沙壤土條件下減氮配施有機肥對茴香 苗菜土壤養(yǎng)分及產(chǎn)量的影響

1圖分類號：S636.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2025）07-199-07

Effects of nitrogen reduction combined with organic fertilizer on soil nutrients and yield of fennel seedling under sandy loam soil conditions

WANGXiaojun1，MA Tingji2，WANGDongqing2，LIUHua3，MABin

（1.GuyuanBhfdedei;st landBureai iaAcademyofAgricultureandForestrySciences，Yinchuan75oo21，Ningxia，China）

Abstract： Taking the fennel variety MinqinNo.2as the material，through field experiments，six treatments were setup， namely，no nitrogen fertilizer and organic fertilizer as the control（CK）， 0% nitrogen reduction+organic fertilizer（CF）， 100% nitrogen reduction+organic fertilizer（M）， 25% nitrogen reduction+organic fertilizer（MF1）， 50% nitrogen reduction+organic fertilizer（MF2），and 65% nitrogen reduction+organic fertilizer（MF3）.To study the effects of nitrogen reductioncombinedwithorganicfertilizeraplicationonplanthight，iomas（freshmassnddrymass），yield，soilicro bial biomasscarbon/nitrogen contentand soil nutrients of fennel seedlings grownunder sandyloam soil conditions.The results showed thatunder theconditionofapplying equal amountoforganic fertilizer，theplant height，biomass，yield， soilmicrobial biomasscarbon/nitrogencontentandnutrientsoffenelseedlings showatrendoffirstincreasingand then decreasing withtheincreaseof nitrogenreduction.The yieldofMF2treatment was thehighest，which was significantly increased compared with CK，the increase wasnotsignificantcompared with the MFland MF3 treatments，butit was significant compared withother treatments.MF2 treatmentcould significantly increasethecarbonandnitrogen contentof soil microbial biomassinfennel seedlings，while CFtreatmentcould efectivelyimprove thecarbonand nitrogenratioof soil microbialbiomas.Comparedwith CK，MF2treatmentcouldsignificantlyincrease thecontentofsoilorganiccarbon， total nitrogen，totalphosphorus，availablephosphorus，availablenitrogenandandavailablepotassum.Basedontheyield offennel seedlings and various soil indicators，under the conditions of this experiment，reducing nitrogen by 50% combinedwith theapplicationoforganic fertilizeristheoptimalfertlizationtreatment，whichcanprovideascientific basis forsoil and fertilizermanagement in the arid area of central Ningxia.

KeyWords：Fennel seedling;Nitrogen reduction measure;Organic fertilizer; Biomass;Soil nutrients;Yield

寧夏中部干旱區(qū)農(nóng)業(yè)屬典型的一年一熟制旱地農(nóng)業(yè)，降水少但蒸發(fā)強烈，長期以來，傳統(tǒng)的耕作方式使土壤退化嚴(yán)重，病蟲害增加，作物產(chǎn)量和耕地質(zhì)量下降，已成為制約寧夏中部干旱區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要問題之一。氮是茴香生長發(fā)育所必須的營養(yǎng)元素，施用氮肥也是提高茴香苗菜產(chǎn)量的重要手段之一，但施氮過量不僅會加大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入，而且也會引發(fā)一系列環(huán)境問題[2-4。此外，大量未被利用的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素也會隨降雨和灌水進入江河湖泊，造成水體富營養(yǎng)化，影響人們的用水安全[5。因此，減氮配施有機肥是寧夏中部干旱區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向。

減氮配施有機肥既能控制施肥量，又可以提高和維持土壤肥力，確保作物穩(wěn)產(chǎn)豐收。研究表明，減氮配施有機肥不但可以提高作物產(chǎn)量，而且能提高土壤質(zhì)量，改善化肥使用帶來的各種環(huán)境問題。有機肥含有豐富的養(yǎng)分，能改善土壤物理性狀，提高土壤有機質(zhì)含量[-]，施入有機肥后，可以顯著增加土壤中堿解氮、有效磷、速效鉀含量。有機肥中也含有多種生物活性物質(zhì)及菌類，能夠為作物提供各種營養(yǎng)元素，從而促進作物生長，提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)[]。研究表明，減氮配施有機肥可以提高植物對土壤中有機質(zhì)及氮、磷、鉀等礦質(zhì)元素的有效利用[1]。侯萌瑤[13]研究表明，減氮增施有機肥可以促進小麥莖稈和籽粒中磷素的積累，且隨有機肥施用量的增加，小麥籽粒中磷含量也逐漸增加。高乾等[14研究表明，與單施化肥相比，減氮 20% 配施綠肥能使水稻產(chǎn)量提高 6.76% 。丁煥新等[15]研究也表明，與單施化肥相比，減氮 55% 配施有機肥可使水稻增產(chǎn) 9.42% 。鄭亮等研究認(rèn)為，減氮 50% 配施豬糞的土壤中微生物量碳顯著高于單施化肥，但微生物量氮處理間無顯著差異。林治安等研究表明，化肥減少 50% 后作物產(chǎn)量明顯降低。近年來，單施有機肥[18-19]或有機肥與化肥配施[20-21]的試驗研究報道很多，但關(guān)于減氮配施有機肥對作物農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量、土壤微生物量、土壤養(yǎng)分含量影響的研究結(jié)論不盡一致。因此，本研究以茴香苗菜為材料，在寧夏中部干旱區(qū)海原縣開展大田試驗，分析沙壤土中茴香苗菜株高、生物量、產(chǎn)量、土壤微生物量及養(yǎng)分含量對減氮配施有機肥處理的響應(yīng)，為當(dāng)?shù)販p氮配施有機肥技術(shù)的推廣、維持寧夏中部干旱區(qū)土壤可持續(xù)利用提供實踐指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地點位于寧夏中衛(wèi)市海原縣關(guān)橋鄉(xiāng)張灣村，屬于干旱或半干旱地區(qū)，為大陸性季風(fēng)氣候。年平均有效降水為 360mm ，年均蒸發(fā)量為 2200mm 有效降水時空差異較大，多集中在7、8月份。2022年總降水量為 115.26mm ，茴香生育期 （4-9 月）降水量為 68.05mm 。試驗地土壤肥力較低，為沙壤土。 0～40cm 土壤理化性質(zhì)如下：速效氮含量 Ω_w ，后同）為 30.61mg?kg^-1 ，速效磷含量為24.69mg?kg^-1 ，速效鉀含量為 95.68mg?kg^-1 ，全氮含量為 0.14g?kg^-1 ，全磷含量為 0.63g?kg^-1 全鉀含量為18.2g?kg^-1 ，有機質(zhì)含量為 1.21g?kg^-1，pH 為 8.61 ，試驗地前茬為小茴香。

1.2試驗設(shè)計

根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的施肥習(xí)慣，并參考其他文獻(xiàn)中中藥材的用肥量確定本次試驗中化肥和有機肥的用量[22-23]。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置6個處理：CK（不施 有機肥）；CF0 N161kg?hm^-2+9000kg?hm^-2 有機肥，減氮 0%）;M （不施 N+9000kg?hm^-2 有機肥，減氮 100% ）； MF1 （ N120.75kg?hm^-2+9000kg?hm^-2 有機肥，減氮25% ）； MF2（N80.5kg?hm^-2+9000kg?hm^-2 有機肥，減氮 50% ） MF3（N56.35kg?hm^-2+9000kg?hm^-2 有機肥，減氮 65% ）。各處理磷、鉀用量相同，分別為PO536.00kg？hm2， K₂O 105.00kg?hm^-2 ，施用的有機肥所含磷鉀量需計入各處理的總磷鉀中。試驗使用的過磷酸鈣（含 P₂O₅16% ）、硫酸鉀（含 K₂O 50% 和有機肥（為腐熟羊糞，有機質(zhì) ?N，P₂O₅，K₂O 含量分別為 35.6%?2.15%?0.32%?1.52% 全部做基肥，尿素（含 N46%）70% 做基肥， 30% 分2次追施，其中抽臺期追施 20% ，花葉期追施 10% 。試驗小區(qū)長 10m ，寬 5m ，面積 50m²，3 次重復(fù)，小區(qū)間隔1.5m ，試驗區(qū)外設(shè)置 5m 保護行。供試茴香品種為民勤2號（由寧夏農(nóng)林科學(xué)院林業(yè)與草業(yè)研究所提供），種植密度為5萬株 ?667m^-2 。茴香于2022年4月2日播種，4月28日出苗，5月16日茴香抽驀期前測定苗菜產(chǎn)量。其他田間管理與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶保持一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1土壤取樣2022年茴香收獲后在各小區(qū)利用土鉆按五點取樣法采集 0～30cm 耕層土樣，同小區(qū)取樣點土樣同層混合，作為1次重復(fù)，每個樣品3次重復(fù)，田間采集的原狀土用硬質(zhì)塑料盒運回實驗室，進行測試分析。采集的原狀土去除雜質(zhì)后自然風(fēng)干，粉碎后過 1mm 篩，保存樣品，用于測定土壤理化性質(zhì)及微生物量碳、氮含量。

1.3.2土壤養(yǎng)分測定及方法采用重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機碳含量；采用開氏消煮法測定土壤全氮含量；采用硫酸-高氯酸消煮法測定土壤全磷含量；采用NaOH熔融-火焰光度計法測定土壤全鉀含量；采用堿解擴散法測定土壤速效氮含量；采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定有效磷含量；采用乙酸銨浸提-火焰光度計法測定速效鉀含量[24]。測定結(jié)果以風(fēng)干基表示。采用 K₂SO₄ -氯仿熏蒸法測定土壤微生物量碳、氮含量（MBC、MBN）[25]，并計算微生物量碳氮比。

1.3.3茴香農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的測定茴香抽臺期前，每個小區(qū)（邊行除外）選取代表性植株5株，用直尺測量株高（植株主莖最頂端到地面的高度），每個處理3次重復(fù)，最后計算平均值。測量茴香株高的同時隨機在每個小區(qū)取樣5株，取地上部用電子稱測定鮮質(zhì)量，然后將樣品在 105^°C 下殺青30min ，置于 80^°C 恒溫烘至恒質(zhì)量，冷卻至室溫后用電子秤測定干質(zhì)量。根據(jù)單株鮮質(zhì)量和種植密度計算茴香苗菜產(chǎn)量。茴香苗菜產(chǎn)量 （kg?667m^-2）= 單株鮮質(zhì)量 × 種植密度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用MicrosoftExcel2010整理試驗數(shù)據(jù)，采用SPSS20.0軟件進行方差分析和相關(guān)分析（Pear-son），用Duncan法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對茴香苗菜農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

由表1可知，與CK相比，MF2、MF3處理顯著提高了茴香苗的株高及產(chǎn)量，其他處理與CK無顯著差異。隨著施氮量的減少，茴香苗株高呈先升高后降低的趨勢，MF2處理最高，為 91.80cm ，較CK、CF和M處理分別增加了 148.65% ？ 62.39% 和75.69% ；茴香苗菜單株鮮質(zhì)量和干質(zhì)量隨施氮比例的減少均呈先增加后降低的趨勢，且MF3處理最高，分別為 68.23.8.68g^? 株。與CK相比，MF2、MF3處理顯著提高了茴香苗菜產(chǎn)量，其他處理雖也提高了茴香苗菜產(chǎn)量，但與CK差異不顯著，MF2處理產(chǎn)量最高，為 116.77kg?667m^-2 ，較CK、CF和M處理分別增加了 147.03% 、 78.00% 和 107.52% ；其次是MF3處理，為 107.53kg?667m^-2 ，較MF1處理增加了11.86kg?667m^-2 較MF2處理減少了 9.24kg?667m^-2 。說明適宜的施氮比例配施有機肥可以顯著提高茴香苗菜株高和產(chǎn)量，但當(dāng)施氮比例減少超過一定程度后作物的株高和產(chǎn)量均會減少。

表1不同施肥處理對茴香苗菜農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

注：同列不同小寫字母表示各處理間差異顯著 _{（plt;0.05）} 。下同。

Note：Different lowercase letters in the same column indicate significantdifferencesbetweentreatments （plt;0.05） .Thesamebelow.

2.2不同施肥處理對茴香苗菜土壤微生物量碳、氮含量及微生物量碳氮比的影響

由表2可知，減氮配施有機肥對茴香苗菜土壤微生物量碳、氮含量及土壤微生物量碳氮比有一定影響。CK處理土壤微生物量碳、氮含量最低。與CK相比，減氮配施有機肥處理則顯著提高了土壤微生物量碳、氮含量。MF2處理土壤微生物量碳含量較CF、M、MF3處理顯著增加，與MF1處理無顯著差異；MF2處理土壤微生物量氮含量較CF、CK處理增加顯著，與其他處理無顯著差異。土壤微生物量碳、氮含量均隨施氮量的減少先升高后降低。所有施肥處理中，M處理土壤微生物量碳含量最低，為264.32mg?kg^-1"，較CK提高了 67.32% ，僅顯著低于MF2處理，與其他處理無顯著差異。M處理土攘微生物量氮含量高于CF處理，雖低于其他施肥處理，但與其他各施肥處理間無顯著差異?？傮w看來，與CK相比，減氮配施有機肥能顯著增加土壤微生物量碳、氮含量。CF處理土壤微生物量碳氮比最高，為10.81，M處理土壤微生物量碳氮比最低，為7.41。隨施氮量的減少，土壤微生物量碳氮比逐漸降低。

表2施肥對茴香苗菜土壤微生物量碳、氮含量及微生物量碳氮比的影響

Table1 Effectsof differentfertilization treatmentson fennelagronomictraitsandyield

Table2Effectsof fertilizationonsoilmicrobial biomass carbon，nitrogencontentandmicrobialbiomass

2.3不同施肥處理對茴香苗菜土壤養(yǎng)分含量的影響

2.3.1不同施肥處理對土壤有機碳含量的影響由圖1可知，與CK相比，減氮配施有機肥對茴香苗菜土壤有機碳含量影響顯著。隨著施氮量的減少，土壤有機碳含量呈先增高后降低的趨勢，MF2處理最高，為 5.47g?kg^-1 ，較CK處理顯著提高了117.06% ，較M處理提高了 49.86% ，與CF、MF1和MF3處理相比，MF2處理土壤有機碳含量顯著增加，且減氮配施有機肥處理土壤有機碳含量均高于CF處理。說明在等量有機肥的情況下，適當(dāng)減施氮肥有助于提高土壤有機碳含量，且以減氮 50% 配施有機肥處理效果最優(yōu)。

圖1各處理土壤有機碳含量的變化 Fig.1 Changes of soil organic carbon content in each treatment

2.3.2不同施肥處理對土壤全量養(yǎng)分含量的影響由圖2可知，隨施氮量的減少，土壤全氮和全磷含量均呈先升高后降低的趨勢，MF2處理均最高，分別為0.92和 1.10g?kg^-1 ，較CK分別顯著提高了 360.00% 和 323.08% ，較M處理分別顯著提高130.00% 和 66.67% ，與MF1和CF處理相比，MF2處理土壤全氮和全磷含量顯著增加，但與MF3處理相比，MF2處理增加不顯著。土壤全鉀含量MF2處理也最高，為 20.27g?kg^-1 ，較CK顯著增加了 30.35% ，較M處理顯著增加了 17.51% ，與MF1和MF3處理相比顯著增加，與CF處理（19.90g?kg^-1） 相比差異不顯著。說明在等量有機肥施入情況下，減少氮肥施入，對土壤全氮和全磷含量影響較大，且減氮 50% 配施有機肥處理效果較優(yōu)。但減少氮肥施入，對土壤全鉀含量影響無明顯規(guī)律，減氮 0% 和 50% 二者差異不顯著。

圖2各處理土壤全量養(yǎng)分含量的變化

Fig.2Changesof total soil nutrientscontent ineach treatment

響由圖3可知，在等量有機肥條件下，土壤速效氮含量在MF2處理達(dá)到最大，為 49.01mg?kg^-1 ，較CK和M處理分別顯著增加了 218.25% 和 200.12% 較CF和MF1處理顯著增加，與MF3處理差異不顯著。與CK相比，MF2和MF3處理土壤速效磷含量顯著增加，其余處理之間差異不顯著。與CK相比，所有施肥處理土壤速效鉀含量均顯著增加。其中，MF2處理土壤速效磷和速效鉀含量均最高，分別為59.72和 212.51mg?kg^-1， 較CK分別顯著提高了688.90% 和 43.47% ，較M處理分別顯著提高了340.41% 和 20.96% ，同時，MF2處理土壤速效磷和速效鉀含量較CF、MF1和MF3處理均顯著增加。綜上所述，CF、M和MF1處理對土壤速效氮、速效磷含量影響不顯著，對速效鉀含量影響顯著；MF2和MF3處理對土攘速效氮含量影響差異不顯著，但對土壤速效磷和速效鉀含量影響差異顯著。MF2處理各項指標(biāo)均優(yōu)于MF3處理，即減氮 50% 處理優(yōu)于減氮 65% 處理。

2.3.3不同施肥處理對土壤速效養(yǎng)分含量的影

圖3各處理土壤速效養(yǎng)分含量的變化

Fig.3Changesof soil available nutrientscontent ineach treatment

3 討論與結(jié)論

化肥和有機肥均能提高作物產(chǎn)量，改善作物地上部生長狀況[2，且化肥配施有機肥效果更加明顯，其原因是化肥配施有機肥改善了土壤理化性狀，提高了土壤有機碳和氮磷鉀含量，促進了作物生長[27]。Song等[28]研究表明，鹽漬土壤中施用蚯蚓糞可顯著促進植株生物量積累。張正昊[29研究表明，在沙化土壤中添加 20% 牛糞可改善土壤理化性質(zhì)，顯著提高油葵和紫花苜蓿的株高和生物量。本研究結(jié)果表明，在施用等量有機肥的情況下，隨著氮肥施入量的減少，茴香苗菜產(chǎn)量和株高先增加后降低，且MF2處理均最高，這可能是減氮 50% 配施有機肥改變了土壤中氮素的供應(yīng)，使土攘養(yǎng)分能夠平穩(wěn)釋放[3]，同時，也平衡了土壤中的養(yǎng)分，彌補了有機肥的不足，使整個生育期茴香養(yǎng)分供給充足[31-34]，同時也有研究表明，不同化肥和有機肥配施，肥效存在一定差異[35]。本試驗中，在施用等量有機肥時，隨著施氮量的減少，茴香苗菜土壤有機碳、全氮、全磷、速效磷、速效氮和速效鉀含量均呈先增高后降低趨勢，其中MF2處理土壤有機碳、全氮、全磷、速效磷、速效氮和速效鉀含量最高。這與張詩雨的研究一致，同時也表明減氮 50% 配施一定量有機肥可以使更多的養(yǎng)分在土壤中停留和積累，提高土壤養(yǎng)分利用率。

有研究表明，施肥能提高土壤微生物量碳、氮含量，且化肥與有機肥二者配施肥效更加明顯[7]。本試驗中，在施用等量有機肥的情況下，隨著氮肥施入量減少，土壤微生物量碳、氮含量均先升高后降低，減氮 50% 配施有機肥處理（MF2）顯著提高了土壤微生物量碳、氮含量，且明顯高于CF、M、MF1和MF3處理，化肥配施有機肥不僅增加了土壤養(yǎng)分含量，而且也為微生物提供了充足的碳源，使土壤微生物碳、氮含量明顯升高，同時，減氮 50% 配施有機肥有效改善了土壤性質(zhì)，進而促進了土壤中有效菌數(shù)的增加，刺激了土壤微生物的生長和繁殖[，李靜[研究表明，與單施化肥相比，減氮配施有機肥的處理土壤微生物量碳、氮含量顯著提高，這與本研究結(jié)論一致。土壤微生物量碳氮比可以反映土攘中的氮素有效性，氮素有效性與微生物量碳氮比呈反比[4041]，當(dāng)土壤微生物量碳氮比為5時，有利于細(xì)菌和放線菌的生長，當(dāng)土壤微生物量碳氮比為10時，有利于真菌的生長[42]。在本試驗中施用等量有機肥的情況下，隨著施氮量的降低，土壤微生物量碳氮比呈下降趨勢，在減氮 0% 時，土壤微生物量碳氮比最大，為10.81，而減氮 100% 時土壤微生物量碳氮比最低，為7.41，說明減氮配施有機肥處理使土壤中的微生物種類由真菌向細(xì)菌轉(zhuǎn)化，而細(xì)菌增多有利于土壤中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化；并且有研究表明多種細(xì)菌都可以提高土壤中有效氮和有效磷含量[43]。

在本試驗中，減氮 50% 配施有機肥處理茴香苗菜的株高和產(chǎn)量均最高，且該處理的土壤微生物量碳、氮、有機碳、全氮、全磷、速效磷、速效氮和速效鉀含量也最高。綜上所述，減氮 50% 配施有機肥為最佳施肥處理。

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