer on Humus Carbon in Tobacco-planting Soil

LIU Min，YANG Yongfeng*，CHEN Hongli

(College of Tobacco Science，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China)

The effect of different organic matters with chemical fertilizer on humus carbon in tobacco-planting soil was analyzed,so as to provide scientific theoretical basis for measuring and evaluating the effects of different organic matters on the quality and fertility of tobacco planting soil.The results showed that compared with the treatment with sole chemical fertilizer (T1),the treatments with decomposed wheat straw and chemical fertilizer (T2),biological carbon and chemical fertilizer (T3) and rapeseed cake fertilizer and chemical fertilizer (T4),cattle manure and chemical fertilizer (T5) could significantly increase the contents of humus carbon,fulvic acid carbon,humin carbon by 13.71%,9.31%,12.57%,28.10% and 24.35%,6.30%,13.73%,14.80% and 10.93%,16.11%,3.96%,26.27% respectively.In addition,T2,T4,T5treatments could significantly increased humic acid carbon content by 10.56%,66.14%,103.93% respectively.T4,T5treatments could significantly increased the ratio of humic acid carbon to fulvic acid carbon by 32.20% and 63.93%,the PQ by 22.96% and 48.95% respectively.In summary,organic fertilizer combined with chemical fertilizer could improve the component of soil humus carbon,especially cow dung fertilizer which had obvious effect,biological carbon was the worst.

organic matter; humus carbon; humic acid carbon; fulvic acid carbon; humin carbon; PQ; ratio of humic acid carbon to fulvic acid carbon

2016-08-10

河南省科技廳科技攻關(guān)項(xiàng)目(142102110133)

劉 敏(1991-)，女，重慶人，在讀碩士研究生，研究方向：植煙土壤碳庫(kù)修復(fù)。E-mail：2565486540@qq.com

*通訊作者：楊永鋒(1979-)，男，河南信陽(yáng)人，實(shí)驗(yàn)師，博士，主要從事煙草栽培與生理生化方面的研究與教學(xué)工作。 E-mail：yihong7882@126.com

S158

A

1004-3268(2017)02-0038-05