秸秆助腐物料添加量对土壤速效养分空间分布动态的影响

尹飞 宋玉娟 焦念元 付国占

摘要：通过大田小区试验，以不加助腐物料为对照，研究秸秆还田配施鸡粪有机肥（1 125 kg/hm2鸡粪有机肥、2 250 kg/hm2鸡粪有机肥）和HM秸秆腐熟剂（30 kg/hm2 HM秸秆腐熟剂+75 kg/hm2尿素、60 kg/hm2 HM秸秆腐熟剂+150 kg/hm2尿素）两种助腐物料添加量对土壤速效养分空间分布动态的影响。结果表明，与对照相比，在秸秆还田的基础上腐熟剂和有机肥的施入均不同程度地提高玉米小口期、大口期、吐丝期0～20、20～40 cm土层碱解氮含量，土壤速效磷和速效钾含量总体上也高于对照;20～40 cm土层含量整体低于0～20 cm土层。玉米吐丝后20天及成熟期土壤碱解氮及速效磷含量低于对照，速效钾含量则高于对照。玉米整个生育期内助腐物料添加量较高处理土壤速效养分含量高于添加量较低处理，但差异未达显著水平。

关键词：秸秆还田;有机肥;腐熟剂，土壤速效养分

中图分类号：S513.05  文献标识号：A  文章编号：1001-4942（2019）06-0113-04

Abstract The field experiment was carried out in Dashang Village， Wenxian County. The effects of application rates of two kinds of straw decomposition accelerator （1 125 kg/hm2 chicken manure organic fertilizer， 2 250 kg/hm2 chicken manure organic fertilizer， 30 kg/hm2 HM decomposing agent +75 kg/hm2 urea， 60 kg/hm2 HM decomposing agent +150 kg/hm2 urea） on the spatial distribution of soil available nutrients were studied using without decomposer material as control. The results showed that the application of decomposer and organic fertilizer increased the contents of available N， available P and available K in 0～20-cm and 20～40-cm soil layers on the basis of straw returning at small trumpet， big trumpet and silking stages. And their contents in 20～40-cm soil layer were higher than those in 0～20-cm layer. The content of soil available N and P was lower than that of control， while that of available K was higher on the 20th day after silking and at mature stage. The content of soil available nutrients was higher under high addition rate of decomposer materials than that under low addition rate， but there was no significant difference between them.

Keywords Straw returning; Organic fertilizer; Decomposer material; Soil available nutrients

中國是一个农业生产大国。据统计，2010年，我国的秸秆总产量超过8亿吨，在世界排名中居于榜首[1]。因此，秸秆利用是我国农业生产必须解决的首要难题。秸秆还田是当今利用秸秆的主要渠道之一。已有研究证明，还田秸秆在腐解过程中，释放出氮、磷、钾速效养分和其他微量元素养分，供作物吸收利用[2]。秸秆还田可改善土壤的理化性状、培肥土壤，在增加土壤有机质等方面也发挥一定作用[3]。但秸秆粉碎后直接还田腐解速度较慢，为了增加秸秆的还田效益，应用腐熟剂快速腐解秸秆是目前研究的热点。

秸秆腐熟剂是一类能加快秸秆分解、腐熟、释放速效养分的有效制剂，富含微生物，连续繁殖后产生一定量的有益群体及优势菌群，促进秸秆的有效分解。微生物的一系列活动可以明显改良土壤的理化性状，不同程度提升土壤速效养分，并且秸秆助腐剂成本率较低，方便使用，在我国大部分地域已普遍应用[2]。张占鹏等[4]研究显示，添加腐熟剂处理使土壤碱解氮含量提高0.38%～0.99%，速效磷增加1.06%～2.52%，速效钾增加1.05%～1.21%。蒙忠武等[5]研究表明，在秸秆还田基础上施用腐解剂增加土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量，最大增加量分别为19.56、1.01、9.54 mg/kg。

有机肥主要是由动植物残体、畜禽类粪便等物质构成，其施用可以通过促进土壤微生物的一系列相关活动来加快秸秆有效分解。它作为腐解剂可实现秸秆快速还田，提升土壤速效养分[6]。李国阳等[7]研究发现，秸秆还田配施有机肥处理，其土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量明显高于对照（秸秆直接还田不施肥）处理。薛卫杰等[8]试验表明，土壤速效养分表现为秸秆还田增施有机肥A>秸秆还田增施有机肥B>秸秆直接还田，有机肥的施用增加了土壤速效氮、磷、钾含量。

鉴于此，本试验选取鸡粪有机肥、通用型腐熟剂两种助腐物料，探究其不同添加量对土壤速效养分空间分布动态的影响，旨在为研究秸秆腐解助腐剂的合理添加提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及供试材料

试验于2016年6—9月在河南省焦作市温县大尚村试验基地进行。供试土壤为中壤质潮土，其耕层土壤养分含量为有机质19.09 g/kg、碱解氮121.81 mg/kg、速效磷37.22 mg/kg、速效钾89.67 mg/kg。

供试玉米品种为郑单958。试验用鸡粪有机肥为河南大用集团有机肥厂产品，N、P2O5和K2O含量分别为1.21%、2.14%和2.51%。HM秸秆腐熟剂为河南省恒隆态股份有限公司产品。试验用化肥分别为：尿素（N 46.4%）、过磷酸钙（P2O5 12%）和氯化钾（K2O 60%）。

1.2 试验设计

试验采用单因素随机区组设计，共设5个处理，见表1，小区面积144 m2（7.2 m×20 m），3次重复。60 cm等行距种植。6月9日免耕播种，9月28日收获。小麦成熟后用联合收割机收获，留茬10 cm，其余秸秆粉碎后均匀撒于地表。两种添加量的有机肥与腐熟剂在拔节期灌水后均匀撒施在秸秆表面。拔节期施30%氮肥，全量的磷、钾化肥;大口期施70%氮肥。

1.3 样品采集

分别于夏玉米小口期、大口期、吐丝期、吐丝期后20天、成熟期在试验小区选取长势良好、较为一致的玉米植株，继而采用管型土钻，在根部土壤分层（0～20、20～40 cm）三点取样，分装入袋，标记编号。经过自然风干、研磨、过60目筛，分装保存，用于测定土壤速效养分含量。

1.4 测定项目与方法

参照鲍士旦[9]的方法。土壤碱解氮用碱解扩散法测定;土壤速效磷用0.5 mol/L碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定;土壤速效钾用醋酸铵浸提-火焰光度法测定。

1.5 数据分析

使用Microsoft Excel 2010和SPSS 20.0进行试验数据分析并作图，Duncans多重比较法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 秸秆助腐物料添加量对土壤碱解氮的影响

由图1A可知，随玉米生育期的推进，各处理玉米田0～20 cm土层碱解氮含量总体呈降-升-降趋势。前三个时期， T2、T3、T4、T5处理均高于T1，由此看出腐熟剂和有机肥的施入增加了土壤碱解氮含量。吐丝后20天和成熟期，T1处理则明显高于T2、T3、T4、T5处理。在整个生育期间，除吐丝后20天外，T4、T5均高于T2、T3处理，T3高于T2。这表明同种助腐物料添加量多对土壤碱解氮的提升促进作用大，但两种添加量之间差异未达显著水平。

由图1B可知，玉米田20～40 cm土层碱解氮含量整体低于0～20 cm土层，总体变化不大，T1处理土壤碱解氮含量大口期最低，其他4个处理吐丝后20天最低。吐丝后20天，T1显著高于T2、T3、T4、T5处理，分别提高41.2%、35.9%、35.0%、28.8%。在整个生育期间，T5均高于T4处理，T3高于T2处理，表明秸秆助腐物料添加量较多时土壤碱解氮的增加量也相应提高。

2.2 秸秆助腐物料添加量对土壤速效磷的影响

由图2A可知，玉米田0～20 cm土层速效磷整体呈现上升变化趋势，但在吐丝后20天，含量略有下降。大口期和吐丝后20天，添加秸秆助腐物料的4个处理均高于T1，平均提高15.7%和19.6%;由此看出腐熟剂和有机肥的施入增加速效磷含量。但在成熟期，T1处理土壤速效磷含量最高，显著高于T2、T3处理20.4%、16.5%，但与T4、T5處理差异不显著。在整个生育期间，T3均高于T2处理，T5高于T4处理。

由图2B可知，玉米根系20～40 cm土层速效磷含量低于0～20 cm土层。速效磷含量整体变化趋势为先上升后下降至成熟期又略升高。成熟期，T1处理最高，显著高于T4、T5处理15.7%、8.6%，与T2、T3差异不显著。在整个生育期间，T3均高于T2，T5均高于T4，但T2与T3、T4与T5处理之间差异均不显著。

2.3 秸秆助腐物料添加量对土壤速效钾的影响

由图3A可知，玉米田0～20 cm土层速效钾含量整体变化趋势为先增加后降低之后又升高。在玉米整个生育期间，T2、T3、T4、T5均高于T1，由此看出腐熟剂和有机肥的施入增加了土壤速效钾含量。除成熟期外，T2和T3均普遍高于T4和T5处理;T3高于T2，T5高于T4处理。两种助腐物料添加量多时其土壤速效钾的增加量也较高。

由图3B可知，玉米田20～40 cm土层速效钾含量整体低于0～20 cm土层，但变化趋势相似，也表现为先上升后降低之后上升，吐丝后20天其含量最低。前三个时期，T2、T3、T4、T5均高于T1，由此看出秸秆助腐物料的施入提高了土壤速效钾含量。在整个生育期间，T3高于T2，T5高于T4处理，但差异均不显著。

3 讨论与结论

土壤速效养分含量涉及施肥、土壤有机质矿化、秸秆腐解、作物吸收等多个方面。本研究各处理氮、磷、钾总施用量一致，调查结果主要反映秸秆腐解、作物吸收的综合结果。在玉米小口期、大口期、吐丝期，有机肥和腐熟剂的施入提高了玉米田0～20、20～40 cm土层碱解氮含量;施用助腐物料处理土壤速效磷和速效钾含量总体上也高于不添加助腐物料处理。这可能是腐熟物料的施入促进秸秆腐解、加速氮磷钾释放的结果[4，10]。

但在吐丝后20天和成熟期，添加腐解物料处理玉米田0～20、20～40 cm土层碱解氮、速效磷含量明显低于不添加助腐物料处理。这可能是由于添加助腐物料提高玉米生育前期土壤速效养分含量，促进玉米生长发育，造成玉米生育后期对碱解氮、速效磷吸收量高于不添加助腐物料处理的结果。同时，土壤速效养分含量受气候影响较大，随土壤水分移动有上下迁移的过程，具体的机理还需进一步研究。