稻麥輪作系統(tǒng)中施用有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥對作物生長及土壤肥力的影響.pdf

1、水稻和小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物。水稻-小麥輪作系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)關(guān)系到我國乃至世界的糧食安全，而維持和提高土壤肥力是保障作物產(chǎn)量的關(guān)鍵。有機(jī)無機(jī)配施被認(rèn)為是一種高產(chǎn)高效的施肥模式，然而對于利用化肥和堆肥工業(yè)化生產(chǎn)的有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥對作物生長和土壤肥力的研究鮮有報(bào)道。本文針對稻麥輪作系統(tǒng)中進(jìn)行連續(xù)4年的不同施肥模式田間試驗(yàn)，研究了等養(yǎng)分條件下以豬糞堆肥為原料的有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥對作物產(chǎn)量、干物質(zhì)累積量、氮素累積量、土壤礦質(zhì)態(tài)氮、土壤微生物量、土

2、壤微生物多樣性以及土壤有機(jī)質(zhì)、土壤團(tuán)聚體等指標(biāo)的影響，旨在探討連續(xù)施用有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥下作物的生物性狀變化及土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化和積累機(jī)制。研究結(jié)果表明:
　　 在連續(xù)三季水稻中，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的水稻籽粒產(chǎn)量(8504.2～9642.2 kg·hm-2)都高于化肥處理(7918.7～9013.3 kg·hm-2)，但差異不顯著。在2007季水稻中，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的穗數(shù)和每穗粒數(shù)都低于化肥處理，而在2008和2009季水稻中，有機(jī)

3、無機(jī)復(fù)混肥處理的穗數(shù)和每穗粒數(shù)高于化肥處理。在三季水稻中，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的地上部干物質(zhì)量在水稻生長前期都低于化肥處理，進(jìn)入水稻生長中后期逐漸高于化肥處理;有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理水稻植株的地上部氮素累積量也是在前期低于化肥處理，進(jìn)入水稻生長中后期逐漸高于化肥處理。三季水稻中，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的土壤礦質(zhì)態(tài)含量在水稻生長前期低于化肥處理，進(jìn)入水稻生長中后期，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的土壤礦質(zhì)態(tài)氮含量與化肥處理相當(dāng)甚至高于化肥處理。三季水稻中有機(jī)無

4、機(jī)復(fù)混肥處理的水稻氮肥利用率(44.0％～43.5％)都高于化肥處理(33.8％～36.9％)。
　　 在2006-2007小麥季，化肥處理的小麥籽粒產(chǎn)量顯著(6760.0 kg·hm-2)高于有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理(4583.9 kg·hm-2)，在2007-2008季，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的小麥籽粒產(chǎn)量(6850.7 kg·hm-2)略低于化肥處理(6900.7 kg·hm-2)，在2008-2009季，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的小麥籽

5、粒產(chǎn)量(4783.3 kg·hm-2)高于化肥處理(4674.4 kg·hm-2)，但差異不顯著。在2006-2007小麥季，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)都低于化肥處理，進(jìn)入2008-2009季后，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)超過化肥處理。在2006-2007季，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的地上部干物質(zhì)量和氮素累積量在小麥整個生長過程中都顯著低于化肥處理，到2007-2008季和2008-2009季后，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的地

6、上部干物質(zhì)量和氮素累積量直到小麥生長后期才超過化肥處理。在2006-2007季，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的土壤礦質(zhì)態(tài)氮含量始終低于化肥處理，在2007-2008和2008-2009季有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理在小麥生長后期都高于化肥處理。在2006-2007季，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的小麥氮肥利用率(27.3％)低于化肥處理(33.7％)，在2007-2008季(36.5％)和2008-2009季(45.8％)有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理的小麥氮肥利用率高于化肥處

7、理(34.5％，35.8％)。
　　 為了從土壤肥力方面了解有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥的增產(chǎn)機(jī)制，在2010年的小麥和水稻成熟期分別采取了土樣，對土壤有機(jī)質(zhì)及其物理組分以及土壤微生物進(jìn)行了研究，得到以下結(jié)果:
　　 小麥季中，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理和有機(jī)肥處理土壤中的有機(jī)碳含量(16.9 g·kg-1、19.8 g·kg-1)、全氮含量(1.93 g·kg-1、2.15g·kg-1)和團(tuán)聚體的平均重量直徑(1.1mm、1.9mm)都高于

8、化肥處理(1.0mm)，有機(jī)肥處理顯著高于化肥處理。有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理和有機(jī)肥處理土壤中大團(tuán)聚體(＞0.25mm)的有機(jī)碳和全氮含量都高于化肥處理。有機(jī)肥處理的顯著高于化肥處理。水稻季中，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理和有機(jī)肥處理土壤中的有機(jī)碳含量(14.9 g·kg-1、17.7 g·kg-1)、全氮含量(1.87 g·kg-1、2.13 g·kg-1)都高于化肥處理(14.6 g·kg-1、1.82 g·kg-1)，有機(jī)肥處理顯著高于化肥處理。

9、不同施肥處理對水稻季土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性影響較小，但有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理和有機(jī)肥處理土壤各粒徑團(tuán)聚體的有機(jī)碳和全氮含量都高于化肥處理，有機(jī)肥處理的顯著高于化肥處理。
　　 通過采用13C交叉極化結(jié)合魔角旋轉(zhuǎn)的固體核磁共振光譜技術(shù)(CPMAS13CNMR)分析了土壤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)不同施肥處理對土壤有機(jī)質(zhì)及團(tuán)聚體中有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)也有不同的影響。小麥季土壤中，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理(23.43％)和有機(jī)肥處理(24.58％)的烷基碳的

10、相對百分含量都低于化肥處理(24.61％)，而烷氧基碳的相對百分含量都高于化肥處理，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥(0.50)和有機(jī)肥處理(0.51)的烷基碳/烷氧基碳的比值都低于化肥處理(0.56)。水稻季土壤中各施肥處理對土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響趨勢與小麥季不同。水稻季中有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理(30.57％)的烷基碳的相對百分含量高于化肥處理(28.22％)，而烷氧基碳相對百分含量低于化肥處理，有機(jī)肥處理的烷基碳和烷氧基碳的相對百分含量都低于化肥處理。

11、不同粒徑團(tuán)聚體中有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)也不相同。不同施肥處理對大團(tuán)聚體的有機(jī)質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)影響較大，與其它處理相比，有機(jī)肥處理增加了大團(tuán)聚體中烷氧基碳的相對百分含量而降低了烷基碳的相對百分含量，從而降低了有機(jī)質(zhì)的降解程度。
　　 不同施肥處理對土壤有機(jī)質(zhì)密度組分的影響較大。兩季土壤中有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理和有機(jī)肥處理的游離態(tài)輕組和閉蓄態(tài)輕組的含量都高于化肥處理，礦物結(jié)合態(tài)(重組)的含量低于化肥處理，而且有機(jī)肥處理的有機(jī)質(zhì)各組分中的有機(jī)碳含量和

12、全氮含量都顯著高于化肥處理。
　　 采用氯仿熏蒸法、PCR-DGGE(聚合酶鏈反應(yīng)-變性梯度凝膠電泳)和real-timePCR(實(shí)時定量PCR)分子技術(shù)研究了不同施肥處理對土壤微生物數(shù)量和多樣性的影響。小麥季和水稻季中，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理(275.82 mg kg-1、278.63 mg kg-1)和有機(jī)肥處理(349.54 mg kg-1、331.86 mg kg-1)的微生物生物量都高于化肥處理(267.63 mgkg-1

13、、250.14 mg kg-1)，有機(jī)肥處理顯著高于化肥處理。小麥季和水稻季中，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理和有機(jī)肥處理的細(xì)菌和真菌群落的多樣性都較化肥的高。兩季土壤中有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥處理和有機(jī)肥處理的細(xì)菌16S rRNA和真菌18S rRNA的拷貝數(shù)都高于化肥處理，且有機(jī)肥顯著高于化肥。
　　 綜上認(rèn)為，與化肥相比，施用有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥可以獲得相當(dāng)甚至更高的作物產(chǎn)量，而且施用有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥和有機(jī)肥更有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量、改良土壤物