羊糞還田對巨峰葡萄園土壤理化性質的影響

吳 紅，劉海霞 ，周明夏，韓大勇

（1.江蘇農牧科技職業(yè)學院園林園藝學院，江蘇 泰州 225300；2.江蘇農牧科技職業(yè)學院動物科技學院，江蘇 泰州 225300）

循環(huán)農業(yè)是把農林牧副漁各部門、種養(yǎng)加各環(huán)節(jié)進行有機鏈接和科學組合，在減少一次性、緊缺性資源（如土地、水）消耗的同時，將主要農業(yè)廢棄物（秸稈和畜禽糞便）資源化以提高資源利用效率的農業(yè)生產(chǎn)方式［1-2］。近年研究表明，長期施用畜禽糞便發(fā)酵的有機肥料可促進土壤微生物活動和土壤中有機無機復合體的形成，從而改善土壤結構和理化性質。例如，馬興林等［3］研究表明，種養(yǎng)結合可使農田土壤有機N、P2O5、K2O投入總量高達1 377 kg/hm2；黃小洋等［4］研究發(fā)現(xiàn)，豬糞有機肥可增加土壤有機質含量；石慧等［5］研究表明，添加豬糞可增加土壤微生物可利用的碳源，因而提高了微生物數(shù)量，從而提高了土壤養(yǎng)分利用效率；胡留杰等［6］發(fā)現(xiàn)，施用豬糞能顯著提高油麥菜產(chǎn)量，且油麥菜中硝酸鹽、氮磷鉀含量與豬糞施用量密切相關；宋以玲等［7］研究發(fā)現(xiàn)，牛糞可提高土壤養(yǎng)分含量、土壤酶活性以及番茄產(chǎn)量和含糖量，其中土壤堿解氮、全氮、有效鉀、有效磷含量分別顯著提高；徐大兵等［8］研究發(fā)現(xiàn)，施入牛糞可顯著提高玉米籽粒產(chǎn)量、千粒重，且提高了土壤活性有機碳和有機質含量。羊糞是家畜糞肥中氮、磷、鉀含量最高的優(yōu)質有機肥，肥效快，適于各種土壤和各類作物［9］，目前相當部分養(yǎng)殖場會將羊糞堆積發(fā)酵用做有機肥料，但是發(fā)酵好的羊糞如何科學有效利用是羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展中遇到的最大問題。鑒于此，本研究采用羊糞田間調控試驗，分析比較羊糞對葡萄園土壤理化性質的影響，明確羊糞在葡萄生產(chǎn)中的應用效果，為葡萄園土壤肥力提升提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)在江蘇省泰州市高港區(qū)大泗鎮(zhèn)霍堡村（119°58′E、32°21′N），海拔918.7 m，地處長江三角洲沖積平原，屬亞熱帶海洋性氣候；年平均氣溫17.4℃，年降雨量1 281 mm，全年無霜期220 d，平均日照數(shù)2 125.8 h，年平均相對濕度79%，全年盛行偏東風；土壤類型主要為高砂土，肥力較低但土壤耕性好，土壤有機質含量10.0 g/kg以上、速效氮142.70 mg/kg、全氮1.785 g/kg、堿解氮148.5 mg/kg、速效磷 4.5 mg/kg、速效鉀 57 mg/kg［10］。

1.2 試驗方法

試驗于2015年3月31日至2017年10月31日進行，羊糞還田栽培模式葡萄園面積6 670 m2，以5年生栽培巨峰葡萄為研究對象，栽植密度為2 250株/hm2，隨機區(qū)組排列，連續(xù)3年于10月上旬將充分發(fā)酵腐熟的羊糞（有機質24%～27%、氮0.7%～0.8%、磷0.45%～0.6%、鉀0.4%～0.5%）作為基肥，沿定植行開溝（深40～50 cm、寬30～40 cm）一次性施入。試驗設施入羊糞基肥20 t/hm2（T1）、40 t/hm2（T2）、60 t/hm2（T3）、80 t/hm2（T4）、100 t/hm2（T5）和不施基肥對照6個處理，每個處理3次重復，小區(qū)面積150 m2（50 m×3 m）。葡萄園管理采取常規(guī)大田管理。

1.3 測定項目及方法

連續(xù)施肥3年后，用五點法采集各試驗區(qū)0～15、15～30、30～45 cm層土樣，采集后土壤過2 mm篩，風干，測定土樣pH值（電位法）、全氮含量（半微量凱氏定氮法）、速效磷含量（碳酸氫鈉或氟化銨-鹽酸浸提-鉬銻抗比色法）、速效鉀含量（1 mol/L乙酸銨浸提-火焰光度計法）、有機質含量（重鉻酸鉀容量法-外加熱法）以及陽離子交換量（CEC，1 mol/L中性乙酸銨淋洗法）［11］。

試驗數(shù)據(jù)采用Excel及DPSv7.05進行分析和作圖，采用LSD法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同羊糞施用量對葡萄園土壤含水量的影響

圖1 不同羊糞施用量對葡萄園土壤含水量的影響

從圖1可以看出，隨著羊糞施用量的增大，不同土層土壤含水量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，0～15 cm土層土壤含水量表現(xiàn)為處理T2＞T3＞T4＞T5＞T1＞CK，各處理分別比對照增加 8.48%、6.95%、6.43%、4.61%、2.10%， 且各處理之間差異極顯著；15～30 cm土層含水量最大值出現(xiàn)在T3處理，呈現(xiàn)出T3＞T4＞T5＞T2＞T1＞CK，分別比對照增加13.31%、12.88%、11.81%、11.25%、9.85%，處理T3和T4間差異顯著，其他各處理之間差異極顯著；30～45 cm土層土壤含水量最大值出現(xiàn)在T4處理，呈現(xiàn)出T4＞T5＞T3＞T2＞T1＞CK，分別比對照增加22.45%、18.58%、16.29%、9.64%、6.72%，且各處理之間差異極顯著?？梢?，羊糞還田有利于提高葡萄園土壤含水量，且隨著羊糞施用量的增加，深層土壤蓄水能力增加。

2.2 不同羊糞施用量對葡萄園土壤pH值的影響

由圖2可知，不同羊糞施用量條件下的土壤pH值與對照相比均有不同程度下降，隨著羊糞施用量的增大，不同土層土壤pH值下降程度增加，呈現(xiàn)出CK＞T1＞T2＞T3＞T4＞T5，0～15 cm土層分別比對照降低0.74%、1.44%、2.85%、4.29%、8.36%，15～30 cm土層分別比對照降低3.99%、5.84%、7.60%、8.62%、12.28%，30～45 cm土層分別比對照降低1.80%、2.17%、3.02%、4.137%、6.84%?？梢?，羊糞還田能在一定程度上降低土壤pH值，進而有效防止土壤長期灌溉引起的土壤鹽漬化。經(jīng)方差分析可知，30～45 cm土層處理T1和T2間差異不顯著，處理T2和T3間差異顯著外，其他各處理之間差異極顯著。

圖2 不同羊糞施用量對葡萄園土壤pH值的影響

2.3 不同羊糞施用量對葡萄園土壤養(yǎng)分含量的影響

2.3.1 全氮含量 由表1可知，不同羊糞施用量條件下不同土層土壤全氮含量變化趨勢不同。0～15 cm土層土壤全氮含量呈現(xiàn)“增長-穩(wěn)定”趨勢，呈現(xiàn)T5＞T4＞T3＞T2＞T1＞CK的趨勢變化，分別比對照增加76.28%、73.32%、66.03%、40.88%、22.01%；方差分析結果表明，T5和T4全氮含量差異不顯著，其他處理與對照差異極顯著。15～30 cm和30～45 cm土層土壤全氮含量呈現(xiàn)“增長-穩(wěn)定-下降”趨勢，各處理全氮含量均高于對照。15～30 cm土層在T1～T4之間土壤全氮含量升高，而在T4～T5之間土壤全氮含量明顯降低，最大值出現(xiàn)在T4，分別比對照增加44.70%、59.09%、90.15.%和92.43%；方差分析表明，除T5、T4和T3全氮含量差異不顯著外，其余處理間差異極顯著。30～45 cm土層，T1～T3全氮含量增加，T4～T5明顯降低，最大值出現(xiàn)在T3處理、比對照增加117.45%；方差分析表明，除T5、T4之間差異不顯著外，其余處理間差異均表現(xiàn)為極顯著，說明羊糞還田有利于提高土壤全氮含量。

表1 不同羊糞施肥量處理葡萄園土壤速效養(yǎng)分含量變化

2.3.2 速效磷含量 不同羊糞施肥處理下，土壤速效磷含量在不同土層中均表現(xiàn)為隨著羊糞施用量的增加而增大，呈現(xiàn)出T5＞T4＞T3＞T2＞T1＞CK的趨勢。0～15 cm土層，T5、T4、T3、T2、T1處理的土壤有效磷含量分別比對照提高18.69%、27.99%、4.82%、54.21%、54.41%；方差分析結果表明，除T5和T4差異不顯著外，其余處理間差異極顯著。15～30 cm土層，T5、T4、T3、T2、T1處理的土壤有效磷含量分別比對照提高12.22%、22.64%、26.28%、42.26%、63.62%，除T2和T3差異不顯著外，其余處理間差異均為極顯著。30～45 cm土層，T5、T4、T3、T2、T1處理的土壤有效磷含量分別比對照提高12.11%、15.87%、22.39%、42.85%、45.44%，除T5和T4差異不顯著、T1和T2差異顯著外，其余處理間差異達極顯著，說明施用有機肥羊糞可有效提高土壤中速效磷含量。

2.3.3 速效鉀含量 表1顯示，不同羊糞施肥處理下的土壤速效鉀含量均高于對照，在0～15、15～30、30～45 cm 土層中均表現(xiàn)為隨著羊糞施用量的增加而增大，呈現(xiàn)出T5＞T4＞T3＞ T2＞ T1＞ CK。 在 0～15 cm 土 層 中，T5、T4、T3、T2、T1的土壤有效鉀含量分別比對照提高9.53%、15.16%、23.54%、31.99%、34.98%，除T5和T4差異不顯著外，其余處理間差異達極顯著。在15～30 cm土層中，T5、T4、T3、T2、T1的土壤有效鉀含量分別比對照 提 高 5.89%、28.109%、35.45%、41.40%、53.13%，各處理間差異極顯著；在30～45 cm土層中，T5、T4、T3、T2、T1土壤有效鉀含量分別比對照提高9.68%、24.43%、41.32%、50.42%、51.23%，除T5和T4差異不顯著、T4和T5差異顯著外，其余處理間差異達極顯著?？梢?，施用有機肥羊糞可有效提高土壤中速效鉀含量。

2.4 不同羊糞施用量對葡萄園土壤有機質含量和土壤陽離子交換量的影響

2.4.1 有機質含量 土壤有機質是土壤固相部分的重要組成部分，同時也是土壤酶促底物的重要原料，與土壤的風化和演變密切相關，因此有機質是土壤肥力的基礎［12］。由表2可知，與對照相比，土壤有機質含量在不同土層中表現(xiàn)為隨著羊糞施用量的增加而增大，在0～15 cm土層中，T5處理土壤有機質含量最高（較CK提高133.10%），顯著高于其他處理；在15～30 cm土層中，T4處理土壤有機質含量最高（較CK提高88.49%），與T5處理差異不顯著，顯著高于其他處理；在30～45 cm土層中，T5處理土壤有機質含量最高（較CK提高97.12%），顯著高于其他處理。說明羊糞還田可有效提高土壤有機質含量，其中施用羊糞80 t/hm2對增加葡萄耕作層土壤有機質含量效果較好。

表2 不同羊糞施用量對葡萄園土壤有機質含量和土壤陽離子交換量的影響

2.4.2 土壤陽離子交換量 土壤陽離子交換量（CEC）是土壤中所含有的全部交換性陽離子的總量，其大小可作為評價土壤保肥能力的指標，是土壤緩沖性能的主要來源，是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)［13］。按照土壤養(yǎng)分等級分級標準，CEC低于10 cmol/kg表明土壤保肥力較弱，本試驗地基礎CEC均在10 cmol/kg以上，在試驗中各土層隨著羊糞施用量的增加，土壤CEC均有所積累（表2），各土層在T5處理土壤CEC值達最大值，分別為15.62、14.70和12.25 cmol/kg，同一處理不同土層間表現(xiàn)為隨土層深度增加CEC值遞減的趨勢。

3 結論與討論

葡萄生長最適pH值在6.5～7.5之間，有利于葡萄生長發(fā)育和礦質元素的吸收［14］。有機肥施入土壤后解離出H+，吸附土壤中的K+、Na+、NH4+、Ca2+等，增強土壤的緩沖能力，從而調節(jié)土壤的pH值，時向東等［15］研究表明，烤煙施入芝麻餅肥導致植株根際周圍產(chǎn)生大量有機酸，從而引起土壤pH值下降。李丙智等［16］研究發(fā)現(xiàn)，陜西渭北蘋果園施用羊糞可降低土壤pH值，使用羊糞可使0～20 cm和20～40 cm土層土壤pH值從8.0分別降至7.2和7.0。本試驗所在地高港區(qū)土壤為高砂土，羊糞有機肥施入土壤經(jīng)微生物和物理化學作用形成大量腐植酸，促進了土壤水穩(wěn)性團粒結構的形成，使砂土變成團粒結構，同時試驗采用羊糞與秸稈混合發(fā)酵，發(fā)酵好的羊糞有機肥呈弱酸性，因此施入后引起葡萄園土壤pH值下降。

土壤養(yǎng)分是土壤肥力的重要基礎，也是土壤農田結構的重要組成部分，而土壤中的氮、磷、鉀則是土壤肥力衡量的重要指標［17］。肥料則是土壤養(yǎng)分的主要來源，也是農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要物質基礎之一。羊糞是一種熱性肥料，羊糞發(fā)酵制成有機肥施入農田，不僅具有肥效好、使用安全方便等好處，還具有抗病促長、培肥地力等優(yōu)點［18-20］，丁闊等［21］研究表明，施用羊糞可顯著提高土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量。施發(fā)梅等［22］指出，增施羊糞可提高茶園土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，從而改良土壤、培肥地力。本研究結果表明，羊糞還田3年后葡萄園各土層土壤全氮、速效磷和速效鉀含量較未施入羊糞時顯著增加，平均提高94.72%、54.49%、46.44%，這與郭潔［23］、呼生春等［24］研究結果相一致；有研究表明土壤養(yǎng)分的積累并非單純依靠土壤養(yǎng)分，而且依賴于有機肥施入后土壤非環(huán)境和土壤酶活性改變引起的土壤養(yǎng)分的轉化速率［25-26］，本試驗中不同土層氮、磷、鉀含量隨土層深度的增加而降低，可能與不同土層土壤酶活性和微生物等的活動有關，關于羊糞施入土壤后不同土層酶活性的大小還需進一步深入研究。

土壤有機質是土壤的固相組成成分之一，其含量大小決定了土壤的緩沖能力和穩(wěn)定性，也決定了土壤的可持續(xù)經(jīng)營能力［27］。本研究結果表明羊糞還田可增加葡萄園土壤有機質含量，與丁闊等［28］的研究結果一致，隨著施肥量增加不同土層有機質含量增加（分別增加17.57%、53.45%、92.63%、102.03%和104.89%），且隨著土層深度增加其含量降低，究其原因，土壤有機質來源于有生命的生物殘體，土壤有機質轉化過程中，無論是礦質化過程還是腐殖化過程，都是在微生物直接參與下進行的，土壤濕度、通氣狀況和溫度等凡能影響微生物生命活動的環(huán)境條件，都會影響有機質的轉化［29］。因此，羊糞還田后表層土壤結構和土壤透氣性的改變以及微生物的活動促進了土壤表層有機質含量的增加。