紫云英配施化肥對(duì)土壤腐殖質(zhì)各組分的影響

馮穎 溫曉蘭 石溫慧

摘 要：試驗(yàn)設(shè)置不施肥（CK）、傳統(tǒng)化肥（100%CF）、紫云英配施100%傳統(tǒng)化肥（GM+100%CF）、紫云英配施80%傳統(tǒng)化肥（GM+80%CF）、紫云英配施60%傳統(tǒng)化肥（GM+60%CF）、紫云英配施40%傳統(tǒng)化肥（GM+40%CF）等6個(gè)處理，探討紫云英配施化肥對(duì)土壤腐殖質(zhì)各組分的影響效果。結(jié)果表明：（1）與100%CF相比，紫云英配施化肥的胡敏酸和富里酸含量顯著升高（p<0.05），胡敏素含量顯著降低（p<0.05）。（2）胡敏素有機(jī)碳含量最高，為6.1～9.2g/kg，占土壤總有機(jī)碳的46.5%～70.4%;富里酸有機(jī)碳含量次之，為2.0～5.0g/kg，占土壤總有機(jī)碳的15.2%～38.3%;胡敏酸有機(jī)碳含量最低。（3）紫云英配施化肥提升了胡敏酸和富里酸對(duì)土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率。因此，建議在豫南地區(qū)水稻田利用紫云英配施化肥提升土壤質(zhì)量和肥力。

關(guān)鍵詞：紫云英配施化肥;土壤腐殖質(zhì);有機(jī)碳

中圖分類號(hào) S152.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）08-0095-03

Abstract： A four-year field experiment was conducted to investigate the effects of reducing chemical fertilizer combined with Chinese milk vetch on soil humus fraction. The field experiments included six treatments： no fertilizer （CK）， traditional fertilizer （100%CF）， Chinese milk vetch combined with 100% traditional fertilizer （GM+100%CF）， Chinese milk vetch combined with 80% traditional fertilizer （GM+80%CF）， Chinese milk vetch combined with 60% traditional fertilizer （GM+60%CF）， Chinese milk vetch combined with 40% traditional fertilizer （GM+40%CF）. The following results showed that： （1） Compared with CK， contents of HA and FA significantly increased （p<0.5），contents of HM significantly decreased （p<0.5）. （2） The organic carbon content of HM was as high as 6.1～9.2g/kg， accounting for 46.5%～70.4% of total organic carbon; the organic carbon content of FA was 2.0～5.0g/kg，accounting for 15.2%～38.3% of total organic carbon; the organic carbon content of HA was lowest. （3） Chinese milk vetch combined with traditional fertilizer increased contribution of HA and FA to soil total organic carbon，decreased contribution of HM to soil total organic carbon. Therefore，Chinese milk vetch combined with traditional fertilizer was suggested to fertilize soil and improve soil quality in southern Henan rice-producing areas.

Key words： Chinese milk vetch combined with traditional fertilizer; Humus; Organic carbon

腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)物質(zhì)在微生物作用下形成的一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性質(zhì)穩(wěn)定的特殊性質(zhì)的高分子化合物，占土壤有機(jī)質(zhì)的60%～80%，在改善土壤物理化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)、促進(jìn)土壤有機(jī)碳的循環(huán)和轉(zhuǎn)化、維持農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定等方面具有重要作用，是全球碳平衡過程中的重要碳庫[1-3]。根據(jù)腐殖質(zhì)在酸堿中的溶解性將其分為胡敏酸（HA）、富里酸（FA）和胡敏素（HM）。胡敏酸是土壤腐殖質(zhì)中最活躍的部分，陽離子交換量高，能提升土壤吸附性能和保水保肥能力，促進(jìn)土壤良好結(jié)構(gòu)體的形成;富里酸既是形成胡敏素的一級(jí)物質(zhì)，又是胡敏酸分解的一級(jí)產(chǎn)物，可以促進(jìn)礦物的分解和養(yǎng)分的釋放，在胡敏酸的積累和更新中起著重要作用;胡敏素是有機(jī)碳和氮的重要組成部分，在土壤腐殖質(zhì)各組分中占有機(jī)碳含量的絕大部分，是土壤中的惰性物質(zhì)，與鐵、鋁氧化物和黏土礦物等緊密結(jié)合，在碳截獲、土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分保持、氮素循環(huán)等方面均占有重要地位[2，4-6]。土壤腐殖質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量在一定程度上反映了土壤形成過程和肥力水平[7]，因此研究腐殖質(zhì)具有極其重要的意義。

侯淑艷等[8]研究表明，有機(jī)肥與化肥配施有利于0～20cm土壤>2mm大團(tuán)聚體中總有機(jī)碳、胡敏酸和胡敏素的形成與積累。董珊珊等[9]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈深埋于土壤亞表層20～40cm有利于提高土壤有機(jī)碳含量，但隨著年限增加，其對(duì)土壤腐殖質(zhì)組成改善和結(jié)構(gòu)特征的影響效果降低。俄勝哲等[5]研究表明，施用有機(jī)物料能顯著提高土壤活性腐殖質(zhì)組分，其中施牛糞、雞糞和污泥能增加惰性腐殖質(zhì)組分含量，提升土壤有機(jī)碳固持能力。史吉平等[10]研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥、化肥及有機(jī)肥與化肥配施均能提高潮土、旱地紅壤和紅壤性水稻土的腐殖質(zhì)含量，其中有機(jī)肥與化肥配施效果最好。孫瑩等[11]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥與氮肥配施顯著提高了設(shè)施土壤有機(jī)碳含量。目前，大多數(shù)研究圍繞動(dòng)物糞便、秸稈等有機(jī)物料對(duì)土壤腐殖質(zhì)組分及有機(jī)碳的影響展開。豫南地區(qū)冬季有大量的冬閑田適合種植紫云英，筆者從紫云英配施化肥角度探討了水稻土腐殖質(zhì)各組分及有機(jī)碳變化情況，為評(píng)價(jià)紫云英配施化肥對(duì)豫南地區(qū)水稻田的土壤質(zhì)量和肥力的影響提供科學(xué)依據(jù)，并為培肥土壤、制定合理的施肥措施提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，分別為CK、100%CF、GM+100%CF、GM+80%CF、GM+60%CF、GM+40%CF。其中，CK為不施肥處理，GM為紫云英翻壓量。100%CF、80%CF、60%CF、40%CF分別為當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)化肥、80%傳統(tǒng)化肥、60%傳統(tǒng)化肥、40%傳統(tǒng)化肥。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，小區(qū)面積為6.67m2，小區(qū)間設(shè)田埂并用塑料膜隔開，留0.25m寬溝方便灌溉、排水等田間管理。當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)施用化肥分別為碳酸氫銨、過磷酸鈣和氯化鉀，氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）施用量分別為225、135、135kg/hm2，氮肥按基肥∶分蘗肥∶孕穗肥=3∶2∶1施用，磷鉀肥全部基施。綠肥紫云英翻壓鮮重為22500t/hm2。田間試驗(yàn)在河南省信陽市農(nóng)科院試驗(yàn)園區(qū)進(jìn)行，于2009年開始連續(xù)實(shí)施。供試土壤為水稻土，耕層土壤質(zhì)地為粘壤土，耕作制度為單季稻。

1.2 樣品采集與測(cè)定 2014年9月，水稻收獲后采集0～15cm土壤樣品，各小區(qū)按“S”形隨機(jī)設(shè)5點(diǎn)取樣，再混合成為1個(gè)樣品。土壤腐殖質(zhì)提取參照竇森等[12]的腐殖質(zhì)組成修改法。土壤有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法[13]測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS Statistics 17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析（ANOVA）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，采用鄧肯（Duncan）法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理土壤腐殖質(zhì)各組分含量 土壤腐殖質(zhì)各組分含量及所占比例直接決定土壤的肥力水平。由圖1可知，不同處理的土壤腐殖質(zhì)各組分均發(fā)生了顯著性變化（p<0.05）。與單施化肥（100%CF）相比，紫云英配施化肥的胡敏酸含量顯著升高了51.3%～122.5%（p<0.05）;紫云英配施100%化肥（GM+100%CF）、紫云英配施60%化肥（GM+60%CF）的富里酸含量顯著升高（p<0.05）;紫云英配施化肥的胡敏素含量顯著降低了8.5%～72.2%（p<0.05）。劉軍等[3]研究表明，秸稈還田耕作層土壤胡敏酸和胡敏素較對(duì)照顯著提高。侯淑艷等[8]研究表明，有機(jī)肥與氮磷肥配施有利于土壤表層大團(tuán)聚體中胡敏酸、胡敏素含量的增加。本研究結(jié)果顯示，紫云英配施化肥的胡敏酸和富里酸含量較100%CF顯著升高（p<0.05），胡敏素含量較100%CF顯著降低（p<0.05），說明紫云英配施化肥有利于胡敏酸和富里酸的累積，腐殖質(zhì)活性成分增多，土壤供肥能力提升，同時(shí)胡敏素保持較高含量，提高了土壤有機(jī)碳的固持能力。

2.2 不同處理土壤腐殖質(zhì)各組分有機(jī)碳含量 由圖2可知，同一處理中，土壤胡敏素有機(jī)碳含量最高，為6.1～9.2g/kg;富里酸有機(jī)碳含量次之，為2.0～5.0g/kg;胡敏酸有機(jī)碳含量最低，為1.6～2.1g/kg。與100%CF相比，GM+100%CF的富里酸有機(jī)碳含量顯著增加122.0%（p<0.05），GM+80%CF的富里酸有機(jī)碳含量顯著增加152.9%（p<0.05），GM+100%CF的胡敏素有機(jī)碳含量顯著降低33.9%（p<0.05），GM+80%CF的胡敏素有機(jī)碳含量顯著降低25.2%（p<0.05）。與CK相比，GM+100%CF的富里酸有機(jī)碳含量顯著增加87.9%（p<0.05），GM+80%CF的富里酸有機(jī)碳含量顯著增加114.0%（p<0.05），GM+100%CF的胡敏素有機(jī)碳含量顯著降低31.2%（p<0.05），GM+80%CF的胡敏素有機(jī)碳含量顯著降低22.1%（p<0.05）。土壤有機(jī)碳是衡量土壤肥力和質(zhì)量的重要指標(biāo)，而作為土壤有機(jī)碳的重要組成部分，腐殖質(zhì)在保持土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量方面具有重要作用[11]。吳萍萍等[4]研究發(fā)現(xiàn)，土壤腐殖質(zhì)各組分中，胡敏素碳含量最高，為5.72～7.76g/kg;富里酸碳含量次之，為1.47～1.68g/kg;胡敏酸碳含量最低，為1.09～1.43g/kg，這與本研究結(jié)果一致。同時(shí)，本研究也發(fā)現(xiàn)，胡敏素有機(jī)碳含量隨化肥用量下降呈增加趨勢(shì)，而富里酸有機(jī)碳含量隨化肥用量下降先升高后降低，但均高于CK和100%CF。

由表1可知，胡敏素有機(jī)碳含量占土壤總有機(jī)碳的46.5%～70.4%，富里酸有機(jī)碳含量占土壤總有機(jī)碳的15.2%～38.3%，胡敏酸有機(jī)碳含量占土壤總有機(jī)碳的12.5%～16.1%。胡敏素是土壤中穩(wěn)定的腐殖質(zhì)組分，對(duì)碳、氮、硫等營養(yǎng)元素的固持和有效性具有重要作用[14]。有研究發(fā)現(xiàn)，胡敏素在腐殖質(zhì)組分中含量最高，占土壤全碳的39.4%～72.6%[15]，這與本研究結(jié)果一致。土壤腐殖質(zhì)有機(jī)碳的變化主要體現(xiàn)在胡敏素和富里酸2個(gè)組分，說明紫云英配施化肥措施對(duì)兩者的影響較大。

33.7 46.5 GM+80%CF 13.8±0.7a 13.7 38.3 52.7 GM+60%CF 13.4±1.4a 16.1 20.7 66.2 GM+40%CF 13.2±0.6a 13.7 18.5 68.9 ]

2.3 腐殖質(zhì)各組分有機(jī)碳對(duì)土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn) 由圖3可知，胡敏素對(duì)土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)最高，達(dá)到56.2%～96.3%;胡敏酸和富里酸碳量對(duì)土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率較低，分別為2.6%～12.6%和1.1%～36.3%。與100%CF相比，胡敏酸和富里酸對(duì)土壤總有機(jī)碳貢獻(xiàn)率顯著升高（p<0.05），胡敏素對(duì)土壤總有機(jī)碳貢獻(xiàn)率顯著降低（p<0.05）。由此可見，胡敏素對(duì)土壤有機(jī)碳的固持和累積起主要作用，胡敏酸是土壤腐殖質(zhì)的活性成分，富里酸在胡敏酸的積累和更新中起著重要作用，紫云英配施化肥提升了胡敏酸和富里酸對(duì)土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率。

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明：（1）紫云英配施化肥的胡敏酸和富里酸含量較100%CF顯著升高（p<0.05），胡敏素含量較100%CF顯著降低（p<0.05）。（2）土壤各組分中，胡敏素有機(jī)碳含量最高，為6.1～9.2g/kg，占土壤總有機(jī)碳的46.5%～70.4%;富里酸有機(jī)碳含量次之，為2.0～5.0g/kg，占土壤總有機(jī)碳的15.2%～38.3%;胡敏酸有機(jī)碳含量最低，為1.6～2.1g/kg，占土壤總有機(jī)碳的12.5%～16.1%。胡敏素有機(jī)碳含量隨化肥用量下降呈增加趨勢(shì)，而富里酸有機(jī)碳含量隨化肥用量下降先升高后降低，但均高于CK和100%CF。（3）胡敏素是對(duì)土壤總有機(jī)碳貢獻(xiàn)最高的組分，胡敏酸和富里酸碳量對(duì)土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率較低。紫云英配施化肥提升了胡敏酸和富里酸對(duì)土壤總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率，降低了胡敏素有機(jī)碳貢獻(xiàn)率。

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（責(zé)編：徐世紅）