有機(jī)肥發(fā)酵常用物料肥效試驗

李穎 王競 李娟 韓慧 孫權(quán)

摘要：研究不同類型有機(jī)肥發(fā)酵常見物料施入農(nóng)田中，對結(jié)球甘藍(lán)生長指標(biāo)、產(chǎn)量以及土壤養(yǎng)分的影響，通過不同有機(jī)物料培肥土壤，達(dá)到農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用以及更好地提高土壤肥力的目的，為堆肥發(fā)酵有機(jī)肥料提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計進(jìn)行田間試驗，設(shè)置6種有機(jī)物料以及對照（CK、不添加物料）8個處理，研究商品有機(jī)肥發(fā)酵常用物料對土壤肥力狀況、結(jié)球甘藍(lán)生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，與滴灌肥、其他有機(jī)物料處理相比，施加腐殖酸處理對提高土壤有機(jī)質(zhì)、速效養(yǎng)分含量效果更為明顯，進(jìn)而有效增加結(jié)球甘藍(lán)產(chǎn)量，提高作物經(jīng)濟(jì)效益，其對土壤肥力影響顯著，可使土壤有機(jī)質(zhì)含量較對照增加90%，堿解氮含量增加106.3%，速效鉀含量增加63.3%，土壤全氮、全磷含量增加11.1%、30.8%，該處理在結(jié)球甘藍(lán)成熟期可有效增加葉片SPAD值，即增加葉綠素含量，相較于化肥處理，腐殖酸處理有效增產(chǎn)27.5%，且在經(jīng)濟(jì)效益上增加34.0%，產(chǎn)投比最大;而腐熟羊糞處理也可顯著增加結(jié)球甘藍(lán)產(chǎn)量，但其與腐殖酸處理相比差異不顯著，而經(jīng)濟(jì)效益差異明顯。但在培肥土壤中，腐熟羊糞處理表現(xiàn)一般。

關(guān)鍵詞：有機(jī)肥發(fā)酵;結(jié)球甘藍(lán);腐殖酸;腐熟羊糞;風(fēng)化煤;有機(jī)肥配方

中圖分類號： S141? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）10-0268-04

過量施用化學(xué)肥料產(chǎn)生的農(nóng)作物品質(zhì)下降、土壤質(zhì)量變差以及農(nóng)業(yè)面源污染已成為當(dāng)今世界一大公害，迫切需要有機(jī)肥料部分替代化肥，以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤理化性狀，確保農(nóng)田基礎(chǔ)養(yǎng)分含量以及農(nóng)作物品質(zhì)與產(chǎn)量。有機(jī)肥料對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有極大的積極作用[1]，一方面是由于有機(jī)肥料中含有豐富的碳、氮、磷、鉀、鈣、鎂以及微量元素等，包含植物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)較全面[2]，能有效調(diào)節(jié)土壤酸堿性，改善土壤結(jié)構(gòu);另一方面有機(jī)肥料的來源廣、種類多，可以說有農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的地方，就有豐富的有機(jī)物料，把農(nóng)業(yè)與畜牧業(yè)廢棄物作為肥料資源來處理，使之以新的形態(tài)參與生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)，可有力促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力[3]。鑒于傳統(tǒng)有機(jī)肥具有品質(zhì)差、施用量大、運(yùn)輸成本高等缺點(diǎn)，目前國內(nèi)大多通過多種有機(jī)物料進(jìn)行快速好氧發(fā)酵生產(chǎn)商品有機(jī)肥。由于商品有機(jī)肥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)含量必須大于等于45%，有機(jī)質(zhì)含量較低的雞糞、牛糞等必須通過添加有機(jī)碳含量更高的腐殖酸、風(fēng)化煤、糠醛渣等輔助物料才能達(dá)到國家有機(jī)肥商品銷售標(biāo)準(zhǔn)。因此，通過田間試驗驗證常見生產(chǎn)商品有機(jī)肥的有機(jī)物料肥效，對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)及其持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。目前，大量研究報道，對土壤增施外源有機(jī)物料能提高土壤肥力及土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性、改善土壤物理結(jié)構(gòu)[4-6]。畜禽糞是好氧發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥的主要原料，也是農(nóng)作物營養(yǎng)元素的來源，施用腐熟羊糞可加快有機(jī)物質(zhì)腐殖化過程，并能顯著提高土壤有機(jī)碳含量，增加土壤微生物數(shù)量及酶活性[7-9]。腐殖酸能與土壤中無機(jī)膠體結(jié)合形成復(fù)合體，對提高土壤肥力以及改善土壤結(jié)構(gòu)、質(zhì)量等具有重要作用[10-12]。袁麗峰等研究表明，施用腐殖酸可使土壤速效氮、有效磷含量提高，并可提高植株對氮的吸收量，增加蔬菜等作物的產(chǎn)量[13-14]。風(fēng)化煤為煤礦生產(chǎn)后的廢煤，其腐殖酸含量豐富且有多種活性基團(tuán)，施入土壤后可增加土壤養(yǎng)分含量，改善各土壤團(tuán)聚體的質(zhì)量[15-17]?？啡┰鼮檗r(nóng)業(yè)廢棄物，同樣在農(nóng)業(yè)上被廣泛利用，研究發(fā)現(xiàn)，糠醛渣是一種酸性有機(jī)物質(zhì)，能夠降低土壤pH值和堿化度，并能夠增加土壤有機(jī)碳含量和保水保肥能力，同時是改良鹽堿土的重要改良劑[18-19]。

然而，前人的研究多集中在有機(jī)肥料與化肥按一定比例進(jìn)行有機(jī)無機(jī)配施方面，對單一肥料以及未腐熟物料在田間施用的研究較少，本試驗在寧夏堿性土壤中通過田間試驗驗證常見生產(chǎn)商品有機(jī)肥的有機(jī)物料肥效，以明確不同物料對土壤養(yǎng)分含量、作物農(nóng)藝性狀的影響程度，并篩選出最優(yōu)的有機(jī)物料，旨在為尋求合理的有機(jī)肥料配方提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

試驗地位于寧夏鹽池縣高沙窩鎮(zhèn)，其北鄰毛烏素沙地，冬春季沙塵暴較多，導(dǎo)致植被覆蓋率為25%～35%。光照資源十分豐富，但作物無霜期較短，晝夜溫差較大，年降水量為200～350 mm，是典型的干旱半干旱溫帶大陸性氣候。供試土壤為風(fēng)沙土，其基本理化性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)含量0.28 g/kg，全氮含量0.18 g/kg，全磷含量0.24 g/kg，堿解氮含量 18.76 mg/kg，速效磷含量5.4 mg/kg，速效鉀含量108 mg/kg，全鹽含量 0.15 g/kg，pH值8.69，屬于強(qiáng)堿性土壤?？傮w評價，土壤屬于6級以下低肥力水平。

1.2 供試有機(jī)物料、化肥與作物

供試有機(jī)物料：風(fēng)化煤、腐殖酸購買于內(nèi)蒙古烏海市;生羊糞為于農(nóng)戶家購買的干羊糞;腐熟羊糞通過干羊糞加菌進(jìn)行腐熟獲得;糠醛渣購買于銀川市永寧縣?；剩ǖ喂喾剩┎捎没蒉r(nóng)大量元素水溶性肥料（屬于水溶性無機(jī)肥料），N、P2O5、K2O含量之和≥50%。

供試作物：“京育一號”結(jié)球甘藍(lán)穴盤苗。

1.3 試驗方法

本試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)8個處理（表1），2次重復(fù)。進(jìn)行田間翻耕、泡田，劃分小區(qū)，其中每壟為一個小區(qū)，壟長9 m，寬1.4 m，高0.3 m，小區(qū)面積為12.6 m2，起壟后覆膜，在5月中旬左右每壟栽種3行結(jié)球甘藍(lán)穴盤苗。有機(jī)物料全部基施，鋪雙滴灌帶，根據(jù)作物生育期，每個處理追施滴灌肥，共750 kg/hm2，病蟲防治、雜草防除等農(nóng)藝措施統(tǒng)一田間管理，7月中旬收獲結(jié)球甘藍(lán)。

1.4 采樣與指標(biāo)測定

1.4.1 樣品的采集與預(yù)處理 采用五點(diǎn)取樣法取土樣，取各處理0～20 cm土層的土壤，帶回實驗室。在常溫避光條件下風(fēng)干，去除雜物，用分樣板將土樣混合均勻，再按1/2的比例分取樣品，研磨，過1.00 mm篩的土樣用于測定pH值以及全鹽、速效養(yǎng)分含量，而過0.25 mm篩的土樣用來測定有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量。

在作物各生育時期，每個小區(qū)采集長勢基本相似的植株10株，帶回實驗室。將植株洗干凈并快速擦干，稱其鮮質(zhì)量。剪下根部，測定根長、根體積及根表面積，隨后用報紙包裹植株地上部，放入烘箱，在105 ℃條件下殺青15 min，然后在 70 ℃ 條件下烘干至恒質(zhì)量，稱量干質(zhì)量。

1.4.2 樣品的相關(guān)指標(biāo)測定

1.4.2.1 土壤的化學(xué)性質(zhì)測定 土壤pH值采用雷磁 PHS·3G 酸度計測定;全鹽含量采用DDS-11電導(dǎo)率儀測定;有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定;堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定;有效磷含量采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定;速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定;全氮含量采用半微量凱氏定氮法測定;全磷含量采用鉬銻抗比色法測定[13]。

1.4.2.2 植株指標(biāo)測定 植株全氮含量采用凱氏定氮法測定;全磷含量采用鉬銻抗比色法測定;全鉀含量采用火焰光度計測定。

在作物的苗期、營養(yǎng)生長期、成熟期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，用SPAD-502葉綠素儀測定葉綠素含量;用鋼卷尺測定葉長、葉寬、有效葉片數(shù)，并計算葉面積;用根系掃描儀測定根表面積、根體積及根長。作物成熟后進(jìn)行實收測產(chǎn)。

1.5 統(tǒng)計分析

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤肥力的影響

由表2可知，供試土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，處于低肥力水平，其中腐殖酸處理土壤中的有機(jī)質(zhì)含量最大，達(dá)1.38 g/kg，顯著高于其余施肥處理，腐熟羊糞、化肥處理的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于對照處理，但是二者之間沒有顯著差異，說明有機(jī)物料可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，而化肥也可在一定程度上增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。腐殖酸處理土壤的堿解氮含量也較高，較對照增加106.3%，同樣顯著高于其他施肥處理，腐熟羊糞、糠醛渣處理土壤堿解氮含量與對照無顯著差異，顯著高于化肥、風(fēng)化煤、糠醛渣+腐熟羊糞處理，但是它們之間差異不顯著，風(fēng)化煤處理與糠醛渣+腐熟羊糞處理無顯著差異。腐熟羊糞、風(fēng)化煤處理的土壤有效磷含量較高，與對照相比，增加42.6%、35.0%，而化肥、糠醛渣+腐熟羊糞處理的土壤有效磷含量與對照相比無顯著差異。施腐殖酸處理的土壤速效鉀含量高于其他處理，且較對照增加63.3%。腐殖酸處理的土壤全氮含量與其他處理相比顯著增加，且比對照增加111%。綜上所述，腐殖酸處理可有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，增強(qiáng)土壤肥力。

2.2 不同處理對植株生長指標(biāo)的影響

2.2.1 不同處理對植株葉面積的影響 由圖1可知，在苗期，化肥處理的植株葉面積最大，且顯著高于其他處理。與對照相比，腐殖酸、生羊糞、腐熟羊糞處理的植株葉面積差異不顯著。在連作期與結(jié)球期，化肥處理的植株葉面積仍為最大值，且顯著高于其他處理，說明施化肥可明顯增加植株葉面

積。有機(jī)物料處理在連作期，兩兩之間沒有顯著差異，而在結(jié)球期，糠醛渣+腐熟羊糞處理與對照相比，植株葉面積增加19.5%，其余處理表現(xiàn)一般。

2.2.2 不同處理對植株根長、根體積、根表面積的影響 根系是植物與外界環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)和養(yǎng)分交換的主要器官。由表3可知，在不同處理中，不施肥處理的根長顯著高于其他處理。風(fēng)化煤、糠醛渣+腐熟羊糞處理的植株根體積除與對照差異不顯著外，與其他處理差異顯著。與其他處理相比，糠醛渣+腐熟羊糞處理可顯著增加植株根系的表面積，較對照顯著增加2.6%，而風(fēng)化煤、糠醛渣處理與對照相比無顯著差異。總體來說，風(fēng)化煤、腐殖酸、糠醛渣和糠醛渣+腐熟羊糞處理與對照相比對根長、根體積、根表面積的促進(jìn)效果較明顯。

2.2.3 不同處理對植株SPAD值的影響 由表4可知，在苗期，腐熟羊糞處理的結(jié)球甘藍(lán)葉片SPAD值最高，與其他處理之間存在顯著差異，腐殖酸、生羊糞處理下SPAD值次之，但與CK相比無顯著性差異，其他處理下結(jié)球甘藍(lán)葉片SPAD值與CK相比顯著降低;在連作期，腐殖酸、腐熟羊糞、生羊糞處理的結(jié)球甘藍(lán)葉片SPAD值較高;在成熟期，腐殖酸處理下結(jié)球甘藍(lán)葉片的SPAD值最高，與對照相比顯著增加了 30.4%，而腐熟羊糞、生羊糞、風(fēng)化煤處理之間差異不顯著。綜上所述，腐殖酸處理的葉片SPAD值隨著結(jié)球甘藍(lán)的成熟明顯增加。

2.2.4 不同處理對植株全氮、全磷、全鉀的影響 由表5可知，與對照相比，除生羊糞、糠醛渣處理外，其他處理植株體內(nèi)全氮含量均無顯著性差異，生羊糞處理顯著減少33.8%，而糠醛處理顯著增加30.6%;與化肥處理相比，除生羊糞處理植株體內(nèi)全氮含量顯著減少35.0%外，其他處理均無顯著性差異;腐熟羊糞處理比生羊糞處理的全氮含量顯著增加 731%。與對照相比，風(fēng)化煤處理全磷含量顯著增加548%，其他有機(jī)物料處理均無顯著性差異;與化肥處理相比，各有機(jī)物料處理全磷含量均有顯著性差異，且均減少;與生羊糞處理相比，腐熟羊糞處理全磷含量顯著增加了1.5%。各處理全鉀含量與空白對照相比均存在顯著性差異，其中腐殖酸、糠醛渣處理減少，其他處理均升高;與生羊糞處理相比，腐熟羊糞處理全鉀含量顯著減少13.4%。

2.3 不同處理對植株產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表6可知，腐殖酸、腐熟羊糞處理可顯著增加甘藍(lán)產(chǎn)量，且產(chǎn)量均較高，其他有機(jī)物料處理均低于單施化肥處理，具體表現(xiàn)為腐殖酸、腐熟羊糞處理分別比CK增產(chǎn)137.0%、136.1%，比單施化肥處理增產(chǎn)27.5%、27.0%，且在經(jīng)濟(jì)效益上，兩者比單施化肥處理分別增加150.3%、138.9%，盡管2處理產(chǎn)量差異不顯著，但兩者成本不同，因此經(jīng)濟(jì)效益差異明顯。單施腐殖酸處理的產(chǎn)投比最高，高達(dá)6.69，而其他有機(jī)物料處理下產(chǎn)投比均低于化肥處理?？啡┰幚硐庐a(chǎn)量最低，比CK減產(chǎn)24.7%，可能是由于糠醛渣能夠有效改善土壤結(jié)構(gòu)、質(zhì)量，但本身的養(yǎng)分含量較低，作物吸收不到養(yǎng)分，因此出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象。

3 討論

土壤是碳的重要儲層，維持土壤有機(jī)碳含量對維持土壤肥力、生產(chǎn)力和質(zhì)量至關(guān)重要[21]。本研究中，施用腐殖酸明顯改善了土壤養(yǎng)分狀況，提高了當(dāng)?shù)赝寥赖挠袡C(jī)質(zhì)含量和速效養(yǎng)分含量，整體與其他處理之間達(dá)到顯著差異，這與葉協(xié)鋒等的研究成果[22]相同。腐殖酸增加土壤有機(jī)質(zhì)含量的原因一方面是直接作用，腐殖酸是經(jīng)過微生物分解動植物遺骸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而累積的一類有機(jī)物質(zhì)，可以有效提高土壤的保水保肥能力，改善土壤結(jié)構(gòu)，提升土壤肥力;另一方面是間接作用，腐殖酸為土壤微生物提供碳源，使微生物數(shù)量增加，土壤酶活性增強(qiáng)，進(jìn)而間接地增加有機(jī)質(zhì)含量[23]?；?、腐熟羊糞處理可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量，與前人關(guān)于不同有機(jī)物料培肥土壤的研究結(jié)果[2，20，24-25]一致。

無機(jī)肥料肥效快，有效氮的釋放比有機(jī)肥料迅速，有機(jī)肥料有效氮的釋放需要經(jīng)過一系列的化學(xué)過程，導(dǎo)致單施有機(jī)肥料氮素利用率較低[26]，本試驗得到相似的結(jié)論。在本試驗中，與對照相比，腐殖酸處理顯著增加土壤全氮含量，而風(fēng)化煤、腐熟羊 糞+ 糠醛渣處理均使土壤全氮、堿解氮含量有所降低，可能是由于風(fēng)化煤作為煤礦生產(chǎn)的廢煤，有著豐富的腐殖酸，適宜改善土壤結(jié)構(gòu)，不能增加土壤養(yǎng)分;而腐熟羊糞+糠醛渣處理對于土壤的化學(xué)作用仍需進(jìn)一步研究。另外腐熟羊糞可培肥地力，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，有效地釋放出固定在土壤中的磷，進(jìn)而顯著增加土壤中的有效磷含量。這與秦嘉海等研究的結(jié)論[27]相符。土壤中的堿解氮含量可反映土壤中氮素的供應(yīng)情況，施用風(fēng)化煤的土壤堿解氮含量有所下降，可能是由于風(fēng)化煤中的總腐殖酸含量達(dá)到63%，有大量的活性基團(tuán)，對土壤改良有很大的影響，進(jìn)而促進(jìn)作物吸收土壤中的氮素，減少氮的固定。

土壤肥力的綜合反映是作物產(chǎn)量，不同施肥處理對土壤肥力的影響必然會反映到產(chǎn)量的變化上[28]。大量研究表明，有機(jī)物料的合理施用能夠提高作物產(chǎn)量，康宗利等研究表明，長期施用腐殖酸肥料，番茄的葉綠素含量增加14%，產(chǎn)量增加29.1%[29];周保等的研究表明，施用腐殖酸有機(jī)肥能夠顯著增加菜豆的產(chǎn)量[30];劉蘭蘭等研究表明，腐殖酸對甘薯、生姜有差異較顯著的增產(chǎn)效果[31]。本試驗中，與對照或滴灌肥處理相比，施用腐殖酸不僅能夠有效提高結(jié)球甘藍(lán)的產(chǎn)量，而且能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，更好地培肥地力，與以上研究結(jié)論相符。

4 結(jié)論

綜上所述，與滴灌肥、其他有機(jī)物料處理相比，添加腐殖酸的處理對提高土壤有機(jī)質(zhì)含量以及速效養(yǎng)分含量效果較為明顯，進(jìn)而有效提高結(jié)球甘藍(lán)產(chǎn)量及作物經(jīng)濟(jì)效益。施用化肥可促進(jìn)結(jié)球甘藍(lán)葉片的增大，而要促進(jìn)結(jié)球甘藍(lán)根表面積的增大，可施用糠醛渣+腐熟羊糞?？啡┰幚砜娠@著增加結(jié)球甘藍(lán)全氮含量，糠醛渣+腐熟羊糞處理可有效增加結(jié)球甘藍(lán)的全磷含量，而化肥處理顯著增加作物的全鉀含量。在提高甘藍(lán)經(jīng)濟(jì)效益方面，適當(dāng)添加腐殖酸處理，可增加作物產(chǎn)投比。

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