高碳基有机肥对贺州烟区植烟土壤养分含量的影响

梁永进 路丹 张得平 石保峰 韦建玉 袁维 李界秋 首安发 沈方科∗

(1. 广西中烟工业有限责任公司， 广西南宁 530001; 2. 广西大学农学院， 广西南宁 530004;3. 植物科学国家级实验教学示范中心(广西大学)， 广西南宁 530004;4. 广西壮族自治区烟草公司贺州市公司， 广西贺州 542899)

烤烟是贺州市主要的经济作物之一,烟—薯、烟—菜和烟—烟轮作模式是该地区烟草主要的栽培模式。 但是由于长期的烟—薯、烟—菜和烟—烟轮作模式,导致土壤结构板结、养分有效性降低、土传病害严重、烟叶的产量、品质显著下降[1-3],严重制约着“真龙”品牌卷烟的可持续生产。 因此,通过寻找能够提高土壤养分、改善土壤质量、寻求恢复土壤生态环境健康、消减连作病害、保持烟叶产量和品质持续增长的施肥模式具有重要的意义。 生物炭主要是通过高温裂解形成[4],具有较大的比表面积、孔隙度、以及高碳物质等,在土壤改良中具有较好的效果。 将生物炭与有机肥制成高碳基有机肥,在调节土壤酸碱度、提高土壤养分含量[5-8]等方面,效果要优于单纯施用生物炭。 已有研究表明:当土壤中高碳基肥用量为1650kg/hm2时,土壤pH 值比对照提高了0.15 个单位,有机质、硝态氮和速效磷含量都有相应的提高。 同时,高碳基有机肥可以很好的抑制微生物反硝化脱氮以及氮素的淋溶损失,提高作物对氮素的吸收利用[9-11]。 高碳基肥调控土壤微生态环境,为微生物的生长提供有利条件,避免因长期不合理轮作而造成的土壤板结、养分下降。 高碳基肥在提高土壤酶活性、微生物量以及改变土壤微生物群落等方面具有显著的作用[12-14]。 本研究拟通过设置不同用量高碳基有机肥,分析其对贺州烟区土壤理化性质的影响,旨在筛选出适宜贺州烟区的高碳基有机肥用量,为提高贺州烟区养分含量、改善土壤质量以及生产优质特色烟叶提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

大田试验时间于2017 年2月～10月在广西贺州市钟山县进行。 该试验地所属区域年平均气温20℃左右,降雨丰富,光照充足,适宜烟草种植。 土壤肥力中等,排灌方便,其基本理化性质见表1。

表1 试验土壤基本理化性质

1.2 试验材料

烤烟品种为当地主栽品种K326。 肥料种类为高碳基有机肥、复合肥和硫酸钾。 高碳基有机肥有机质含量为70.22%,pH 值7.82,总养分(N-P2O5-K2O)含量为7.53%,复合肥(12-9-24),硫酸钾(K2O 50%)。

1.3 试验方法

采用大田试验,共设置4 个处理,每个处理3 次重复。 以当地常规施肥为对照处理CK、在常规施肥的基础上施用不同用量的高碳基有机肥,各试验处理包括T1(常规施肥+375kg/hm2高碳基有机肥)、T2(常规施肥+750kg/hm2高碳基有机肥)和T3(常规施肥+1125kg/hm2高碳基有机肥)。 各试验小区面积为66.6m2。 常规施肥肥料用量为纯 N 167.7kg/hm2,P2O 127.5kg/hm2,K2O 363.9kg/hm2。高碳基有机肥全部作为基肥施用,其中375kg/hm2用于穴施,其余的条施后起垄。

1.4 样品采集及测定项目

1.4.1 土壤理化性质的采集 在烤烟的生长中前期(5月)和烤烟生长的后期(7月),每个小区用“S”型多点采集表层土壤样品后混匀,分为两部分,一部分鲜样置于4℃下保存,用于土壤铵态氮和硝态氮的测定,一部分土壤自然风干后过18 目和100 目筛,用于用土壤理化性质的测定。

1.4.2 测定项目及方法 土壤总氮、铵态氮和硝态氮的测定采用连续流动化学分析仪(德国希尔,AA3)上机测定,依据标准为森林土壤氮的测定；土壤有效磷的测定和速效钾的测定采用Mehlich 3 浸提—电感耦合等离子体发射光谱(ICP-5000,聚光科技)测定；土壤有机碳的测定采用重铬酸钾外加热法；土壤pH 的测定采用玻璃电极法[15]。

1.5 数据处理及分析

数据处理采用Excel 2016,方差分析和多重比较采用SPSS 24.0 软件进行。

2 结果与分析

2.1 高碳基有机肥对植烟土壤pH 值的影响

增施高碳基有机肥可以显著或极显著提高植烟土壤pH(见表2),随着施用时间的延长,pH 值也随着增大。 烤烟收获后(7月份)植烟土壤pH 的影响要大于烤烟生长的中期(5月份)。 在5月份,T1、T2、T3 比CK 对照处理分别提高了-3.33%、6.24%和11.64%。 在7月份,T2 处理的植烟土壤pH 增幅最大,达到18.35%。 施用高碳有机肥可以提高植烟土壤后期的pH 值,使土壤pH 值更趋近于烤烟的最适pH 要求。

表2 高碳基有机肥对植烟土壤pH 值的影响

2.2 高碳基有机肥对植烟土壤碳氮的影响

从表3、表4 结果可看出,施用高碳基有机肥可以不同程度提高烤烟生长中后的土壤有机碳含量,5月份提高4.16%～20.83%,其中T3 处理的植烟土壤有机碳显著高于CK 对照处理；而7月份,不同高碳基有机肥处理提高植烟土壤有机碳8.83%～10.18%,且都显著高于CK 对照处理。 烤烟生长中期,不同高碳基有机肥处理的植烟土壤全氮含量与CK 对照处理间差异不显著,但都有提高土壤全氮含量的趋势,增幅为1.40%～8.39%；而烤烟收获后(7月份),高碳基有机肥处理却显著或极显著提高植烟土壤氮含量,增幅为2.88%～14.39%。 说明高碳基有机肥可以促进植烟土壤有机碳和全氮含量的提高。

表3 高碳基有机肥对5月份植烟土壤碳氮的影响

表4 高碳基有机肥对7月份植烟土壤碳氮的影响

2.3 高碳基有机肥对植烟土壤有效养分的影响

从表5、表6 结果看,高碳基有机肥各处理对5月份植烟土壤的铵态氮和硝态氮含量有显著或极显著影响,与CK 对照处理相比,铵态氮含量随高碳基有机肥施用量的增加而极显著降低,而硝态氮含量却随着高碳基有机肥施用量的增加而显著增加(T1除外),说明高碳基有机肥促进了土壤中铵态氮向硝态氮的转化,随着作物对氮素的吸收,到7月份后土壤的硝态氮含量急剧下降；不同处理间的5月份植烟土壤有效磷和速效钾无显著差异。 烤烟收获后(7月份),不同处理间的植烟土壤有效养分的受高碳基有机肥的影响各不相同(见表6),其中,T2 处理的土壤铵态氮含量显著低于CK 对照处理,其它高碳基有机肥处理与CK 对照处理无显著差异；T3处理的土壤有效磷、速效钾含量显著高于CK 对照处理,而其他高碳基有机肥处理有提高土壤有效磷和速效钾的趋势,但是与CK 对照处理差异不显著；不同处理间的植烟土壤硝态氮含量无显著差异。

表5 高碳基有机肥对烤烟生长中期(5月份)土壤有效养分含量的影响

表6 高碳基有机肥对烤烟收获后(7月份)土壤有效养分含量的影响

3 结论与讨论

土壤质量影响着烟叶的生长、产量及品质,多年连作导致土壤肥力下降、养分含量降低、土壤质量变差。 高碳基有机肥作为一种新型的复合肥料,在土壤修复方面具有很多优势。 施入土壤中,其中的养分可以被植物吸收利用,且利用率比较高。 高碳基有机肥对酸性土壤pH 值和CEC 的提高效果显著[16]。 随着施用时间的延长,其pH 和CEC 也随着增大[17]。 因高碳基有机肥水溶液呈碱性,施用土壤中能显著提高贺州烟区土壤pH 值,但在不同时期提高的幅度有所不同,在烤烟生长中期以施用1125kg/hm2高碳基有机肥处理提高的幅度较大,而在烤烟收获后以施用750kg/hm2高碳基有机肥处理提高的幅度较大。

生物炭主要由各种秸秆高温裂解而得,因其疏松多孔,能够吸收各种阴阳离子(NH4

+和NO32-),可以降低N2O 的排放以及氮素的淋溶损失[18],提高养分利用率。 在土壤添加生物炭的试验,验证了生物炭/高碳基有机肥是降低土壤氮、磷流失的有效措施之一[19]。 土壤中速效磷、速效钾含量与土壤微生物及相关酶活性有关。 微生物可以影响物质分解转化,施用高碳基有机肥,增加土壤的通透性,改善土壤环境,促进微生物活动而提高土壤酶活性。 土壤中解磷菌和解钾菌受到刺激后迅速生长,从而促进土壤中难溶性磷、难溶性钾的释放[20-21]。 本研究的结果表明:高碳基有机肥施用对土壤养分有明显的促进作用。 主要表现为提高烤烟生长中期(5月份)植烟土壤硝态氮、速效磷以及速效钾含量,降低了磷的吸附固定,从而影响作物对养分的吸收转化。