化肥减量配施菌草牛粪对瘠薄地土壤肥力的影响

2025-01-24孙德辉杨恩帅杜远鹏高振

安徽农业科学 2025年2期

摘要为探索化肥减施条件下菌草和牛粪混合还田对瘠薄地的影响，以常规单施化肥（CK）作为对照，设置菌草+牛粪+25%化肥（T1）、菌草+牛粪+50%化肥（T2）、菌草+牛粪+75%化肥（T3）、菌草+牛粪+100%化肥（T4）4个处理，分析不同处理对土壤理化性状和玉米产量的影响。结果表明，化肥减施配合有机物料显著提高了土壤pH、孔隙度，较CK相比分别增加11.0%～19.0%和8.0%～26.2%，同时降低土壤容重7.5%～30.0%。除T4外，T1、T2、T3处理有机质和总有机碳含量显著增加，分别增加了56%、83%、86%。T4处理土壤全氮、碱解氮和有效磷含量最高，与CK相比分别提高38.3%、47.5%和166.7%。T2处理土壤速效钾和全钾含量最高，与CK相比分别提高593.0%和36.2%。化肥减施配合有机物料还显著提高了土壤脲酶和蔗糖酶活性，与CK相比分别提高了14.71%～75.64%和8.66%～13.81%。相较于CK，T3和T4处理玉米增产显著，分别增加了12.88%和19.63%，T1、T2、T3节本增效均超过1500元/hm2。总体而言，化肥减施配施菌草、牛粪还田对瘠薄土壤理化性状改良以及玉米增产具有显著效果。该研究结果可为瘠薄地的化肥减量增效提供技术支撑。

关键词瘠薄地改良；化肥减施；牛粪；菌草；玉米产量

中图分类号S156"文献标识码A"文章编号0517-6611（2025）02-0157-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.02.032

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

EffectofFertilizerReductionCombinedwiththeApplicationofFungiandCowManureonSoilFertilityinBarrenLand

SUN"De-hui，YANG"En-shuai，DUYuan-pengetal

（CollegeofHorticulturalScienceandEngineering，ShandongAgriculturalUniversity，Tai’an，Shandong"271018）

AbstractInordertoexploretheeffectoffungusmixedwithcowmanureonthebarrenlandundertheconditionoffertilizerreduction，conventionalsinglefertilizer（CK）wassetasthecontrol，andfourexperimentaltreatmentsweresetup：fungus+cowmanure+25%fertilizer（T1），fungus+cowmanure+50%fertilizer（T2），fungus+cowmanure+75%fertilizer（T3），andfungus+cowmanure+100%fertilizer（T4）.Theeffectsofdifferenttreatmentsonsoilphysicochemicalpropertiesandmaizeyieldwereanalyzed.TheresultsshowedthatfertilizerreductioncombinedwithorganicmaterialssignificantlyincreasedsoilpHandporosityby11.0%-19.0%and8.0%-26.2%，respectively，comparedwithCK，whilereducingsoilbulkdensityby7.5%-30.0%.InadditiontoT4，thecontentoforganicmatterandtotalorganiccarboninT"T2andT3treatmentincreasedsignificantly，increasingby56%，83%and86%respectively.Thecontentsoftotalnitrogen，alkali-hydrolyzednitrogenandavailablephosphorusinsoiltreatedwithT4werethehighest，whichwere38.3%，47.5%and166.7%higherthanthoseofCK，respectively.ThecontentofavailablepotassiumandtotalpotassiuminsoiltreatedwithT2wasthehighest，whichwas593%and36.2%higherthanthatofCK，respectively.Theactivityofureaseandsucraseinsoilwasincreasedby14.71%-75.64%and8.66%-13.81%comparedwithCK，respectively.ComparedwithCK，T3andT4treatmentsignificantlyincreasedtheyieldofcorn，increasedby12.88%and19.63%，respectively，andthecostsavingandefficiencyincreaseofT"T2andT3weremorethan1500yuan/hm2.Ingeneral，thereductionoffertilizerapplicationcombinedwiththeapplicationoffungiandcowmanuretothefieldhadasignificanteffectontheimprovementofphysicalandchemicalpropertiesofthebarrensoilandtheincreaseofcornproduction.Theresultsofthisstudycanprovidetechnicalsupportforincreasingefficiencyoffertilizerreductioninbarrenland.

KeywordsBarrenlandimprovement;Fertilizerreduction;Cowmanure;Fungus;Maizeyield

第二次全国土壤普查数据显示，我国大部分耕地平均肥力水平较低，有机质、全氮、有效磷含量严重缺乏。有机质含量低于0.7%的耕地占全国耕地总面积的10%左右，绝大多数耕地全氮含量低于0.2%，严重缺氮的省份有山东、河北、河南、山西、新疆等，缺磷或严重缺磷的省份有20多个。另外，近年来全国各地农田土壤速效钾含量呈下降趋势，钾素亏缺普遍出现^［1^］。因此，研究贫瘠土壤改良措施，对提高作物产量具有重要意义。

为了改善土壤瘠薄化增产稳产，我国化肥投入量自20世纪60年代以来，增长了20倍，单位面积化肥施用量位于全球最高水平^［2^］。但为了保证产量，化肥的施用量往往超出正常的施用范围^［³^］，导致土壤质量下降、土壤酸化和肥力退化，制约了土壤生产潜力的发挥^［⁴^］，已成为制约农林业发展的重要瓶颈。从源头上减少大量元素（N、P、K）的投入量，是减少土壤生态环境污染的重要策略^［3^］。

有机物料替代化肥是改良土壤和作物增产稳产的重要措施。与单施化肥相比，合理的化肥减量条件下增施有机物料不仅能提升肥料利用率、提高土壤养分和酶活性，还能够改善土壤结构，促进作物根系对养分的吸收与利用，从而有利于作物生长发育^［5-6^］。在秸秆条状还田下，化肥减量配施有机肥可以增加土壤中有机碳和速效氮、磷、钾含量，实现玉米增产增收^［⁷^］。秸秆还田增产效果显著，其中秸秆+牛粪还田的增产效果最明显，与对照相比增产6.43%～29.82%^［8^］。但也有研究表明，长期进行化肥减施可能会扰乱土壤有机碳储量和碳矿化两者的动态平衡，进而影响土壤肥力^［⁹^］。因此，探索适合的减施化肥梯度且寻找适宜的可替代化肥的物料，是保持农业可持续发展和改善农业大田生态环境的重要研究方向。

“巨菌草”和“绿洲一号”系禾本科（Gramineae）狼尾草属（Pennisetum Rich.）植物，是国家菌草工程技术研究中心林占熺教授引进并改良培育出的一种新型牧草。“巨菌草”适于冬季最低温度大于0 ℃的区域种植。“绿洲一号”抗寒性很强，在冬天最低温度-22 ℃以上的地区可越冬成活。 “绿洲一号”第一年平均年产鲜草45～75 t/hm2，第二年以后进入丰产期，年产鲜草135～225 t/hm2，可连续收获20年。研究表明，在荒坡地种植巨菌草，可增加土壤微生物群落功能多样性，在一定程度上提高土壤肥力，其中3年生菌草的土壤有机质含量比对照高98.20%，荒坡地种植菌草能产生一定的生态正效应^［10^］。“巨菌草”和“绿洲一号”根际土真菌群落多样性与丰富度均高于非根际土，且“绿洲一号”根际土真菌群落多样性与丰富度略高于“巨菌草”根际土真菌群落多样性与丰富度^［¹¹^］。

菌草巨大的生物量在土壤快速改良中具有潜在的应用价值。截至目前，尚没有针对菌草进行还田开展土壤培肥的相关研究。牛粪作为我国产量巨大、亟待资源化处理的动物粪便，研究其应用对缓解动物粪便造成的环境污染以及对土壤污染的修复具有重要意义^［12^］。笔者通过在瘠薄地中设置不同梯度的化肥减施措施，并添加菌草和牛粪2种有机物料还田，分析了对瘠薄地土壤容重、孔隙度、团粒结构、有机质、总有机碳、养分、酶活性以及玉米产量等方面的影响，探索菌草和牛粪还田应用推广的可能性，为农业废弃物在大田中的合理利用提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2023年在山东省临沂市费县（地理坐标为117°36′～118°18′E、35°～35°33′N）进行，该地位于山东省中南部，属于温带季风气候，年平均气温为13.6℃，年均降水量189.0mm。

1.2试验设计

玉米播种前进行整地，设计5个处理：①常规复合肥750kg/hm2（CK）；②菌草+牛粪+25%常规复合肥（T1）；③菌草+牛粪+50%常规复合肥（T2）；④菌草+牛粪+75%常规复合肥（T3）；⑤菌草+牛粪+100%常规复合肥（T4）。全生育期各处理田间管理同一般大田管理，拔节期均追肥一次，尿素450kg/hm2。试验小区面积667m2，随机排列，3次重复。

秸秆+牛粪还田处理：将菌草秸秆粉碎成5～10cm的小段后进行腐熟，菌草还田量为15t/hm2，牛粪为当地农户自产，施用量为6m3/hm2，菌草混合牛粪机械翻埋入土，深度为25cm。

1.3样品采集与测定

于2023年10月随机采集各处理0～20cm的土壤带回，在阴凉处风干，碾碎过0.3mm孔径筛出备用，用于测定土壤数据。土壤pH采用电位法测定，土壤容重和孔隙度采用环刀法测定，土壤有机质和总有机碳采用重铬酸钾容量法-稀释热法测定；全氮使用凯氏定氮仪测定，碱解氮采用碱解扩散法测定，有效磷和全磷采用钼-锑-抗比色法测定，速效钾和全钾采用火焰光度法测定；土壤脲酶采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定，土壤蔗糖酶采用5-二硝基水杨酸比色法测定。

1.4玉米产量测定

玉米成熟后按小区单独进行收割、计产，并换算为1hm2产量。

1.5数据分析

采用Excel和SPSS数据分析软件进行试验数据分析。

2结果与分析

2.1不同处理对土壤pH的影响

由图1可知，与CK相比，T1～T4处理土壤的pH均显著提高。其中T2处理提升效果最显著，提高了19.2%。其次为T3、T1和T4处理，分别提高了14.3%、11.7%、10.9%。T1、T2和T3处理与T4处理相比差异显著，T1和T3处理之间无显著差异。表明与单施化肥相比，施用菌草和牛粪有利于土壤pH的提高。

2.2不同处理对土壤容重和孔隙度的影响

由图2可知，与CK相比，T1～T4处理土壤容重均有所下降。其中T2和T1处理分别降低了30.0%和13.9%，且差异显著；T3和T4处理分别降低了11.9%和7.5%，且差异不显著。T2处理与T3、T4处理相比，分别显著降低了16.2%、21.0%，T2处理和T1处理之间差异不显著，T1、T3、T4这3个处理之间差异不显著。由此可见，增施有机物料能够降低土壤容重，其中菌草+牛粪+50%常规化肥（T2）对土壤容重影响最大。

由图3可知，与CK相比，T2处理土壤孔隙度显著提升了26.2%，T1、T3、T4处理分别提升了14%、12.1%、8.0%，但差异不显著。与T4处理相比，T2显著提升了16.8%，T2处理与T1、T3处理之间差异不显著，T1、T3、T4这3个处理之间差异不显著。由此可知，增施有机物料能够提高土壤孔隙度，其中菌草+牛粪+50%常规化肥（T2）对土壤孔隙度的改善效果最好。

2.3不同处理对土壤有机质和总有机碳含量的影响

由图4A可知，与CK相比，T1～T3处理显著提升了土壤总有机碳含量，分别增加了4.65、6.93、7.15g/kg，增幅高达56%、83%、86%；T4处理与CK相比差异不显著。T2、T3处理差异不显著，二者比T1处理显著提高了18%、19%。相比T4处理，T3、T2和T1处理分别显著提升了109%、106%、75%。

由图4B可知，与CK相比，T1～T3处理显著提升土壤有机质含量，分别增加了8.01、11.94、12.32g/kg，增幅高达56%、83%、86%；T4处理与CK相比差异不显著。T2、T3处理之间差异不显著，二者相比T1处理显著提高了18%、19%。相比T4处理，T2、T3处理分别显著提升了106%、107%。由此可见，相比单施化肥，化肥减施和有机物料搭配能够增加土壤总有机碳和有机质含量，其中菌草+牛粪+50%常规化肥（T2）、菌草+牛粪+75%常规化肥（T3）对土壤总有机碳和有机质含量的影响最显著，若化肥不减量的情况下，土壤总有机碳和有机质含量与CK相比无显著差异。

2.4不同处理对土壤N、P、K含量的影响

由图5A可知，与CK相比，T2～T4处理的土壤全氮含量均显著提高，分别增加了1.97、3.53、4.62g/kg，增幅高达16.3%、29.3%、38.3%，T1提高了1.21g/kg，增幅10.1%，提升不显著。与T2处理相比，T3和T4处理显著提高11.1%、18.9%，T1处理降低5.4%

但不显著。T1、T2处理之间以及T3、T4处理之间差异不显著。

由图5B可知，与CK相比，T1～T4处理均能够显著提高土壤碱解氮含量，分别增加28.58、15.87、25.67、41.77mg/kg，增幅分别为32.5%、18.1%、29.2%、47.5%。与T2处理相比，T1、T3和T4处理分别显著提高12.3%、9.4%、25.0%。T1处理和T3处理之间差异不显著。与T4处理相比，T1和T3处理分别降低了10.2%、12.4%。

由此可知，增施牛粪和菌草能够有效提高土壤全氮和碱解氮含量，其中菌草+牛粪+100%常规化肥（T4）对土壤全氮和碱解氮含量的提高效果最显著。

由图6A可知，与CK相比，T1和T2处理的土壤全磷含量均呈显著降低，分别降低了0.25、0.26g/kg，降幅为25.0%、26.0%；T3处理降低了0.03g/kg，降幅3%，T4处理增加了0.12g/kg，增幅12.0%。但差异未达显著水平。由此可知，低用量化肥配施菌草、牛粪的土壤全磷含量不如单施化肥处理的土壤全磷含量高。

由图6B可知，与CK相比，T2～T4处理均显著提升土壤有效磷含量，分别增加了0.01、0.09、0.10mg/kg，增幅分别为16.7%、150%、166.7%，T1处理的土壤有效磷含量降低0.03mg/kg，降幅50.0%。T3和T4处理之间差异不显著，较T2处理提升了117.3%、124.5%，T1处理较T2处理降低了56.2%。由此可知，对比单施化肥而言，高用量化肥配施有机物料能够显著提升土壤有效磷含量，其中菌草+牛粪+75%常规化肥（T3）、菌草+牛粪+100%常规化肥（T4）对土壤有效磷含量影响最大，低用量化肥配施有机物料组合土壤有效磷含量显著低于单施化肥处理。

由图7A可知，与CK相比，T1～T4处理的土壤全钾含量均呈增加趋势，分别增加2.99、8.60、2.62、3.37g/kg，增幅达12.6%、36.2%、11.2%、14.2%，其中仅T2处理达显著差异水平。与T2处理相比，T1、T3、T4处理显著降低了17.3%、18.5%、16.2%，T1、T3、T4处理之间差异不显著。由此可知，菌草+牛粪+50%常规化肥（T2）对土壤全钾含量提升效果显著，其余处理影响不大。

由图7B可知，与CK相比，T1～T4处理的土壤速效钾含量显著提升，分别增加了52.36、153.35、109.21、71.81mg/kg，增幅分别达202%、593%、422%、277%。与T2处理相比，T1、T3、T4处理均显著降低了129.1%、32.7%、83.5%，与T3处理相比，T1、T4处理显著降低72.75%、38.3%；与T4处理相比，T1处理显著降低了24.9%。由此可知，增施牛粪和菌草能够显著提高土壤速效钾含量，其中菌草+牛粪+50%常规化肥（T2）对土壤速效钾含量的影响最大。

2.5不同处理对土壤脲酶和蔗糖酶活性的影响

由图8A可知，与CK相比，T1～T4处理土壤脲酶活性均显著提升，分别增加了54.08、277.1、218.20、278.1mg/（kg·d），增幅分别为14.71%、75.37%、59.35%、75.64%。T2和T4处理之间差异不显著。与T1处理相比，T2～T4处理显著提高了52.9%、38.9%和53.1%，与T3处理相比，T2和T4处理显著提高了10.0%和10.2%。由此可见，增施菌草和牛粪对土壤脲酶活性有显著提高，其中菌草+牛粪+50%常规化肥（T2）和菌草+牛粪+100%常规化肥（T4）处理的提升效果最为显著。

由图8B可知，与CK相比，T1～T4处理的土壤蔗糖酶活性均显著提升，分别增加了20.88、16.66、23.07、26.56mg/（kg·d），增幅分别为10.86%、8.66%、12.00%、13.81%。T1～T4这4个处理之间差异不显著。由此可见，增施菌草和牛粪有利于提高土壤中蔗糖酶活性。

2.6不同处理对玉米产量的影响

由表1可知，与CK相比，T1～T4处理的玉米产量分别提高了0.21%、4.01%、12.88%、19.63%。由此可见，增施牛粪和菌草能够有效增加玉米产量，其中菌草+牛粪+100%常规化肥（T4）处理对玉米产量提升最高。

T1～T4处理的玉米产值均高于对照（CK），较对照产值分别增加24.90、474.45、1523.25、2322.15元/hm2；刨除肥料费用以及菌草牛粪还田作业费，T1～T4处理纯增收分别为2049.90、1524.45、1598.25、1422.15元/hm2。由此可见，化肥减施配合有机物料处理均可实现节本增收，T1～T3处理的增收均超过1500元/hm2。

2.7土壤物理性质与养分含量、酶活性以及作物产量之间的相关性分析

由表2可知，土壤pH、土壤容重、总孔隙度之间存在显著或极显著正相关关系，表明三者之间可能存在相互影响的关系。速效钾分别与土壤pH、总孔隙度存在显著正相关关系，与土壤容重存在显著负相关关系，表明土壤pH、总孔隙度和土壤容重在一定程度上显著影响土壤速效钾含量；全钾与总孔隙度之间存在显著正相关关系，与土壤容重存在显著负相关关系，表明土壤全钾含量受土壤总孔隙度和土壤容重的显著影响；碱解氮含量与蔗糖酶活性之间存在显著正相关关系，表明碱解氮含量的增加，在一定程度上能够反映蔗糖酶活性；玉米产量分别与有效磷、全氮之间存在极显著或显著正相关关系。说明有效磷和全氮含量高的土壤能够显著提高玉米作物产量。

3讨论

瘠薄土壤改良成效慢、化学肥料利用率较低是我国农业生产面临的重要问题，过量施用化肥会导致土壤板结、盐碱化、土壤结构破坏等一系列土壤环境问题，对生态环境也会造成一定的负面影响。有机物料含有大量有机质、氮磷钾营养元素和有益微生物菌群，能改善土壤结构，增加土壤养分含量，增强土壤保水保肥能力，合理增施有机物料能有效改良土壤^［13^］。

3.1不同处理对土壤pH的影响

虽然土壤酸度通常通过撒石灰来纠正，但研究表明动物粪便改良剂可以有效缓解土壤酸度^［14-15^］。该研究表明，常规施肥下土壤呈酸性，在添加牛粪后，土壤呈中性。原因在于微生物在粪便脱羧过程中将钙离子释放到土壤中，使得土壤pH升高，也可以说是牛粪中碳酸氢盐和有机酸的缓冲作用对土壤酸度产生影响^［16^］。同时配施的菌草在腐蚀后也可能提高土壤中交换性钙、交换性镁和交换性钾含量，进而使土壤盐基饱和度增加，土壤pH随之升高。

3.2不同处理对土壤容重、总孔隙度的影响

土壤容重是土壤重要的物理性状，土壤孔隙度则反映土壤孔隙状况。研究表明，施加牛粪和秸秆提高土壤孔隙度、降低容重、增加营养物质，从而改良土壤结构、提高土壤肥力 ^［17-18^］。研究表明，有机质能够本身通过多种机制增强土壤的孔隙度和容重。李江涛等^［¹⁹^］研究表明，畜禽粪便可通过提高土壤有机碳含量促进土壤孔隙结构形成，与仅施用化肥相比，耕层土壤总孔隙度提高 7.50%～21.72%，贮水性能和饱和导水率得到明显改善。该研究结果表明，牛粪和菌草能够改善土壤理化性状，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，与前人研究结果一致，同时为瘠薄地改良提供参考依据。

3.3不同处理对土壤有机质和总有机碳的影响

土壤有机质含量通常作为土壤肥力水平的一个重要指标，它是土壤各种养分的基础，也是其他养分如氮、磷等元素的重要来源。土壤有机质和总有机碳均与土壤肥力密切相关，因此添加外源有机物料是直接增加土壤有机质、总有机碳含量的有效途径。

研究表明，施用有机肥能增加和更新土壤有机质，还能改善土壤理化性质，提高肥料利用率^［20-21^］。司海丽等^［²²^］研究表明，施用有机肥可增强土壤微生物活性，提高土壤脲酶对氮素转化，进而促进土壤有机质的积累。刘国辉等^［²³^］研究发现，施入有机肥后土壤有机质含量提高了33.4%。杨凯等^［24^］研究表明，粪肥+化肥处理的土壤有机质含量为16.19 g/kg，较单施化肥处理增幅达16.22%，这与该研究结果基本一致。

研究表明，施用化肥和有机肥均能够提高土壤总有机碳（TOC）含量，且以化肥有机肥配施处理下的含量较高^［25^］。丛萍等^［²⁶^］研究表明作物秸秆对土壤有机碳的贡献率占其总量的40%～50%，且深松能够在一定程度上改善土壤碳循环，促进土壤中有机碳的积累。贺美等^［27^］研究表明，深翻25 cm+化肥有机肥配施交互作用均显著影响土壤活性有机碳氮组分，且35 cm+化肥有机肥配施处理的碳组分含量低于25 cm+化肥有机肥配施处理的碳组分含量，这与该研究结果基本一致。

该研究发现，牛粪和菌草的加入能够明显改善土壤有机质和土壤总有机碳含量。化肥减施配施有机物料后，较单施化肥土壤有机质和总有机碳含量均提高了56%～86%，其中T2和T3处理的效果尤其显著。但T4处理的有机质含量和总有机碳含量相较于T1～T3降低，可能是由于土壤中氮含量较高，进一步促进微生物对有机质的分解转化，为玉米吸收利用，进而说明配施牛粪和菌草对瘠薄地的改良和作物产量的提升是积极有效的。

3.4不同处理对土壤N、P、K的影响

土壤全氮是土壤中的重要养分之一，高含量的全氮能够提供充足的营养供给，促进植物的生长和发育。土壤碱解氮或称水解性氮包括无机态氮及易水解的有机态氮。土壤可溶性有机氮被用作土壤供氮能力的评价指标以及施肥等农艺措施对土壤影响的生物指示指标。张灵菲等^［28^］研究表明，化肥减量50%+牛粪处理的全氮含量是1.36 g/kg、碱解氮含量是103.88 mg/kg，较单施化肥处理分别显著提高了27.1%、36.75，这与该研究结果基本一致。该研究表明化肥配施菌草+牛粪均增加全氮和碱解氮含量。其中T2处理土壤全氮含量14.02 g/kg、碱解氮含量103.71 mg/kg，但提升最显著的是T4处理，土壤全氮含量为16.67 g/kg、碱解氮含量129.62 mg/kg。

T2、T3、T4处理的有效磷、速效钾含量都显著高于CK。相较于CK，配施牛粪和菌草后土壤中有效磷、速效钾增加是因为牛粪中含有大量无机磷，直接增加土壤中有效磷含量^［29^］，同时菌草富含钾元素。研究表明，有机物料本身含有大量的速效养分，通过本身的孔隙结构和较大比表面积增强了对营养元素的吸附能力，进而影响土壤中磷和钾的有效性^［³⁰^］。李磊等^［³¹^］研究表明，在短期一年内相比单施化肥，减施2/3 化肥+粪肥的有效磷含量降低，速效钾含量略微提升，与该研究结果相近，即T1处理的有效磷含量低于CK，这可能是因为施加的菌草+牛粪秸秆不足以抵消施加25%化肥量造成的有效磷供应不足。总体而言，T3、T4处理对土壤有效磷含量提升幅度较大，T2处理土壤速效钾含量的提高最为显著。

化肥主要是增加土壤无机磷含量，而有机肥则以增加有机磷为主^［32^］。李燕青等^［³³^］研究表明，增施有机物料能够增加土壤全磷、全钾含量，促进植物的生长和发育。何进勤等^［³⁴^］研究表明，单施化肥的全磷含量为0.87 g/kg，100%化肥+牛粪的全磷含量为1.10 g/kg，提升26.4%，说明在不减施的情况下，增加有机物料能够显著提高全磷含量。张建军等^［35^］研究表明，相比单施化肥，单施有机物料仍能够显著提升土壤全磷含量。张灵菲等^［²⁸^］研究表明，在减施化肥的条件下，添加秸秆或牛粪均能显著提高土壤全磷含量。这与该研究结果不一致，T1和T2处理的土壤全磷含量均低于CK，这可能是因为土壤中全磷含量本身极低，在化肥减施的情况下，配施牛粪和菌草不足以抵消施加减施化肥造成全磷的供应不足。

李燕青等^［33^］研究表明，土壤钾库极大，无论是有机肥还是化肥对土壤全钾含量影响不大，但施肥可以明显提高代换性钾在全钾中的比例。张建军等^［35^］研究表明，单施有机物料和单施化肥相比，提高程度不大，全钾含量无显著提升。该研究发现仅T2处理较CK的提高幅度达显著水平，与前人研究结果基本一致。

综上所述，仅施化肥，有些养分被土壤吸收或固定，降低了养分的有效性，而与牛粪和菌草配施后，能够较大提高养分的有效性，并将有机物转化为无机养分，供植物生长发育利用。且不同程度的化肥减施配施菌草和牛粪能够不同程度地增加土壤N、P、K含量，其中T2处理对K含量的提升最显著，T4处理对N、P含量的提升最显著，可为瘠薄地改良需求不同提供参考依据。

3.5不同处理对土壤脲酶和蔗糖酶活性的影响

土壤酶作为土壤生物活性及土壤肥力的重要组成部分，与许多重要的生物化学过程，在物质循环和能量转化中起着重要的催化作用，其活性可快速反映施肥对土壤肥力和土壤质量的影响，已被认为是土壤肥力的一个重要特征指标^［36^］。研究表明，土壤酶活性与土壤养分之间有直接的关系，且化肥减量与有机肥配施能提高土壤脲酶、蔗糖酶活性^［^37-38^］。Mullen等^［39^］研究表明，土壤脲酶与其他酶活性及土壤肥力因素间普遍存在一定的相关关系。这是脲酶参与土壤氮素转化，添加有机物料有利于土壤速效氮素的释放，提高土壤肥力，从而保证了植物养分供应。蔗糖酶是表征土壤碳素转化速度与程度的指标^［⁴⁰^］。化肥配施有机物料为土壤微生物活动提供了丰富的碳源底物，并提供充足养分和能量，有效增加了蔗糖酶活性。

张英等^［41^］研究表明，土壤酶活性受土壤理化性质的影响，脲酶活性与土壤有机质、全氮和有效磷含量呈显著正相关。但该研究中T4处理的脲酶活性最高，但其有机质含量是T1～T4处理中最低，这可能是因为该处理土壤有机质含量相对较高，进一步促进微生物对有机质分解转化，一部分被作物吸收，一部分为土壤酶活动提供能量。

该研究结果显示，增施有机物料能够显著增加土壤脲酶活性和蔗糖酶活性，与CK相比，T1～T4处理的脲酶、蔗糖酶活性均高于CK，这与该研究结果相符。其中T2、T4处理脲酶活性最高，且二者之间差异不显著，T4处理蔗糖酶活性最高，T1～T4处理之间差异不显著，与前人研究结果基本一致。同时也说明配施有机物料处理更有利于土壤速效氮的释放和土壤碳源的增加，进而有利于瘠薄地的改良和作物产量的提高。

3.6不同处理对玉米产量的影响

有机肥还田或有机肥与化肥配施对农田土壤质量提升及作物产量品质均具有显著的正效应^［34^］。研究表明有机肥的自身优势是与化肥配施可以提升土壤理化性质和酶活性，为作物创造良好的土壤环境，进而提高作物产量^［⁴⁰^，42^］。另外，陈香碧等^［⁴³^］也从土壤氮循环角度证实了有机肥替代部分化肥能持续提高作物产量。该研究结果表明，有机物料替代部分化肥可增加作物产量，随着菌草和牛粪的加入，玉米产量明显提高，其主要原因是有机物料在一定程度上能够增加微生物数量，提高土壤酶活性，进而提高土壤养分矿化速率，改善土壤结构，另一方面，有机物料的养分释放缓慢，能够在植株生长后期增加土壤速效养分含量，促进养分的释放，为植株生长改善土壤环境，对产量的提升产生显著影响。

4结论

该研究结果表明，常规施肥下增施有机物料更有利于提高土壤N、P含量和作物产量，化肥减施50%下增施有机物料更有利于改善土壤物理性质，显著提高土壤有机质、总有机碳、K含量；同时2个处理均能够不同程度地提高土壤酶活性，但二者差异不明显。综上所述，化肥减施下配施牛粪和菌草处理有利于改善土壤理化性质，改良瘠薄土壤；而常规施肥下配施牛粪和菌草则有利于作物在短期内提高产量。

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