桐粕基生物有机肥对几种旱地土壤钾素养分状况的影响

刘华中，熊荣方，周毅峰

(湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北恩施445000)

油桐(Vernicia fordii(Hem sl.)Airy－Shaw)属大戟科油桐属，落叶乔木，是我国特有的经济林木，在我国至少有千年以上的栽培历史，它与油茶、核桃、乌桕并称我国四大木本油料植物，可提炼桐油.桐籽饼粕是榨取桐油后的副产品，其蛋白质含量为36.29% ～45%，是一种优良的植物蛋白质资源.但因桐籽饼粕中含有鱼精蛋白、新二萜类酯(12－O－棕榈酰基－l3－O－乙酰基－16羟基佛波醇和12－O－棕榈酰基－4－4B－羟基佛波醇－l3－醋酸酯等)、皂甙和清蛋白等对人畜有毒的化合物［1］，长期以来这部分资源大部分被当作废弃物丢弃，不仅没有发挥其资源的价值，而且还给环境造成了很大压力.以粗蛋白降解菌对桐籽饼粕进行降解处理，以此可开发各种生物有机肥［2］.本试验以蛋白质降解菌将桐籽饼粕进行降解腐熟后加入解钾菌制成生物有机肥，在室内培养条件下研究其对土壤不同形态钾的影响，一方面为桐粕基生物有机肥的使用提供理论依据，另一方面也为桐籽饼粕的无害化处理找到相应的途径.

1 试验材料与方法

1.1 供试土壤

供试三种旱地土壤样品采自湖北省恩施市郊区，是恩施市郊区较为典型的旱地土壤类型.其中，A土样为发育于红砂岩的黄红壤，B土样为发育于石灰岩的石灰性土壤，C土样为发育于紫色页岩的紫色土.

将采回的土壤样品在干净的白纸上平摊成薄层，置于室内阴凉、通风且未堆放肥料、无挥发性物质和灰尘的地方风干.在土样风干过程中，随时将大土块捏碎，并及时拣去动植物残体如植物的根、茎、叶、虫体和石块、结核等.将风干后的土样倒在专用土壤制样的磨盘上，用木锤、木棒等工具将土壤磨碎，并使之全部通过1 mm孔径的土样筛.

1.2 供试菌种与生物有机肥

供试菌种:试验中使用的解钾菌dk8由本课题组筛选［2］.

供试生物有机肥:试验中采用的桐籽饼粕由湖北省来凤县四海有限公司提供，利用本课题组筛选的DBTM1和DBTM6菌种进行桐籽饼粕的降解腐熟［3］，然后加入解钾菌dk8混匀后制粒而成.

1.3 试验设计

试验对每种土壤设置9个处理，每个处理重复4次.每个处理称取100 g土壤样品置于150 mL三角瓶中，将三角瓶编号后按表1试验方案进行处理.

将三角瓶中的土壤样品、钾矿粉或生物有机肥等全部混合均匀后，各处理加去离子水至田间持水量(田间持水量用供试土样另行测定得到)，用封口胶封口后在室温下培养100 d.将培养后的土样取出，摊成薄层，在室内通风处风干，磨碎后过1 mm土样筛，装于塑料袋中供分析测定用.

1.4 测定方法

1.4.1 土壤速效钾质量分数的测定 采用NH4OAc浸提，火焰光度法进行测定［4］.称取通过1 mm筛孔的风干土5.00 g于100 mL三角瓶中，加入1mol·L－1NH4OAc溶液50mL，塞紧橡皮塞，振荡30 min，用干的普通定量滤纸过滤.滤液盛于小三角瓶中，同钾标准系列溶液一起在火焰光度计上测定.

1.4.2 土壤缓效钾质量分数的测定 采用1 mol·L－1热HNO3浸提，火焰光度法进行测定［4－7］.称取通过1 mm筛孔的风干土样2.500g于大的硬质试管中，加入1mol·L－1HNO325mL，管口加一弯颈小漏斗，将8个大试管置于铁丝笼中，放入油浴锅内加热煮沸10 min(从沸腾开始准确计时)取下，稍冷，趁热过滤于100 mL容量瓶中，用0.1 mol·L－1HNO3溶液洗涤土样和试管4次，每次用10 mL，冷却后定容，在火焰光度计上直接测定.从1 mol·L－1HNO3浸提的酸溶性土壤钾质量分数减去土壤速效钾质量分数即为土壤缓效钾质量分数.

表1 试验方案设计Tab.1 The test design

2 结果与分析

2.1 供试土壤基本理化性状的分析测定结果

供试土壤的基本理化性状列于表2.由表2可以看出，三种旱地土壤中，A、B两种土壤的速效钾质量分数较低且相差不大，而发育于紫色页岩的C土壤，由于其有机质质量分数较高，同时受母质的影响，土壤速效钾质量分数则明显高于A、B两种供试土壤.

表2 供试土壤的基本理化性状Tab.2 The characterization of tested soil

表3 土壤速效钾质量分数测定结果Tab.3 Determination of available potassium results

2.2 生物有机肥对旱地土壤速效钾的影响

对三种旱地土壤样品各处理土壤速效钾质量分数进行分析测定，测定结果列于表3.对A、B、C三种土壤速效钾测定结果进行方差分析，其 F 值分别为 312.5、312.9、159.3，均大于其 Fcrit，进一步采用SSR法对三种土样速效钾测定结果进行多重比较，结果见图1.从图1可以看出，与对照处理1相比较，将土壤灭菌后接种解钾菌dk8，A、B两土壤不添加钾矿粉的处理2土壤速效钾均显著增加，添加了钾矿粉的处理3土壤速效钾则无明显变化;而C土壤不添加钾矿粉的处理2土壤速效钾无明显变化，添加了钾矿粉的处理3土壤速效钾则显著增加.将解钾菌dk8直接接种到未灭菌的三种土壤，无论是否添加钾矿粉(处理4、5)，土壤速效钾均无明显变化.可见，在有其他种群微生物存在的条件下，解钾菌解钾能力受到了抑制，而只有在灭菌的土壤中，解钾菌成为土壤中的优势微生物种群，其解钾能力才可能得到发挥，且该能力与土壤本身的速效钾水平及是否添加钾矿粉有关.

三种土壤添加生物有机肥均能极显著增加土壤速效钾.与对照处理1相比较，添加生物有机肥(处理6、7、8、9)后，A、B、C 三种土样的土壤速效钾质量分数分别增加 140.4% ～165.5%、114.7% ～129.2%、67.4%～71.5%，土壤速效钾质量分数最低的A土壤增加最多，而土壤速效钾质量分数最高的C土壤增加则较少，表明该生物有机肥对土壤速效钾的影响与土壤本身的速效钾供给水平有关.

三种土壤添加生物有机肥的同时添加钾矿粉，灭菌处理(处理7)与未灭菌处理(处理9)土壤速效钾无明显变化，在未添加钾矿粉的两个处理中(灭菌处理6、未灭菌处理8)结果亦基本相同，表明在添加生物有机肥后，解钾菌种群在土壤中已占优势，而其他微生物种群则对解钾菌的解钾能力不会产生影响.

添加生物有机肥，无论土壤是否灭菌，对于土壤速效钾质量分数较低的A土壤，添加钾矿粉的处理与未添加钾矿粉的处理(处理8与处理6比较、处理9与处理7比较)土壤速效钾均显著增加，而对于土壤速效钾质量分数较高的B、C土壤，添加钾矿粉的处理与未添加钾矿粉的处理对土壤速效钾的变化没有显著影响.表明只有在土壤速效钾本身较低的土壤中添加钾矿粉才能更好地发挥生物有机肥的效果，当土壤速效钾本身较高时，在土壤中添加钾矿粉对生物有机肥的肥效则没有明显的效果.

2.3 生物有机肥对旱地土壤缓效钾的影响

对三种旱地土壤样品各处理土壤速效钾质量分数进行分析测定，测定结果列于表4.对A、B、C三种土壤缓效钾测定结果进行方差分析，其F值分别为12.0、24.8、22.0，均大于其Fcrit，进一步采用SSR法对三种土样缓效钾测定结果进行多重比较，结果见图2.从图2可以看出，与对照处理1相比较，在土壤中直接接种解钾菌dk8，A、C两土壤缓效钾略有减少，而B土壤缓效钾则略有增加，解钾菌对土壤缓效钾水平影响并不明显.三种土壤添加生物有机肥后，A、B两土壤除A土壤的处理9外，土壤缓效钾均显著或极显著降低，C土壤除处理6外，土壤缓效钾均显著增加.结合添加生物有机肥后土壤速效钾的变化趋势不难推出，在土壤速效钾供给水平较低的土壤中，添加生物有机肥后促进了土壤缓效钾向速效钾的释放，而在土壤速效钾供给水平较高的土壤中，速效钾的增加则主要依靠生物有机肥中的解钾菌对难溶性矿物态钾的分解释放.

图1 不同处理对三种旱地土壤速效钾的影响Fig.1 The effects of variable treatments to the contents of available potassium in three tested soil from dry land

图2 不同处理对三种旱地土壤缓效钾的影响Fig.2 The effects of variable treatments to the contents of slowly available potassium in three tested soil from dry land

表4 土壤缓效钾质量分数测定结果Tab.4 Determination of slowlyavailable potassium results

3 结论

1)土壤中添加生物有机肥能极显著增加土壤速效钾水平，土壤速效钾增加的数量与土壤本身的速效钾供给水平有关，土壤速效钾供给水平低的土壤增加最多，土壤速效钾供给水平高的土壤增加则较少.

2)无论土壤是否灭菌，添加生物有机肥对土壤速效钾无显著影响，表明添加生物有机肥后土壤中的解钾菌种群已占优势，而其解钾能力不受其他微生物种群的影响.

3)将解钾菌直接接种于未灭菌的土壤，解钾菌的解钾能力受其他微生物种群的影响，其解钾能力受到抑制;但将解钾菌直接接种于灭菌的土壤，解钾菌成为了土壤中的优势微生物种群，其解钾能力才可能得到发挥，且该能力与土壤本身的速效钾水平及是否添加钾矿粉有关.

4)土壤添加生物有机肥后土壤缓效钾的影响与土壤速效钾供给水平有关，在土壤速效钾供给水平较低的土壤中，添加生物有机肥促进了土壤缓效钾向速效钾的释放，土壤缓效钾水平降低，而在土壤速效钾供给水平较高的土壤中，添加生物有机肥后依靠生物有机肥中的解钾菌对难溶性矿物态钾的分解释放，土壤速效钾和缓效钾水平同步增加.

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