李颖 王竞 李娟 韩慧 孙权

摘要：研究不同类型有机肥发酵常见物料施入农田中，对结球甘蓝生长指标、产量以及土壤养分的影响，通过不同有机物料培肥土壤，达到农业废弃物资源化利用以及更好地提高土壤肥力的目的，为堆肥发酵有机肥料提供科学依据和理论指导。采用随机区组设计进行田间试验，设置6种有机物料以及对照（CK、不添加物料）8个处理，研究商品有机肥发酵常用物料对土壤肥力状况、结球甘蓝生长发育及产量的影响。结果表明，与滴灌肥、其他有机物料处理相比，施加腐殖酸处理对提高土壤有机质、速效养分含量效果更为明显，进而有效增加结球甘蓝产量，提高作物经济效益，其对土壤肥力影响显著，可使土壤有机质含量较对照增加90%，碱解氮含量增加106.3%，速效钾含量增加63.3%，土壤全氮、全磷含量增加11.1%、30.8%，該处理在结球甘蓝成熟期可有效增加叶片SPAD值，即增加叶绿素含量，相较于化肥处理，腐殖酸处理有效增产27.5%，且在经济效益上增加34.0%，产投比最大;而腐熟羊粪处理也可显著增加结球甘蓝产量，但其与腐殖酸处理相比差异不显著，而经济效益差异明显。但在培肥土壤中，腐熟羊粪处理表现一般。

关键词：有机肥发酵;结球甘蓝;腐殖酸;腐熟羊粪;风化煤;有机肥配方

中图分类号： S141  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）10-0268-04

过量施用化学肥料产生的农作物品质下降、土壤质量变差以及农业面源污染已成为当今世界一大公害，迫切需要有机肥料部分替代化肥，以增加土壤有机质含量，改善土壤理化性状，确保农田基础养分含量以及农作物品质与产量。有机肥料对农业生产有极大的积极作用[1]，一方面是由于有机肥料中含有丰富的碳、氮、磷、钾、钙、镁以及微量元素等，包含植物生长所需的营养物质较全面[2]，能有效调节土壤酸碱性，改善土壤结构;另一方面有机肥料的来源广、种类多，可以说有农业和畜牧业的地方，就有丰富的有机物料，把农业与畜牧业废弃物作为肥料资源来处理，使之以新的形态参与生态系统的循环，可有力促进农业可持续发展能力[3]。鉴于传统有机肥具有品质差、施用量大、运输成本高等缺点，目前国内大多通过多种有机物料进行快速好氧发酵生产商品有机肥。由于商品有机肥质量标准规定有机肥的有机质含量必须大于等于45%，有机质含量较低的鸡粪、牛粪等必须通过添加有机碳含量更高的腐殖酸、风化煤、糠醛渣等辅助物料才能达到国家有机肥商品销售标准。因此，通过田间试验验证常见生产商品有机肥的有机物料肥效，对农业生态系统养分循环及其持续发展具有重要的意义。目前，大量研究报道，对土壤增施外源有机物料能提高土壤肥力及土壤团聚体的稳定性、改善土壤物理结构[4-6]。畜禽粪是好氧发酵生产有机肥的主要原料，也是农作物营养元素的来源，施用腐熟羊粪可加快有机物质腐殖化过程，并能显著提高土壤有机碳含量，增加土壤微生物数量及酶活性[7-9]。腐殖酸能与土壤中无机胶体结合形成复合体，对提高土壤肥力以及改善土壤结构、质量等具有重要作用[10-12]。袁丽峰等研究表明，施用腐殖酸可使土壤速效氮、有效磷含量提高，并可提高植株对氮的吸收量，增加蔬菜等作物的产量[13-14]。风化煤为煤矿生产后的废煤，其腐殖酸含量丰富且有多种活性基团，施入土壤后可增加土壤养分含量，改善各土壤团聚体的质量[15-17]。糠醛渣为农业废弃物，同样在农业上被广泛利用，研究发现，糠醛渣是一种酸性有机物质，能够降低土壤pH值和碱化度，并能够增加土壤有机碳含量和保水保肥能力，同时是改良盐碱土的重要改良剂[18-19]。

然而，前人的研究多集中在有机肥料与化肥按一定比例进行有机无机配施方面，对单一肥料以及未腐熟物料在田间施用的研究较少，本试验在宁夏碱性土壤中通过田间试验验证常见生产商品有机肥的有机物料肥效，以明确不同物料对土壤养分含量、作物农艺性状的影响程度，并筛选出最优的有机物料，旨在为寻求合理的有机肥料配方提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

试验地位于宁夏盐池县高沙窝镇，其北邻毛乌素沙地，冬春季沙尘暴较多，导致植被覆盖率为25%～35%。光照资源十分丰富，但作物无霜期较短，昼夜温差较大，年降水量为200～350 mm，是典型的干旱半干旱温带大陆性气候。供试土壤为风沙土，其基本理化性质为有机质含量0.28 g/kg，全氮含量0.18 g/kg，全磷含量0.24 g/kg，碱解氮含量 18.76 mg/kg，速效磷含量5.4 mg/kg，速效钾含量108 mg/kg，全盐含量 0.15 g/kg，pH值8.69，属于强碱性土壤。总体评价，土壤属于6级以下低肥力水平。

1.2 供试有机物料、化肥与作物

供试有机物料：风化煤、腐殖酸购买于内蒙古乌海市;生羊粪为于农户家购买的干羊粪;腐熟羊粪通过干羊粪加菌进行腐熟获得;糠醛渣购买于银川市永宁县。化肥（滴灌肥）采用惠农大量元素水溶性肥料（属于水溶性无机肥料），N、P2O5、K2O含量之和≥50%。

供试作物：“京育一号”结球甘蓝穴盘苗。

1.3 试验方法

本试验采用随机区组设计，设8个处理（表1），2次重复。进行田间翻耕、泡田，划分小区，其中每垄为一个小区，垄长9 m，宽1.4 m，高0.3 m，小区面积为12.6 m2，起垄后覆膜，在5月中旬左右每垄栽种3行结球甘蓝穴盘苗。有机物料全部基施，铺双滴灌带，根据作物生育期，每个处理追施滴灌肥，共750 kg/hm2，病虫防治、杂草防除等农艺措施统一田间管理，7月中旬收获结球甘蓝。

1.4 采样与指标测定

1.4.1 样品的采集与预处理 采用五点取样法取土样，取各处理0～20 cm土层的土壤，带回实验室。在常温避光条件下风干，去除杂物，用分样板将土样混合均匀，再按1/2的比例分取样品，研磨，过1.00 mm筛的土样用于测定pH值以及全盐、速效养分含量，而过0.25 mm筛的土样用来测定有机质、全氮、全磷含量。

在作物各生育时期，每个小区采集长势基本相似的植株10株，带回实验室。将植株洗干净并快速擦干，称其鲜质量。剪下根部，测定根长、根体积及根表面积，随后用报纸包裹植株地上部，放入烘箱，在105 ℃条件下杀青15 min，然后在 70 ℃ 条件下烘干至恒质量，称量干质量。

1.4.2 样品的相关指标测定

1.4.2.1 土壤的化学性质测定 土壤pH值采用雷磁 PHS·3G 酸度计测定;全盐含量采用DDS-11电导率仪测定;有机质含量采用重铬酸钾外加热法测定;碱解氮含量采用碱解扩散法测定;有效磷含量采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定;速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定;全氮含量采用半微量凯氏定氮法测定;全磷含量采用钼锑抗比色法测定[13]。

1.4.2.2 植株指标测定 植株全氮含量采用凯氏定氮法测定;全磷含量采用钼锑抗比色法测定;全钾含量采用火焰光度计测定。

在作物的苗期、营养生长期、成熟期进行数据采集，用SPAD-502叶绿素仪测定叶绿素含量;用钢卷尺测定叶长、叶宽、有效叶片数，并计算叶面积;用根系扫描仪测定根表面积、根体积及根长。作物成熟后进行实收测产。

1.5 统计分析

采用Excel 2010软件进行数据整理和作图，采用SPSS 17.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤肥力的影响

由表2可知，供试土壤有机质含量较低，处于低肥力水平，其中腐殖酸处理土壤中的有机质含量最大，达1.38 g/kg，显著高于其余施肥处理，腐熟羊粪、化肥处理的有机质含量显著高于对照处理，但是二者之间没有显著差异，说明有机物料可以增加土壤有机质含量，而化肥也可在一定程度上增加土壤有机质含量。腐殖酸处理土壤的碱解氮含量也较高，较对照增加106.3%，同样显著高于其他施肥处理，腐熟羊粪、糠醛渣处理土壤碱解氮含量与对照无显著差异，显著高于化肥、风化煤、糠醛渣+腐熟羊粪处理，但是它们之间差异不显著，风化煤处理与糠醛渣+腐熟羊粪处理无显著差异。腐熟羊粪、风化煤处理的土壤有效磷含量较高，与对照相比，增加42.6%、35.0%，而化肥、糠醛渣+腐熟羊粪处理的土壤有效磷含量与对照相比无显著差异。施腐殖酸处理的土壤速效钾含量高于其他处理，且较对照增加63.3%。腐殖酸处理的土壤全氮含量与其他处理相比显著增加，且比对照增加111%。综上所述，腐殖酸处理可有效提高土壤有机质含量，增强土壤肥力。

2.2 不同处理对植株生长指标的影响

2.2.1 不同处理对植株叶面积的影响 由图1可知，在苗期，化肥处理的植株叶面积最大，且显著高于其他处理。与对照相比，腐殖酸、生羊粪、腐熟羊粪处理的植株叶面积差异不显著。在连作期与结球期，化肥处理的植株葉面积仍为最大值，且显著高于其他处理，说明施化肥可明显增加植株叶面

积。有机物料处理在连作期，两两之间没有显著差异，而在结球期，糠醛渣+腐熟羊粪处理与对照相比，植株叶面积增加19.5%，其余处理表现一般。

2.2.2 不同处理对植株根长、根体积、根表面积的影响 根系是植物与外界环境之间进行物质和养分交换的主要器官。由表3可知，在不同处理中，不施肥处理的根长显著高于其他处理。风化煤、糠醛渣+腐熟羊粪处理的植株根体积除与对照差异不显著外，与其他处理差异显著。与其他处理相比，糠醛渣+腐熟羊粪处理可显著增加植株根系的表面积，较对照显著增加2.6%，而风化煤、糠醛渣处理与对照相比无显著差异。总体来说，风化煤、腐殖酸、糠醛渣和糠醛渣+腐熟羊粪处理与对照相比对根长、根体积、根表面积的促进效果较明显。

2.2.3 不同处理对植株SPAD值的影响 由表4可知，在苗期，腐熟羊粪处理的结球甘蓝叶片SPAD值最高，与其他处理之间存在显著差异，腐殖酸、生羊粪处理下SPAD值次之，但与CK相比无显著性差异，其他处理下结球甘蓝叶片SPAD值与CK相比显著降低;在连作期，腐殖酸、腐熟羊粪、生羊粪处理的结球甘蓝叶片SPAD值较高;在成熟期，腐殖酸处理下结球甘蓝叶片的SPAD值最高，与对照相比显著增加了 30.4%，而腐熟羊粪、生羊粪、风化煤处理之间差异不显著。综上所述，腐殖酸处理的叶片SPAD值随着结球甘蓝的成熟明显增加。

2.2.4 不同处理对植株全氮、全磷、全钾的影响 由表5可知，与对照相比，除生羊粪、糠醛渣处理外，其他处理植株体内全氮含量均无显著性差异，生羊粪处理显著减少33.8%，而糠醛处理显著增加30.6%;与化肥处理相比，除生羊粪处理植株体内全氮含量显著减少35.0%外，其他处理均无显著性差异;腐熟羊粪处理比生羊粪处理的全氮含量显著增加 731%。与对照相比，风化煤处理全磷含量显著增加548%，其他有机物料处理均无显著性差异;与化肥处理相比，各有机物料处理全磷含量均有显著性差异，且均减少;与生羊粪处理相比，腐熟羊粪处理全磷含量显著增加了1.5%。各处理全钾含量与空白对照相比均存在显著性差异，其中腐殖酸、糠醛渣处理减少，其他处理均升高;与生羊粪处理相比，腐熟羊粪处理全钾含量显著减少13.4%。

2.3 不同处理对植株产量及经济效益的影响

由表6可知，腐殖酸、腐熟羊粪处理可显著增加甘蓝产量，且产量均较高，其他有机物料处理均低于单施化肥处理，具体表现为腐殖酸、腐熟羊粪处理分别比CK增产137.0%、136.1%，比单施化肥处理增产27.5%、27.0%，且在经济效益上，两者比单施化肥处理分别增加150.3%、138.9%，尽管2处理产量差异不显著，但两者成本不同，因此经济效益差异明显。单施腐殖酸处理的产投比最高，高达6.69，而其他有机物料处理下产投比均低于化肥处理。糠醛渣处理下产量最低，比CK减产24.7%，可能是由于糠醛渣能够有效改善土壤结构、质量，但本身的养分含量较低，作物吸收不到养分，因此出现减产现象。

3 讨论

土壤是碳的重要储层，维持土壤有机碳含量对维持土壤肥力、生产力和质量至关重要[21]。本研究中，施用腐殖酸明显改善了土壤养分状况，提高了当地土壤的有机质含量和速效养分含量，整体与其他处理之间达到显著差异，这与叶协锋等的研究成果[22]相同。腐殖酸增加土壤有机质含量的原因一方面是直接作用，腐殖酸是经过微生物分解动植物遗骸发生化学反应而累积的一类有机物质，可以有效提高土壤的保水保肥能力，改善土壤结构，提升土壤肥力;另一方面是间接作用，腐殖酸为土壤微生物提供碳源，使微生物数量增加，土壤酶活性增强，进而间接地增加有机质含量[23]。化肥、腐熟羊粪处理可显著提高土壤有机质的含量，与前人关于不同有机物料培肥土壤的研究结果[2，20，24-25]一致。

无机肥料肥效快，有效氮的释放比有机肥料迅速，有机肥料有效氮的释放需要经过一系列的化学过程，导致单施有机肥料氮素利用率较低[26]，本试验得到相似的结论。在本试验中，与对照相比，腐殖酸处理显著增加土壤全氮含量，而风化煤、腐熟羊 粪+ 糠醛渣处理均使土壤全氮、碱解氮含量有所降低，可能是由于风化煤作为煤矿生产的废煤，有着丰富的腐殖酸，适宜改善土壤结构，不能增加土壤养分;而腐熟羊粪+糠醛渣处理对于土壤的化学作用仍需进一步研究。另外腐熟羊粪可培肥地力，增加土壤有机质含量，有效地释放出固定在土壤中的磷，进而显著增加土壤中的有效磷含量。这与秦嘉海等研究的结论[27]相符。土壤中的碱解氮含量可反映土壤中氮素的供应情况，施用风化煤的土壤碱解氮含量有所下降，可能是由于风化煤中的总腐殖酸含量达到63%，有大量的活性基团，对土壤改良有很大的影响，进而促进作物吸收土壤中的氮素，减少氮的固定。

土壤肥力的综合反映是作物产量，不同施肥处理对土壤肥力的影响必然会反映到产量的变化上[28]。大量研究表明，有机物料的合理施用能够提高作物产量，康宗利等研究表明，长期施用腐殖酸肥料，番茄的叶绿素含量增加14%，产量增加29.1%[29];周保等的研究表明，施用腐殖酸有机肥能够显著增加菜豆的产量[30];刘兰兰等研究表明，腐殖酸对甘薯、生姜有差异较显著的增产效果[31]。本试验中，与对照或滴灌肥处理相比，施用腐殖酸不仅能够有效提高结球甘蓝的产量，而且能够提高土壤有机质含量，更好地培肥地力，与以上研究结论相符。

4 结论

综上所述，与滴灌肥、其他有机物料处理相比，添加腐殖酸的处理对提高土壤有机质含量以及速效养分含量效果较为明显，进而有效提高结球甘蓝产量及作物经济效益。施用化肥可促进结球甘蓝叶片的增大，而要促进结球甘蓝根表面积的增大，可施用糠醛渣+腐熟羊粪。糠醛渣处理可显著增加结球甘蓝全氮含量，糠醛渣+腐熟羊粪处理可有效增加结球甘蓝的全磷含量，而化肥处理显著增加作物的全钾含量。在提高甘蓝经济效益方面，适当添加腐殖酸处理，可增加作物产投比。

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