不同施肥對稻田土壤全氮儲量的影響

孫 娟,謝麗紅,鐘文挺,何玉亭,李 浩,蔡梣儀,楊 杰,王 科,王 強

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

土壤全氮不僅是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，而且對全球氮循環(huán)都具有重要影響[1]。它的儲量變化可以在一定程度上改變大氣中N2O等溫室氣體濃度，而土壤氮儲量的增加可緩解大氣中N2O的濃度，從而減緩溫室效應(yīng)[2]。

施肥可以影響土壤氮儲量[3]。施入土壤中的肥料種類、用量和施用方式等的不同，土壤氮儲量均會變化。大量施肥試驗表明，化肥的不科學(xué)施用，不僅使土壤容重增加、土壤板結(jié)酸化、土壤微生物多樣性及生物活性降低，造成土壤肥力下降[4]，威脅土壤質(zhì)量安全，還會通過影響土壤氮儲量，作用于生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)，影響全球氣候變暖進程，而有機肥的施用，則能提高土壤氮儲量[5]。

本文以農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展為理念，通過大田試驗，研究化肥減量配施有機肥對稻田土壤全氮儲量的影響，對其進行綜合分析，探究化肥、有機肥的最佳配施量，以期為化肥減量技術(shù)的推廣應(yīng)用及當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一定理論依據(jù)和科學(xué)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地塊概況

試驗地位于成都平原，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，土壤類型為灰棕潮大泥田，土層深厚，地力均一。試驗前土壤基本性狀見表1。

1.2 供試材料

供試水稻品種為：花香7號。

供試肥料為：商品有機肥(執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)NY525-2012，有機質(zhì)含量≥45%、養(yǎng)分含量≥5%)、氯鉀型三元復(fù)合肥(15-15-15)、尿素(N:46%)、過磷酸鈣(P2O5∶12%)、氯化鉀(K2O∶60%)。

1.3 試驗設(shè)計與處理

本試驗共設(shè)6個處理：CK為空白不施肥，T1為常規(guī)施肥，T2為80%常規(guī)施肥，T3為80%常規(guī)施肥+商品有機肥1500kg/hm2，T4為80%常規(guī)施肥+商品有機肥3000kg/hm2，T5為80%常規(guī)施肥+商品有機肥4500kg/hm2；小區(qū)面積28m2(4m×7m)，重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列，小區(qū)之間壟埂覆膜，間隔50cm。于2017年5月至2017年10月進行。

表1 供試土壤基本性狀

有機肥、磷肥均作基肥一次施用，鉀肥分基肥、穗肥以5∶5比例等施，氮肥以6∶2∶2比例分別作基肥、分蘗肥、穗肥施用。水稻窩行距20cm×30cm，每窩2株苗。各處理的其他管理措施一致，按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)進行。各處理具體施肥見表2。

表2 肥料用量

1.4 研究方法

1.4.1 土壤采樣方法 于水稻成熟期，按5點混合取樣法采集各小區(qū)0～20cm土層土樣，去除可見雜物，四分法保留1kg，自然風(fēng)干后磨細，過0.25mm篩待測。在耕作層用環(huán)刀采樣，用于容重測定。

1.4.2 檢測項目與方法 檢查項目：土壤容重、有機質(zhì)、全氮。檢測方法：土壤容重測定采用環(huán)刀法，土壤有機質(zhì)采用K2CrO4外加熱法進行測定，土壤全氮測定采用開氏定氮法。

1.4.3 計算公式 土壤全氮儲量計算公式：

式中STN為特定深度的土壤全氮儲量(t/hm2)；TNi為第i層土壤的全氮含量(g/kg)；Pi為第i層土壤容重(g/cm)；Ti為第i層土壤厚度(cm)；n為土壤層數(shù)。

1.4.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析 采用spss17.0進行統(tǒng)計分析，圖表制作采用Excel 2010。

2 結(jié)果分析

2.1 不同施肥對稻田土壤容重的影響

不同施肥處理土壤容重數(shù)據(jù)見表3，與空白相比，耕層土壤化肥減量20%及在此基礎(chǔ)上配施有機肥各處理土壤容重均下降，而配施有機肥處理效果優(yōu)于化肥單施處理，隨著有機肥用量的增加，土壤容重呈降低趨勢，且以化肥減量20%配施有機肥3000～4500kg/hm2較優(yōu)，分別比CK降低4.0%，較T2降低2.5%，但各施肥處理間土壤容重差異不顯著。

2.2 不同施肥對稻田土壤全氮、有機質(zhì)含量的影響

從表3可以看出，施肥各處理土壤有機質(zhì)及全氮含量均高于空白不施肥處理CK，且T4、T5處理土壤全氮和有機質(zhì)含量較CK達到顯著水平。

各處理土壤全氮含量排序為：T5>T4>T1>T2>T3>CK，T2處理土壤全氮含量比T1處理有所降低，但差異未達到顯著水平。T4、T5處理土壤全氮含量分別比CK顯著增加20.9%、23.0%，較T2增加11.1%、13.0%。施用有機肥各處理土壤有機質(zhì)含量皆高于空白及單施化肥處理。其中，T3、T4、T5處理土壤有機質(zhì)含量依次比T2處理增長2.4%、8.4%、8.8%，且T4、T5處理較T2差異顯著。

表3 不同施肥處理水稻土壤全氮、有機質(zhì)含量的影響

2.3 不同施肥對水稻土壤全氮儲量的影響

圖1 不同施肥對水稻土壤全氮儲量的影響

通過耕層土壤容重及全氮含量(表3)帶入公式估算出的耕層土壤全氮儲量如圖1所示。各施肥處理土壤全氮儲量均高于空白處理。其中，T2處理同T1處理無明顯差異，這表明本試驗中化肥減量20%并不會引起土壤全氮儲量顯著降低；T4、T5處理土壤全氮儲量較CK增加16.0%、19.2%，且T5較CK差異達到顯著水平；同T2相比，T4、T5土壤全氮儲量分別增加0.42t/hm2和0.58t/hm2，增長率為7.8%、10.8%。

圖2 土壤全氮儲量與有機質(zhì)含量的相關(guān)性關(guān)系

施用有機肥各處理土壤全氮儲量的變化趨勢同土壤全氮及有機質(zhì)含量變化趨勢大體一致。耕層土壤全氮儲量同有機質(zhì)含量相關(guān)性分析(圖2)表明，耕層土壤全氮儲量變化(y)與有機質(zhì)含量(x)可用線性方程y=0.2372x-1.2982來表示(r=0.753**，n=18)，這與前人的結(jié)論一致[6]，說明有機肥的施入，可以通過提高土壤有機質(zhì)含量來影響土壤全氮儲量。

3 討論與小結(jié)

土壤容重能在一定程度上反映出土壤水分多少和土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)。有研究發(fā)現(xiàn)，施用有機肥，能使耕層土壤(0-20cm)容重降低[7]，本研究中，80%化肥配施有機肥3000-4500kg/hm2使土壤容重較80%化肥單施降低2.5%，這與魏猛等[8]研究結(jié)果相似。

土壤有機質(zhì)是土壤的重要組成部分，對土壤肥力起著極其重要的作用。有研究表明，施肥可以通過土壤殘茬和根的輸入以及土壤微生物的數(shù)量和活性來影響土壤有機質(zhì)含量[9]。本研究中，配施有機肥處理下稻田土壤有機質(zhì)含量均高于化肥單施處理，且隨著有機肥用量的增加，土壤有機質(zhì)含量呈遞增趨勢，這和許多研究結(jié)果相符[10-11]。

土壤全氮及儲量與作物營養(yǎng)、土壤管理和氣候變化關(guān)系密切。本試驗結(jié)果中，施用有機肥能提升稻田耕層(0～20cm)土壤全氮儲量，且土壤全氮儲量與土壤有機質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)，這與前人的研究結(jié)果一致[12]。80%化肥配施有機肥用量達到3000～4500kg/hm2時，稻田土壤全氮儲量均高于80%化肥單施，這表明適量有機肥配施化肥對土壤全氮儲量的影響大于單施化肥，這與陳鮮妮等[5]研究結(jié)果相符。這可能是因為有機肥中的難分解有機氮可影響土壤全氮儲量[13]，并且有機肥的輸入能在一定程度上加強土壤氮素物質(zhì)吸附作用和固氮作用[14]，從而作用于土壤全氮儲量。

本研究中，化肥減量20%基礎(chǔ)上配施3000～4500kg/hm2有機肥與單施減量20%的化肥處理相比，能降低土壤容重，提高土壤有機質(zhì)含量和全氮儲量。