腐植酸复合肥对石灰性土壤化学及生物性状的影响

梅 颖 丁嘉宁 梁利宝

山西农业大学资源环境学院 太谷 030801

化肥对人类农业生产和社会进步有重要作用，但是随着化肥用量增加，带来的生态环境问题日益突出。腐植酸是一种广泛存在于泥炭、褐煤、风化煤中且富含多种官能团（羧基、酚羟基、羰基等）的天然活性物质，通过冲施、喷施、浸种等方式对作物生长和土壤改良起促进作用[1]。化肥与腐植酸联合施用不但能有效提高农作物的综合产量，减少肥料的使用量，还可以培肥改良土壤[2]。本文旨在研究腐植酸复合肥对土壤化学和生物性状改善，探究腐植酸对土壤养分及生物活性的增效机理，从而为腐植酸复合肥生产应用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试土壤：本试验在山西省晋中市太谷区山西农业大学实验场进行，供试土壤类型为石灰性褐土，质地为壤土，土壤肥力水平偏低（表1）。该区域属暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温7 ～11 ℃，年平均降水量555.2 mm，无霜期145 天左右。

供试肥料：常规复合肥为实验室提供，养分含量N-P2O5-K2O=20-18-5；腐植酸复合肥，在常规复合肥中掺混3%的矿物源腐植酸钾（从风化煤中提取），矿物源腐植酸钾中总腐植酸含量50.5%，氧化钾含量11.2%，pH 10.8。

供试作物：玉米，品种为“沃玉963 号”，生育期为125 天左右。播种密度约为3000 株/亩，株距0.4 m，行距0.5 m。

表1 供试土壤的化学性质Tab.1 The chemical properties of tested soil

1.2 试验设计

本试验设置3 个处理，分别是：腐植酸复合肥处理、常规复合肥处理、对照处理（不施肥）；试验小区面积为5 m×4 m，每个处理重复3 次，随机区组排列。每个施肥处理均施入等量的氮磷钾，各施肥处理施肥量均为675 kg/hm2，腐植酸钾的养分含量忽略不计。全部肥料均作为底肥一次性撒施，玉米于2019 年4 月28 日播种，9 月15 日收获。分别在玉米苗期（5 月20 日）、灌浆期（8 月5 日）、收获期（9 月10 日）对土壤采样。采样位置为根系附近，深度均为0 ～20 cm。

1.3 测定指标及方法[3]

土壤样品采集后立即进行土壤微生物数量（平板培养法）、土壤酶活性的测定，剩余土壤样品风干后进行养分分析。土壤有机质采用油浴加热法；土壤全氮采用凯氏定氮法；土壤全磷和速效磷采用钼锑抗比色法；土壤铵态氮和硝态氮采用流动分析仪测定（AA3 型）；土壤脲酶采用靛酚蓝比色法；土壤磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法。土壤样品前处理、测定均在山西农业大学资源环境学院土壤农化实验室进行。

玉米产量采用计重法。

1.4 数据处理

数据采用Excel 软件进行数据处理，差异显著性分析采用SPSS 19.0 软件。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对土壤有机质、全氮、全磷含量的影响

从表2 中可以看出，腐植酸复合肥处理与常规复合肥处理的土壤有机质、全氮、全磷差异均不显著，主要是因为施入的氮、磷养分的量是相等的。土壤有机质含量，在苗期和灌浆期施肥与对照处理无显著差异，在收获期则达到了显著差异。在苗期，施肥处理全氮、全磷与对照处理差异显著，随着生育期延长，土壤养分逐渐降低，施肥与对照处理间差异逐渐减小。

2.2 不同施肥处理对土壤铵态氮、硝态氮、速效磷含量的影响

从表3 中可以看出，在整个生育期2 个施肥处理的铵态氮、硝态氮、速效磷含量均显著高于对照处理，在苗期腐植酸复合肥处理的铵态氮、速效磷显著高于常规复合肥处理，灌浆期和收获期则差异不显著。在整个生育期，2 个施肥处理的硝态氮含量差异始终不显著。

表2 不同施肥处理对土壤有机质、全氮、全磷含量的影响Tab.2 Effects of different fertilization treatments on the contents of soil organic matter,total nitrogen and total phosphorus g/kg

表3 不同施肥处理对土壤铵态氮、硝态氮、速效磷含量的影响Tab.3 Effects of different fertilization treatments on the contents of soil ammonium nitrogen,nitrate nitrogen and available phosphorus mg/kg

2.3 不同施肥处理对土壤酶活性的影响

从表4 中可以看出，在灌浆期、收获期腐植酸复合肥处理较常规复合肥处理显著降低了脲酶活性，降幅分别达到了11.43%、10.23%；腐植酸复合肥处理的脲酶活性与对照处理差异不显著。2 个施肥处理均不同程度地提高了酸性磷酸酶活性，在灌浆期差异显著，增幅为11.58%～15.07%，腐植酸复合肥处理效果最明显。

表4 不同施肥处理对土壤酶活性的影响Tab.4 Effects of different fertilization treatments on the activity of soil enzyme

2.4 不同施肥处理对土壤微生物数量的影响

从表5 中可以看出，不同施肥处理的土壤细菌、真菌、放线菌的数量较对照处理均有增加，原因可能是施肥为微生物生长繁殖提供了养分。其中玉米苗期、灌浆期的细菌数量与对照处理差异显著，玉米苗期、收获期的真菌数量与对照处理差异显著，玉米苗期、灌浆期、收获期放线菌数量与对照处理差异显著。玉米灌浆期不同种类微生物数量大多高于苗期、收获期。玉米灌浆期、收获期腐植酸复合肥处理土壤细菌数量显著高于常规复合肥处理，增幅分别为16.76%、12.78%，苗期差异不显著。2 个施肥处理的土壤真菌、放线菌数量差异均不显著。

表5 不同施肥处理对土壤微生物数量的影响Tab.5 Effects of different fertilization treatments on the quantity of soil microorganism

2.5 不同施肥处理对玉米产量的影响

从表6 中可以看出，与对照处理相比，不同施肥处理显著地增加了玉米产量，但2 个施肥处理间差异不显著。

表6 不同施肥处理对玉米产量的影响Tab.6 Effects of different fertilization treatments on the yeild of maize kg/hm2

3 结论与讨论

与对照相比，腐植酸复合肥处理和常规复合肥处理均显著地提高了土壤养分、酶活性、微生物数量和玉米产量。腐植酸复合肥处理较常规复合肥处理显著地提高了玉米苗期土壤铵态氮、速效磷含量，增幅分别达到了9.73%、16.84%，灌浆期、收获期的细菌含量增幅分别为16.76、12.78%，显著地降低了玉米灌浆期、收获期土壤脲酶活性，降幅分别为11.43%、10.23%。

相比常规复合肥，腐植酸复合肥中的腐植酸含有酸性官能团和巨大的阳离子代换量，发挥了与氮、磷、钾结合效应，尤其是与磷酸盐的竞争效应，增强了土壤的保肥能力[4]。从本研究结果看，腐植酸复合肥处理提高了土壤酸性磷酸酶活性，土壤速效磷的含量也得到了提高。分析机理可能是酸性磷酸酶加速有机磷脱磷速率，从而提高土壤速效磷含量[5]。

本研究中腐植酸复合肥处理显著降低了玉米灌浆期、收获期土壤脲酶活性，脲酶是一类可以促进尿素水解转化为氨的土壤主要酶之一。腐植酸在前期可以通过抑制脲酶活性来降低尿素的分解，以此来降低因氨的挥发而导致的氮素损失，从而提高氮素的缓释效能。后期，腐植酸对土壤脲酶抑制效果则不显著，甚至有促进作用。但是张务帅等[6]研究表明，腐植酸复合肥可以提高苹果树土壤脲酶的活性，可能与腐植酸使用量、土壤和作物类型不同有关，也有研究表明这可能是因为腐植酸未经活化引起的[7]。从整个玉米生育期来看，施肥处理的脲酶活性表现出前期低、中期高、后期低的倒“V”型变化趋势，其变化规律与土壤微生物数量相似，原因是脲酶主要是由土壤微生物分泌的。这说明腐植酸复合肥有“先控后促”的作用，这与作物不同生育期对养分的不同需求变化相吻合。

本试验研究得出，腐植酸复合肥对土壤细菌的促进作用最明显，真菌和放线菌的促进效果一般，这与刘兰兰等[5]的研究结果较为一致。

综上结果表明，复合肥添加矿物源腐植酸后对土壤养分和生物活性有一定的增效作用。但本试验对土壤理化指标的测定不够系统，如未对土壤全钾、速效钾、酸碱度等指标进行测定，未对土壤酶活性与氮形态进行相关性分析，在今后的研究中会加强这方面的研究。