甘薯地不同施肥處理不同土層土壤理化性質(zhì)研究

董艷芳 李子雙 李洪杰

摘要 為了弄清不同有機(jī)肥對不同土層土壤理化性質(zhì)的影響，研究了甘薯地不同施肥處理下不同土層土壤容重、全氮、硝態(tài)氮、速效磷、全鉀含量的變化。結(jié)果表明，隨著土層的加深，土壤容重總體上呈增加趨勢，0～10 cm土層土壤容重以牛糞處理最低，10～30 cm土層以CF處理最低;0～30 cm土層牛糞處理土壤全氮最高，30～60 cm土層雞糞處理全氮最高;0～20 cm土層雞糞處理土壤硝態(tài)氮含量最高，20～30 cm土層豬糞處理硝態(tài)氮含量最高，30～60 cm土層CF處理硝態(tài)氮含量最高;隨著土層的加深，土壤速效磷含量總體上呈降低趨勢，0～10 cm土層土壤速效磷以雞糞處理最高，10～60 cm土層以豬糞處理最高;隨著土層的加深，土壤全鉀含量總體上呈增加趨勢，0～30 cm土層雞糞處理全鉀含量最高，30～60 cm土層豬糞處理全鉀含量最高。

關(guān)鍵詞 甘薯地;施肥;土層;土壤理化性質(zhì)

Abstract Changes of soil bulk density， total nitrogen， nitrate nitrogen， available phosphorus and total potassium in different soil layers of sweet potato field under different fertilization treatments were studied to investigate the effects of different organic fertilizer on different soil physical and chemical properties. The result showed that the soil bulk density increased with the soil layer deeper. The soil bulk density of cow dung treatment was lowest in 0-10 cm layer. The soil bulk density of CF treatment was lowest in 10-30 cm layer. The total nitrogen of cow dung treatment was highest in 0-30 cm layers. The total nitrogen of chicken manure treatment was highest in 30-60 cm layers. The nitrate nitrogen of chicken manure treatment was highest in 0-20 cm layers. The nitrate nitrogen of pig manure treatment was highest in 20-30 cm layers. The nitrate nitrogen of CF treatment was highest in 30-60 cm layers. Along with the deepening of soil layers available phosphorus showed a trend of lower overall. The available phosphorus of chicken manure treatment was highest in 0-10 cm layers. The available phosphorus of pig manure treatment was highest in 10-60 cm layers. Along with the deepening of soil layers total potassium showed a trend of higher overall. The total potassium of chicken manure treatment was highest in 0-30 cm layers. The total potassium of pig manure treatment was highest in 30-60 cm layers.

Key words Sweet potato field;Fertilization;Soil layers;Soil physical and chemical properties

土壤的理化性質(zhì)是影響土壤肥力的內(nèi)在條件，也是綜合反映土壤質(zhì)量的重要組成部分[1]。土壤容重是衡量土壤質(zhì)量的一個重要指標(biāo)[2]，其大小是土壤肥力高低的主要指標(biāo)之一，綜合反映了土壤顆粒和土壤孔隙的狀況。一般而言，土壤容重小，表明土壤比較疏松，孔隙多;反之，土壤容重大，表明土壤比較緊實(shí)，結(jié)構(gòu)性差，孔隙少，不利于透水、通氣、植物扎根，而易倒伏[3]。氮是植物需要較大的營養(yǎng)元素，土壤中全氮含量代表土壤中氮的總儲備量，合理施肥有助于提高土壤氮素肥力[4]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，施用肥料是提高土壤肥力、保證作物高產(chǎn)的重要措施[5]。作物吸收的氮素幾乎全部是無機(jī)態(tài)氮，氮肥施入土壤，絕大部分以土壤無機(jī)氮的形式存在，硝態(tài)氮是土壤無機(jī)氮的主要組成部分[6]。土壤速效磷是土壤磷庫中對作物最為有效的成分之一，是表征土壤供磷能力、確定磷肥用量和農(nóng)田磷環(huán)境風(fēng)險的重要指標(biāo)[7]。鉀是衡量土壤對農(nóng)作物供應(yīng)鉀素能力的重要指標(biāo)，還是土壤中常因供應(yīng)不足而限制作物生長和造成減產(chǎn)及品質(zhì)下降的主要營養(yǎng)元素之一[8-9]。生產(chǎn)實(shí)踐表明，施用的肥料在土壤中除轉(zhuǎn)化為供應(yīng)作物生長所需的營養(yǎng)元素外，還通過改善土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)而影響土壤的物理性質(zhì)。不同施肥處理會對土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生不同的影響，對此也有很多方面的研究，如化肥的施用不僅影響耕層肥力性狀，還會使耕層以下的土壤容重降低[10]。有機(jī)肥施用是提高土壤有機(jī)質(zhì)和氮素肥力的重要措施[11]。長期以來，在甘薯生產(chǎn)中偏施氮、磷、鉀化肥，少施或不施有機(jī)肥，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分平衡失調(diào)、肥力下降以及甘薯品質(zhì)退化，使得甘薯的生產(chǎn)水平受到影響[12-15]。鑒于此，弄清有機(jī)肥對甘薯地土壤性質(zhì)的影響，對改善甘薯地土壤養(yǎng)分失衡的意義重大。因此，筆者研究了甘薯地不同施肥處理不同土層土壤容重、全氮、硝態(tài)氮、速效磷和全鉀含量，以期弄清不同有機(jī)肥對甘薯地不同土層土壤理化性質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗點(diǎn)位于山東德州市（116.53°E、36.87°N），海拔17 m，暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，具有四季分明的特點(diǎn)。四季特點(diǎn)為干旱少雨，夏熱多雨，秋高氣爽，冬冷干燥，年平均氣溫為14 ℃，年降雨量為530 mm。試驗土壤是成土母質(zhì)，為黃河沖積物的輕白土。

1.2 試驗材料 供試甘薯品種為龍薯9號。

1.3 試驗設(shè)計

共設(shè)置6個處理，分別為不施肥（CK）;復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O 15∶5∶18）（CF）0.10 kg/m2;豬糞2.50 kg/m2;羊糞2.50 kg/m2;雞糞2.50 kg/m2;牛糞2.50 kg/m2。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)大小4 m×2 m。供試4種有機(jī)肥均為購買的發(fā)酵有機(jī)肥，其中，豬糞含N、P2O5和K2O分別為0.5%、0.6%和0.45%;羊糞含N、P2O5和K2O分別為0.8%、0.6%和0.5%;牛糞含N、P2O5和K2O分別為0.45%、0.25%和0.15%;雞糞含N、P2O5和K2O分別為1.63%、1.54%和0.85%。試驗前各小區(qū)內(nèi)土壤理化性質(zhì)一致，試驗期間其他田間管理措施相同。

1.4 土樣采集及測定

甘薯收獲后使用環(huán)刀采集各小區(qū)不同土層的原狀土樣，用烘干法測定土壤容重（SD）。并從各小區(qū)中用土鉆采集不同土層土壤樣品，風(fēng)干，過1和0.149 mm篩，封袋保存后用于測定土壤理化性質(zhì)。測定方法[16]：土壤全氮（TN）采用凱氏蒸餾法測定;土壤硝態(tài)氮（NO3--N）采用酚二磺酸比色法測定;土壤速效磷（AP）采用0.5 mol/L NaHCO3法測定;土壤全鉀（TK）采用氫氧化鈉熔融-火焰光度法測定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析，采用新復(fù)極差法進(jìn)行平均數(shù)顯著性檢驗，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對土壤容重的影響

從圖1可以看出，不同處理各土層的容重表現(xiàn)為SD20～30>SD10～20>SD0～10。在0～10 cm 土層各施肥處理土壤容重表現(xiàn)為SDCK>SDCF>SD羊糞>SD雞糞>SD豬糞>SD牛糞，各施肥處理均能降低土壤容重且有機(jī)肥的效果更為顯著，其中施用牛糞處理的效果最為顯著，降幅達(dá)8.70%。在10～20 cm土層各施肥處理土壤容重表現(xiàn)為SD豬糞>SD雞糞>SDCK>SD牛糞>SD羊糞>SDCF，施用復(fù)合肥和羊糞降低土壤容重的效果較明顯。在20～30 cm土層各施肥處理土壤容重表現(xiàn)為SD豬糞>SD牛糞>SD羊糞>SD雞糞>SDCK>SDCF，有機(jī)肥的效果明顯低于復(fù)合肥，施用復(fù)合肥降幅最大達(dá)4.70%。

2.2 不同施肥處理對土壤全氮含量的影響

從表1可以看出，CK處理：50～60 cm土層與0～20、30～50 cm土層全氮含量差異顯著，50～60 cm土層全氮含量顯著小于0～20、30～50 cm 土層全氮含量，0～50 cm各土層間全氮含量差異不顯著。CF處理：30～40 cm土層全氮含量與其他各土層均差異顯著，0～10 cm與10～20 cm土層及20～30 cm與40～50 cm土層全氮含量差異不顯著，在30～40 cm土層達(dá)到最大0.86 g/kg。豬糞處理：20～60 cm各土層間全氮含量差異不顯著，0～10 cm與20～30 cm及40～60 cm土層全氮含量差異顯著。羊糞處理：0～50 cm各土層全氮含量差異不顯著，只有20～30 cm與50～60 cm土層全氮含量差異顯著。雞糞處理：40～50 cm土層與0～30 cm土層全氮含量差異顯著，其他各土層間差異不顯著。牛糞處理：0～10 cm土層與10～50 cm各土層全氮含量差異顯著，0～40 cm各土層間全氮含量差異顯著。?0～10 cm土層：牛糞處理與羊糞、豬糞、CF、CK處理土壤全氮含量差異顯著，用雞糞處理與CK處理土壤全氮含量差異顯著，牛糞處理土壤全氮含量最高達(dá)0.72 g/kg，與CK相比增幅為28.60%。10～20 cm土層：只有牛糞處理土壤全氮含量與CK差異顯著，牛糞處理土壤全氮含量增幅最大，為20.0%。20～30 cm土層：施用牛糞、雞糞、羊糞均與CK差異顯著，增幅為8.20%～26.50%，其中牛糞處理土壤全氮含量增幅最大，達(dá)26.50%。30～40 cm土層：CF、豬糞、雞糞處理土壤全氮含量與CK差異顯著，CF處理土壤全氮含量增幅最大，為59.20%。40～50 cm土層：雞糞、牛糞、羊糞處理土壤全氮含量與CK差異顯著，雞糞處理土壤全氮含量增幅最大，為57.70%。在40～50 cm土層：雞糞、牛糞處理土壤全氮含量與CK差異顯著，雞糞處理土壤全氮含量增幅最大，為69.8%。

2.3 不同施肥處理對土壤硝態(tài)氮含量的影響

從表2可以看出，CK處理：0～30 cm和40～50 cm土層土壤硝態(tài)氮含量差異顯著，CK處理土壤硝態(tài)氮主要分布在0～40 cm土層，40～60 cm土層與10～40 cm各土層土壤硝態(tài)氮含量差異顯著。CF處理：30～50 cm土層與0～30 cm各土層土壤硝態(tài)氮含量差異顯著。豬糞處理：除40～50 cm與50～60 cm土層土壤硝態(tài)氮含量差異不顯著外，其他各土層土壤硝態(tài)氮含量均差異顯著。羊糞處理：0～10 cm與10～60 cm土層土壤硝態(tài)氮含量差異顯著。雞糞處理：土壤硝態(tài)氮含量隨土層加深呈遞減趨勢，0～20 cm與20～60 cm土層土壤硝態(tài)氮含量差異顯著。牛糞處理：30～40 cm土層土壤硝態(tài)氮含量最大，達(dá)5.70 mg/kg，0～30 cm與30～60 cm土層土壤硝態(tài)氮含量差異顯著。?0～10 cm土層：各施肥處理土壤中硝態(tài)氮含量均與CK差異顯著，與CK相比，土壤中硝態(tài)氮含量增幅為68.90%～209.60%，其中雞糞處理增幅最大，達(dá)209.60%。10～20 cm土層：只有雞糞和羊糞處理土壤硝態(tài)氮含量與CK差異顯著，增幅分別為61.80%和32.50%，雞糞處理土壤中硝態(tài)氮含量與其他處理差異顯著。20～30 cm土層：除牛糞處理外，其他各施肥處理土壤硝態(tài)氮含量均與CK差異顯著，其中豬糞處理增幅最大，達(dá)62.60%，各施肥處理間土壤硝態(tài)氮含量差異不顯著。30～40 cm土層：CF、牛糞處理與其他處理差異顯著，CF處理土壤硝態(tài)氮含量與CK相比增幅最大，達(dá)154.80%。40～50 cm土層：CF、羊糞、雞糞處理土壤硝態(tài)氮含量與CK差異顯著，增幅分別為367.20%、150.00%、184.50%。50～60 cm土層：CF處理土壤硝態(tài)氮含量與施用其他有機(jī)肥差異顯著，增幅為262.00%。

2.4 不同施肥處理對土壤速效磷含量的影響

由表3可以看出，CK處理：土壤中速效磷含量主要集中在0～50 cm土層，約占0～60 cm土層速效磷總量的93.40%，50～60 cm土層土壤速效磷含量與0～50 cm各土層差異顯著。CF處理：20～60 cm各土層土壤速效磷含量差異不顯著，0～20 cm各土層與20～60 cm各土層土壤速效磷含量差異顯著。豬糞處理：0～10 cm土層與10～60 cm各土層土壤速效磷含量差異顯著，20～60 cm各土層土壤速效磷含量差異不顯著。羊糞處理：10～20 cm土層與其他各土層土壤速效磷含量差異顯著，其中10～20 cm土層土壤速效磷含量最大，為4.64 mg/kg。雞糞處理：20～60 cm各土層土壤速效磷含量差異不顯著，0～10 cm 土層與其他各土層土壤速效磷含量差異顯著，其中0～10 cm土層土壤速效磷含量最大，為11.05 mg/kg。牛糞處理：10～20 cm土層與50～60 cm土層土壤速效磷含量差異顯著，其他各土層土壤速效磷含量差異不顯著。 0～10 cm土層：各施肥處理土壤中速效磷含量增幅為1.80%～236.90%，其中雞糞、豬糞處理土壤中速效磷含量與CK差異顯著，CF、羊糞、牛糞處理間差異不顯著。10～20 cm土層：豬糞、羊糞處理土壤中速效磷含量與CK差異顯著，其中豬糞處理增幅最大，達(dá)58.30%，CF與牛糞處理土壤中速效磷含量差異不顯著。20～30 cm土層：只有豬糞處理土壤速效磷含量與CK差異顯著，增幅為74.20%，CF、羊糞、雞糞處理土壤中速效磷含量差異不顯著。30～40 cm土層：只有豬糞處理土壤速效磷含量與CK差異顯著，增幅為86.70%，CF、羊糞、雞糞處理土壤中速效磷含量差異不顯著。40～50 cm土層：各施肥處理土壤速效磷含量均與CK差異不顯著。50～60 cm土層：只有豬糞處理土壤速效磷含量與CK差異顯著，增幅為247.90%，其他各施肥處理間均差異不顯著。

2.5 不同施肥處理對土壤全鉀含量的影響

從表4可以看出，CK處理：0～10 cm土層土壤全鉀含量與10～60 cm各土層差異顯著，10～20 cm土層土壤全鉀含量與40～50 cm土層差異顯著，20～60 cm各土層之間土壤全鉀含量差異不顯著。CF處理：20～30 cm土層土壤全鉀含量與其他各土層差異顯著。豬糞處理：40～60 cm土層土壤全鉀含量與0～40 cm各土層差異顯著，40～50 cm土層土壤全鉀含量最大，達(dá)24.77 g/kg。羊糞和雞糞處理：0～60 cm各土層土壤全鉀含量差異均不顯著。牛糞處理：0～10 cm土層與10～60 cm各土層土壤全鉀含量差異顯著，0～10 cm土層土壤全鉀含量最小，為16.70 g/kg，10～40 cm各土層土壤全鉀含量差異不顯著，10～40 cm各土層與40～60 cm各土層土壤全鉀含量差異顯著。

0～10 cm土層：與CK相比，各施肥處理均能提高土壤全鉀含量，增幅為1.00%～30.20%，但CF、雞糞處理土壤全鉀含量與CK差異顯著，其中雞糞處理增幅最大，為30.20%。10～20 cm土層：與CK相比，雞糞處理能顯著提高土壤中全鉀含量，增幅為13.90%。20～40 cm土層：各施肥處理土壤全鉀含量均與CK差異不顯著。40～50 cm土層：只有豬糞處理土壤全鉀含量與CK差異顯著，且增幅為24.80%。50～60 cm土層：豬糞、雞糞處理土壤全鉀含量與CK差異顯著，增幅分別為27.20%、15.40%。

3 討論

土壤容重隨土層加深而逐漸增大，這是由于表層土壤受甘薯生長等外界環(huán)境因素影響較大，比較疏松，所以容重較小，而下層土壤比較緊實(shí)，受外界影響因素較小。這與和學(xué)智等[17]研究結(jié)果一致。0～10 cm土層土壤容重以牛糞處理最低，表明牛糞改善表層土壤效果最好。10～30 cm土層以CF處理土壤容重最低，表明復(fù)合肥改善表層以下土壤效果最好，可能是由于復(fù)合肥對土壤根系的促進(jìn)作用比有機(jī)肥顯著，從而使耕層以下有大量須根分布，這些須根的生長使土壤通透性提高，土壤密度下降。0～30 cm土層土壤全氮含量以牛糞處理最高，表明牛糞中氮元素主要集中在淺層土壤，改善淺層土壤供氮能力;30～60 cm土層土壤全氮以雞糞處理最高，表明雞糞中氮元素主要下滲到深層土壤，改善深層土壤供氮能力。0～20 cm土層土壤硝態(tài)氮含量以雞糞處理最高，20～30 cm土層以豬糞處理最高，30～60 cm土層以CF處理最高，可能是由于復(fù)合肥較有機(jī)肥更容易使硝態(tài)氮淋溶下滲。土壤中速效磷含量有隨土層加深而減小的趨勢，0～10 cm 土層土壤速效磷以雞糞處理最高，10～60 cm土層以豬糞處理最高，意味著豬糞處理釋放的易被植物吸收利用的磷分布土層更廣，更好地改善土壤中磷供應(yīng)能力。不同施肥處理土壤全鉀含量呈隨土層加深而增大的趨勢，0～30 cm土層土壤全鉀以雞糞處理最高，30～60 cm土層土壤全鉀以豬糞處理最高，表明雞糞中鉀元素主要集中在淺層土壤，而豬糞中鉀元素主要集中在較深層土壤。

4 結(jié)論

不同施肥處理下甘薯地不同土層土壤理化性質(zhì)存在差異。隨著土層的加深，土壤容重總體呈增加趨勢，0～10 cm土層土壤容重以牛糞處理最低，10～30 cm土層以CF處理土壤容重最低;0～30 cm土層牛糞處理土壤全氮最高，30～60 cm土層雞糞處理全氮最高;0～20 cm土層雞糞處理土壤硝態(tài)氮含量最高，20～30 cm土層豬糞處理硝態(tài)氮含量最高，30～60 cm土層CF處理硝態(tài)氮含量最高;隨著土層的加深，土壤速效磷含量總體上呈降低趨勢，0～10 cm土層土壤速效磷含量以雞糞處理最高，10～60 cm土層以豬糞處理最高;隨著土層的加深，土壤全鉀含量總體上呈增加趨勢，0～30 cm土層雞糞處理全鉀含量最高，30～60 cm土層豬糞處理全鉀含量最高。

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