不同有机物料速效养分释放规律研究

郑福丽+张柏松+崔荣宗+魏建林+李国生+李燕+谭德水

摘要：采用室内培养法研究不同有机物料速效氮、有效磷、速效钾养分的释放特性。试验结果表明，豆粕有机肥（150 d）矿质氮释放量为8.04%，有效磷释放量为75.96%，随培养时间延长其释放量逐渐下降，速效钾释放量为23.44%，与培养时间长短没有相关性。供试条件下，施入糖渣可以增加土壤有效磷、速效钾含量，但培养时间长短对其没有明显影响，施入糖渣后抑制了土壤氮素的矿化，其矿质氮含量始终低于对照处理。菌渣施入土壤也抑制了土壤氮素的矿化，整个培养期间矿质氮含量始终低于对照处理，随培养时间延長速效钾释放量逐渐下降，菌渣Ⅰ和菌渣Ⅱ（150 d）速效钾释放量分别为28.31%和17.34%，施用菌渣Ⅰ对土壤有效磷没有影响，菌渣Ⅱ处理随培养时间延长释放量逐渐增加，培养150 d时有效磷释放量为46.08%。

关键词：有机物料；矿质氮；有效磷；速效钾

中图分类号：S141 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2017）08-0078-04

Abstract By incubation experiment， we studied the releasing rule of available N， P and K in soybean meal organic fertilizer， fungi residues and sugar residue. The results showed that the releasing rate of mineral nitrogen and available P were 8.04% and 75.96% respectively after the application of soybean meal organic fertilizer in soil for 150 days， but its release rate gradually declined with the extension of incubation time； its releasing rate of available K was 23.44%， and had no obvious correlation with incubation time. Sugar residue could increase the available P and K contents in soil and not be affected by incubation time； its application could inhibit the mineralization of N， so the mineral nitrogen content was always lower than that of CK. Fungi residues also inhibited the mineralization of nitrogen in soil and the mineral N was lower than that of CK during the incubation period； the releasing rate of available K gradually declined with the extension of incubation time， which were 28.31% and 17.34% respectively under the fungi residue Ⅰand Ⅱafter application for 150 days； fungi residue Ⅰ had no effect on available P in soil， while that of fungi residue Ⅱ increased with the extension of incubation time， which was 46.08% at the ending of incubation.

Keywords Organic material； Mineral nitrogen； Available P； Available K

有机物料施入土壤后的养分循环是当前国内外可持续农业研究的一个核心问题[1]。近年来， 关于有机肥的研究多集中在改善土壤理化性状、土壤肥力、土壤养分平衡等培肥效果，以及提高作物产量、品质等方面。而对有机肥的转化和释放规律的研究较少，而且已有的研究多集中在畜禽粪便类有机肥中氮、磷、钾在土壤中的转化与分解[2]，对农业有机废弃物如秸秆菌渣之类的有机物料研究甚少[3，4]，因此研究土壤中不同有机物料营养元素的释放规律， 对进一步完善作物生产中有机物料的施用有重要作用。为此采用室内培养试验，研究了施用豆粕、菌渣、糖渣等有机物料后N、P、K养分的释放特性，以期为合理施用有机肥，促进农业生态环境中的养分平衡，实现生产与环境协调发展提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤为潮土，取自济南市郊区，经风干后过2 mm筛，其pH值7.81，有机碳含量1.047%，硝态氮71.16 mg/kg，铵态氮4.57 mg/kg，速效磷13.99 mg/kg，速效钾200.7 mg/kg。有机物料糖渣为工厂下脚料；菌渣Ⅰ为棉籽壳菌渣；菌渣Ⅱ为棉籽壳、玉米芯混合菌渣；豆粕有机肥为商品有机肥。有机物料样品经风干粉碎后过1 mm筛备用，各种有机物料的基本性状见表1。

1.2 试验设计

试验采用室内恒温培养法。设对照（CK，不施有机肥）和不同有机物料共5个处理，每个处理33次重复。称取土壤样品200 g，按照施氮量 200 mg/kg土（以全氮计）施入供试有机物料，充分混匀后装入不透明塑料瓶中，按田间最大持水量（WHC）的60%加入去离子水，用透气保鲜膜封口，每2 d采用称重法补充去离子水保持水分含量稳定，于25℃恒温条件下进行培养。分别于培养后第0、3、7、15、30、45、60、75、90、120、150 d取样，每次每处理取出3个重复，用于测定铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾和有机碳含量。每次取样后剩余样品继续培养。endprint

1.3 测定项目与方法

土壤和有机物料中有机碳采用重铬酸钾氧化-外加热法测定；硝态氮和铵态氮采用1 mol/L氯化钾浸提（土水比为1∶5），全自动间断化学分析仪（AUTOCHEM200）测定；有效磷采用0.5 mol/L碳酸氢钠浸提（土水比为1∶20），钼锑抗显色-分光光度计法测定；速效钾采用1 mol/L乙酸铵浸提（土水比为1∶10）-火焰光度计法测定。有机肥全氮、全磷、全钾采用H2SO4-H2O2消解，定氮仪测定全氮，钒钼黄显色-分光光度计法测定全磷，火焰光度计法测定全钾[5]。

矿质氮释放量（%）=（处理土壤矿质氮-CK土壤矿质氮）/施氮量×100，有效磷、速效钾释放量的计算同氮释放量。

2 结果与分析

2.1 土壤矿质氮的动态变化

2.1.1 土壤铵态氮的动态变化 由图1可知，豆粕有机肥施入土壤后铵态氮含量迅速增加，培养初始时铵态氮已达47.07 mg/kg，为对照处理的10倍，在培养的3～15 d迅速下降，除了在第75～90 d铵态氮含量有所增加之外，其铵态氮含量一直维持在一个较低水平。菌渣Ⅰ和菌渣Ⅱ处理土壤铵态氮在培养的0～15 d内呈逐渐增加趋势，第15 d时铵态氮含量达到最高值，分别为28.92 mg/kg和21.19 mg/kg，之后迅速下降，维持在一个较低水平，第30 d至培养结束，菌渣处理和豆粕有机肥处理的土壤铵态氮含量与对照处理无明显差异。糖渣处理对土壤铵态氮影响不大，除了在第45～60 d铵态氮有所增加外，整个培养期铵态氮与对照处理没有明显差异。

2.1.2 土壤硝态氮的动态变化 从图2可知，豆粕有机肥施入土壤后增加了土壤硝氮态含量，整个培养过程硝态氮含量呈两峰一谷状变化， 第15 d时硝态氮含量最高，为133.46 mg/kg，第90 d达第二个高峰，硝态氮含量为120.48 mg/kg，培养结束时比初始土壤硝态氮含量仅增加5.43%。 菌渣和糖渣处理在培养的0～30 d土壤硝态氮含量迅速下降，30～60 d维持一个平稳水平，之后略有上升，但是仍明显低于对照处理，整个培养期硝态氮含量都明显低于对照土壤，说明菌渣和糖渣施入土壤后抑制了土壤氮素的矿化。

2.1.3 土壤矿质氮动态变化 由图3可知，糖渣、菌渣施入土壤后，整个培养时期矿质氮释放量均为负值，说明其施入土壤后抑制了土壤氮素的矿化，导致其矿质氮含量明显低于对照处理， 这可能是由于其C/N值比较高所致，糖渣碳氮比值为40，菌渣Ⅰ和菌渣Ⅱ碳氮比均为24。豆粕有机肥施入土壤后，初始的矿质氮释放量较大，为24.12%，整个培养期间土壤矿质氮释放量变化也比较缓慢，呈上升-下降-上升-下降趋势，结束时矿质氮释放量占总施氮量的8.04%，低于培养初始值。

2.2 土壤有效磷的动态变化

施入土壤中的磷肥通过沉淀-溶解和吸附-解吸过程在土壤中进行转化[6]。由图4看出，豆粕有机肥施入土壤后，土壤有效磷含量迅速增加，有效磷释放量达100%以上，之后随培养时间延长其释放量逐渐下降，培养结束时有效磷释放量为75.96%，说明豆粕有机肥施入土壤后，土壤磷素先是被土壤微生物矿化后又逐渐被吸附固定。菌渣Ⅱ施入土壤后，土壤有效磷释放量呈缓慢增加趋势，培养结束时有效磷释放量占总施磷量的46%。糖渣对土壤有效磷的影响很小，整个培养期糖渣处理土壤有效磷释放量仅在13%～17%，菌渣Ⅰ对土壤有效磷基本无影响。

2.3 土壤速效钾的动态变化

由图5可知，糖渣施入土壤对速效钾含量的影响很小，其他处理都不同程度地提高了土壤速效钾含量，整个培养过程中豆粕有机肥处理速效钾释放量一直维持在30%左右。菌渣Ⅰ、菌渣Ⅱ施入土壤后，除了开始时迅速增加了土壤速效钾含量，整个培养过程速效钾释放量逐渐下降，钾素固定作用大于矿化作用，培养结束时其释放量分别占总施钾量的28.31%和17.34%，远低于开始时的57.36%和85.63%。

3 讨论与结论

有机肥氮素释放过程主要决定于有机肥的C/N值和氮含量[7，8]。在相同分解条件下， 供试物料C/N值不同， 分解量有较大的差异。李俊良等[9]研究指出， 有机肥料的C/N值与其氮素矿化率呈直线相关， C/N值低于17 时， 有机肥料开始释放无机氮， 此值可作为有机肥料固定和矿质化的临界值。C/N值为14时可作为评价有机肥料是否供应植物氮素的临界值。本试验中豆粕有机肥C/N值为12.17，施入土壤后可以增加土壤矿质氮含量，而且由于其铵态氮含量比较高，施入土壤后迅速提高了土壤铵态氮含量，培养开始时矿质氮释放量达24.12%，之后土壤矿质氮的固定和矿化作用交替进行，培养结束时矿质氮释放量仅占总施氮量的8.04%。而糖渣C/N值为40，菌渣C/N值为24，均大于临界值17，在整个培养过程中其矿质氮含量始终低于对照处理，说明糖渣和菌渣对氮素的固定作用非常明显，这正好与李俊良等[9]的研究相吻合。

本试验条件下，各处理有效磷的释放规律不同。施入豆粕有机肥土壤有效磷含量迅速增加，有效磷释放量达100%以上，之后随培养时间延长其释放量逐渐下降，培养结束时有效磷释放量为75.96%，这说明豆粕有机肥施入土壤后，土壤氮素和磷素先是被土壤微生物矿化后又逐渐被吸附固定。糖渣由于其氮含量比较低，使用量较大，所以带入的有效磷量比较多，施入土壤后增加了土壤有效磷含量，但是培养时间长短对土壤有效磷含量基本无影响。菌渣Ⅱ施入土壤后，土壤有效磷释放量呈增加趋势，培养结束时有效磷释放量占总施磷量的46%。菌渣Ⅰ自身含磷量比较低，施入土壤对有效磷基本无影响。

有机肥料中钾素一般以无机形态存在。温明霞等[10]通过室内模拟试验研究了芥菜叶、水稻秸秆、小麦秸秆和油菜秸秆在土壤中的分解和养分释放动态，结果表明，在30 d內秸秆中的钾能快速释放到土壤中， 其有效性较高。本试验中，豆粕有机肥和菌渣施入土壤都可以提高土壤速效钾含量，但是培养时间长短对豆粕有机肥料中钾的释放影响很小，当菌渣Ⅰ、菌渣Ⅱ施入土壤后，其速效钾释放量随培养时间延长逐渐下降，培养结束时其释放量分别占总施钾量的28.31%和17.34%，远低于开始时的57.36%和85.63%。

参考文献：

[1]李培军，蒋卫杰，余宏军.有机肥营养元素释放的研究进展[J].中国蔬菜，2008（6）：39-42.

[2]赵明，赵征宇，蔡葵，等.畜禽有机肥料当季速效氮磷钾养分释放规律[J]. 山东农业科学， 2004（5）：59-62.

[3]戴志刚，鲁剑巍，李小坤，等.不同作物还田秸秆的养分释放特征试验[J].农业工程学报，2010，26（6）：272-276.

[4]田雁飞，马友华，胡园园，等.秸秆肥料化生产的现状、问题及发展前景[J].中国农学通报，2010，26（16）：158-163.

[5]鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国农业科技出版社，2000：146-227.

[6]黄敏，肖和艾，黄巧云，等.有机物料对水旱轮作红壤磷素微生物转化的影响[J].土壤学报，2004，41（4）：584-589.

[7]白优爱，巨晓棠，陈清，等.商品有机肥及蔬菜残体在菜地土壤中的氮素矿化研究[J]. 中国农业科技导报，2003，5（2）：45-49.

[8]沈其荣，沈振国，史瑞和.有机肥氮素的矿化特征及与其化学组成的关系[J].南京农业大学学报， 1992，15（1）：59-64.

[9]李俊良，韩琅丰，江荣风，等.碳、氮比对有机肥料氮素释放和植物吸氮的影响[J]. 中国农业大学学报，1996，1（5）：57-62.

[10]温明霞，林德枝，易时来，等.秸秆在土壤中的养分释放动态研究[J]. 西南农业学报， 2004，17（S）：276-278.endprint