化肥减量配施有机肥对植烟土壤团聚体稳定性的影响

陈晓潇 唐兴莹 廖涛 李婉秋 樊晶晶 汤利

摘要 通过田间小区定点定位试验，研究化肥减量20%配施精制有机肥（COF）、生物有机肥（BOF）对植烟土壤团聚体稳定性影响。研究结果表明：与不施肥（CK）相比，COF和BOF的机械稳定性团聚体的平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD），以及水稳定性团聚体的MWD都显著高于CK；与常规施肥（CF）相比，COF和BOF的机械稳定性团聚体的MWD和GMD显著高于CF；与CK和CF相比，COF和BOF能在一定程度上降低团聚体破坏率，并显著降低团聚体不稳定指数。说明有机无机配施提高土壤团聚体百分含量，增强植烟土壤团聚体机械稳定性和水稳定性，降低土壤团聚体破坏率和不稳定指数；对改良植烟土壤结构，提高植烟土壤质量，实现烤烟提质增效、绿色增产具有重要意义。

关键词 化肥减量；有机肥；团聚体稳定性；团聚体破坏率；团聚体不稳定指数；植烟土壤

中图分类号：S152.4 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）04–0001-03

团聚体作为土壤结构的基本单元，其大小分布是评价土壤肥力和土壤质量的重要指标之一[1]。团聚体是影响土壤肥力状况的重要指标，是决定土壤健康的关键因素，也能进行物质与能量转化。因此，团聚体稳定性作为土壤生态变化的重要因素而受到人们的关注[2]。适量粪肥代替化肥和秸秆还田腐解后能改良土壤团粒结构，提高土壤团聚体的稳定性[3-4]。长期有机无机配施显著提高土壤中大团聚体的含量及其水稳性，增加土壤团聚体，改善土壤结构[5]。化肥减量合理配施有机肥可增加烤烟产量、提高烤烟化肥利用效率、降低烤烟土传病害、调控土壤微生物区系[6]。

本研究在前人研究的基础上，采用田间定位施肥试验，在连续7年化肥减量条件下，研究减量化肥配施精制有机肥和生物有机肥对植烟土壤团聚体的影响，为提高土壤团聚体的稳定性，改良植烟土壤结构，提高植烟土壤质量，实现烤烟提质增效，绿色增产和优化施肥措施提供有益参考。

1 材料与方法

1.1 试验地介绍

田间定点定位试验开始于2011年，试验地点是云南省文山州麻栗坡县大坪镇凉水井村委会乌龟山（104°37′01.0″E，23°07′18.1″N），海拔为1 566 m，本试验数据为2017年试验结果。

1.2 试验材料

1.2.1 供试品種与土壤理化性状 供试烤烟品种为K326，试验的漂浮育苗由文山州烟草公司麻栗坡分公司提供，供试土壤基本理化性状见表1。

1.2.2 供试肥料基本情况 供试化肥为烟草专用肥，基肥养分比例N∶P2O5∶K2O=8∶15∶22，追肥N∶P2O5∶K2O=15∶0∶33。精制有机肥含有机质60.3%，全氮（N）4.4%，全磷（P2O5）3.5%，全钾（K2O）0.67%；生物有机肥含有机质58.0%，全氮（N）2.0%，全磷（P2O5）3.25%，全钾（K2O）1.8%，所含微生物为多黏类芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）有效活菌数0.5×108个/g。

1.3 试验方案设计

试验共设置4个处理：

（1）CK：不施肥处理

（2）CF：当地常规施肥（100%NPK化肥）

（3）COF：80%NPK化肥+200 kg/667 m2精制有机肥

（4）BOF：80%NPK化肥+200 kg/667 m2生物有机肥

以上每个处理均为3次重复，总共12个小区，采用完全随机区组排列。每个小区种植5墒，每墒植8株烟，一个小区总共种植40株烤烟，烟株行距55 cm×120 cm，小区面积29.7 m2。CF处理施肥量按纯氮105 kg/hm2施入，其中基肥60 kg/hm2，追肥为45 kg/hm2，COF和BOF处理的化肥用量在CF的基础上减量20%。精制有机肥和生物有机肥在移栽前一次性施入，环施覆土。

1.4 分析项目与测定方法

1.4.1 经济性状的测定 先将成熟的烤烟叶进行挂牌烘烤，并称量各个小区的产量。烘烤结束后，按照国家烤烟分级标准（GB 2635—1992）进行严格分级，计算烤烟烟叶干重和中上等烟叶比例，根据2017年烤烟收购价格计算各处理产值。

1.4.2 土壤样品采集 种后采用五点取样法取土，除去肉眼可见的石子、植株根系、未分解和半分解的植物残体，混匀后采用四分法舍掉剩余部分，保留1 kg左右，风干，过筛备用，进行团聚体的测定。

1.4.3 样品测定方法 团聚体的分布情况和稳定性的测定：先称500 g原状风干土样，采用沙维诺夫法（H. N. CaBBHHOB）测定土壤不同粒级土壤团聚体的百分含量，再按比例称取每一粒级土壤团粒制成50 g，然后采用约得法（Yoder，测定仪器为振筛机）测定各粒级水稳性团聚体含量（将每一粒级土粒洗入铝盒中，105 ℃烘干至恒重），利用以下公式计算所得数据。

团聚体平均重量直径（MWD）的计算公式为：

公式中，wi为第i个筛子上土壤水稳性团聚体的干重占总团聚体的比例，n为筛子的数量。

土壤团聚体几何平均直径（GMD）的计算公式为：

公式中，mi为第i个筛子上各粒级土壤水稳性颗粒的干重（g），lnxi为相邻两级土壤水稳性团聚体平均直径的自然对数（以e为底的自然对数，e=2.718281828，n为用于湿筛的筛子数量）。

团聚体破坏率的计算公式为：

团聚体破坏率=（大于0.25 mm风干团聚体-大于0.25 mm水稳性团聚体）/大于0.25 mm风干团聚体×100%

团聚体不稳定指数计算公式：

ETL（%）=[（50-Mr＞0.25）/50]×100%

Mr>0.25 mm是指湿筛团聚体质量。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2007软件处理数据，用SPSS 16.0软件进行t检验，设置性差异P=0.05。

2 结果与分析

2.1 化肥減量配施不同有机肥对烤烟产量和经济性状的影响

与不施肥处理（CK）相比，常规施肥处理（CF）、精制有机肥处理（COF）和生物有机肥处理（BOF）的产量都显著提升。但与CF相比，COF和BOF的产量提升不显著。与COF相比，BOF增长12.08%。说明在化肥减量配施有机肥的条件下，对提高烤烟的产量有一定效果，以化肥减量20%配施生物有机肥效果较佳。

与CK相比，COF和BOF的产值显著增加。与CF相比较，BOF的产值显著增加产值，增加48.77%；COF不显著，仅增加12.23%。与COF相比，BOF增加32.56%。说明化肥减量配施不同有机肥能增加烤烟产值，以化肥减量20%配施生物有机肥效果较佳。

与CF相比，BOF能显著增加烤烟上等烟比例，COF对烤烟上等烟比例增加有一定效果。与CF相比，COF、BOF上等烟比例分别增加18.62%、51.39%，与COF相比，BOF显著增加27.63%。由此可知，化肥减量配施生物有机肥有助于烤烟上等烟比例的增加。

2.2 化肥减量配施不同有机肥对植烟土壤团聚体机械稳定性的影响

2.2.1 植烟土壤干筛各级团聚体百分含量 在粒径>5 mm的团聚体百分含量中，与较不施肥处理（CK）与常规施肥（CF）处理（CF）相比，精制有机肥处理（COF）和生物有机肥处理（BOF）达到显著水平。COF团聚体百分含量较CF和CK分别显著增加21.20%、42.00%；BOF较CF和CK显著增加团聚体百分含量为22.78%、43.76%。BOF与COF相比未达到显著水平。

在粒径2～5 mm的团聚体百分含量中，与CK和CF相比，COF和BOF 达到显著水平。COF团聚体百分含量较CF和CK分别显著增加9.32%、9.76%；BOF较CF和CK显著增加团聚体百分含量为10.58%、10.83%；与COF相比，BOF下降1.14%。

粒径在1～2 mm和0.5～1 mm之间的4个处理团聚体分布未达显著水平。而0.25～0.5 mm与<0.25 mm的粒径，COF和BOF较CK和CF均显著下降。其中，粒径在0.25～0.5 mm之间，COF较CK和CF分别下降106.60%、90.58%；BOF较CK和CF分别下降96.24%、81.03%。COF和BOF处理之间未达显著水平，与COF相比，BOF增加了5.27%，由此可知，化肥减量配施生物有机肥比化肥减量配施精制有机肥更能增加团聚体含量。

在粒径<0.25 mm的团聚体百分含量中，COF较CK和CF分别下降311.56%、156.25%；在粒径0.25～0.5 mm之间，BOF较CK和CF分别下降360.49%、186.71%。

与COF相比，BOF降低了10.63%。由此可知，化肥减量配施生物有机肥对降低<0.25 mm团聚体的含量效果更好。综上所述，化肥减量配施有机肥能提高植烟土壤粒径>0.25 mm团聚体含量，降低粒径<0.25 mm团聚体含量。

2.2.2 植烟土壤湿筛各级团聚体百分含量 在4个处理中，粒径0.25～0.5 mm团集体所占比值最多。粒径在1～2 mm之间，COF和BOF所占比值显著高于CK和CF。COF较CK和CF显著提高39.97%、66.50%；BOF较CK和CF显著提高16.21%、38.24%。与COF相比，BOF未达到显著水平，下降16.97%，化肥减量配施精制有机肥增加团聚体含量效果较好。综上所述，化肥减量配施有机肥能在不同程度上提高土壤>0.25 mm团聚体含量。

2.3 化肥减量配施有机肥对植烟土壤团聚体稳定性的影响

2.3.1 化肥减量配施有机肥对植烟土壤团聚体机械稳定性 与CK和CF相比，COF和BOF的平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）都达显著水平。干筛法中COF和BOF的MWD分别显著高于CF 14.94%、15.33%，分别高于CK 26.06%、26.51%；COF和BOF的GMD值显著高于CF 12.51%、12.75%，分别高于CK 21.03%、21.28%。BOF与COF相比干筛的GMD与MWD没有达到显著水平，BOF的MWD和GMD分别提高了0.36%、0.21%。这表明化肥减量配施不同有机肥可以提高团聚体的机械稳定性。

2.3.2 化肥减量配施有机肥对植烟土壤团聚体水稳定性 湿筛中COF和BOF处理的平均重量直径（MWD）显著高于CK，COF和BOF的MWD显著高于CK的23.02%、24.67%。COF、BOF和CF的MWD均未达到显著水平，但COF和BOF的MWD分别高于CF 12.53%、14.13%。与COF相比，BOF的MWD提高15.08%。

说明连续化肥减量配施有机肥能稳定且有效增加MWD，其中化肥减量配施生物有机肥效果较好。

COF和BOF的GMD高于CF 5.24%、5.46%。COF和BOF的GMD高于CK 5.32%、5.54%。与COF相比，BOF的MWD提高0.21%。说明化肥减量配施不同有机肥能对土壤团聚体几何平均直径有一定的提升作用。

2.4 化肥减量配施不同有机肥对植烟土壤团聚体破坏率及不稳定指数的影响

2.4.1 化肥减量配施不同有机肥对植烟土壤团聚体破坏率影响 COF和BOF处理降低团聚体破坏率未达显著水平，但都可以不同程度地降低团聚体的破坏率。各处理的破坏率大小：COF

2.4.2 化肥减量配施不同有机肥对植烟土壤团聚体破坏率影响 COF的团聚体不稳定指数分别显著低于CK和CF的19.23%、17.23%；BOF处理的团聚体不稳定指数分别显著低于CK和CF的20.20%、18.19%；与BOF相比，COF的湿筛不稳定指数降低1.20%，未达显著水平。表明化肥减量配有机肥能显著降低团聚体不稳定指数。

3 讨论

3.1 化肥减量配施不同有机肥对烤烟产质量的影响

本试验研究表明，与常规施肥（CF）相比，除了BOF中上等烟比例有所下降外，COF和BOF均能提高烤烟的公顷产量、产值及上等烟比例。其中以BOF的各项指标效果最佳。在化肥减量20%的条件下，配施生物有机肥处理获得了比常规化肥处理更高的产量和产值。本试验中，BOF能显著提高产值和上等烟比例。说明化肥减量配施生物有机肥能为烟株提供更适合的生长环境，这可能是由于生物有机肥的施用改善了烤烟根际土壤的微生物区系，促进了土壤中养分的活化。

3.2 化肥减量配施有机肥对植烟土壤团聚体稳定性的影响

粒径>0.25 mm的团聚体数量是土壤结构的关键指标，关系着土壤肥力的高低，其数量越多，说明土壤结构越良好、土壤肥力越高。本试验中不同粒级团聚体含量分析表明，与对照处理（CK）和常规施肥处理（CF）相比，通过干筛法，精制有机肥处理（COF）和生物有机肥处理（BOF）中的>5 mm、2～5 mm粒径团聚体含量都显著增加，说明施用有机肥能促進土壤大团聚体形成。通过湿筛法可知，COF和BOF的1～2 mm粒径团聚体含量都显著增加。干、湿筛结果表明COF和BOF的粒径<0.25 mm团聚体含量显著下降，降低了土壤的黏着性，增加了土壤的团粒结构。土壤团聚体稳定性大小通常以土壤团聚体平均重量直径（M WD）、几何平均直径（GMD）、土壤团聚体质量分数和团聚体破坏率作为表征指标。本试验研究结果表明，干筛法中COF和BOF的MWD和GMD均显著高于CK和CF，化肥减量配施有机肥配比施化肥处理能够更有效提高土壤团聚体的稳定性。湿筛中的COF和BOF的MWD和GMD与CK和CF未达显著，但也增加了COF和BOF的MWD和GMD。COF和BOF可以不同程度地降低团聚体的破坏率，但未达显著水平。

4 结论

本试验研究表明，化肥减量配施有机肥在不同程度上均能提高植烟土壤的产量、产值和上等烟比例。另外，化肥减量配施有机肥和生物有机肥对改良土壤团聚体结构和提高团聚体稳定性有积极作用，可以降低土壤团聚体破坏率，提高土壤团聚体稳定性，改良植烟土壤结构，提高植烟土壤质量，实现烤烟提质增效、绿色增产。

参考文献

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[3] 石纹碹，刘世亮，赵颖，等.猪粪有机肥施用对潮土速效养分含量及团聚体分布的影响[J].农业资源与环境学报， 2017，34（5）：431-438.

[4] 刘振东.粪肥配施化肥对华北褐土团聚体稳定性及养分含量的影响[D].北京：中国农业科学院，2013.

[5] 李艳红，徐智，汤利.生物有机肥调控烟草青枯病和黑胫病研究进展[J].云南农业大学学报：自然科学版，2014，29（3）： 436-442.

[6] 张云伟，徐智，汤利，等.不同有机肥对烤烟根际土壤微生物的影响[J].应用生态学报，2013，24（9）：2551-2556.

责任编辑：黄艳飞

AbstractThe effect of 20% reduction of chemical fertilizer combined with refined organic fertilizer （COF） and bio organic fertilizer （BOF） on the stability of soil aggregates for tobacco planting was studied through field plot fixed location experiment. The results show that：The mean weight diameter （MWD）， geometric mean diameter （GMD） and water stable aggregate MWD of COF and BOF treatments were significantly higher than those of CK; Compared with conventional fertilization （CF）， MWD and GMD of mechanically stable aggregates treated with COF and BOF were significantly higher than that of CF; Compared with CK and CF， COF and BOF can reduce the aggregate damage rate to a certain extent， and significantly reduce the aggregate instability index. The results showed that organic and inorganic fertilizer could increase the percentage content of soil aggregates， increase the mechanical stability and water stability of soil aggregates for tobacco planting， and reduce the damage rate and instability index of soil aggregates; It is of great significance to improve tobacco planting soil， improve the quality and efficiency of flue-cured tobacco， and increase green yield.

Key words Fertilizer reduction; Organic fertilizer; Aggregate stability; Aggregate failure rate; Aggregate instability index; Planting flue-cured tobacco soil

作者简介 陈晓潇（1994—），男，云南剑川人，助理农艺师，主要从事土壤肥料技术推广工作。*通信作者：汤利，E-mail：373158505@qq.com。