化肥減量配施有機肥對植煙土壤團聚體穩(wěn)定性的影響

陳曉瀟 唐興瑩 廖濤 李婉秋 樊晶晶 湯利

摘要 通過田間小區(qū)定點定位試驗，研究化肥減量20%配施精制有機肥（COF）、生物有機肥（BOF）對植煙土壤團聚體穩(wěn)定性影響。研究結(jié)果表明：與不施肥（CK）相比，COF和BOF的機械穩(wěn)定性團聚體的平均重量直徑（MWD）和幾何平均直徑（GMD），以及水穩(wěn)定性團聚體的MWD都顯著高于CK；與常規(guī)施肥（CF）相比，COF和BOF的機械穩(wěn)定性團聚體的MWD和GMD顯著高于CF；與CK和CF相比，COF和BOF能在一定程度上降低團聚體破壞率，并顯著降低團聚體不穩(wěn)定指數(shù)。說明有機無機配施提高土壤團聚體百分含量，增強植煙土壤團聚體機械穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，降低土壤團聚體破壞率和不穩(wěn)定指數(shù)；對改良植煙土壤結(jié)構(gòu)，提高植煙土壤質(zhì)量，實現(xiàn)烤煙提質(zhì)增效、綠色增產(chǎn)具有重要意義。

關(guān)鍵詞 化肥減量；有機肥；團聚體穩(wěn)定性；團聚體破壞率；團聚體不穩(wěn)定指數(shù)；植煙土壤

中圖分類號：S152.4 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）04–0001-03

團聚體作為土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，其大小分布是評價土壤肥力和土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一[1]。團聚體是影響土壤肥力狀況的重要指標(biāo)，是決定土壤健康的關(guān)鍵因素，也能進行物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化。因此，團聚體穩(wěn)定性作為土壤生態(tài)變化的重要因素而受到人們的關(guān)注[2]。適量糞肥代替化肥和秸稈還田腐解后能改良土壤團粒結(jié)構(gòu)，提高土壤團聚體的穩(wěn)定性[3-4]。長期有機無機配施顯著提高土壤中大團聚體的含量及其水穩(wěn)性，增加土壤團聚體，改善土壤結(jié)構(gòu)[5]?；蕼p量合理配施有機肥可增加烤煙產(chǎn)量、提高烤煙化肥利用效率、降低烤煙土傳病害、調(diào)控土壤微生物區(qū)系[6]。

本研究在前人研究的基礎(chǔ)上，采用田間定位施肥試驗，在連續(xù)7年化肥減量條件下，研究減量化肥配施精制有機肥和生物有機肥對植煙土壤團聚體的影響，為提高土壤團聚體的穩(wěn)定性，改良植煙土壤結(jié)構(gòu)，提高植煙土壤質(zhì)量，實現(xiàn)烤煙提質(zhì)增效，綠色增產(chǎn)和優(yōu)化施肥措施提供有益參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地介紹

田間定點定位試驗開始于2011年，試驗地點是云南省文山州麻栗坡縣大坪鎮(zhèn)涼水井村委會烏龜山（104°37′01.0″E，23°07′18.1″N），海拔為1 566 m，本試驗數(shù)據(jù)為2017年試驗結(jié)果。

1.2 試驗材料

1.2.1 供試品種與土壤理化性狀 供試烤煙品種為K326，試驗的漂浮育苗由文山州煙草公司麻栗坡分公司提供，供試土壤基本理化性狀見表1。

1.2.2 供試肥料基本情況 供試化肥為煙草專用肥，基肥養(yǎng)分比例N∶P2O5∶K2O=8∶15∶22，追肥N∶P2O5∶K2O=15∶0∶33。精制有機肥含有機質(zhì)60.3%，全氮（N）4.4%，全磷（P2O5）3.5%，全鉀（K2O）0.67%；生物有機肥含有機質(zhì)58.0%，全氮（N）2.0%，全磷（P2O5）3.25%，全鉀（K2O）1.8%，所含微生物為多黏類芽孢桿菌（Paenibacillus polymyxa）有效活菌數(shù)0.5×108個/g。

1.3 試驗方案設(shè)計

試驗共設(shè)置4個處理：

（1）CK：不施肥處理

（2）CF：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥（100%NPK化肥）

（3）COF：80%NPK化肥+200 kg/667 m2精制有機肥

（4）BOF：80%NPK化肥+200 kg/667 m2生物有機肥

以上每個處理均為3次重復(fù)，總共12個小區(qū)，采用完全隨機區(qū)組排列。每個小區(qū)種植5墑，每墑植8株煙，一個小區(qū)總共種植40株烤煙，煙株行距55 cm×120 cm，小區(qū)面積29.7 m2。CF處理施肥量按純氮105 kg/hm2施入，其中基肥60 kg/hm2，追肥為45 kg/hm2，COF和BOF處理的化肥用量在CF的基礎(chǔ)上減量20%。精制有機肥和生物有機肥在移栽前一次性施入，環(huán)施覆土。

1.4 分析項目與測定方法

1.4.1 經(jīng)濟性狀的測定 先將成熟的烤煙葉進行掛牌烘烤，并稱量各個小區(qū)的產(chǎn)量。烘烤結(jié)束后，按照國家烤煙分級標(biāo)準(zhǔn)（GB 2635—1992）進行嚴(yán)格分級，計算烤煙煙葉干重和中上等煙葉比例，根據(jù)2017年烤煙收購價格計算各處理產(chǎn)值。

1.4.2 土壤樣品采集 種后采用五點取樣法取土，除去肉眼可見的石子、植株根系、未分解和半分解的植物殘體，混勻后采用四分法舍掉剩余部分，保留1 kg左右，風(fēng)干，過篩備用，進行團聚體的測定。

1.4.3 樣品測定方法 團聚體的分布情況和穩(wěn)定性的測定：先稱500 g原狀風(fēng)干土樣，采用沙維諾夫法（H. N. CaBBHHOB）測定土壤不同粒級土壤團聚體的百分含量，再按比例稱取每一粒級土壤團粒制成50 g，然后采用約得法（Yoder，測定儀器為振篩機）測定各粒級水穩(wěn)性團聚體含量（將每一粒級土粒洗入鋁盒中，105 ℃烘干至恒重），利用以下公式計算所得數(shù)據(jù)。

團聚體平均重量直徑（MWD）的計算公式為：

公式中，wi為第i個篩子上土壤水穩(wěn)性團聚體的干重占總團聚體的比例，n為篩子的數(shù)量。

土壤團聚體幾何平均直徑（GMD）的計算公式為：

公式中，mi為第i個篩子上各粒級土壤水穩(wěn)性顆粒的干重（g），lnxi為相鄰兩級土壤水穩(wěn)性團聚體平均直徑的自然對數(shù)（以e為底的自然對數(shù)，e=2.718281828，n為用于濕篩的篩子數(shù)量）。

團聚體破壞率的計算公式為：

團聚體破壞率=（大于0.25 mm風(fēng)干團聚體-大于0.25 mm水穩(wěn)性團聚體）/大于0.25 mm風(fēng)干團聚體×100%

團聚體不穩(wěn)定指數(shù)計算公式：

ETL（%）=[（50-Mr＞0.25）/50]×100%

Mr>0.25 mm是指濕篩團聚體質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007軟件處理數(shù)據(jù)，用SPSS 16.0軟件進行t檢驗，設(shè)置性差異P=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量配施不同有機肥對烤煙產(chǎn)量和經(jīng)濟性狀的影響

與不施肥處理（CK）相比，常規(guī)施肥處理（CF）、精制有機肥處理（COF）和生物有機肥處理（BOF）的產(chǎn)量都顯著提升。但與CF相比，COF和BOF的產(chǎn)量提升不顯著。與COF相比，BOF增長12.08%。說明在化肥減量配施有機肥的條件下，對提高烤煙的產(chǎn)量有一定效果，以化肥減量20%配施生物有機肥效果較佳。

與CK相比，COF和BOF的產(chǎn)值顯著增加。與CF相比較，BOF的產(chǎn)值顯著增加產(chǎn)值，增加48.77%；COF不顯著，僅增加12.23%。與COF相比，BOF增加32.56%。說明化肥減量配施不同有機肥能增加烤煙產(chǎn)值，以化肥減量20%配施生物有機肥效果較佳。

與CF相比，BOF能顯著增加烤煙上等煙比例，COF對烤煙上等煙比例增加有一定效果。與CF相比，COF、BOF上等煙比例分別增加18.62%、51.39%，與COF相比，BOF顯著增加27.63%。由此可知，化肥減量配施生物有機肥有助于烤煙上等煙比例的增加。

2.2 化肥減量配施不同有機肥對植煙土壤團聚體機械穩(wěn)定性的影響

2.2.1 植煙土壤干篩各級團聚體百分含量 在粒徑>5 mm的團聚體百分含量中，與較不施肥處理（CK）與常規(guī)施肥（CF）處理（CF）相比，精制有機肥處理（COF）和生物有機肥處理（BOF）達到顯著水平。COF團聚體百分含量較CF和CK分別顯著增加21.20%、42.00%；BOF較CF和CK顯著增加團聚體百分含量為22.78%、43.76%。BOF與COF相比未達到顯著水平。

在粒徑2～5 mm的團聚體百分含量中，與CK和CF相比，COF和BOF 達到顯著水平。COF團聚體百分含量較CF和CK分別顯著增加9.32%、9.76%；BOF較CF和CK顯著增加團聚體百分含量為10.58%、10.83%；與COF相比，BOF下降1.14%。

粒徑在1～2 mm和0.5～1 mm之間的4個處理團聚體分布未達顯著水平。而0.25～0.5 mm與<0.25 mm的粒徑，COF和BOF較CK和CF均顯著下降。其中，粒徑在0.25～0.5 mm之間，COF較CK和CF分別下降106.60%、90.58%；BOF較CK和CF分別下降96.24%、81.03%。COF和BOF處理之間未達顯著水平，與COF相比，BOF增加了5.27%，由此可知，化肥減量配施生物有機肥比化肥減量配施精制有機肥更能增加團聚體含量。

在粒徑<0.25 mm的團聚體百分含量中，COF較CK和CF分別下降311.56%、156.25%；在粒徑0.25～0.5 mm之間，BOF較CK和CF分別下降360.49%、186.71%。

與COF相比，BOF降低了10.63%。由此可知，化肥減量配施生物有機肥對降低<0.25 mm團聚體的含量效果更好。綜上所述，化肥減量配施有機肥能提高植煙土壤粒徑>0.25 mm團聚體含量，降低粒徑<0.25 mm團聚體含量。

2.2.2 植煙土壤濕篩各級團聚體百分含量 在4個處理中，粒徑0.25～0.5 mm團集體所占比值最多。粒徑在1～2 mm之間，COF和BOF所占比值顯著高于CK和CF。COF較CK和CF顯著提高39.97%、66.50%；BOF較CK和CF顯著提高16.21%、38.24%。與COF相比，BOF未達到顯著水平，下降16.97%，化肥減量配施精制有機肥增加團聚體含量效果較好。綜上所述，化肥減量配施有機肥能在不同程度上提高土壤>0.25 mm團聚體含量。

2.3 化肥減量配施有機肥對植煙土壤團聚體穩(wěn)定性的影響

2.3.1 化肥減量配施有機肥對植煙土壤團聚體機械穩(wěn)定性 與CK和CF相比，COF和BOF的平均重量直徑（MWD）和幾何平均直徑（GMD）都達顯著水平。干篩法中COF和BOF的MWD分別顯著高于CF 14.94%、15.33%，分別高于CK 26.06%、26.51%；COF和BOF的GMD值顯著高于CF 12.51%、12.75%，分別高于CK 21.03%、21.28%。BOF與COF相比干篩的GMD與MWD沒有達到顯著水平，BOF的MWD和GMD分別提高了0.36%、0.21%。這表明化肥減量配施不同有機肥可以提高團聚體的機械穩(wěn)定性。

2.3.2 化肥減量配施有機肥對植煙土壤團聚體水穩(wěn)定性 濕篩中COF和BOF處理的平均重量直徑（MWD）顯著高于CK，COF和BOF的MWD顯著高于CK的23.02%、24.67%。COF、BOF和CF的MWD均未達到顯著水平，但COF和BOF的MWD分別高于CF 12.53%、14.13%。與COF相比，BOF的MWD提高15.08%。

說明連續(xù)化肥減量配施有機肥能穩(wěn)定且有效增加MWD，其中化肥減量配施生物有機肥效果較好。

COF和BOF的GMD高于CF 5.24%、5.46%。COF和BOF的GMD高于CK 5.32%、5.54%。與COF相比，BOF的MWD提高0.21%。說明化肥減量配施不同有機肥能對土壤團聚體幾何平均直徑有一定的提升作用。

2.4 化肥減量配施不同有機肥對植煙土壤團聚體破壞率及不穩(wěn)定指數(shù)的影響

2.4.1 化肥減量配施不同有機肥對植煙土壤團聚體破壞率影響 COF和BOF處理降低團聚體破壞率未達顯著水平，但都可以不同程度地降低團聚體的破壞率。各處理的破壞率大小：COF

2.4.2 化肥減量配施不同有機肥對植煙土壤團聚體破壞率影響 COF的團聚體不穩(wěn)定指數(shù)分別顯著低于CK和CF的19.23%、17.23%；BOF處理的團聚體不穩(wěn)定指數(shù)分別顯著低于CK和CF的20.20%、18.19%；與BOF相比，COF的濕篩不穩(wěn)定指數(shù)降低1.20%，未達顯著水平。表明化肥減量配有機肥能顯著降低團聚體不穩(wěn)定指數(shù)。

3 討論

3.1 化肥減量配施不同有機肥對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

本試驗研究表明，與常規(guī)施肥（CF）相比，除了BOF中上等煙比例有所下降外，COF和BOF均能提高烤煙的公頃產(chǎn)量、產(chǎn)值及上等煙比例。其中以BOF的各項指標(biāo)效果最佳。在化肥減量20%的條件下，配施生物有機肥處理獲得了比常規(guī)化肥處理更高的產(chǎn)量和產(chǎn)值。本試驗中，BOF能顯著提高產(chǎn)值和上等煙比例。說明化肥減量配施生物有機肥能為煙株提供更適合的生長環(huán)境，這可能是由于生物有機肥的施用改善了烤煙根際土壤的微生物區(qū)系，促進了土壤中養(yǎng)分的活化。

3.2 化肥減量配施有機肥對植煙土壤團聚體穩(wěn)定性的影響

粒徑>0.25 mm的團聚體數(shù)量是土壤結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵指標(biāo)，關(guān)系著土壤肥力的高低，其數(shù)量越多，說明土壤結(jié)構(gòu)越良好、土壤肥力越高。本試驗中不同粒級團聚體含量分析表明，與對照處理（CK）和常規(guī)施肥處理（CF）相比，通過干篩法，精制有機肥處理（COF）和生物有機肥處理（BOF）中的>5 mm、2～5 mm粒徑團聚體含量都顯著增加，說明施用有機肥能促進土壤大團聚體形成。通過濕篩法可知，COF和BOF的1～2 mm粒徑團聚體含量都顯著增加。干、濕篩結(jié)果表明COF和BOF的粒徑<0.25 mm團聚體含量顯著下降，降低了土壤的黏著性，增加了土壤的團粒結(jié)構(gòu)。土壤團聚體穩(wěn)定性大小通常以土壤團聚體平均重量直徑（M WD）、幾何平均直徑（GMD）、土壤團聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)和團聚體破壞率作為表征指標(biāo)。本試驗研究結(jié)果表明，干篩法中COF和BOF的MWD和GMD均顯著高于CK和CF，化肥減量配施有機肥配比施化肥處理能夠更有效提高土壤團聚體的穩(wěn)定性。濕篩中的COF和BOF的MWD和GMD與CK和CF未達顯著，但也增加了COF和BOF的MWD和GMD。COF和BOF可以不同程度地降低團聚體的破壞率，但未達顯著水平。

4 結(jié)論

本試驗研究表明，化肥減量配施有機肥在不同程度上均能提高植煙土壤的產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例。另外，化肥減量配施有機肥和生物有機肥對改良土壤團聚體結(jié)構(gòu)和提高團聚體穩(wěn)定性有積極作用，可以降低土壤團聚體破壞率，提高土壤團聚體穩(wěn)定性，改良植煙土壤結(jié)構(gòu)，提高植煙土壤質(zhì)量，實現(xiàn)烤煙提質(zhì)增效、綠色增產(chǎn)。

參考文獻

[1] 趙冬，許明祥，劉國彬，等.用顯微CT研究不同植被恢復(fù)模式的土壤團聚體微結(jié)構(gòu)特征[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32（9）： 123-129.

[2] 石宗琳，王加旭，梁化學(xué)，等.渭北不同園齡蘋果園土壤團聚體狀況及演變趨勢研究[J].土壤學(xué)報，2017，54（2）：387-399.

[3] 石紋碹，劉世亮，趙穎，等.豬糞有機肥施用對潮土速效養(yǎng)分含量及團聚體分布的影響[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報， 2017，34（5）：431-438.

[4] 劉振東.糞肥配施化肥對華北褐土團聚體穩(wěn)定性及養(yǎng)分含量的影響[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2013.

[5] 李艷紅，徐智，湯利.生物有機肥調(diào)控?zé)煵萸嗫莶『秃诿劜⊙芯窟M展[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，29（3）： 436-442.

[6] 張云偉，徐智，湯利，等.不同有機肥對烤煙根際土壤微生物的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2013，24（9）：2551-2556.

責(zé)任編輯：黃艷飛

AbstractThe effect of 20% reduction of chemical fertilizer combined with refined organic fertilizer （COF） and bio organic fertilizer （BOF） on the stability of soil aggregates for tobacco planting was studied through field plot fixed location experiment. The results show that：The mean weight diameter （MWD）， geometric mean diameter （GMD） and water stable aggregate MWD of COF and BOF treatments were significantly higher than those of CK; Compared with conventional fertilization （CF）， MWD and GMD of mechanically stable aggregates treated with COF and BOF were significantly higher than that of CF; Compared with CK and CF， COF and BOF can reduce the aggregate damage rate to a certain extent， and significantly reduce the aggregate instability index. The results showed that organic and inorganic fertilizer could increase the percentage content of soil aggregates， increase the mechanical stability and water stability of soil aggregates for tobacco planting， and reduce the damage rate and instability index of soil aggregates; It is of great significance to improve tobacco planting soil， improve the quality and efficiency of flue-cured tobacco， and increase green yield.

Key words Fertilizer reduction; Organic fertilizer; Aggregate stability; Aggregate failure rate; Aggregate instability index; Planting flue-cured tobacco soil

作者簡介 陳曉瀟（1994—），男，云南劍川人，助理農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料技術(shù)推廣工作。*通信作者：湯利，E-mail：373158505@qq.com。