不同土壤調理劑配合施用對高氮土壤氮素吸收影響研究

王茜，盧樹昌，李晨昱，裴志強

?

不同土壤調理劑配合施用對高氮土壤氮素吸收影響研究

王茜，盧樹昌通信作者，李晨昱，裴志強

（天津農學院 農學與資源環(huán)境學院，天津 300384）

本試驗采用腐植酸、明礬、白云石、沸石4種調理劑及配比共設7個處理對高氮土壤氮素吸收的影響進行研究。結果表明：施加土壤調理劑可以促進糯玉米生長，其株高、莖粗與葉綠素含量有所提高。在施加調理劑的各處理中，施加明礬可以增加作物生物量干重，單施明礬和腐植酸＋明礬＋沸石＋白云石配合施用可以顯著提高玉米吸氮量。調理劑白云石對降低土壤全氮含量效果最明顯，施加明礬可以降低土壤中硝態(tài)氮含量，減少土壤中氮素的累積，改善環(huán)境風險。該試驗將為設施土壤氮素面源污染控制提供某些技術途徑。

調理劑；氮素；吸收；糯玉米；高氮土壤

氮素作為土壤中的一種礦質營養(yǎng)元素，由于絕大多數作物對其需求量大，土壤又相對供應較少，因此制約著作物產量[1]。我國農戶為了使作物增產，便在土壤中施用大量氮肥[2-4]。氮肥的過量施用造成我國土壤酸化、水體富營養(yǎng)化、面源污染等環(huán)境問題突出[5]。設施菜田不合理的傳統水肥管理方式[6]，導致設施菜田土壤氮累積嚴重。土壤調理劑是一種用于改善土壤的物理、化學性質及其生物活性的物料[7]。Daniel等[8]研究顯示，土壤調理劑可以促進土壤中團粒的形成，使土壤容重降低，增加土壤的保水保肥性[9]。土壤調理劑同樣也可以促進土壤中養(yǎng)分的利用[10]。曹世彪等[11]研究結果表明，土壤調理劑可以提高地上部作物的養(yǎng)分吸收量，使作物更好地生長，從而提高作物的產量和品質。土壤調理劑在農業(yè)上發(fā)展的潛力很大，而目前關于土壤調理劑對土壤氮素影響研究較少。本試驗采用不同調理劑及配比對土壤氮素吸收的影響進行研究，旨在為設施農業(yè)土壤氮素面源污染控制提供技術途徑。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗以糯玉米為供試作物，品種為‘雪糯2號’；以腐植酸、明礬、沸石和白云石為供試材料；供試土壤采自天津市武清區(qū)大孟莊鎮(zhèn)后幼莊村集約化設施菜田，該地區(qū)以設施果菜黃瓜-番茄種植為主，氮養(yǎng)分投入量較高，因此土壤氮環(huán)境風險較大。

1.2 試驗處理

試驗設計7個處理，即T1（對照）、T2（腐植酸）、T3（明礬）、T4（腐植酸＋明礬＋沸石）、T5（腐植酸＋明礬＋沸石＋白云石）、T6（白云石）、T7（沸石）。每處理調理劑施用量如表1所示。每盆土重5 kg，設3個重復，每盆栽種3株玉米，等出苗后每盆留2株壯株。

表1 試驗處理調理劑施用量 g/盆

試驗種植：兩茬，種植時間分別為2017年5月—7月和2017年9月—11月。澆水與施肥：每隔2天澆水一次，每次每盆800 mL；每茬追施兩次氮肥，每次每盆施用尿素2.17 g。

長勢調查：株高、莖粗、葉色和光合速率。

1.3 測試方法

土壤樣品全氮、硝態(tài)氮分別采用硫酸消煮凱氏定氮法、紫外分光光度法[12]。植物樣品全氮用濃H2SO4-H2O2消煮后用凱氏定氮儀進行測定。

盆玉米吸氮量＝收獲期植株干物質重×含氮量

試驗數據采用Excel 2007方法進行數據處理，采用DPS7.05軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對作物生長與生物量的影響

2.1.1 不同處理對作物長勢的影響

表2為玉米種植第一茬第1個月和第2個月的長勢調查狀況。可以看出，調理劑各處理中玉米植株株高第1個月和第2個月分別以T1處理和T4處理最高；而不同處理玉米植株的莖粗，第1個月T1處理最大，第2個月T4處理最大；葉綠素含量第1個月和第2個月都以T7處理最大；玉米生長第1個月和第2個月的光合速率分別以T5和T7處理最大?？傮w上，T4、T5和T7處理長勢狀況較好。

表2 第一茬不同處理玉米長勢狀況

注：葉綠素值取頂部倒三葉平均值，同列數值后不同小寫字母表示差異達5%顯著水平，下同

圖1為玉米第二茬第2個月長勢狀況。從圖1可以看出，在不同處理下的玉米植株第二茬第2個月的長勢中，T6處理的株高最高，T5處理次之。玉米植株施加調理劑的各處理中，除T2處理外，葉綠素含量均高于空白。第2個月中葉綠素含量T3處理最佳，T7處理次之。總體來看，T3、T6、T7處理較好。

圖1 第二茬不同處理玉米長勢狀況

2.1.2 不同處理對植株干生物量的影響

圖2為不同處理玉米植株第一茬和第二茬的干生物量。從圖2可以看出，第一茬玉米植株生長中，各處理間干生物量均無顯著性差異，可能由于調理劑施加時間較短，效果不明顯。在玉米第二茬生長中，施加T3處理的干生物量顯著高于其他處理，而T4處理的生物量顯著低于對照，可能由于T4處理中施加的調理劑之間相互抑制，影響作物生長。

圖2 不同處理玉米植株干生物量

2.2 不同處理對作物氮素吸收的影響

圖3為不同處理下第一茬和第二茬玉米對氮素的吸收量狀況。由圖3可知，玉米第一茬生長期間施加T2和T6處理的調理劑可以促進玉米對氮素的吸收，但是效果不顯著；而對于玉米生長的第二茬，除T4處理外其他施加調理劑的處理與對照相比均提高玉米吸氮量，但是處理間對吸氮量的效果有差異，其中T3處理和T5處理提高效果最顯著。

圖3 不同處理玉米對吸氮量的影響

2.3 不同處理對土壤氮素變化的影響

2.3.1 不同處理對土壤全氮的影響

圖4為不同處理對土壤全氮的影響。從圖中可以看出，與對照相比，施加T6處理的調理劑對土壤中全氮含量降低效果最顯著，其他施加調理劑的處理也能降低土壤中的全氮含量，但不如T6處理效果明顯。

圖4 不同處理對土壤全氮的影響

2.3.2 不同處理對土壤硝態(tài)氮的影響

圖5是不同處理對土壤硝態(tài)氮的影響。從圖5可以看出，T3的調理劑處理顯著低于其他處理，對降低土壤硝態(tài)氮含量效果最好，減少了土壤氮素的累積，改善土壤氮環(huán)境風險。但由于試驗采用的設施菜田本底土壤施氮肥過高，本試驗的土壤氮素含量較常規(guī)農田土壤高得多。

圖5 不同處理對土壤硝態(tài)氮的影響

3 討論與結論

設施菜田的不合理水肥管理和長時間輪作，造成了設施菜田土壤中氮磷等養(yǎng)分大量累積、次生鹽漬化、土壤板結、結構破壞等一系列問題[13-15]，氮肥用量持續(xù)增長，氮素利用率卻隨著施氮量的增加而降低，大量的肥料氮殘留在土壤中，導致農田土壤氮素積累日益加劇[16-17]。本研究采用不同調理劑及配比對土壤氮素吸收的影響進行研究。結果表明：施加調理劑各處理均可提高玉米株高、莖粗與葉綠素含量，總體以T7處理長勢狀況最好；第一茬玉米植株生長中，各處理間生物量干重均無顯著性差異，可能由于調理劑施加時間較短，效果不明顯。玉米第二茬生長中施加T3處理的生物量干重顯著高于其他處理；綜合兩茬不同處理玉米植株對氮素吸收量的分析，T3處理和T5處理提高效果最顯著，促進玉米對土壤中有效氮素的吸收；土壤調理劑對土壤全氮的影響中，T6處理對降低土壤中全氮含量效果最明顯；而對于土壤硝態(tài)氮來說，施加T3處理調理劑對降低土壤中硝態(tài)氮含量效果最好，減少了土壤中氮素的累積。

綜上所述，明礬調理劑對于土壤氮的吸收效果最佳，可以降低土壤氮的潛在環(huán)境風險，但是該研究是在盆栽試驗條件下的結果，還需進行田間試驗進一步驗證。

[1] 紀德智. 不同氮肥對春玉米氮磷鉀吸收與土壤氮素殘留的影響[D]. 哈爾濱：東北農業(yè)大學，2014.

[2] 趙秉強，梅旭榮. 對我國土壤肥料若干重大問題的探討[J].科技導報，2007（8）：65-70.

[3] 王小明. 華北平原冬小麥—夏玉米水氮優(yōu)化利用研究[D].鄭州：河南農業(yè)大學，2011.

[4] 吉艷芝，瑪力忠，郝曉然，等. 不同施肥模式對華北平原小麥-玉米輪作體系產量及土壤硝態(tài)氮的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學報，2014，23（11）：1725-1731.

[5] Guo J H，Liu X J，Zhang Y，et al. Significant codification in major Chinese croplands[J]. Science，2010（327）：1008-1010.

[6] 裴志強，王茜，軋宗杰，等. 不同類型土壤調理劑配比對設施盆栽番茄土壤性狀影響研究[J]. 天津農學院學報，2017，24（4）：6-10.

[7] 國家技術監(jiān)督局. GB/T 6274-1997 肥料和土壤調理劑術語[S]. 北京：中國標準出版社，1997.

[8] Danie H. Research in soil physics[J]. Soil Science，1991，15（1）：151-153.

[9] Ozturk H S，Turkmen C，Erdogam E. Effects of a soil conditioner on some physical and biological features of soils：results from a greenhouse study[J]. Bioresource Technology，2005，96：1950-1954.

[10] 陳慶鋒，單保慶，胡承孝. 土壤改良材料在非點源污染控制中的應用初探[J]. 環(huán)境科學與技術，2007（1）：1-5.

[11] 曹世彪，陳雙臣，李志娟. 土壤調理劑對溫室番茄產量品質的影響[J]. 山東農業(yè)科學，2005（3）：59-63.

[12] 鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 3版. 北京：中國農業(yè)出版社，2000.

[13] 袁鳳英，龐世花，郭宗端. 腐植酸促進菜田土壤氮磷養(yǎng)分利用的機制[J]. 腐植酸，2018（1）：46.

[14] 曹文超，張運龍，嚴正娟，等. 種植年限對設施菜田土壤pH及養(yǎng)分積累的影響[J]. 中國蔬菜，2012 （18）：134-141.

[15] 曹志洪. 施肥與大氣環(huán)境質量—論施肥對環(huán)境的影響[J].土壤，2003，35（4）：265-270.

[16] 楊軍芳，周曉芬，孫麗敏，等. 太行山前平原小麥/玉米輪作土壤養(yǎng)分狀況與農田氮、磷、鉀平衡分析[J].華北農學報，2011，26（6）：181-188.

[17] 張玉銘，胡春勝，毛仁釗，等. 華北山前平原農田土壤肥力演變與養(yǎng)分管理對策[J]. 中國生態(tài)農業(yè)學報，2011，19（5）：1143-1150.

責任編輯：楊霞

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

天津市重點研發(fā)計劃農業(yè)科技成果轉化項目（16YFNZNC00010）；國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFD0801006）；天津市科技特派員項目（17JCTPJC51200）

王茜（1995-），女，碩士在讀，主要從事農田土壤與作物生長環(huán)境關系方面研究。E-mail：1059787477@qq.com。

盧樹昌（1970-），男，教授，博士，從事農田土壤質量與植物營養(yǎng)的教學與科研工作。E-mail：lsc9707@163.com。

1008-5394（2018）02-0009-04

10.19640/j.cnki.jtau.2018.02.003