糠醛渣生態(tài)肥對(duì)風(fēng)沙土理化性質(zhì)和茄子效益的影響①

李世風(fēng)，秦 超，閆 剛，桑 召，陳修斌*

（1 河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，甘肅張掖 734000；2 張掖市水務(wù)局，甘肅張掖 734000；3 甘肅省敦煌種業(yè)股份有限公司，甘肅酒泉 735000；4 嘉峪關(guān)市凱瑞特農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司，甘肅嘉峪關(guān) 735002）

糠醛渣生態(tài)肥對(duì)風(fēng)沙土理化性質(zhì)和茄子效益的影響①

李世風(fēng)1，3，秦 超2，閆 剛4，桑 召1，陳修斌1*

（1 河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，甘肅張掖 734000；2 張掖市水務(wù)局，甘肅張掖 734000；3 甘肅省敦煌種業(yè)股份有限公司，甘肅酒泉 735000；4 嘉峪關(guān)市凱瑞特農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司，甘肅嘉峪關(guān) 735002）

采用田間試驗(yàn)方法，研究了糠醛渣生態(tài)肥對(duì)河西內(nèi)陸灌區(qū)風(fēng)沙土改土培肥效應(yīng)和茄子效益的影響。結(jié)果表明：糠醛渣生態(tài)肥原料間的效應(yīng)是：茄子專用肥＞糠醛渣＞5406生物菌肥，糠醛渣生態(tài)肥配方比例為：5406生物菌肥0.0103：茄子專用肥0.1291：糠醛渣0.8606。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥比較，風(fēng)沙土體積質(zhì)量、pH、EC和可溶性鹽分別降低了13.85%、1.07%、6.22% 和6.92%；Hg、Cd、Cr和Pb離子分別降低了21.21%、40.00%、18.70%和21.94%；總孔隙度、團(tuán)聚體和飽和持水量分別增加了13.35%、16.98% 和13.35%；CEC、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效鋅和有效鉬分別增加了19.20%、25.93%、0.29%、1.89%、0.17%、2.08% 和8.33%；真菌、細(xì)菌和放線菌分別增加了59.00%、41.94% 和24.32%；蔗糖酶、脲酶和磷酸酶分別增加了57.51%、5.88% 和10.35%；茄子單果重、單株果重、產(chǎn)量和施肥利潤分別增加了5.27%、5.35%、 3.01% 和0.51×104元/hm2。糠醛渣生態(tài)肥施用量與風(fēng)沙土總孔隙度、團(tuán)聚體、飽和持水量、有機(jī)質(zhì)、速效養(yǎng)分和茄子產(chǎn)量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系；與體積質(zhì)量、pH呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；糠醛渣生態(tài)肥施用量與茄子產(chǎn)量間的線性回歸方程為y = 51.2300 + 1.5151x - 0.0408x2，經(jīng)濟(jì)效益最佳施用量為17.40 t/hm2，茄子理論產(chǎn)量為65.24 t/hm2。在風(fēng)沙土上施用糠醛渣生態(tài)肥，有效的改善了土壤理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)，提高了土壤有機(jī)質(zhì)和番茄產(chǎn)量。

糠醛渣生態(tài)肥；風(fēng)沙土；理化性質(zhì)；茄子；效益

甘肅河西內(nèi)陸灌區(qū)氣候干燥，地殼礦物巖石以物理風(fēng)化為主，形成了8.5 × 105hm2的風(fēng)沙土，此類土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量低，保水肥能力弱，作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)。而甘肅河西內(nèi)陸灌區(qū)近10年來建立了制種玉米基地1 × 105hm2，年產(chǎn)玉米芯和玉米秸稈2.70 × 106t，為了促進(jìn)資源循環(huán)利用，甘肅共享化工有限公司等4個(gè)糠醛廠將玉米芯和玉米秸稈粉碎，加入稀硫酸在高溫高壓下發(fā)生水解反應(yīng)提取糠醛后，每年排出的糠醛渣約9.83 × 104t［1］，經(jīng)室內(nèi)化驗(yàn)分析，糠醛渣含有豐富的有機(jī)質(zhì)及大量和微量元素，而重金屬離子Hg、Cd、Cr、Pb含量均小于GB8172-87規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)［2］。有關(guān)糠醛渣廢棄物的開發(fā)利用前人做了大量的研究工作［3-5］，而糠醛渣生態(tài)肥對(duì)風(fēng)沙土理化性及持水量和茄子效益影響的研究，尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。為了促進(jìn)廢棄物糠醛渣資源的循環(huán)利用和增值，本文應(yīng)用改土培肥理論，選擇糠醛渣、茄子專用肥、5406生物菌肥［6-7］為原料，采用正交試驗(yàn)方法篩選配方，在室內(nèi)合成糠醛渣生態(tài)肥，進(jìn)行田間驗(yàn)證試驗(yàn)，以便對(duì)糠醛渣生態(tài)肥的改土培肥效應(yīng)做出確切的評(píng)價(jià)，為糠醛渣廢棄物資源的循環(huán)利用提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)在甘肅省酒泉市肅州區(qū)西洞鎮(zhèn)羅馬村一社進(jìn)行。試驗(yàn)地海拔高度為1 501 m，地理位置99°38′36″ E，39°29′47″ N，年均溫7.50℃，年均降水量82 mm，年均蒸發(fā)量2 500 mm，無霜期150天。土壤類型為耕種風(fēng)沙土［8］，0 ～ 20 cm土層含有機(jī)質(zhì)8.04 g/kg，堿解氮 34.32 mg/kg，速效磷3.54 mg/kg，速效鉀 85.08 mg/kg，有效硼1.04 mg/kg，有效錳8.72 mg/kg，有效銅1.51 mg/kg，有效鋅0.46 mg/kg，有效鐵16.70 mg/kg，有效鉬0.11 mg/kg，CEC（陽離子交換量）6.34 cmol/kg，可溶性鹽1.79 mg/kg，pH 8.43。

1.1.2 試驗(yàn)材料 糠醛渣含有機(jī)質(zhì)760 g/kg，全氮6.1 g/kg，全磷 3.6 g/kg，全鉀 118 g/kg，殘余硫酸30 ～ 50 g/kg，pH 2 ～ 3，粒徑0.05 ～ 1 mm；尿素，含N 460 g/kg，粒徑為2 ～ 3 mm；磷酸二銨，含N 180 g/kg，含P2O5460 g/kg；硫酸鉀，含K2O 500 g/kg，粒徑為2 ～ 3 mm；硫酸鋅，含Zn 230 g/kg；鉬酸銨，含Mo 543 g/kg；5406生物菌肥，有效活菌數(shù)≥20億個(gè)/g；茄子專用肥（自己配制）將尿素、磷酸二銨、硫酸鉀、硫酸鋅、鉬酸銨重量比按0.4476∶0.0780∶0.4484∶0.0200∶0.0056混合，經(jīng)室內(nèi)化驗(yàn)含N 220 g/kg，P2O536.1 g/kg，K2O 224.2 g/kg，Zn 4.6 g/kg，Mo 3.0 g/kg；茄子品種為京茄1號(hào)，由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心選育。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)一：糠醛渣生態(tài)肥配方篩選。2010 年 5 月 20 日選擇 5406 生物菌肥、茄子專用肥、糠醛渣 3 種原料，采用正交表 L9（33） 設(shè)計(jì)試驗(yàn)［9］，則每個(gè)因素設(shè) 3 個(gè)水平，共 9 個(gè)處理（表 1）。采用表中的用量制成 9 種糠醛渣生態(tài)肥。

表1 L9（33）正交試驗(yàn)分析Table1 L9（33） orthogonal test analysis

試驗(yàn)二：糠醛渣生態(tài)肥對(duì)風(fēng)沙土的改土培肥效應(yīng)研究。依據(jù)試驗(yàn)一篩選的配方，將5406生物菌肥、茄子專用肥、糠醛渣重量比按0.0103∶0.1291∶ 0.8606混合，得到糠醛渣生態(tài)肥，經(jīng)室內(nèi)化驗(yàn)分析，含有機(jī)質(zhì)654.9 g/kg，N 28.1 g/kg，P2O54.6 g/kg，K2O 28.7 g/kg，Zn 0.6 g/kg，Mo 0.4 g/kg。2011—2012年5月20日在純N、P2O5、K2O、Zn、Mo投入量相等的條件下（純N 0.0.49 t/hm2+ P2O50.08 t/hm2+ K2O 0.50 t/hm2+ Zn 0.01 t/hm2+ Mo 0.007 t/hm2），設(shè)置以下3個(gè)處理研究糠醛渣生態(tài)肥對(duì)風(fēng)沙土的改土培肥效應(yīng)：處理1，不施肥（不施肥）；處理2，傳統(tǒng)化肥，尿素施用量0.11 t/hm2+ 磷酸二銨施用量0.17 t/hm2+硫酸鉀施用量1.00 t/hm2+ 硫酸鋅施用量0.04 t/hm2+鉬酸銨施用量0.01 t/hm2；處理3，糠醛渣生態(tài)肥施用量為17.40 t/hm2，每個(gè)試驗(yàn)處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。

試驗(yàn)三：糠醛渣生態(tài)肥經(jīng)濟(jì)效益最佳施用量研究。2013—2014年5月20日將糠醛渣生態(tài)肥施用量梯度設(shè)計(jì)為不施肥（CK）、4.35、8.70、13.05、17.40、21.75、26.10 t/hm2共7個(gè)處理進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.2.2 田間管理 試驗(yàn)小區(qū)面積為28 m2（7 m × 4 m），每個(gè)小區(qū)四周筑埂，埂寬40 cm，埂高30 cm，每個(gè)試驗(yàn)處理的肥料在茄子定植前做底肥施入0 ～20 cm土層。定植時(shí)間為2011—2014年每年的5月10日，每個(gè)小區(qū)定植4壟，株壟高35 cm，壟寬50 cm，每壟定植2行，株距28 cm，行距50 cm，每個(gè)小區(qū)定植200株。

每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)為一個(gè)支管單元，在支管單元入口安裝閘閥、壓力表和水表，在馬鈴薯溝內(nèi)安裝1條薄壁滴灌帶，滴頭間距25 cm，流量4.65 L/（m·h），每個(gè)支管單元壓力控制在4 903 Mpa，分別在茄子定植后、開花期、結(jié)果期、結(jié)果盛期和結(jié)果后期各滴灌1次，每個(gè)小區(qū)灌水量相等，每次灌水2.16 m3。

1.2.3 樣品采集與測(cè)定 茄子收獲時(shí)分別在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)采集30株植株，測(cè)定農(nóng)藝學(xué)性狀和經(jīng)濟(jì)性狀，每個(gè)小區(qū)單獨(dú)收獲，將小區(qū)產(chǎn)量折合成公頃產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。茄子收獲后，在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)按對(duì)角線布點(diǎn)，采集耕層（0 ～ 20 cm）土樣5 kg，用四分法帶回1 kg混合土樣，風(fēng)干后在室內(nèi)進(jìn)行分析，其中土壤體積質(zhì)量（容重）、土壤團(tuán)聚體、土壤微生物用環(huán)刀采用原狀土，未進(jìn)行風(fēng)干。

土壤體積質(zhì)量采用環(huán)刀法測(cè)定；孔隙度采用計(jì)算法求得；＞0.25 mm團(tuán)聚體采用干篩法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀法測(cè)定；堿解氮采用擴(kuò)散法測(cè)定；速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用火焰光度計(jì)法測(cè)定；pH采用酸度計(jì)法測(cè)定；飽和持水量按公式（飽和持水量＝面積×總孔隙度×土層深度）求得；CEC（陽離子交換量）采用乙酸鈉-火焰光度法測(cè)定；Cd采用石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定；Hg采用冷原子-熒光光譜法測(cè)定；Pb 采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定；Cr采用分光光度法測(cè)定；EC（電導(dǎo)率）采用電導(dǎo)法測(cè)定；有效鋅和有效鉬離子采用原子吸收光譜法測(cè)定［10-11］；微生物數(shù)量采用稀釋平板法測(cè)定；蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定；脲酶采用靛酚比色法測(cè)定；磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定［12］。茄子植株莖粗采用游標(biāo)卡尺法，地上部分干重，采用105℃烘箱殺青30 min，80℃烘干至恒重。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理方法 土壤理化性質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分、茄子農(nóng)藝學(xué)性狀采用直線回歸統(tǒng)計(jì)法；差異顯著性采用DPSS 10.0統(tǒng)計(jì)軟件分析，多重比較，LSR檢驗(yàn)法。依據(jù)經(jīng)濟(jì)效益最佳施用量計(jì)算公式x0=［（px/py）-b］/2c求得糠醛渣生態(tài)肥最佳施用量（x0）［13-14］，依據(jù)肥料效應(yīng)回歸方程式y(tǒng)=a+bx+cx2，求得糠醛渣生態(tài)肥最佳施用量時(shí)的茄子理論產(chǎn)量（y）［15］。

2 結(jié)果與分析

2.1 糠醛渣生態(tài)肥配方篩選

2010年11月26日茄子收獲后測(cè)定數(shù)據(jù)可知（表1），糠醛渣生態(tài)肥因素間的極差效應(yīng)（R）是B＞C＞A，說明影響茄子產(chǎn)量的因素依次是：茄子專用肥（37.87）＞糠醛渣（17.87）＞5406生物菌肥（4.59）。

從糠醛渣生態(tài)肥各因素不同水平的T值效應(yīng)可知（表1），TA2＞TA1和TA3，說明茄子產(chǎn)量隨5406生物菌肥施用量的增大而增加，當(dāng)5406生物菌肥施用量超過0.18 t/hm2后，茄子產(chǎn)量又隨5406生物菌肥施用量梯度的增大而降低。TB3＞TB2＞TB1，說明隨著茄子專用肥施用量梯度的增加，茄子產(chǎn)量在增加，茄子專用肥施用量一般為2.25 t/hm2；TC1＞TC2＞TC3，說明糠醛渣適宜施用量為15.00 t/hm2。

從不同因素組合的T值效應(yīng)可知，最佳組合是：A2B3C1（即5406生物菌肥0.18 t/hm2+ 茄子專用肥2.25 t/hm2+ 糠醛渣15.00 t/hm2）。將5406生物菌肥、茄子專用肥、糠醛渣重量比按0.0103∶0.1291∶0.8606混合，得到糠醛渣生態(tài)肥（表1）。

2.2 糠醛渣生態(tài)肥對(duì)風(fēng)沙土理化性質(zhì)的影響

2.2.1 對(duì)風(fēng)沙土物理性質(zhì)的影響 連續(xù)定點(diǎn)試驗(yàn)2年后，于2012年11月24日茄子收獲后采集耕作層0 ～ 20 cm土樣，由測(cè)定結(jié)果可知，不同處理風(fēng)沙土體積質(zhì)量由小到大的變化順序依次為：糠醛渣生態(tài)肥＜傳統(tǒng)化肥＜不施肥。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥和不施肥比較，體積質(zhì)量分別降低13.85% 和 15.15%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，體積質(zhì)量降低1.52%，差異不顯著（P＞0.05）（表2）。

表2 糠醛渣生態(tài)肥對(duì)風(fēng)沙土物理性質(zhì)的影響Table2 Effects of the furfural residue ecological fertilizer on the physical properties of sand soils

不同處理風(fēng)沙土總孔隙度由大到小的變化順序依次為：糠醛渣生態(tài)肥＞傳統(tǒng)化肥＞不施肥。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥和不施肥比較，總孔隙度分別增加13.35% 和15.04%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，總孔隙度增加1.49%，差異不顯著（P＞0.05）。

不同處理風(fēng)沙土團(tuán)聚體含量由大到小的變化順序與總孔隙度一致。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥和不施肥比較，團(tuán)聚體分別增加16.98% 和17.77%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，團(tuán)聚體增加0.68%，差異不顯著（P＞0.05）。

不同處理風(fēng)沙土飽和持水量由大到小的變化順序同樣與總孔隙度和團(tuán)聚體變化一致。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥和不施肥比較，飽和持水量分別增加13.35% 和15.04%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，飽和持水量增加1.49%，差異不顯著（P＞0.05）。

2.2.2 對(duì)風(fēng)沙土化學(xué)性質(zhì)的影響 由表3可知，不同處理風(fēng)沙土CEC由大到小的變化順序依次為：糠醛渣生態(tài)肥＞傳統(tǒng)化肥＞不施肥。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥和不施肥比較，CEC分別增加19.20% 和28.33%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，CEC增加7.57%，差異顯著（P＜0.05）（表3）。

不同處理風(fēng)沙土EC由大到小的變化順序依次為：傳統(tǒng)化肥＞糠醛渣生態(tài)肥＞不施肥。施用傳統(tǒng)化肥與糠醛渣生態(tài)肥比較，EC增加6.22%，差異顯著（P＜0.05）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，EC增加72.32%，差異極顯著（P＜0.01）；施用糠醛渣生態(tài)肥與不施肥比較，EC增加61.61%，差異極顯著（P＜0.01）。

不同處理風(fēng)沙土可溶性鹽由大到小的變化順序依次與EC的變化一致。施用傳統(tǒng)化肥與糠醛渣生態(tài)肥比較，可溶性鹽增加6.92%，差異顯著（P＜0.05）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，可溶性鹽增加72.63%，差異極顯著（P＜0.01）；施用糠醛渣生態(tài)肥與不施肥比較，可溶性鹽增加61.45%，差異極顯著（P＜0.01）。

不同處理風(fēng)沙土pH由小到大的變化順序依次為：糠醛渣生態(tài)肥＜傳統(tǒng)化肥＜不施肥。糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥和不施肥比較，pH分別降低1.07% 和1.31%，差異顯著（P＜0.05）；傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，pH降低0.24%，差異不顯著（P＞0.05）。

由表3可知，不同處理風(fēng)沙土有機(jī)質(zhì)由大到小的變化順序依次為：糠醛渣生態(tài)肥＞傳統(tǒng)化肥＞不施肥。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥和不施肥比較，有機(jī)質(zhì)分別增加25.93% 和26.87%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，有機(jī)質(zhì)增加0.75%，差異不顯著（P＞0.05）。

不同處理風(fēng)沙土堿解氮、速效磷和速效鉀由大到小的變化順序與有機(jī)質(zhì)的變化一致。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥比較，堿解氮、速效磷和速效鉀分別增加0.29%、1.89% 和0.17%，差異不顯著（P＞0.05），與不施肥比較，堿解氮、速效磷和速效鉀分別增加19.41%、37.01% 和6.59%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，堿解氮、速效磷和速效鉀分別增加19.06%、34.46% 和6.42%，差異極顯著（P＜0.01）。

不同處理風(fēng)沙土有效鋅和有效鉬由大到小的變化順序與有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀變化一致。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥比較，有效鋅增加2.08%，差異不顯著（P＞0.05），有效鉬增加8.33%，差異極顯著（P＜0.01），與不施肥比較，有效鋅和有效鉬分別增加6.52% 和18.18%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，有效鋅和有效鉬分別增加4.34% 和9.09%，差異極顯著（P＜0.01）。

表3 糠醛渣生態(tài)肥對(duì)風(fēng)沙土化學(xué)性質(zhì)的影響Table3 Effects of the furfural residue ecological fertilizer on the chemical properties of sand soils

2.3 糠醛渣生態(tài)肥對(duì)風(fēng)沙土微生物、酶活性和重金屬離子的影響

由表4可知，不同處理風(fēng)沙土真菌、細(xì)菌和放線菌由大到小的變化順序依次為：糠醛渣生態(tài)肥＞傳統(tǒng)化肥＞不施肥。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥比較，真菌、細(xì)菌和放線菌分別增加59.00%、41.94% 和24.32%，差異極顯著（P＜0.01），與不施肥比較，真菌、細(xì)菌和放線菌分別增加60.61%、45.05% 和27.78%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，真菌、細(xì)菌和放線菌分別增加1.01%、2.19% 和1.78，差異不顯著（P＞0.05）。

不同處理風(fēng)沙土蔗糖酶、脲酶和磷酸酶由大到小的變化順序與微生物的變化一致。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥比較，蔗糖酶、脲酶和磷酸酶分別增加57.51%、5.88% 和10.35%，差異極顯著（P＜0.01），與不施肥比較，蔗糖酶、脲酶和磷酸酶分別增加61.05%、7.46% 和18.52%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，蔗糖酶、脲酶和磷酸酶分別增加2.25%、1.49% 和1.39%，差異不顯著（P＞0.05）。

不同處理風(fēng)沙土重金屬離子由大到小的變化順序依次為：傳統(tǒng)化肥＞糠醛渣生態(tài)肥＞不施肥，施用傳統(tǒng)化肥與糠醛渣生態(tài)肥比較，重金屬離子Hg、 Cd、Cr和 Pb分別增加21.21%、40.00%、18.70% 和21.94%，差異顯著（P＜0.05），與不施肥比較，Hg、 Cd、Cr和 Pb分別增加25.00%、43.59%、18.99% 和22.88%，差異極顯著（P＜0.01）；施用糠醛渣生態(tài)肥與不施肥比較，Hg、Cd、Cr和 Pb分別增加3.13%、2.56%、0.25% 和0.77%，差異不顯著（P＞0.05）。

表4 糠醛渣生態(tài)肥對(duì)風(fēng)沙土微生物及酶活性和重金屬離子的影響Table4 Effects of the furfural residue ecological fertilizer and traditional chemical fertilizers on microbial and enzyme activities and contents of heavy metals of the sand soils

2.4 糠醛渣生態(tài)肥對(duì)茄子經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量的影響

連續(xù)定點(diǎn)試驗(yàn) 2 年后，于 2012 年 11 月 24日茄子收獲后測(cè)定結(jié)果可知，不同處理茄子經(jīng)濟(jì)性狀由大到小的變化順序依次為：糠醛渣生態(tài)肥＞傳統(tǒng)化肥＞不施肥。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥比較，茄子單果重增加 5.27%，差異顯著（P＜0.05），與不施肥比較，單果重增加 10.91%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，單果重增加 5.35%，差異極顯著（P＜0.01）。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥比較，茄子單株果重增加 5.36%，差異顯著（P＜0.05），與不施肥比較，單株果重增加41.60%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，單株果重增加 34.40%，差異極顯著（P＜0.01）（表 5）。

表5 糠醛渣生態(tài)肥對(duì)茄子經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量的影響Table5 Effects of the furfural residue ecological fertilizer on economic traits， yields of eggplants

不同處理茄子產(chǎn)量由大到小的變化順序與經(jīng)濟(jì)性狀的變化一致。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥比較，茄子產(chǎn)量增加3.01%，差異顯著（P＜0.05），與不施肥比較，產(chǎn)量增加27.28%，差異極顯著（P＜0.01）；施用傳統(tǒng)化肥與不施肥比較，產(chǎn)量增加23.57%，差異極顯著（P＜0.01）。

不同處理茄子施肥利潤由大到小的變化順序依次為：糠醛渣生態(tài)肥＞傳統(tǒng)化肥。施用糠醛渣生態(tài)肥與傳統(tǒng)化肥比較，施肥利潤增加0.51×104元/hm2。

2.5 糠醛渣生態(tài)肥施用量對(duì)風(fēng)沙土理化性質(zhì)的影響

連續(xù)定點(diǎn)試驗(yàn)2年后，于2014年11月20日茄子收獲后測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析可知，糠醛渣生態(tài)肥施用量與風(fēng)沙土總孔隙度、團(tuán)聚體、飽和持水量之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，與體積質(zhì)量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r）分別為0.990 9、0.968 4、0.987 4和-0.990 9?？啡┰鷳B(tài)肥施用量26.10 t/hm2，與不施肥比較，總孔隙度、團(tuán)聚體、飽和持水量分別增加17.97%，66.57% 和17.97%，體積質(zhì)量降低16.79，差異極顯著（P＜0.01）（表6）。

糠醛渣生態(tài)肥施用量與風(fēng)沙土有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r）分別為0.999 1、0.959 3、0.936 4、和0.997 4?？啡┰鷳B(tài)肥施用量26.10 t/hm2，與不施肥比較，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀分別增加26.86%、19.41%、39.83% 和14.85%，差異極顯著（P＜0.01）?？啡┰鷳B(tài)肥施用量與風(fēng)沙土pH呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r）為 -0.973 2，糠醛渣生態(tài)肥施用量26.10 t/hm2，與不施肥比較，pH降低2.61%，差異顯著（P＜0.05）（表7）。

表6 糠醛渣生態(tài)肥施用量對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響Table6 Effect of the furfural residue ecological fertilizer on soil physical properties

表7 糠醛渣生態(tài)肥施用量對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分的影響Table7 Effects of the application dosage of the furfural residue organic fertilizer on the contents of soil organic matter and available nutrients

2.6 糠醛渣生態(tài)肥施用量對(duì)茄子農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由相關(guān)分析可知，糠醛渣生態(tài)肥施用量與茄子株高、莖粗、地上部分鮮重、地上部分干重之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r）分別為0.906 1、0.810 0、0.929 3和0.929 6。糠醛渣生態(tài)肥施用量26.10 t/hm2，與不施肥比較，茄子株高、莖粗、地上部分鮮重、地上部分干重分別增加135.70%、33.04%、46.33% 和60.06%，差異極顯著（P＜0.01）（表8）。

糠醛渣生態(tài)肥施用量與茄子結(jié)果數(shù)、單果重和單株果重之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r）分別為0.965 0、0.980 6和0.886 3?？啡┰鷳B(tài)肥施用量26.10 t/hm2，與不施肥比較，單株果重、結(jié)果數(shù)和單果重分別增加46.40%、7.61% 和13.30%，差異極顯著（P＜0.01）（表8）。

表8 糠醛渣生態(tài)肥施用量對(duì)茄子農(nóng)藝性狀的影響Table8 Effect of the application amount of the furfural residue ecological fertilizer on the agronomic characters of eggplant

由表9可知，糠醛渣生態(tài)肥施用量與茄子產(chǎn)量之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r）為0.905 2。隨著糠醛渣生態(tài)肥施用量梯度的增加，施肥利潤在遞增，糠醛渣生態(tài)肥施用量大于17.40 t/hm2時(shí)，施肥利潤開始下降。將糠醛渣生態(tài)肥不同梯度施用量與茄子產(chǎn)量間的關(guān)系，采用肥料效應(yīng)回歸方程y＝a+bx+ cx2擬合，得到的回歸方程為：y = 51.230 0 + 1.515 1x -0.040 8x2。對(duì)回歸方程進(jìn)行顯著性測(cè)驗(yàn)的結(jié)果表明回歸方程擬合良好?？啡┰鷳B(tài)肥價(jià)格（Px）為429.04元/t，2013—2014年茄子平均價(jià)格為（Py）為4 500.00元/t，將（Px）、（Py）、回歸方程的參數(shù)b和c，代入經(jīng)濟(jì)效益最佳施用量計(jì)算公式（x0）=［（Px/Py） -b］/2c，求得糠醛渣生態(tài)肥經(jīng)濟(jì)效益最佳施用量（x0）為17.40 t/hm2，將x0代入上述回歸方程，可求得茄子理論產(chǎn)量（y）為65.24 t/hm2，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果與田間試驗(yàn)處理5糠醛渣生態(tài)肥施用量17.40 t/hm2相吻合（表9）。

表9 糠醛渣生態(tài)肥施用量對(duì)茄子利潤的影響Table9 The effect of the application amount of the furfural residue ecological fertilizer on the profit of eggplant

3 討論與結(jié)論

風(fēng)沙土施用糠醛渣生態(tài)肥后，土壤體積質(zhì)量降低，孔隙度增大，究其原因是糠醛渣生態(tài)肥中的有機(jī)質(zhì)使土壤疏松，增大了總孔隙度，降低了體積質(zhì)量。施用糠醛渣生態(tài)肥土壤團(tuán)聚體在遞增，分析這一結(jié)果產(chǎn)生的原因是糠醛渣生態(tài)肥中的糠醛渣在土壤微生物的作用下合成了土壤腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)中的酚羥基、羧基、甲氧基、羰基、羥基、醌基等功能團(tuán)解離后帶負(fù)電荷［16-18］，吸附了河西內(nèi)陸鹽土中的Ca2+，Ca2+是一種膠結(jié)物質(zhì)，促進(jìn)了土壤團(tuán)聚體的形成。施用糠醛渣生態(tài)肥土壤飽和持水量在增加，究其原因是糠醛渣生態(tài)肥中的糠醛渣在土壤微生物的作用下合成了土壤腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)的最大吸水量可以超過500%［19-20］，因而提高了土壤飽和持水量。施用糠醛渣生態(tài)肥后土壤速效氮磷鉀、有效鋅和鉬在增加，這與糠醛渣生態(tài)肥含氮磷鉀鋅和鉬有關(guān)。施用糠醛渣生態(tài)肥后土壤pH有所降低，究其原因是糠醛渣生態(tài)肥中的糠醛渣，含殘余硫酸3% ～ 5%，降低了土壤的酸堿度。施用糠醛渣生態(tài)肥后，風(fēng)沙土微生物和酶活性有所增加，究其原因是糠醛渣生態(tài)肥含有豐富的有機(jī)質(zhì)及氮磷鉀和微量元素，施用糠醛渣生態(tài)肥，補(bǔ)充了土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分，為微生物的生長(zhǎng)發(fā)育提供了碳源，促進(jìn)了微生物的繁殖和生長(zhǎng)發(fā)育，提高了土壤酶的活性［21］。施用傳統(tǒng)化肥與糠醛渣生態(tài)肥比較，重金屬離子Hg、Cd、Cr和 Pb分別增加21.21%、40.00%、18.70% 和21.94%，這與長(zhǎng)期施用化學(xué)肥料有關(guān)［22-23］，劉樹堂等［24］研究也認(rèn)為，土壤中重金屬離子富集與施用化學(xué)肥料有關(guān)，長(zhǎng)期施用磷肥土壤Cd含量偏高，可能影響土壤的環(huán)境質(zhì)量。

不同處理風(fēng)沙土體積質(zhì)量和pH由大到小的變化順序依次為：不施肥＞傳統(tǒng)化肥＞糠醛渣生態(tài)肥；EC、可溶性鹽和金屬離子Hg、Cd、Cr、Pb由大到小變化的順序依次為：傳統(tǒng)化肥＞糠醛渣生態(tài)肥＞不施肥，團(tuán)聚體、飽和持水量、CEC、有機(jī)質(zhì)、速效氮磷鉀、微生物數(shù)量、酶活性、茄子經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量由大到小的變化順序依次為：糠醛渣生態(tài)肥＞傳統(tǒng)化肥＞不施肥。不同劑量糠醛渣生態(tài)肥與風(fēng)沙土總孔隙度、團(tuán)聚體、飽和持水量、有機(jī)質(zhì)、速效氮磷鉀和茄子植物學(xué)、經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系；與體積質(zhì)量、pH呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系?？啡┰鷳B(tài)肥經(jīng)濟(jì)效益最佳施用量為17.40 t/hm2，茄子理論產(chǎn)量為65.22 t/hm2。在風(fēng)沙土上施用糠醛渣生態(tài)肥，有效地改善了土壤理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)，提高了土壤持水量和有機(jī)質(zhì)含量。

［1］ 秦嘉海， 陳廣全. 糠醛渣混合基質(zhì)在番茄無土栽培中的應(yīng)用［J］. 中國蔬菜， 1997（4）： 13-15

［2］ 陳世和. 城市垃圾堆肥原理與工藝［M］. 上海： 復(fù)旦大學(xué)出版社， 1990： 52-68

［3］ 秦嘉海， 張春年. 糠醛渣的改土增產(chǎn)效應(yīng)［J］. 土壤通報(bào)，1994， 25（5）： 237-238

［4］ 秦嘉海， 金自學(xué)， 劉金榮. 含鉀有機(jī)廢棄物糠醛渣改土培肥效應(yīng)研究［J］. 土壤通報(bào)， 2007， 38（4）： 705-708

［5］ 廖宗文. 工業(yè)廢物的農(nóng)用資源化：理論、技術(shù)和實(shí)踐［M］.北京： 中國環(huán)境科學(xué)出版社， 1996

［6］ 葛均青， 于賢昌， 王竹紅. 微生物肥料效應(yīng)及其應(yīng)用展望［J］. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2003， 11（3）： 87-88

［7］ 高樹清， 王炳華， 徐靜， 等. 生物有機(jī)肥生產(chǎn)中發(fā)酵菌劑的選擇研究［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2010， 38（14）： 7 251-7 253

［8］ 秦嘉海， 呂彪. 河西土壤與合理施肥［M］. 蘭州： 蘭州大學(xué)出版社.2001： 150-155

［9］ 明道緒. 田間試驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)分析［M］. 北京： 科學(xué)出版社，2014： 185-188

［10］ 中國科學(xué)院南京土壤研究所. 土壤理化分析［M］. 上海：科學(xué)技術(shù)出版社， 1978： 110-218

［11］ 中國土壤學(xué)會(huì)農(nóng)業(yè)化學(xué)專業(yè)委員會(huì). 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析法［M］. 北京： 科學(xué)出版社， 1983： 106-208

［12］ 關(guān)松蔭. 土壤酶及其研究法［M］. 北京： 農(nóng)業(yè)出版社，1986

［13］ 陳倫壽， 李仁崗. 農(nóng)田施肥原理與實(shí)踐［M］. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 1983： 185-186

［14］ 陜西省農(nóng)林學(xué)校. 土壤肥料學(xué)［M］ 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 1987： 227-228

［15］ 于秀林，任雪松.多元統(tǒng)計(jì)分析［M］. 北京： 中國統(tǒng)計(jì)出版社， 1999： 166-170

［16］ 石輝. 轉(zhuǎn)移矩陣法評(píng)價(jià)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性［J］. 水土保持通報(bào)， 2006， 26（3）： 91-95

［17］ 王蔭槐. 土壤肥料學(xué)［M］. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 2001：30-31

［18］ 劉玉環(huán)， 趙靜， 秦嘉海， 等. 功能性生物活性肥配方篩選及對(duì)土壤理化性質(zhì)和馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的影響［J］. 土壤，2014， 46（3）： 572-576

［19］ 陜西省農(nóng)林學(xué)校.土壤肥料學(xué)［M］. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 1987： 26-27

［20］ 陸欣.土壤肥料學(xué)［M］. 北京： 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社， 2004：50-52

［21］ 程紅玉， 肖占文， 秦嘉海， 等. 連作對(duì)制種玉米田土壤養(yǎng)分和土壤酶活性的影響［J］. 土壤， 2013， 45（4）： 623-627

［22］ 林葆. 化肥與無公害農(nóng)業(yè)［M］. 北京： 北京農(nóng)業(yè)出版社，2003： 13-95

［23］ 李生秀. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)科的現(xiàn)狀與展望［J］. 植物營養(yǎng)肥料學(xué)報(bào)， 1999， 5（3）： 193-205

［24］ 劉樹堂， 趙永厚， 孫玉林，等. 25年長(zhǎng)期定位施肥對(duì)非石灰性潮土重金屬狀況的影響［J］. 水土保持學(xué)報(bào)， 2005，19（1）： 164-167

Effects of Ecological Fertilizer from Furfural Residue on Physical and Chemical Properties of Sand Soil and Eggplant Benefits

LI Shifeng1，3， QIN Chao2， YAN Gang4， SANG Zhao1， CHEN Xiubin1*
（1 College of Agriculture and Biology Technology， Hexi University， Zhangye， Gansu 734000， China； 2 Zhangye Municipal Bureau， Zhangye， Gansu 734000， China； 3 Gansu Dunhuang Seed Co. LTD.， Jiuquan， Gansu 735000， China； 4 Jiayuguan Karat Agricultural Science and Technology Co.， LTD.， Jiayuguan， Gansu 735002， China）

Field experiments were conducted to investigate the effects of the ecological fertilizer from furfural residue on sand soil fertility and eggplant benefits in Hexi inland irrigation region. Results showed that the effects of feedstock of the ecological fertilizer followed the order： eggplant specific fertilizer ＞ 5406 bacterial manure ＞ furfural residue. The furfural residue ecological fertilizer was composed of 1.03% of 5406 bacterial manure， 12.91% of eggplant specific fertilizer and 86.06% of furfural residue. The bulk density， pH， EC and soluble salt of the sandy soil were reduced respectively by 13.85%， 1.07%，6.22% and 6.92% after application of the ecological fertilizer， compared with traditional fertilizer. The contents of Hg， Cd， Cr and Pb in the soil were reduced respectively by 21.21%， 40.00%， 18.70% and 21.94%. Total porosity， aggregate content and saturated water capacity of the soil were increased respectively by 13.35%， 16.98% and 13.35%. CEC， organic matter content， alkalihydrolyzadle nitrogen， and available phosphorus， potassium， zinc and molybdenum of the soil increased respectively by 19.20%，25.93%， 0.29%， 1.89%， 0.17%， 2.08% and 8.33%. Fungi， bacteria and actinomycetes increased respectively by 59.00%， 41.94% and 24.32%. Invertase， urease and phosphatase increased respectively by 57.51%， 5.88% and 10.35%. Fruit weight， weight per plant， and yield of eggplant increased respectively by 5.27%， 5.35% and 3.01%. The fertilizer profits increased by 0.51×104yuan/hm2. The application amount of furfural residue ecological fertilizer was positively correlated with total porosity， aggregate content， water holding capacity， organic matter content and available nutrients of the sand soil and eggplant yield， while it was negatively correlated with the bulk density and pH of the soil. The linear regression equation for the application amount of the ecological fertilizer （y） with eggplant yield （x） was： y = 51.2300 + 1.5151x - 0.0408 - x2. The optimum application amount of the ecological fertilizer was 17.40 t/hm2， and correspondingly， the theoretical yield of eggplant was 65.24 t/hm2. Application of the ecological fertilizer from furfural residue effectively improved the physical， chemical and biological properties of the sand soil，and increased soil organic matter content and eggplant yield.

Ecological fertilizer from furfural residue； Sand soil； Physical and chemical properties； Eggplant； Benefits

S143.6

10.13758/j.cnki.tr.2016.05.009

甘肅科技支撐計(jì)劃農(nóng)業(yè)類項(xiàng)目（144NKCA241）和嘉峪關(guān)市2015年科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015001）資助。

*通訊作者（qinjiahai123@163.com）

李世風(fēng)（1982—），女，甘肅白銀人，助理研究員，碩士研究生，研究方向?yàn)樾滦头柿祥_發(fā)。E-mail： qinjiahai123@163. com