不同有机物配施化肥对植烟土壤腐殖质碳的影响

刘 敏，杨永锋，陈红丽

(河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002)

不同有机物配施化肥对植烟土壤腐殖质碳的影响

刘 敏，杨永锋*，陈红丽

(河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002)

探讨了不同有机物配施化肥对植烟土壤腐殖质碳的影响，旨在为衡量和评价不同有机物对植烟土壤质量和肥力的影响提供科学依据。结果表明，与单施化肥(T1)处理相比，总体上腐熟麦秸秆(T2)、生物炭(T3)、芝麻饼肥(T4)、牛粪(T5)配施化肥处理土壤腐殖质总碳、富里酸碳、胡敏素碳的含量均有不同程度升高，增幅分别为13.71%、9.31%、12.57%、28.10%,24.35%、6.30%、13.73%、14.80%,10.93%、16.11%、3.96%、26.27%，另外，T2、T4、T5处理土壤胡敏酸碳含量增加，增幅分别为10.56%、66.14%、103.93%；T4、T5处理土壤胡/富分别提高32.20%、63.93%，PQ(胡敏酸在腐殖酸中所占的比例)分别提高22.96%、48.95%。综上，有机物配施化肥能改善土壤腐殖质碳组分,牛粪配施化肥处理效果最好，生物炭表现最差。

有机物； 腐殖质碳； 胡敏酸碳； 富里酸碳； 胡敏素碳； PQ； 胡/富

目前，化肥的过度施用造成土壤有机质含量降低、微生物数量下降、土壤碱化，导致土壤质量下降[1]。而畜禽类粪便、秸秆等有机养分利用率很低，只有34%[2-3]，不仅造成资源浪费，也造成了环境污染。尽可能提高各类资源的利用率，降低农业生产成本，提高农产品质量和市场竞争力，已成为提高烟草行业综合生产能力的当务之急[4]。

土壤肥力状况与土壤有机质含量及其组分相关，腐殖质是土壤有机质存在的主要类型，占土壤有机质总量的85%～90%，能促进烤烟迅速吸收土壤养分，促进烤烟根系生长，同时也是烟叶所需营养物质的重要来源,对烟叶的品质有较大影响[5-6]。

目前，关于有机物对土壤腐殖质的影响研究主要集中于单一有机物。史振鑫等[7]在吉林通过盆栽试验研究表明，牛粪配施化肥能提高土壤腐殖质各组分碳含量。刘军等[8]研究表明，秸秆还田能显著提高棉田土壤富里酸、胡敏酸、胡敏素含量及胡/富、PQ(胡敏酸在腐殖酸中所占的比例)，改善土壤腐殖质质量。王墨浪等[9]通过盆栽模拟发现，饼肥配施化肥可增加土壤微生物数量，加快土壤腐殖化，增加土壤腐殖质活性成分。目前，关于多种有机物对土壤腐殖质的影响研究鲜有报道。为此，探讨有机物配施化肥对植烟土壤腐殖质碳的影响，为改善植烟土壤腐殖质碳组分以及合理施肥提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及供试材料

2014—2015年连续2 a在河南农业大学科教园区进行小区定位试验。供试土壤为褐土，碳氮比为7.25%，腐殖质总碳含量为4.73 g/kg，碱解氮含量为136.40 mg/kg，速效磷含量为29.82 mg/kg，速效钾含量为254.10 mg/kg 。

供试烤烟品种为NC7。供试腐熟麦秸秆为2013年舞阳当地麦秸秆发酵而成，生物炭、芝麻饼肥、牛粪均来自河南正辉肥业有限公司，其全碳含量分别为217.00、142.10、241.80、208.70 g/kg。供试化肥为烟草专用复合肥(N∶P∶K=1∶1∶2)，购自河南平顶山市烟草专用复合肥厂。

1.2 试验设计

试验于2014年5月开始，每年施肥情况相同，共设置5个施肥处理，T1：化肥330 kg/hm2；T2：化肥330 kg/hm2+腐熟麦秸秆 835.65 kg/hm2；T3：化肥330 kg/hm2+生物炭1 276.20 kg/hm2；T4：化肥330 kg/hm2+芝麻饼肥750.00 kg/hm2；T5：化肥330 kg/hm2+牛粪868.95 kg/hm2。每个处理3个重复，小区面积为253 m2，每个小区植烟380株(株行距为50 cm×110 cm)，采用穴栽。肥料施入穴内，与土壤混合均匀，均匀浇水后沉降1周，松土。从烤烟移栽后开始至移栽后90 d每隔15 d采用5点取样法取土样(0～20 cm土层根下土壤)1 kg，采用4分法缩合分成250 g备用，并做好标记。采用当地优质烟叶生产技术进行大田管理。

1.3 测定项目及方法

土壤腐殖质组分的测定参照文献[10]。腐殖质总碳、腐殖酸碳(胡敏酸碳和富里酸碳含量之和)、胡敏酸碳含量的测定均采用重铬酸钾—外加热法；富里酸碳含量=腐殖酸碳-胡敏酸碳，胡敏素碳=腐殖质总碳-腐殖酸碳，胡/富=胡敏酸碳/富里酸碳，PQ=胡敏酸/(胡敏酸+富里酸)。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2013及DPS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同有机物配施化肥对植烟土壤腐殖质总碳含量的影响

由图1可知，不同有机物配施化肥处理植烟土壤腐殖质总碳含量介于5.11～9.79 g/kg。与单施化肥的T1处理相比，除烤烟移栽后90 d，其余各生育时期T2、T3、T4、T5(移栽后30、60 d除外)处理植烟土壤腐殖质总碳含量均增加。整个调查期间，T2、T3、T4、T5处理植烟土壤腐殖质总碳平均含量分别较T1处理增加了13.71%、9.31%、12.57%、28.10%，即各处理土壤腐殖质总碳平均含量表现为T5>T2>T4>T3>T1。其中，增幅最大的是烤烟移栽后75 d，此时T2、T3、T4、T5处理土壤腐殖质总碳含量均极显著高于T1处理，以T4处理最高，其较T1处理增加了72.76%。上述结果表明，不同有机物配施化肥处理对植烟土壤腐殖质总碳含量的影响有较大差异，但总体上均能提高植烟土壤腐殖质总碳含量，以牛粪配施化肥处理效果最优，腐熟麦秸秆和芝麻饼肥处理次之。

2.2 不同有机物配施化肥对植烟土壤腐殖质各组分碳含量的影响

2.2.1 胡敏酸碳含量 由图2可知，不同有机物配施化肥处理植烟土壤胡敏酸碳含量介于0.06～1.95 g/kg。与T1处理相比，总体上，各生育时期T4、T5处理土壤胡敏酸碳含量均增加，而T2处理仅烤烟移栽后60、90 d增加，T3处理总体上降低。整个调查期间，T2、T3、T4、T5处理土壤胡敏酸碳平均含量分别较T1处理增加了10.56%、-28.90%、66.14%、103.93%，各处理土壤胡敏酸碳含量表现为T5>T4>T2>T1>T3。其中，总体上，增幅最大的是烤烟移栽后60 d，此时T4、T5处理土壤胡敏酸碳含量均极显著高于T1处理，以T5处理最高，其较T1处理增加了174.60%。表明牛粪、芝麻饼肥配施化肥施入土壤后易腐解，从而提高土壤胡敏酸碳含量，尤其是牛粪；而腐熟麦秸秆施入一段时间后才能提高土壤胡敏酸碳含量；生物炭配施化肥对胡敏酸碳含量无积极作用。

不同大、小写字母分别表示同一时期不同处理之间差异极显著(P<0.01)、显著(P<0.05)，下同图1 不同施肥处理植烟土壤腐殖质总碳含量

图2 不同施肥处理植烟土壤胡敏酸碳含量

2.2.2 富里酸碳含量 由图3可知，不同有机物配施化肥处理植烟土壤富里酸碳含量介于0.77～3.02 g/kg。与T1处理相比，除烤烟移栽后60、90 d，T2处理植烟土壤富里酸碳含量均极显著增加。整个调查期间，T2、T3、T4、T5处理植烟土壤富里酸碳平均含量分别较T1处理增加了24.35%、6.30%、13.73%、14.80%，即各处理土壤富里酸碳含量表现为T2>T5>T4>T3>T1。其中，增幅最大的是烤烟移栽后45 d，此时T2、T3、T4、T5处理土壤富里酸碳含量均极显著高于T1处理，以T3处理土壤富里酸碳含量最高，其较T1处理提高了389.76%。表明腐熟麦秸秆、牛粪、芝麻饼肥配施化肥施入土壤能促进土壤富里酸碳含量增加，尤其是腐熟麦秸秆；而生物炭对土壤富里酸碳含量的提高作用不明显。

2.2.3 胡敏素碳含量 由图4可知，不同有机物配施化肥处理植烟土壤胡敏素碳含量介于3.30～7.01 g/kg。与T1处理相比，除烤烟移栽后60、90 d，T3、T5处理土壤胡敏素碳含量均极显著增加。整个调查期间，T2、T3、T4、T5处理土壤胡敏素碳平均含量分别较T1处理增加了10.93%、16.11%、3.96%、26.27%，即各处理土壤胡敏素碳含量表现为T5>T3>T2>T4>T1。其中，增幅最大的是烤烟移栽后75 d，此时T2、T3、T4、T5处理土壤胡敏素碳含量均极显著高于T1处理，以T5处理最高，其较T1处理增加了93.52%。表明有机物配施化肥能增加植烟土壤胡敏素碳含量，牛粪效果最优，生物炭次之，芝麻饼肥效果不明显。

综上分析发现，不同有机物配施化肥处理植烟土壤中腐殖质各组分碳含量均以胡敏素碳含量最高。其中，T1、T2、T3处理植烟土壤腐殖质各组分碳含量表现为胡敏素碳>富里酸碳>胡敏酸碳；T4、T5处理土壤胡敏酸碳与富里酸碳含量在烤烟生育期内交替变化。

图3 不同施肥处理植烟土壤富里酸碳含量

图4 不同施肥处理植烟土壤胡敏素碳含量

2.3 不同有机物配施化肥对植烟土壤腐殖质组成的影响

由图5和图6可知，不同施肥处理植烟土壤胡/富与PQ的变化趋势基本一致，T2、T5处理土壤胡/富和PQ均呈先增加后降低然后又增加的变化趋势，T1处理土壤胡/富和PQ均呈先增加后降低然后又增加又降低的变化趋势，T3、T4处理土壤胡/富和PQ总体上均呈先降低后升高然后又降低的变化趋势。与T1处理相比，烤烟移栽45 d之前，仅T4、T5处理土壤胡/富和PQ增加；烤烟移栽45 d之后，T2、T3处理土壤胡/富和PQ才有所增加。整个调查期间，T2、T3、T4、T5处理土壤胡/富分别较T1处理增加了-23.13%、-42.90%、32.20%、63.93%，PQ 分别较T1处理增加了-7.73%、-27.57%、22.96%、48.95%。其中，增幅最大的是烤烟移栽后60 d ，T2、T3、T4、T5处理土壤胡/富分别较T1处理增加了116.18%、83.28%、89.74%、238.29%，PQ分别较T1处理增加了72.94%、50.01%、48.18%、127.25%，差异均达到显著水平(P<0.05)。表明牛粪、芝麻饼肥配施化肥施入土壤使植烟土壤质量提高，腐熟麦秸秆、生物炭与化肥配施提高土壤供肥能力需一段时间之后，且总体效果不好。

图5 不同施肥处理植烟土壤胡/富比值

图6 不同施肥处理植烟土壤PQ值

3 结论与讨论

腐殖质为土壤有机质的主体，与土壤保肥供肥能力相关。其主要成分是胡敏酸碳、富里酸碳、胡敏素碳。其中，胡敏酸碳为最活跃的物质。富里酸碳经氧化缩合形成胡敏酸碳，在胡敏酸碳的积累过程中起重要作用。胡/富和PQ值是评价土壤腐殖质品质优劣的一个重要指标，可以用来表征土壤腐殖质的腐殖化程度，其比值越大说明土壤腐殖质品质越好。胡敏素碳在腐殖质总碳中的含量较高，性质比较稳定，在维持土壤肥力和生态环境方面起着一定作用[11-12]。本研究结果表明，与单施化肥相比，腐熟麦秸秆配施化肥总体上使土壤腐殖质总碳、富里酸碳、胡敏素碳含量提高，但需经一段时间腐熟后使植烟土壤胡敏酸碳含量、PQ、胡/富提高，富里酸碳含量降低，移栽后60 d胡敏酸碳含量、PQ、胡/富分别提高71.10%、72.93%、116.1%，富里酸碳含量降幅达22.73%。这与曹仕明等[13]的研究结论相似。牛粪配施化肥总体上使腐殖质各组分碳含量及胡/富、 PQ 值升高，这与史振鑫等[7]的研究结果相似。饼肥配施化肥总体上使腐殖质各组分碳含量及胡/富、PQ值升高，这与王墨浪等[9]、武雪萍等[14]的研究结果相似。生物炭配施化肥使土壤腐殖质总碳、富里酸碳、胡敏素碳含量提高，胡敏酸碳含量降低。这可能是因为生物炭施入土壤后增加了土壤孔隙度，增加了土壤养分元素，使有机物增加，同时生物炭加入土壤后引起的激发效应导致土壤CO2释放量增加[15]，使活性胡敏酸碳含量减少。这与花莉等[16]的生物炭能明显提高土壤稳定性有机碳含量的结论一致。

综上所述，与单施化肥(T1)处理相比，总体上腐熟麦秸秆(T2)、生物炭(T3)、芝麻饼肥(T4)、牛粪(T5)配施化肥处理可不同程度地提高土壤腐殖质总碳、富里酸碳、胡敏素碳含量，另外，T2、T4、T5处理能增加植烟土壤胡敏酸碳含量；T4、T5处理增加植烟土壤胡/富和PQ。有机物配施化肥能改善植烟土壤腐殖质碳组分,其中,牛粪配施化肥处理效果最好，生物炭配施化肥处理表现最差。我国土壤质量退化问题日益加剧，开展提高土壤质量的研究已成当务之急。因此，本研究成果可为增加植烟土壤腐殖质碳含量，改善腐殖质组成，进而改善土壤质量奠定一定的理论基础。

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Effects of Different Organic Matters with Chemical Fertilizer on Humus Carbon in Tobacco-planting Soil

LIU Min，YANG Yongfeng*，CHEN Hongli

(College of Tobacco Science，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China)

The effect of different organic matters with chemical fertilizer on humus carbon in tobacco-planting soil was analyzed,so as to provide scientific theoretical basis for measuring and evaluating the effects of different organic matters on the quality and fertility of tobacco planting soil.The results showed that compared with the treatment with sole chemical fertilizer (T1),the treatments with decomposed wheat straw and chemical fertilizer (T2),biological carbon and chemical fertilizer (T3) and rapeseed cake fertilizer and chemical fertilizer (T4),cattle manure and chemical fertilizer (T5) could significantly increase the contents of humus carbon,fulvic acid carbon,humin carbon by 13.71%,9.31%,12.57%,28.10% and 24.35%,6.30%,13.73%,14.80% and 10.93%,16.11%,3.96%,26.27% respectively.In addition,T2,T4,T5treatments could significantly increased humic acid carbon content by 10.56%,66.14%,103.93% respectively.T4,T5treatments could significantly increased the ratio of humic acid carbon to fulvic acid carbon by 32.20% and 63.93%,the PQ by 22.96% and 48.95% respectively.In summary,organic fertilizer combined with chemical fertilizer could improve the component of soil humus carbon,especially cow dung fertilizer which had obvious effect,biological carbon was the worst.

organic matter; humus carbon; humic acid carbon; fulvic acid carbon; humin carbon; PQ; ratio of humic acid carbon to fulvic acid carbon

2016-08-10

河南省科技厅科技攻关项目(142102110133)

刘 敏(1991-)，女，重庆人，在读硕士研究生，研究方向：植烟土壤碳库修复。E-mail：2565486540@qq.com

*通讯作者：杨永锋(1979-)，男，河南信阳人，实验师，博士，主要从事烟草栽培与生理生化方面的研究与教学工作。 E-mail：yihong7882@126.com

S158

A

1004-3268(2017)02-0038-05