不同施肥模式對砒砂巖與沙復(fù)配土壤養(yǎng)分的影響研究

張再望

摘要 ? ?為了提高砒砂巖與沙復(fù)配土壤的質(zhì)量，尋求最優(yōu)施肥模式，本研究基于室內(nèi)盆栽試驗，分析了不施肥、單施有機肥、基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施和單施化肥4種施肥模式對復(fù)配土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明，基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施模式下土壤中的總碳和有機碳含量明顯高于其他3種施肥模式;單施化肥模式下土壤中的硝態(tài)氮含量最高，基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施模式下土壤中銨態(tài)氮含量最高;基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施模式下土壤中的有效磷含量顯著高于單施化肥、單施有機肥和不施肥3種模式;從環(huán)境保護(hù)和提高土壤質(zhì)量的角度看，應(yīng)優(yōu)先選擇有機肥與無機肥配合施肥模式。研究成果可以為砒砂巖與沙復(fù)配土壤質(zhì)量提高提供參考。

關(guān)鍵詞 ? ?砒砂巖;復(fù)配土壤;施肥模式;土壤養(yǎng)分

中圖分類號 ? ?S158.5 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）19-0174-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Effects ?of ?Different ?Fertilization ?Modes ?on ?Nutrients ?of ?Feldspathic ?Sandstone ?and ?Sand ?Compound ?Soil

ZHANG Zai-wang 1，2

（1 Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.Ltd.，Xi′an Shaanxi 710075; 2 Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering，the Ministry of Land and Resources of China）

Abstract ? ?In order to improve the quality of mixed soil of feldspathic sandstone and sand and to find the optimal fertilization mode，the effects of four fertilization modes，namely，no fertilization，single organic fertilization，organic-inorganic fertilization and single chemical fertilization，on the nutrients of mixed soil were analyzed based on the indoor pot experiment. The results showed that the total carbon and organic carbon content in the soil was significantly higher than that in the other three fertilization modes based on the farmers′ customary organic-inorganic fertilization mode;the content of nitrate nitrogen in soil was the highest under chemical fertilization mode，and the content of ammonium nitrogen in soil was the highest based on the organic-inorganic fertilization mode of farmers;the effective phosphorus content in the soil was significantly higher than that of single chemical fertilization，single organic fertilization and no fertilization based on the organic-inorganic fertilization mode of farmers;the organic-inorganic fertilization mode should be preferred from the perspective of environmental protection and improvement of soil quality. The research results can provide references for the improving quality of the feldspathic sandstone and sand compound soil.

Key words ? ?feldspathic sandstone;compound soil;fertilization mode;soil nutrient

毛烏素沙地是我國典型的生態(tài)脆弱區(qū)，占地面積廣，光熱資源豐富，具有巨大的耕地挖掘潛力，但是其沙化嚴(yán)重，再利用難度大。目前，許多學(xué)者因地制宜，充分利用當(dāng)?shù)貜V泛分布的砒砂巖來改良風(fēng)沙土，砒砂巖是一種成巖程度低、易風(fēng)化、顆粒間膠結(jié)程度低，無水堅硬如石、遇水松軟如泥的巖石互層。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，砒砂巖可以有效改善風(fēng)沙土的孔隙結(jié)構(gòu)、質(zhì)地，提高風(fēng)沙土保水、持水特性，改良后風(fēng)沙土的水分利用效率等。經(jīng)多年研究證實，砒砂巖與沙可以復(fù)配成土，其中尤其以1∶2砒砂巖與沙的復(fù)配土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有良好的透氣透水性和保水保肥能力，能滿足作物生長發(fā)育的需求，適于玉米、馬鈴薯等作物的種植。但砒砂巖與沙在成土初期，土壤養(yǎng)分含量偏低、肥力不足，需要經(jīng)過一定周期的耕作進(jìn)行改善，不利于復(fù)配土迅速實現(xiàn)其農(nóng)業(yè)和生態(tài)價值。因此，探索不同施肥模式對復(fù)配土進(jìn)行改良，成為復(fù)配土高效利用的研究重點。采用砒砂巖與風(fēng)沙土2種材料進(jìn)行土體有機重構(gòu)，針對重構(gòu)復(fù)配土養(yǎng)分含量低，快速、有效、可持續(xù)地提升砒砂巖與沙有機重構(gòu)土壤肥力非常重要。近年來，以減少化肥增施糞肥，有機肥與無機肥配施為基礎(chǔ)，研究其對土壤肥力提升，土壤活性有機碳含量、土壤有機碳含量與有機碳質(zhì)量變化的影響已成為研究熱點[1-2]。因此，通過短期培肥處理影響土壤肥力、有機碳與活性有機碳的含量來尋找一種合適的培肥方法具有重要意義。施入不同配比的有機肥、無機肥與土壤有機碳含量和碳質(zhì)量密切相關(guān)[3-4]。早在1942年就有人提出有機肥與無機肥配施能夠增加土壤有機碳含量[5];1944年Elson發(fā)現(xiàn)，相對于單施化肥，有機肥與無機肥混施更能增加土壤中有機碳的含量[6];Rochette等[7]認(rèn)為，短期施加糞肥能顯著提高土壤有機碳質(zhì)量;而近年來人們還發(fā)現(xiàn)，配比施肥能增加土壤中水溶性有機碳、微生物量碳及活性有機碳的含量[8-9]，減少水體中硝態(tài)氮含量。沈 ?宏等[10]對中國幾種典型土壤的長期不同施肥方式進(jìn)行研究，結(jié)果表明，單施有機肥的土壤中有機碳和活性有機碳含量均高于有機肥與無機肥配施的土壤;而在相同情況下，徐明崗等[11]卻得到了相反的結(jié)論。因此，有機肥能提高土壤有機碳含量雖然已得到國內(nèi)外學(xué)者的認(rèn)可，但還需要對其進(jìn)行細(xì)化研究。而多數(shù)研究者注重的是長期施肥與土壤肥力及有機碳的互助關(guān)系，較少關(guān)注短期施肥尤其是當(dāng)季施肥對土壤肥力及有機碳的影響。因此，本研究擬結(jié)合農(nóng)區(qū)生產(chǎn)實際，分析作物單季不施肥、單施有機肥、有機肥與無機肥配施（基于農(nóng)戶習(xí)慣）和單施化肥等4種施肥方式下總碳、有機碳、全氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷和速效磷等土壤養(yǎng)分的變化趨勢，以期探索不同施肥模式對土壤養(yǎng)分、有機碳庫的影響，并且為毛烏素沙漠砒砂巖與沙復(fù)配成土工程應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試驗設(shè)計

采用盆栽試驗，基質(zhì)為砒砂巖與沙的復(fù)配土，比例為1∶2。試驗采取完全隨機區(qū)組設(shè)計，將砒砂巖與沙復(fù)配按照體積比1∶2混合，每盆裝混合土樣6 kg。盆栽種植作物為二月蘭，分別設(shè)不施肥（CK）、單施有機肥（OM）、基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施（CF）和單施化肥（NPK）4個處理，具體施肥量見表1。5次重復(fù)，共計20盆。肥料與土樣混合均勻后裝入花盆，除尿素外其他肥料作為基肥在裝土?xí)r一次性施入，尿素分2次施入，基施1/2，追肥施1/2。全生育期內(nèi)盆栽放置于富平中試基地的日光溫室內(nèi)，控制生長溫度，防止自然降水;根據(jù)植物生長情況和土壤含水量適時澆水，所有處理保證澆水量相同。無機肥為尿素、磷酸二銨、氯化鉀，有機肥為腐熟牛糞。

1.2 ? ?測定方法

盆栽作物收獲后采集盆栽土樣，測試總碳、有機碳、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、總磷、有效磷等6項土壤養(yǎng)分指標(biāo)。土壤樣品中的總碳和有機碳含量通過TOC分析儀測定;總磷、速效磷、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的質(zhì)量濃度通過全自動間斷化學(xué)分析儀（Clever Chen 2000）測定，其中總氮采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定，銨態(tài)氮采用靛酚藍(lán)比色法測定，硝態(tài)氮采用紫外分光光度法測定，總磷采用鉬藍(lán)比色法測定，有效磷采用鉬銻抗比色法測定。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?不同施肥模式對復(fù)配土壤中碳的影響

土壤中的碳含量是影響土壤養(yǎng)分的重要因素，且土壤中的碳是由活性、功能、周轉(zhuǎn)速率不同的組分構(gòu)成的復(fù)合體。圖1對比了不同施肥模式下砒砂巖與沙復(fù)配土壤中總碳、有機碳含量?？梢钥闯?，4種施肥模式中基于農(nóng)戶習(xí)慣有機肥與無機肥配施（CF）土壤中的總碳明顯高于其他3種施肥模式，單施有機肥（OM）土壤中的總碳含量次之，不施肥土壤中的總碳含量最小。對比有機碳含量可以得出，單施有機肥（OM）和基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施（CF）土壤中的有機碳不存在顯著差異，但明顯大于不施肥（CK）和單施化肥（NPK）這2種施肥模式。土壤有機碳作為土壤重要的組成部分，在大區(qū)域尺度上主要受氣候、成土母質(zhì)等影響，但小區(qū)域內(nèi)氣候、母質(zhì)等基本一致，其主要受土地利用方式和施肥管理的影響。單施有機肥（OM）和基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施（CF）2種含有機肥的施肥模式有助于增加復(fù)配土壤中有機碳的含量。因此，要想快速增加砒砂巖與沙復(fù)配土壤中有機碳的含量，可以選擇含有有機肥的施肥模式。

2.2 ? ?不同施肥模式對復(fù)配土壤中氮的影響

銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是土壤無機氮的主要存在形式，可以直接被植物吸收利用，是植物礦質(zhì)營養(yǎng)的主要來源，常作為衡量土壤供氮能力大小的指標(biāo)。圖2對比了不同施肥模式下，砒砂巖與沙復(fù)配土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量?？梢钥闯觯瑔问┗剩∟PK）模式下，土壤中的硝態(tài)氮顯著高于不施肥（CK）、單施有機肥（OM）和基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施（CF）3種施肥模式，且單施有機肥（OM）和基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施（CF）2種施肥模式下土壤中硝態(tài)氮含量不存在顯著差異，說明施加化肥可以快速提高土壤中硝態(tài)氮含量。對比復(fù)配土壤中銨態(tài)氮含量可以得出，基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施（CF）模式下土壤中的銨態(tài)氮含量顯著高于其他3種施肥模式，單施化肥（NPK）和單施有機肥（OM）次之，未施肥的土壤中銨態(tài)氮含量最低。研究表明，無機氮肥的施入會增加土壤中硝態(tài)氮含量，土壤中硝態(tài)氮的含量越高，向深層淋洗的可能性也越大，會造成土壤及水資源污染[12-13]。單施化肥（NPK）和基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施（CF）2種施肥模式均會明顯增加土壤中的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量，單施化肥（NPK）土壤中硝態(tài)氮含量大于銨態(tài)氮，基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施（CF）施肥模式下，復(fù)配土壤中的銨態(tài)氮含量高于硝態(tài)氮。因此，從環(huán)境保護(hù)的角度考慮應(yīng)該選擇基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施模式。

2.3 ? ?不同施肥模式對復(fù)配土壤中磷的影響

磷是作物生長的必需營養(yǎng)元素，對植物生長發(fā)育和生命活動發(fā)揮著重要作用[14]。有效磷是土壤磷庫中對作物最為有效的部分，可直接被作物吸收利用，表征土壤供磷能力[15]。圖3為不同施肥模式下復(fù)配土壤中全磷、有效磷含量對比?？梢钥闯?，單施化肥（NPK）模式下土壤中全磷的含量顯著高于其他3種施肥模式，其中基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施（CF）模式土壤中的全磷含量次之，不施肥（CK）土壤中的全磷含量最小。對比不同施肥模式復(fù)配土壤中有效磷含量可以看出，基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施（CF）模式施肥時土壤中的有效磷含量顯著高于單施化肥（NPK）、單施有機肥（OM）和不施肥（CK）3種模式。由于作物對磷肥的當(dāng)季利用率較低，只有15%～20%的磷素可以被植物利用，大多數(shù)磷素以難利用態(tài)積累在土壤中，因而施肥后的土壤中并不缺少磷素，而是缺少可以被植物利用的有效磷[16-17]。單施化肥（NPK）和基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施（CF）2種施肥模式均顯著提高了土壤中全磷和有效磷含量，但后者土壤中有效磷含量增加更多。因此，基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施（CF）的施肥模式更有助于作物生長和土壤質(zhì)量提高。

3 ? ?結(jié)論

（1）4種施肥模式中，基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施模式下土壤中的總碳明顯高于其他3種施肥模式，單施有機肥土壤中的總碳含量次之，不施肥土壤中的總碳含量最低;單施有機肥和基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施土壤中的有機碳不存在顯著差異，但明顯大于不施肥和單施化肥這2種施肥模式。

（2）單施化肥模式下，土壤中的硝態(tài)氮顯著高于不施肥、單施有機肥和基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施3種施肥模式，且單施有機肥和基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施2種模式下土壤硝態(tài)氮含量無顯著差異;單施化肥和單施有機肥次之，未施肥的土壤中銨態(tài)氮含量最低。

（3）單施化肥模式下，土壤中全磷的含量顯著高于其他3種施肥模式，其中基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施模式土壤中的全磷含量次之，不施肥土壤中的全磷含量最小;基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施土壤中有效磷含量顯著高于單施化肥、單施有機肥和不施肥3種模式。

（4）基于農(nóng)戶習(xí)慣的有機肥與無機肥配施模式可以有效提高土壤中的有機碳、銨態(tài)氮和有效磷等利于植物吸收的養(yǎng)分形態(tài)，從環(huán)境保護(hù)和提高砒砂巖與沙復(fù)配土壤質(zhì)量的角度應(yīng)優(yōu)先選擇有機肥與無機肥配施模式。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

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