有機-無機肥配施對樟子松干物質(zhì)積累及土壤肥力的影響

解秀清

山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實驗局科技服務(wù)中心，山西朔州 038300

人工林土壤肥力衰退問題是一個世界性難題，德國早在1869年進行了初步研究，1986年Baison在澳大利亞研究認(rèn)為，林地土壤肥力降低與木材吸收養(yǎng)分量具有明顯的相關(guān)性[1]。隨著研究的不斷深入，林木育苗中施肥在部分地區(qū)已經(jīng)推廣應(yīng)用，生產(chǎn)實踐中取得了較好的經(jīng)濟效益[2]。隨著人工施用化肥年限的增長，部分苗圃出現(xiàn)了土壤板結(jié)、次生鹽漬化、土壤物理性質(zhì)變差等問題，直接導(dǎo)致了土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力降低，苗木生長不良等問題[3-4]。為此，在林木施肥過程中添加一定比例的有機肥是培肥土壤的重要的途徑之一[5]。張吉立[6]研究認(rèn)為，化肥配施一定比例的有機肥可以顯著促進早熟禾株高生長和干物質(zhì)積累量；李紅霞[7]研究認(rèn)為，新疆楊育苗中施用一定比例的有機肥顯著促進了植株生長，有機肥處理的苗木干物質(zhì)積累量顯著高于單純施用化肥處理；張然[8]研究認(rèn)為，有機肥與無機肥配施可以顯著降低土壤容重，提高土壤孔隙率和持水率，顯著改善土壤物理性狀；劉思佳[9]研究認(rèn)為，施用一定比例的有機肥可以顯著提高土壤內(nèi)堿解氮、速效鉀、速效磷含量，并且有機質(zhì)含量與對照相比極顯著提高；趙滿興[10]研究認(rèn)為，土壤施用一定比例的有機肥可以顯著提高土壤內(nèi)脲酶活性，降低過氧化氫酶活性，有利于促進土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，促進植物生長。在前人的相關(guān)研究中，關(guān)于有機肥對樟子松幼苗生長發(fā)育及苗圃土壤肥力變化的相關(guān)研究較少，本文通過分析不同比例有機肥對樟子松苗木生長發(fā)育及土壤物理和化學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律，以期為育苗實踐中培育優(yōu)質(zhì)壯苗和提高苗圃土壤肥力提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年3月至10月在山西省楊樹豐產(chǎn)林實驗局試驗苗圃中進行。試驗所選樟子松苗木為1年生實生苗。試驗苗圃內(nèi)土壤基礎(chǔ)肥力狀況為：有機 質(zhì)21.32 g·kg–1，堿 解 氮19.04 mg·kg–1，P2O5為15.08 mg·kg–1，K2O為89.67 mg·kg–1，pH=7.84。試驗所選用有機肥為腐熟芝麻餅肥，有機質(zhì)含量為158.7 g·kg–1，氮 含 量 為58.2 g·kg–1，P2O5含量為33.5 g·kg–1，K2O含量為13.6 g·kg–1。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗共設(shè)4個處理，其中T1為空白對照，T2為單純施用化肥對照，T3為施用50%比例的有機肥（以施用純氮量計），T4為100%有機肥處理，各處理施肥量見表1。試驗所使用的氮肥為尿素，含氮量46%，磷肥為重過磷酸鈣，P2O5含量為50%，鉀肥為硫酸鉀，K2O含量為50%。2020年3月2日，在苗圃內(nèi)開挖30 cm寬，深10 cm的栽植溝，按照試驗設(shè)計，將肥料稱量好，將肥料與土按照1∶5比例混勻后均勻撒施入溝中，然后覆蓋1 cm左右厚度的表土，將樟子松苗木按照株距為40 cm距離栽植入溝中，覆土后澆透水一次。生長季節(jié)內(nèi)分別于4月13日、5月21日、6月20日各澆水一次，7月10日除草一次。每處理共計50株苗木，隨機區(qū)組試驗設(shè)計，3次重復(fù)。

表1 各處理施肥量Tab.1 Fertilization amount of each treatment g per plant 單位：(g·株–1)

1.3 試驗測定項目

于2020年10月10日到田間取樣。干物質(zhì)積累量測定時整株挖取樟子松幼苗后帶回實驗室沖洗干凈，按照根、莖、葉分開，放于105℃烘箱中殺青30 min后，在75℃下烘干至恒重，用精度為0.01 g電子天平稱重，每個處理取樣5株，取平均值作為最終結(jié)果。土壤容重取樣時，直接用環(huán)刀在早春苗木移栽時開挖的栽植溝內(nèi)取樣，帶回實驗室，分別進行總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、飽和含水量，容重，土壤取樣深度為5～15 cm深土層，每處理取樣5次，取平均值作為最終結(jié)果[11]。土壤養(yǎng)分和酶活性測定時土壤取樣方法采用抖根法，取樣時將苗木表土5 cm刮除，將苗木挖起后，清除周圍雜土，將根系上攜帶的土壤抖落至報紙上，收集起來測定土壤速效養(yǎng)分及酶活性。其中有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法，全氮測定采用凱氏定氮法，堿解氮采用堿解擴散法，速效磷采用鉬銻抗比色法，速效鉀采用火焰光度計法測定；脲酶苯酚-次氯酸鈉比色法，多酚氧化酶采用鄰苯三酚比色法，蛋白酶采用茚三酮比色法，蔗糖酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法，過氧化氫酶高錳酸鉀滴定法測定。試驗方法均參照鮑士旦主編《土壤農(nóng)化分析》教材進行[11]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

圖表制作使用excel 2010版軟件，方差分析使用DPS 7.05版軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機-無機肥配施對樟子松各器官干物質(zhì)積累的影響

由表2可知，不同處理對各器官干物質(zhì)積累的影響存在差異。T3處理根、莖、葉干物質(zhì)積累量均處于最高值，與空白對照相比分別提高了1.82 g·株–1、1.20 g·株–1、2.06 g·株–1，差異顯著，表明該處理與空白對照相比可以顯著提高3個器官的干物質(zhì)積累量。T3分別比T2處理提高了1.27 g·株–1、0.64 g·株–1、1.08 g·株–1，差異顯著，表明施用50%比例的有機肥與單純施用化肥處理相比對提高樟子松各器官干物質(zhì)積累量效果顯著；T4根系干物質(zhì)積累高于空白對照0.81 g/株，差異顯著，T4顯著高于T2，表明單純施用有機肥與不施肥和施用化肥處理相比有利于顯著促進樟子松根系生長。T4莖、葉干物質(zhì)積累量分別高于空白對照0.20 g·株–1、0.30 g·株–1，無顯著差異，表明單純施用有機肥在當(dāng)年不會顯著促進樟子松莖、葉生長；T4葉片干物質(zhì)積累量與T2之間無顯著差異，表明單純施用化肥和單純施用有機肥對樟子松葉片干物質(zhì)積累的影響處于同一水平。T3總重分別高于T1、T2、T4處理5.09 g·株–1、2.99 g·株–1、3.79 g·株–1，差異顯著，表明該處理與其他3個處理相比可以顯著促進樟子松生長，提高干物質(zhì)積累量。從根冠比變化來看，T4處于最高值，其次為T3，兩個處理之間差異顯著，T2處于最低值，顯著低于T2、T4、T5處理，表明施用有機肥處理與化肥處理相比有利于提高樟子松根冠比，對促進根系生長效果顯著優(yōu)于單純施用化肥處理。

表2 有機-無機肥配施對樟子松各器官干物質(zhì)積累的影響Tab.2 Effectsof combined application of organic and inorganic fertilizers on dry matter accumulation in different organsof Pinus sylvestris var.mongolica g per plant 單位：(g·株–1)

2.2 有機-無機肥配施對樟子松苗圃地土壤物理性質(zhì)的影響

由表3可知，不同處理對土壤物理性質(zhì)的各項指標(biāo)影響存在差異。T2容重高于空白對照0.14 g/cm3，無顯著差異，T3、T4分別低于T2處理0.21 g/cm3、0.32 g/cm3，差異顯著，表明施用有機肥與單純施用化肥處理相比顯著降低了土壤容重。T2處理總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度分別低于空白對照3.10%、2.53%、0.57%，其中總孔隙度和非毛管孔隙度兩個處理之間存在顯著差異，表明單純施用化肥對總孔隙度和非毛管孔隙度產(chǎn)生顯著影響，但是對毛管孔隙度的影響不顯著。T3處理3種孔隙度分別高于空白對照4.05%、3.33%、0.72%，差異顯著，T3顯著高于T2，表明施用50%比例的有機肥與空白對照和單純施用化肥處理相比顯著提高了土壤的孔隙度。T4與T3之間無顯著差異，表明單純施用有機肥與施用50%比例的有機肥對土壤孔隙度的影響處于同一水平。T3、T4飽和含水量分別高于空白對照2.98%、4.38%，差異顯著，T2低于空白對照2.91%，差異顯著，T2顯著低于T3處理，表明施用有機肥顯著提高了樟子松苗圃地土壤的飽和含水量。

表3 有機-無機肥配施對樟子松苗圃地土壤物理性質(zhì)的影響Tab.3 Effects of combined application of organic and inorganic fertilizerson soil physical and chemical propertiesof Pinus sylvestris var.mongolica

2.3 有機-無機肥配施對樟子松苗圃地土壤養(yǎng)分含量的影響

由表4可知，T3、T4有機質(zhì)含量分別比空白對照提高了0.16%、0.31%，差異顯著，表明施用有機肥顯著提高了苗圃地土壤內(nèi)的有機質(zhì)含量；T3顯著高于T2，表明施用有機肥與單純施用化肥相比也可以顯著提高土壤有機質(zhì)含量。全氮含量T3、T4之間無顯著差異，兩個處理分別高于空白對照0.75 g/kg、0.88 g/kg，差異顯著，T2顯著高于空白對照，T3與T4均顯著高于空白對照，表明施用有機肥與單純施用化肥相比顯著提高了土壤內(nèi)的全氮含量。T3處理堿解氮含量最高，分別高于T1、T2、T4處理7.32 mg/kg、3.90 mg/kg、3.30 mg/kg，差異顯著，T4、T2均顯著高于空白對照，表明施用50%比例的有機肥對提高苗圃地土壤內(nèi)速效氮含量效果顯著優(yōu)于單純施用化肥和100%有機肥處理。施用有機肥提高了土壤內(nèi)的速效磷含量，其中T3處于最高值，分別高于T1、T2處理8.01 mg/kg、3.59 mg/kg，差異顯著，T3與T4之間無顯著差異，T4與T2之間無顯著差異，表明施用50%比例的有機肥與單純施用化肥相比顯著提高了土壤內(nèi)的速效磷含量。T2、T3速效鉀含量分別高于空白對照12.24 mg/kg、18.20 mg/kg，差異顯著，T3顯著高于T2，表明施用50%比例的有機肥與單純施用化肥相比顯著提高了樟子松苗圃內(nèi)的速效鉀含量；T4僅高于空白對照0.98 mg/kg，無顯著差異，表明施用100%比例的有機肥仍然可以顯著提高速效鉀含量，但是效果并未達(dá)到顯著水平。

表4 有機-無機肥配施對樟子松苗圃地土壤養(yǎng)分含量的影響Tab.4 Effectsof combined application of organic and inorganic fertilizerson soil nutrientscontent of Pinus sylvestris var.mongolica

2.4 有機-無機肥配施對樟子松苗圃地土壤酶活性的影響

由表5可知，T4處理脲酶活性處于最高值，分別高于其他3個處理0.74 mg/g、0.35 mg/g、0.15 mg/g，其中T3與T4之間無顯著差異，T4顯著高于T2，T3顯著高于空白對照，表明施用有機肥與空白對照相比有利于顯著提高土壤脲酶活性。T4處理多酚氧化酶、蛋白酶、蔗糖酶分別高于T3處理0.09 mg/g、0.06μg/g、0.37 mg/g，無顯著差異，表明施用不同比例的有機肥對樟子松苗圃地土壤3種酶活性的影響處于同一水平；T3處理多酚氧化酶、蛋白酶、蔗糖酶活性分別高于T2處理0.51 mg/g、0.17μg/g、2.52 mg/g，差異顯著，表明施用50%比例的有機肥與單純施用化肥處理相比顯著提高了土壤內(nèi)3種酶活性；T2蛋白酶、蔗糖酶活性與空白對照之間無顯著差異，表明單純施用化肥雖然提高了兩種酶活性，但是效果并不明顯。T1處理過氧化氫酶活性處于最高值，分別高于其他3個處理1.54 mg/g、3.97 mg/g、3.55 mg/g，差異顯著，T3顯著低于T2，T4與T3之間無顯著差異，表明施用有機肥與單純施用化肥處理相比顯著降低了苗圃內(nèi)過氧化氫酶活性。

表5 有機-無機肥配施對樟子松苗圃地土壤酶活性的影響Tab.5 Effectsof combined application of organic and inorganic fertilizers on soil enzyme activitiesof Pinus sylvestris var.mongolica

3 討論

土壤施肥是提高土壤肥力促進苗木生長的有效措施，目前很多苗圃都采取人工施肥的方式來改善苗木營養(yǎng)狀況，以培養(yǎng)適應(yīng)市場需要的優(yōu)質(zhì)壯苗[12]。人工施肥是促進植物生長和提高干物質(zhì)積累量的有效手段[13-15]，本試驗中，單純施用化肥與空白對照相比顯著提高了各器官干物質(zhì)積累量，這與朱明霞[16]的研究結(jié)果相似；施用有機肥處理與單純施用化肥相比促進了根系生長，提高了根冠比，鐘澤林[17]研究認(rèn)為這與有機肥改善了土壤通氣狀況，提高持水保水能力有關(guān)；從不同有機肥施用比例對樟子松各器官干物質(zhì)積累的影響來看，50%比例的有機肥與100%比例有機肥相比更有利于樟子松生長發(fā)育和干物質(zhì)積累量增加。從土壤物理性質(zhì)變化上來看，施用有機肥顯著降低了土壤容重，提高了孔隙度和飽和含水量，呂曉菡[18]研究認(rèn)為這與有機肥提高了土壤有機質(zhì)含量有關(guān)。從土壤養(yǎng)分含量變化上來看，施用有機肥提高了土壤有機質(zhì)含量，同時，50%比例的有機肥處理顯著提高了土壤內(nèi)堿解氮、速效磷、速效鉀含量，這與張龍輝[19]的研究結(jié)果一致，而100%有機肥處理速效養(yǎng)分含量低于50%有機肥處理，這可能與有機肥養(yǎng)分釋放相對較慢有關(guān)。樟子松苗木施用有機肥提高了土壤內(nèi)脲酶、多酚氧化酶、蛋白酶、蔗糖酶活性，這與趙旭[20]的研究結(jié)果一致，分析原因認(rèn)為這可能與有機肥有利于土壤微生物繁殖和活動有關(guān)。不同比例的有機肥處理來看，50%有機肥處理與空白對照、單純施用化肥和100%比例有機肥相比對促進樟子松生長和提高苗圃地土壤肥力效果最顯著。

4 結(jié)論

（1）施用50%比例的有機肥與空白對照和單純施用化肥處理相比顯著提高了各器官干物質(zhì)積累量，提高了根冠比。100%有機肥處理與單純施用化肥處理相比差異不顯著。

（2）施用有機肥處理顯著降低了土壤容重，提高了土壤總孔隙度和毛管孔隙度，有利于增加土壤飽和含水量。

（3）施用50%比例的有機肥有利于提高土壤有機質(zhì)含量，增加土壤堿解氮、速效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量，與單純施用化肥處理相比顯著提高了土壤酶活性。

（4）50%比例的有機肥處理對促進樟子松生長和改善土壤理化性質(zhì)效果優(yōu)于其他3個處理。