施用有机肥对棕壤养分及氨基氮含量的影响

杨亚丽，苑举民，李彦东，俞杏珍，石 屹，吴元华，田 雷，

(1.农业部烟草类作物质量控制重点开放实验室，中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.中国农业科学院研究生院，北京 100081；3.江西省烟叶科学研究所，南昌 330025；4.山东临沂烟草有限公司，山东 临沂 276000；5.浙江绍兴市烟草有限公司，浙江 绍兴 312500）

有机肥中不仅含有植物必需的大量元素和微量元素，还含有丰富的有机养分，肥效不但持久，并且能改善土壤理化性状，提高土壤肥力[1]，烤烟生产中增施有机肥可明显改善烟叶香气质，增加烟叶香气量，提高上中等烟比例，增加烟叶产值[2]。应用于烤烟生产中的有机肥主要有堆肥、粪肥、绿肥、秸秆、饼肥等，目前尤以饼肥使用最为广泛，但近年来饼肥肥源缺少，价格上涨，使烤烟种植成本提高，因而，很多研究着眼于其他类型有机肥的研究[3-8]，且多集中于有机肥与化肥配施对烤烟生长发育及烟叶产量和品质的影响，而有关施入不同类型有机肥对土壤中营养物质影响的研究报道较少。另外，王文颖[9]等研究表明，许多没有菌根的维管植物都可以直接吸收可溶性有机氮，特别是小分子的氨基酸。在植物-土壤-微生物循环系统中，氨基酸的变化是动态平衡的。土壤中的游离氨基酸既能被植物直接吸收，也能被土壤微生物所利用。因此研究增施有机肥对植烟土壤中有机质、全氮、总糖、粗脂肪和氨基酸含量的影响对于揭示有机肥培肥土壤，提高烟叶质量的机理具有一定意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料与设计

试验于2009年在沂水县道托乡吴家官庄进行。土壤类型为砂质棕壤，基本农化性状为有机质0.98%，全氮0.066%，C/N 8.66，铵态氮13.67 µg/g，硝态氮 23.27 µg/g，速效磷 40.24 mg/kg，速效钾136.97 mg/kg；有机肥从苑举民[10]试验材料中选取养殖场鸡粪、养殖场猪粪、麦秆、冬牧 70以及豆饼等5种代表性样品，有机肥培养前营养成分含量见表1。

表1 供试有机肥养分含量Table 1 Nutrient contents of organic fertilizer

试验采用田间原位培养与室内淹水培养相结合的方式进行，原位培养于烤烟移栽时（5月22日）开始培养。试验设空白、麦秆、冬牧70、鸡粪、猪粪、豆饼与棕壤混合培养6个处理，3次重复，随机区组设计。有机肥风干后过1 mm筛，秸秆类有机肥按照还田量，粪肥根据生产实践确定使用量，按表2与100 g过2 mm筛的风干土混匀，装入300目的尼龙网袋中，封口；按不同处理，将装好的尼龙网袋埋入两棵烟中间的烟垄，深度10 cm，培养14周后取样，测定有机质、全氮、总糖、粗脂肪及氨基酸含量。

淹水培养试验设空白、麦秆、冬牧70、鸡粪、猪粪、豆饼按表3的用量与棕壤混合培养6个处理。称取40 g土样于60 mL广口瓶中，按纯氮量为200 μg/g加入一定量的有机肥料，加入40 mL蒸馏水，然后盖上瓶盖。3次重复，恒温40 ℃培养14周后取样，用定量滤纸过滤，50 ℃烘干滤纸中的土壤，过60目筛，保存备用。

表2 不同处理每网袋土壤与有机肥用量Table 2 Amount of soil and organic fertilizer of each mesh bag

表3 不同处理广口瓶中土壤与有机肥用量 gTable 3 Amount of organic fertilizer of different treatment in wide-mouth jar

1.2 测定方法

有机质测定：称取通过 60目筛孔的风干有机肥样品0.1～0.2 g，放入干燥的直径约5 cm的硬质试管中；加入0.800 mol/L（1/6 K2Cr2O7）的重铬酸钾标准溶液和浓H2SO4各25 mL。其他操作同土壤有机质的测定方法；全氮含量采用凯氏定氮法测定；总糖采用铁氰化钾比色法，粗脂肪采用福斯自动索式提取系统测定[11-12]；风干样用6N盐酸水解，用日立83550型氨基酸分析仪测定（GB/T 14965—94）氨基酸。

2 结 果

2.1 施用有机肥对棕壤有机质、全氮含量的影响

2.1.1 原位培养对棕壤有机质、全氮含量的影响表4可以看出，与对照相比，加入有机肥后各处理的土壤有机质含量均增加，其中施用猪粪的处理土壤有机质含量增加最多，增施鸡粪、麦秆、冬牧70的处理次之，施用豆饼对土壤有机质影响不大。经过原位培养后，施入猪粪的处理消耗有机质最多；与对照相比，加入猪粪和鸡粪的处理土壤有机质含量高于对照，其他处理略低于对照。

由表5看出，施入有机肥能够增加土壤全氮含量；经过14周原位培养后，各处理全氮含量均有所降低，其中施入猪粪的处理降低最多；其全氮含量顺序为猪粪＞鸡粪＞冬牧70＞对照=麦秆＞豆饼。

表4 原位培养棕壤有机质含量 %Table 4 Contents of organic matters in situ cultivation soil

表5 原位培养棕壤全氮含量 %Table 5 Contents of total nitrogen in situ cultivation soil

2.1.2 淹水培养对棕壤有机质、全氮含量的影响表6看出，按纯氮量为200 μg/g向土壤中加入一定量的有机肥料，淹水培养 14周后，除增施豆饼的处理外，施用麦秆、冬牧70、鸡粪和猪粪的处理均极显著的增加了土壤中的有机质含量。与对照相比，各处理土壤全氮含量都显著的增加，施麦秆的处理土壤全氮含量显著高于其他处理；施鸡粪的处理土壤全氮含量最低，其余处理间差异不显著。

表6 淹水培养棕壤有机质、全氮含量 %Table 6 Contents of organic matters and total nitrogen in waterlogged incubation soil

2.2 施用有机肥对棕壤有机营养成分总量的影响

2.2.1 原位培养对棕壤有机营养成分总量的影响表7看出，与对照相比，原位培养各处理总糖含量均高于对照，其顺序为猪粪＞冬牧 70＞鸡粪＞豆饼＞麦秆，分别为对照的 3.625、3.375、3.25、2.25、1.625倍；各处理粗脂肪含量略高于对照，其中加入麦秆的处理最高，为0.67%；加入猪粪和豆饼的处理最低，均为0.50%；经过原位培养后，加入不同有机肥的处理中土壤酸解氨基酸的含量均有所增加，增加最多的是猪粪，氨基酸含量为1.351 mg/g，增幅达31.8%，其次为麦秆、鸡粪、冬牧70，增加最少的是加入豆饼的处理，含量为1.081 mg/g，比空白高5.48%。

2.2.2 淹水培养对棕壤有机营养成分总量的影响表8看出，经淹水培养后，各处理总糖含量均低于对照，其中加入麦秆的处理总糖含量最高，为0.097%，加入豆饼的处理最低，为0.046%；加入鸡粪与麦秆的处理粗脂肪含量低于对照，其他处理均高于对照，其中豆饼最高，含量为0.113%。经淹水培养后，不同处理的土壤中酸解氨基酸总含量均有所增加，增加比例为18.8%～68.4%，增加最多的为加入麦秆的处理，其次是冬牧70、猪粪、豆饼，最少的是鸡粪。

表7 原位培养后棕壤有机营养成分的含量Table 7 Contents of organic matters in situ cultivation soil

表8 淹水培养后棕壤有机营养成分的含量Table 8 Contents of organic matters in waterlogged cultivation soil

2.3 施用有机肥对土壤氨基酸含量的影响

2.3.1 原位培养对土壤氨基酸含量的影响 表9看出，原位培养后，各处理的胱氨酸和蛋氨酸含量低于对照，加入鸡粪的处理酪氨酸含量高于对照，其他处理酪氨酸含量均低于对照；加入有机肥后，土壤中酸性氨基酸和碱性氨基酸均有所增加，且加入猪粪的处理增加最多；土壤中含硫氨基酸均降低，加入麦秆的处理降低最多。各处理含量最高的是天冬氨酸和谷氨酸，中性氨基酸种类多，所以总量较酸性氨基酸要多。

2.3.2 淹水培养对土壤氨基酸的影响 表10看出，经过淹水培养后，各处理酪氨酸含量低于对照，其他氨基酸含量均高于对照；与对照相比，各处理的4类氨基酸含量均有所增加，增幅最大的是加入麦秆的处理，最小的是加入鸡粪的处理；施入麦秆酸性氨基酸增加率高达73.84%。

2.3.3 施用有机肥对土壤氨基酸各类组分比例的影响 表11、12列出了2种培养方式下各组分氨基酸含量占土壤氨基酸总量的百分数，从表可以看出，经过原位培养和淹水培养，各处理中性氨基酸含量最高，其次是酸性、碱性氨基酸，含硫氨基酸含量最低。与对照相比，培养后各类氨基酸含量变化与氨基酸总量的变化趋势一致，即各类氨基酸组分在氨基酸总量中占有的比例变化不大。

表9 原位培养后土壤氨基酸含量变化 mg/gTable 9 Contents of amino acids in situ cultivation soil

表10 淹水培养后土壤氨基酸含量变化 mg/gTable 10 Contents of amino acids in waterlogged incubation soil

表11 原位培养后各类氨基酸所占比例 %Table 11 Content of each amino acids in situ cultivation soil

表12 淹水培养后各类氨基酸所占比例 %Table 12 Content of each amino acids in waterlogged incubation soil

3 小 结

本研究表明，增施有机肥能够明显增加土壤中的有机质、全氮和氨基酸含量，其中粪肥类有机肥培肥土壤效果最好；原位培养后施入猪粪效果最为明显，与对照相比有机质、全氮和氨基酸含量分别增加6.45%、28.6%和31.8%；加入麦秆的处理经淹水培养后土壤中有机质、全氮和氨基酸总量增加最多，较对照高161%、37.3%和68.4%。培养后，加入有机肥的处理全氮含量高于对照，表明有机肥向土壤中带入了氮素，丰富了土壤中的氮库。各处理含量最高的是天冬氨酸和谷氨酸。培养后，4类氨基酸组分在氨基酸总量中占有的比例变化不大。

原位培养后各处理总糖和粗脂肪含量均高于对照，淹水培养的各处理变化情况不一致，总糖含量低于对照，加入鸡粪与麦秆的处理粗脂肪含量低于对照，其他处理均高于对照。

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