外源添加物對不同土地利用方式下土壤肥力的影響

鄧博，郭澎,2，衛(wèi)磊嘉，陳上茂，馬澤，陳丹，畢利東

（1河海大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院，南京 211100；2中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計研究院有限公司，長沙 410014）

0 引言

土壤肥力是土壤的基本屬性和本質(zhì)特征，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)資源，其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響了作物產(chǎn)量和土地生產(chǎn)力[1]。目前中國正遭受世界上最嚴(yán)重的土壤退化，超過40%的土地面積受到影響，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失和作物產(chǎn)量下降[2]，對中國的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了直接影響。向土壤中加入外源添加物不僅能夠改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)土壤養(yǎng)分釋放，提高土壤肥力、提升保肥能力[3-4]，而且外源添加物的制備能夠促進(jìn)工、農(nóng)業(yè)廢物的資源化利用，減少各類廢棄物對環(huán)境的負(fù)面影響[5]，推動綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)中國生態(tài)文明建設(shè)，因此研究外源添加物對不同土地利用方式下土壤肥力的影響具有重要現(xiàn)實(shí)意義。目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用生石灰是解決土壤酸化問題，提高土壤肥力的普遍措施，施用一定量的生石灰可以達(dá)到增加產(chǎn)量、提高化肥偏生產(chǎn)力的效果[6-7]。生物炭作為一種新型外源添加物備受關(guān)注，是生物質(zhì)在一定溫度且限氧的條件下熱解產(chǎn)生的多孔隙含碳固態(tài)物質(zhì)，通常呈堿性，具有改良酸化土壤、提高土壤肥力等作用[8-9]。黃腐酸是腐植酸中的分子量較小、活性較大的全水溶有機(jī)芳香族類物質(zhì)[10]，可以改善土壤結(jié)構(gòu)、提高地力、提高肥料利用率[11]。魚塘底泥是漁業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的一種廢棄物，但其中含有大量的有機(jī)質(zhì)和植物生長所需要的營養(yǎng)元素[12]，具備改良土壤的潛力，將魚塘底泥用于改良土壤能夠減少漁業(yè)生產(chǎn)廢棄物。張義杰等[13]的研究表明，施用適量的生石灰不僅可顯著提高林下土壤的pH和有效磷含量，而且能改善作物品質(zhì)和提高作物產(chǎn)量。李靜等[14]通過設(shè)置黃腐酸在番茄上的不同施用量試驗(yàn)，表明隨著黃腐酸用量的增加，番茄氮磷鉀積累量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，施用一定量的黃腐酸有效提高了番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)。王歡歡等[15]通過向植煙土壤中施加不同用量的生物質(zhì)炭設(shè)置試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)生物炭對土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀含量起明顯增加作用的同時，還能促進(jìn)植物的生長發(fā)育。THANH等[16]的研究表明，魚塘底泥和農(nóng)副產(chǎn)品混合使用能生產(chǎn)較高養(yǎng)分的有機(jī)肥，不僅可以提高作物產(chǎn)量，還可以降低化肥成本，減少環(huán)境污染。包耀賢等[17]研究說明有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀可作為土壤肥力綜合評價指標(biāo)，試驗(yàn)通過測定土壤速效養(yǎng)分含量作為土壤肥力的指標(biāo)。不同土地利用方式下，不同外源添加物對土壤肥力的影響存在差異。然而，目前關(guān)于外源添加物對單一土地利用方式下土壤肥力影響的研究較多，多種外源添加物對不同土地利用方式下土壤肥力影響的對比研究相對缺乏。本研究選取4種典型的外源添加物（生石灰、黃腐酸、生物炭和魚塘底泥）作為試驗(yàn)材料，探討生石灰、黃腐酸、生物炭和魚塘底泥對不同土地利用方式下（林地、水田、旱田）土壤肥力的影響，為其實(shí)際應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集及預(yù)處理

試驗(yàn)所用土樣取自江蘇省南京市江寧區(qū)澗邊(31°55′11″N，118°58′45″E)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，多年平均降水量為1021.7 mm，年平均氣溫15.5℃，地勢平坦，采樣區(qū)域海拔高程在16～20 m之間。江寧區(qū)地形地貌多樣，主要以低山丘陵崗地為主，土壤類型主要包括水稻土、潮土、紅壤、黃棕壤等[18]。選取當(dāng)?shù)亓值?、水田、旱? 種典型農(nóng)業(yè)用地，林地種植的是板栗樹，樹齡5～10 a，水田種植的是水稻，旱田種植的是各類蔬菜，包括油麥菜、生菜、蘿卜等。根據(jù)不同土層的顏色差異確定耕作層和犁底層，采集耕作層和犁地層土壤。土壤類型按照《中國土壤系統(tǒng)分類檢索》系統(tǒng)分類，林地屬于普通鐵聚水耕人為土，水田屬于普通鐵聚水耕人為土，旱田屬于普通土墊旱耕人為土。土樣的采集于2021 年11 月，試驗(yàn)于2022 年1 月進(jìn)行。具體采樣位置、土層、深度詳見表1。

表1 土壤樣品采樣地點(diǎn)

本試驗(yàn)所用生石灰購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，為分析純氧化鈣，氧化鈣含量＞98%，生石灰參考李春英等[19]研究選定施用劑量為1 g/kg。黃腐酸購自北京博威神農(nóng)科技有限公司，為生化黃腐酸，由植物秸稈發(fā)酵而成，易溶于水，偏弱酸性，pH 5～6，生化黃腐酸含量≥95%，黃腐酸參考劉佳歡等[20]研究選定施用劑量為10 g/kg。魚塘底泥取自南京市水產(chǎn)科學(xué)研究所祿口基地，底泥經(jīng)過陰涼處風(fēng)干、碾碎后過2 mm孔徑土壤篩后裝袋備用，經(jīng)過測定，有機(jī)質(zhì)含量為32.76 g/kg，全氮含量2.24 g/kg，全磷含量1.09 g/kg，全鉀含量20.79 g/kg，有效磷含量45.99 mg/kg，有效鉀含量17.34 mg/kg，選定施用劑量為250 g/kg。生物炭購自河南立澤環(huán)?？萍加邢薰荆牧蠟樗練?，在低氧環(huán)境下經(jīng)高溫碳化，最終形狀為絲狀粉末，選定施用量15 g/kg。

土壤風(fēng)干至恒重后碾碎、挑除植物根系等雜物，過2 mm 篩裝袋備用，每個土樣取約100 g 土壤用土碾磨碎至過100目土壤篩（篩孔直徑為0.149 mm）用以測定養(yǎng)分含量和機(jī)械粒徑組成，使用環(huán)刀法測定各典型用地類型各土層的容重，土壤孔隙度采用土壤容重—土粒密度—土壤孔隙度的換算關(guān)系得到（土粒密度采用2.65 g/cm3來計算），用電位計法測定各土樣的pH，土壤有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定，各土樣基礎(chǔ)理化性質(zhì)見表2。

表2 土壤基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

本試驗(yàn)每種土樣設(shè)置空白對照、生石灰(1 g/kg)、黃腐酸(10 g/kg)、底泥(250 g/kg)、生物炭(15 g/kg)5 個處理，每個土樣3 個重復(fù)。將林地、水田、旱田的耕作層和犁底層預(yù)處理后的每種土樣稱取5 份，使用電子天平準(zhǔn)確稱量每份土樣150 g于250 mL塑料量杯中，分別按照生石灰(1 g/kg)、黃腐酸(10 g/kg)、底泥(250 g/kg)、生物炭(15 g/kg)的用量加入土壤外源添加物，最后一份為空白對照組，不加入任何土壤外源添加物。土樣中加入土壤外源添加物后使用土鏟進(jìn)行攪拌，隨后將塑料量杯傾斜約30°以量杯中軸線旋轉(zhuǎn)2 min，用電子天平稱量3 份，每份50 g，置于容量為100 mL 塑料盒中，做好編號。在塑料盒中加入超純水20 mL，用PE保鮮膜封住塑料盒并用橡皮筋扎住，PE保鮮膜具有透氣不透水的點(diǎn)，能保證盒內(nèi)土樣一直處于濕潤且透氣狀態(tài)，室溫下培養(yǎng)30 d。30 d 培養(yǎng)完畢后取下橡皮筋和保鮮膜，在室內(nèi)自然風(fēng)干碾碎后過100目土壤篩（篩孔直徑0.149 mm）并裝袋，做好標(biāo)記后測定各土樣的速效養(yǎng)分即堿解氮、速效磷、速效鉀的含量。

1.3 樣品測定與分析

土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定，土壤速效磷含量采用NaHCO3提取—鉬銻抗比色法測定，土壤速效鉀采用乙酸銨浸取法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

本試驗(yàn)采用Microsoft Office Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，使用IBM SPSS Statistics 21 進(jìn)行單因素方差分析，所有數(shù)值均為3次重復(fù)的平均值（±標(biāo)準(zhǔn)誤差，P＜0.05），統(tǒng)計差異水平用Fisher’s LSD進(jìn)行顯著性差異檢驗(yàn)，兩組數(shù)據(jù)間的相關(guān)性采用Pearson 相關(guān)系數(shù)和顯著性水平進(jìn)行定量，使用Origin 2023進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源添加物對土壤堿解氮含量的影響

如圖1 所示，林地、水田、旱田耕作層土壤在不同外源添加物影響下堿解氮含量差異明顯，其中在魚塘底泥處理下耕作層土壤堿解氮含量最大，分別達(dá)到了156.94、135.58、174.53 mg/kg，林地耕作層土壤堿解氮含量由大到小依次為魚塘底泥＞空白對照＞生石灰＞黃腐酸＞生物炭；水田耕作層土壤堿解氮含量由大到小依次為魚塘底泥＞黃腐酸＞生物炭＞空白對照＞生石灰；旱田耕作層土壤堿解氮含量由大到小依次為魚塘底泥＞生石灰＞空白對照＞生物炭＞黃腐酸。魚塘底泥處理下3種類型用地耕作層土壤堿解氮含量均顯著高于空白對照組(P＜0.05)；生石灰處理下3 種類型用地耕作層土壤堿解氮含量與空白對照組無顯著差異；黃腐酸處理下林地和旱田耕作層土壤堿解氮含量顯著低于空白對照組(P＜0.05)，水田耕作層土壤堿解氮含量顯著高于空白對照組(P＜0.05)；生物炭處理下林地耕作層土壤堿解氮含量顯著低于空白對照組(P＜0.05)，水田和旱田耕作層土壤堿解氮含量與空白對照組無顯著差異。

圖1 不同外源添加物處理下土壤堿解氮含量

林地、水田、旱田犁底層土壤在不同外源添加物影響下堿解氮含量差異不明顯，其中在魚塘底泥處理下犁底層土壤堿解氮含量最大，分別達(dá)到了124.76、93.84、114.10 mg/kg，林地犁底層土壤堿解氮含量由大到小依次為魚塘底泥＞生石灰＞黃腐酸＞空白對照＞生物炭；水田犁底層土壤堿解氮含量由大到小依次為魚塘底泥＞生石灰＞空白對照＞生物炭＞黃腐酸；旱田犁底層土壤堿解氮含量由大到小依次為魚塘底泥＞生物炭＞空白對照＞生石灰＞黃腐酸。魚塘底泥處理下3種類型用地犁底層土壤堿解氮含量均顯著高于空白對照組(P＜0.05)；生石灰、黃腐酸和生物炭處理下3種類型用地犁底層土壤堿解氮含量均值低于空白對照組，但差異不顯著。在不同土壤外源添加物作用下，林地耕作層土壤堿解氮含量均值為125.44 mg/kg，大于犁底層的71.45 mg/kg，且相同處理下林地耕作層土壤堿解氮含量均顯著大于犁底層(P＜0.05)。

4種外源添加物處理后各用地類型耕作層與犁底層土壤堿解氮均差異顯著，生石灰、黃腐酸和生物炭處理下不同用地類型同一土層堿解氮含量變化趨勢一致，呈旱田＞林地＞水田。魚塘底泥處理后不同用地類型同一土層堿解氮含量變化趨勢并不一致，耕作層呈旱田＞林地＞水田，犁底層呈林地＞旱田＞水田。

2.2 外源添加物對土壤速效磷含量的影響

如圖2 所示，林地、水田、旱田耕作層土壤在不同外源添加物影響下速效磷含量差異明顯，其中在魚塘底泥處理下耕作層土壤速效磷含量最大，分別達(dá)到了19.87、32.63、23.40 mg/kg，林地耕作層土壤速效磷含量由大到小依次為魚塘底泥＞生物炭＞空白對照＞生石灰＞黃腐酸；水田和旱田耕作層土壤速效磷含量由大到小依次為魚塘底泥＞生物炭＞生石灰＞空白對照＞黃腐酸。魚塘底泥處理下3種類型用地耕作層土壤速效磷含量均顯著高于空白對照組(P＜0.05)；生石灰處理下旱田耕作層土壤速效磷含量顯著高于空白對照組(P＜0.05)，林地和水田耕作層土壤速效磷含量與空白對照組無顯著差異；黃腐酸處理下3 種類型用地耕作層土壤速效磷含量均顯著低于空白對照組(P＜0.05)；生物炭處理下3 種類型用地耕作層土壤速效磷含量均顯著高于空白對照組(P＜0.05)。

圖2 不同外源添加物處理下土壤速效磷含量

林地、水田、旱田犁底層土壤在不同外源添加物影響下速效磷含量差異明顯，其中在魚塘底泥處理下犁底層土壤速效磷含量最大，分別達(dá)到了16.35、17.95、18.77 mg/kg，林地犁底層土壤速效磷含量由大到小依次為魚塘底泥＞生物炭＞空白對照＞生石灰＞黃腐酸；水田和旱田犁底層土壤速效磷含量由大到小依次為魚塘底泥＞生物炭＞生石灰＞空白對照＞黃腐酸。魚塘底泥處理下3種類型用地犁底層土壤速效磷含量均顯著高于空白對照組(P＜0.05)；生石灰處理下水田和旱田犁底層土壤速效磷含量顯著高于空白對照組(P＜0.05)，林地犁底層土壤速效磷含量與空白對照組無顯著差異；黃腐酸處理下3 種類型用地犁底層土壤速效磷含量均值低于空白對照組，但差異不顯著；生物炭處理下3種類型用地犁底層土壤速效磷含量均顯著高于空白對照組(P＜0.05)。

4種外源添加物處理后各用地類型耕作層與犁底層土壤速效磷均差異顯著，但耕作層和犁底層的速效磷變化趨勢并不一致，4 種外源添加物處理下耕作層的速效磷變化趨勢呈水田＞旱田＞林地，生石灰和魚塘底泥處理下犁底層的速效磷變化趨勢呈旱田＞水田＞林地；黃腐酸處理下犁底層的速效磷變化趨勢呈林地＞水田＞旱田，生物炭處理下犁底層的速效磷變化趨勢則呈旱田＞林地＞水田。

2.3 外源添加物對土壤速效鉀含量的影響

如圖3 所示，林地、水田、旱田耕作層土壤在不同外源添加物影響下速效鉀含量差異明顯，其中在生物炭處理下耕作層土壤速效鉀含量最大，分別達(dá)到了197.03、218.94、183.48 mg/kg，林地和旱田耕作層土壤速效鉀含量由大到小依次為生物炭＞魚塘底泥＞空白對照＞黃腐酸＞生石灰；水田耕作層土壤速效鉀含量由大到小依次為生物炭＞魚塘底泥＞空白對照＞生石灰＞黃腐酸。魚塘底泥處理下3種類型用地耕作層土壤速效鉀含量均顯著高于空白對照組(P＜0.05)；生石灰處理下林地和旱田耕作層土壤速效鉀含量顯著低于空白對照組(P＜0.05)，水田耕作層土壤速效鉀含量與空白對照組無顯著差異；黃腐酸處理下林地耕作層土壤速效鉀含量均顯著低于空白對照組(P＜0.05)，水田和旱田耕作層土壤速效鉀含量與空白對照組無顯著差異；生物炭處理下3 種類型用地耕作層土壤速效鉀含量均顯著高于空白對照組(P＜0.05)。

圖3 不同外源添加物處理下土壤速效鉀含量

林地、水田、旱田犁底層土壤在不同外源添加物影響下速效鉀含量差異明顯，其中在生物炭處理下犁底層土壤速效鉀含量最大，分別達(dá)到了144.17、172.69、147.06 mg/kg，林地犁底層土壤速效鉀含量由大到小依次為生物炭＞魚塘底泥＞空白對照＞生石灰＞黃腐酸；水田和旱田犁底層土壤速效鉀含量由大到小依次為生物炭＞魚塘底泥＞生石灰＞空白對照＞黃腐酸。魚塘底泥處理下林地和旱田犁底層土壤速效鉀含量均顯著高于空白對照組(P＜0.05)，水田犁底層土壤速效鉀含量與空白對照組無顯著差異；生石灰處理下林地犁底層土壤速效鉀含量顯著低于空白對照組(P＜0.05)，水田和旱田犁底層土壤速效鉀含量與空白對照組無顯著差異；黃腐酸處理下林地和水田犁底層土壤速效鉀含量顯著低于空白對照組(P＜0.05)，旱田犁底層土壤速效鉀含量與空白對照組無顯著差異；生物炭處理下3種類型用地犁底層土壤速效鉀含量均顯著高于空白對照組(P＜0.05)。

生石灰、生物炭和魚塘底泥處理后各用地類型耕作層與犁底層土壤速效鉀差異顯著，黃腐酸處理后各用地類型耕作層與犁底層土壤速效鉀含量差異較小。生石灰、黃腐酸和魚塘底泥處理下不同用地類型同一土層速效鉀含量變化趨勢一致，生石灰和黃腐酸處理下耕作層和犁底層均呈水田＞旱田＞林地的趨勢；魚塘底泥處理下耕作層和犁底層均呈水田＞林地＞旱田。生物炭處理下不同用地類型同一土層速效鉀含量變化趨勢并不一致，耕作層呈水田＞林地＞旱田，犁底層呈水田＞旱田＞林地。

2.4 魚塘底泥對速效養(yǎng)分影響差異分析

如圖1～3 所示，魚塘底泥處理下土壤速效養(yǎng)分均顯著增加，但由于魚塘底泥本身具有豐富的各類養(yǎng)分且魚塘底泥用量較大(250 g/kg)，為了探究速效養(yǎng)分究竟是魚塘底泥直接增加的還是魚塘底泥加入后使得對土壤產(chǎn)生了改良作用而增加的速效養(yǎng)分，將魚塘底泥:原土壤比例為1:3 混合（假設(shè)僅混合，不產(chǎn)生影響）按比例計算得到速效養(yǎng)分理論值，并將其與測得的土壤速效養(yǎng)分實(shí)際值進(jìn)行對比，如圖4 所示。經(jīng)過對比可以發(fā)現(xiàn)土壤中速效磷和速效鉀實(shí)際值普遍高于理論值，說明魚塘底泥除了自身含有的速效養(yǎng)分之外，對土壤具有改良作用。

圖4 魚塘底泥處理下各土樣速效磷和速效鉀含量理論值與實(shí)際值

3 結(jié)論

（1）整體來看在相同外源添加物下，不同土地利用類型下土壤堿解氮含量呈旱田＞林地＞水田的趨勢，速效磷含量呈耕作層水田＞旱田＞林地、犁底層旱田＞水田＞林地的趨勢，速效鉀含量無明顯規(guī)律。生石灰對土壤堿解氮無顯著影響，會使土壤速效磷平均增加幅度14.87%、速效鉀含量平均減少6.19%；黃腐酸對土壤堿解氮含量無顯著影響，并且會使土壤速效磷平均下降16.36%、速效鉀平均下降12.94%；魚塘底泥對林地、水田、旱田耕作層及犁底層土壤速效養(yǎng)分均有顯著提高作用，堿解氮平均增加了57.68%，速效磷平均增加了170.16%，速效鉀平均增加了20.05%，魚塘底泥除自身帶來的速效養(yǎng)分增加以外能夠促進(jìn)土壤微生物的生長從而間接額外增加土壤速效養(yǎng)分；生物炭對土壤堿解氮含量無顯著影響，并且會使各土樣速效磷和速效鉀含量均顯著增加，速效磷含量平均增加了89.80%，速效鉀含量平均增加了65.02%。

（2）外源添加物對不同土地利用下土壤肥力的影響存在差異：施加生石灰能顯著降低林地土壤速效鉀含量和旱田耕作層速效鉀含量；顯著提高水田犁底層速效磷含量和旱田土壤速效磷含量。施加黃腐酸能顯著降低林地耕作層土壤堿解氮、速效鉀和林地耕作層速效磷含量、水田犁底層速效鉀和耕作層速效磷含量、旱田耕作層堿解氮和耕作層速效磷含量；顯著提高水田耕作層堿解氮含量。施加生物炭能顯著降低林地耕作層堿解氮含量，顯著提高3 種土地利用下土壤速效鉀和速效磷含量。施加魚塘底泥幾乎能顯著提高3種土地利用下的土壤速效養(yǎng)分。

因此，生石灰、黃腐酸、生物炭和魚塘底泥對不同土地利用方式下土壤肥力的影響有較大差異，施用生物炭和魚塘底泥提高不同土地利用方式下土壤肥力的效果較好，但其在長期應(yīng)用中的具體機(jī)制有待進(jìn)一步探索。

4 討論

4.1 生石灰對土壤速效養(yǎng)分的影響

生石灰處理下土壤堿解氮與空白對照組相比均無顯著差異，林地土壤速效磷與空白對照組無顯著差異，水田耕作層速效磷與空白對照組相比無顯著差異，但犁底層顯著高于空白對照且旱田土壤在生石灰處理下速效磷含量顯著提高。這與胡敏等[21]的研究結(jié)果一致，當(dāng)生石灰用量≤2.4 g/kg，施用生石灰提高了土壤pH，使活性Fe、Al產(chǎn)生沉淀，大大降低了土壤對P的吸附量，從而提高土壤速效磷含量。有關(guān)學(xué)者研究表明在酸性土壤中施用生石灰能夠提高土壤pH、土壤速效磷含量，并且提升作物的質(zhì)量和產(chǎn)量[22]；唐莉娜等[23]的研究表明向土壤中施用適量石灰可增加土壤細(xì)菌、酸性磷酸酶等酶活性，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，說明生石灰促進(jìn)了土壤微生物的活動，微生物的溶磷作用加強(qiáng)，提高了土壤速效磷含量。生石灰處理下林地土壤速效鉀含量均顯著低于空白對照，水田土壤與空白對照無顯著差異、旱田耕作層顯著低于空白對照，犁底層無顯著差異。KOBIERSKI 等[24]的研究表明施用石灰會導(dǎo)致土壤速效鉀固定增加，降低土壤鉀素的有效性；梅旭陽等[25]經(jīng)過研究表明酸性土壤中鉀的有效性隨pH 的升高而降低，酸性土壤中生石灰的使用會降低速效鉀含量。本試驗(yàn)中pH最低的林地土壤（耕作層pH 5.27，犁底層pH 6.40）速效鉀下降幅度最大，這一結(jié)果與前人研究結(jié)果一致[24]，說明使用生石灰改良酸性土壤會降低土壤鉀的有效性。

4.2 黃腐酸對土壤速效養(yǎng)分的影響

黃腐酸處理下林地耕作層土壤堿解氮含量顯著低于空白對照組，犁底層與空白對照無顯著差異；旱田耕作層土壤堿解氮含量顯著低于空白對照組，犁底層與空白對照無顯著差異。趙滿興等[26]的研究表明，黃腐酸能夠改良土壤環(huán)境，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)積累，但配施后一定程度上會降低土壤中堿解氮和速效磷等速效養(yǎng)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。同時，黃腐酸的使用會降低土壤脲酶活性，從而影響土壤氮素轉(zhuǎn)化[27-28]，說明黃腐酸會降低土壤中堿解氮和速效磷等速效養(yǎng)分，本研究與該結(jié)果一致。但水田耕作層土壤堿解氮含量顯著高于空白對照組，犁底層與空白對照無顯著差異，這可能是由于本試驗(yàn)水田土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯高于林地和旱田土壤，土壤堿解氮含量取決于土壤有機(jī)質(zhì)的數(shù)量與熟化程度，有機(jī)質(zhì)含量高的土壤往往能夠保持較高的堿解氮含量[29-30]。黃腐酸處理下林地耕作層土壤速效磷含量低于空白對照組，犁底層無顯著差異；水田耕作層土壤速效磷含量低于空白對照組，犁底層無顯著差異；旱田耕作層土壤速效磷含量低于空白對照組，犁底層無顯著差異。陳績等[31]的研究表明，施用黃腐酸鉀會降低土壤速效氮和速效磷含量，陳朝陽等[32]經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)土壤pH 對土壤速效磷含量具有顯著影響且過酸過堿都會降低速效磷含量，土壤呈中性時有效磷含量最高。本試驗(yàn)中黃腐酸處理后土壤速效磷均產(chǎn)生不同程度的降低，速效磷含量的降低一方面與黃腐酸引起的pH降低有關(guān)，pH 的降低使土壤中有效磷減少，另一方面則與實(shí)驗(yàn)測定方法有關(guān)，由于本試驗(yàn)大部分土壤為中性土，因此采取NaHCO3提取—鉬銻抗比色法測定，黃腐酸引起的土壤酸性增加會導(dǎo)致測出來的速效磷含量偏低。黃腐酸處理下林地土壤速效鉀含量均顯著低于空白對照組；水田耕作層與空白對照無顯著差異，犁底層顯著低于空白對照組犁底層；旱田土壤則與空白對照均無顯著差異。本試驗(yàn)中黃腐酸處理后速效鉀含量均呈現(xiàn)不同程度地降低，可能是因?yàn)辄S腐酸施用劑量過高，大量的各類官能團(tuán)對游離的速效鉀產(chǎn)生了吸附作用，將其轉(zhuǎn)化為緩效鉀，同時腐殖酸可與金屬離子絡(luò)合影響金屬離子的可用性，而且其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可能導(dǎo)致金屬結(jié)合位點(diǎn)的類型和數(shù)量分布發(fā)生變化[33-34]，從而降低土壤速效鉀含量。

4.3 生物炭對土壤速效養(yǎng)分的影響

生物炭處理下林地耕作層土壤堿解氮含量低于空白對照組，犁地層無顯著差異；水田、旱田土壤堿解氮與空白對照均無顯著差異。這與呂波[35]等的研究結(jié)果一致，可能是由于生物炭具有很高的C/N 以及不穩(wěn)定碳分解導(dǎo)致氮的固定，從而降低了土壤堿解氮的含量。生物炭處理下林地、水田、旱田土壤速效磷含量均顯著高于空白對照組，增加幅度在20.88%～172.05%之間。由于生物炭自身含有豐富的磷素，添加后不僅會直接提高土壤有效磷的含量，還會促進(jìn)磷酸根在土壤中的溶解[36]。此外，添加生物質(zhì)炭不僅可以帶入大量的磷素，而且其表面的有機(jī)陰離子可以與磷競爭土壤表面吸附位，因此不僅可減少磷的固定，還可促進(jìn)固定態(tài)磷轉(zhuǎn)化成有效磷[37]，從而增加土壤速效磷的含量。生物炭處理下林地、水田、旱田土壤速效鉀含量均顯著高于空白對照組，增加幅度在17.00%～109.54%之間。施加生物炭能夠增加土壤速效鉀含量，一方面可能由于其本身含有大量的鉀元素，另一方面由于其孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的表面積能減少水分的滲透速度，增強(qiáng)土壤對溶液中移動性很強(qiáng)和容易淋失的K+的吸附能力[38-39]，從而增加土壤速效鉀的含量。

4.4 魚塘底泥對土壤速效養(yǎng)分的影響

魚塘底泥處理下林地、水田、旱田土壤速效養(yǎng)分含量均顯著高于空白對照組，堿解氮增加幅度在15.85%～124.13%之間，犁底層增加幅度均顯著高于耕作層；速效磷增加幅度在45.35%～326.18%之間，犁底層增加幅度均顯著高于耕作層；速效鉀增加幅度在6.75%～32.64%之間。施加魚塘底泥后不同土地利用方式下土壤速效養(yǎng)分顯著提高一方面是由于魚塘底泥本身就含有大量的養(yǎng)分，可以成為作物生長寶貴的物質(zhì)來源，能作為有機(jī)肥直接增加土壤的速效養(yǎng)分[40-41]，另一方面魚塘底泥中含有大量的有益微生物，魚塘底泥中的有機(jī)質(zhì)為土壤微生物生長提供了能量和營養(yǎng)基礎(chǔ)，微生物能夠持續(xù)降解礦物質(zhì)氮、有機(jī)磷和礦物質(zhì)鉀，從而增加土壤中的速效養(yǎng)分含量[42-43]。將魚塘底泥用于改良土壤能夠減少漁業(yè)生產(chǎn)廢棄物，并且為工、農(nóng)業(yè)廢物的資源化利用提供參考，減少各類廢棄物對環(huán)境的負(fù)面影響，推動國內(nèi)綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展。