李靜 陳瑞州 蘭子漢 林電

摘 要 以海南菜園土為試驗(yàn)對(duì)象，設(shè)計(jì)5個(gè)不同比例有機(jī)肥替代無(wú)機(jī)肥處理，于2016年11月下旬至2017年5月下旬在海南文昌進(jìn)行大田試驗(yàn)，探討有機(jī)無(wú)機(jī)肥不同配比對(duì)土壤理化性質(zhì)和辣椒果實(shí)養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明：土壤中堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量大小依次為0.7M>0.5M>0.3M，這說明在一定范圍內(nèi)，有機(jī)肥替代比例越高，土壤養(yǎng)分（堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)）含量就越高；5個(gè)處理試驗(yàn)飽和含水量大小依次為0.7M>0.5M>0.3M，土壤容重大小依次為0.7M<0.5M<0.3M，土壤總孔隙度大小依次為0.7M>0.5M>0.3M，說明在一定范圍內(nèi)，隨著有機(jī)肥占比的增加，土壤的物理性質(zhì)依次得到相應(yīng)改善；土壤中過氧化氫酶、脲酶活性大小順序皆為0.3M>0.5M>0.7M，說明0.3M處理為土壤酶活性最高且有機(jī)肥配比最適處理；0.7M處理中果實(shí)氮、磷、鉀養(yǎng)分最高，鈣、鎂中量元素養(yǎng)分差異不顯著，說明與有機(jī)肥配比關(guān)系較小。此結(jié)果說明有機(jī)肥替代30%無(wú)機(jī)肥能保持土壤酶活性，有機(jī)肥替代70%無(wú)機(jī)肥不僅能保證果實(shí)養(yǎng)分含量，而且能提高土壤肥力。

關(guān)鍵詞 有機(jī)肥；無(wú)機(jī)肥；土壤理化性質(zhì)；土壤酶活性；果實(shí)養(yǎng)分

中圖分類號(hào) S14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract In this paper， Hainan garden soil as the test object， the design of five different proportions of organic fertilizer instead of inorganic fertilizer treatment， in late November 2016 late May 2017 in Wenchang， Hainan field trials to explore the organic and inorganic fertilizer different ratio of Soil Physical and Chemical Properties， Enzyme Activities and Nutrients in Pepper Fruits. The results showed that the contents of available nitrogen， available phosphorus， available potassium and organic matter in the soil were 0.7M>0.5M>0.3M， indicating that the higher the proportion of organic manure substitution， the higher the content of soil nutrients （available nitrogen， available phosphorus， available potassium and organic matter） within a certain range. The saturated water content of the five treatments was 0.7M>0.5M>0.3M， the soil bulk density was 0.7M<0.5M<0.3M， the total soil porosity was 0.7M>0.5M>0.3M， indicating that within a certain range， with the increase of the proportion of organic manure， soil physical properties were correspondingly improved； The order of the activities of catalase and urease in soil were 0.3M>0.5M>0.7M， 0.3M treatment for the highest activity of the most appropriate organic fertilizer ratio treatment； The highest nitrogen， phosphorus and potassium nutrition of 0.7M was found in the fruit. There was no significant difference in the nutrient contents of middle and middle calcium and magnesium， which indicated that the proportion of organic fertilizer was small.The results showed that substitution of organic fertilizer with 30% inorganic fertilizer can maintain the activity of soil enzyme， the substitution of organic fertilizer with 70% inorganic fertilizer not only can guarantee the nutrient content of fruit， but also can improve the soil fertility.

Key words organic fertilizers； inorganic fertilizers； soil physical and chemical properties； soil enzyme activity； fruit nutrients

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.04.007

海南地處熱帶、亞熱帶地區(qū)，土地利用結(jié)構(gòu)主要以農(nóng)用地為主。然而部分土壤質(zhì)量較低，而農(nóng)民只關(guān)注產(chǎn)量，因此化肥的使用量逐年增加，從而導(dǎo)致土壤的面源污染問題嚴(yán)重凸顯。這樣不僅增加了耕地重金屬污染，而且對(duì)海南農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全和人類健康構(gòu)成了極大威脅。此外，海南島土壤pH值偏低，土壤養(yǎng)分淋洗嚴(yán)重，土壤重金屬元素的分布和遷移轉(zhuǎn)化對(duì)酸化尤為敏感，這將對(duì)海南土壤保肥及綠色瓜菜生產(chǎn)造成不良影響。目前，已有研究結(jié)果表明，有機(jī)肥的施用不僅使土壤營(yíng)養(yǎng)均衡、養(yǎng)分全面，還能活化土壤中潛在的養(yǎng)分，改善了土壤微生態(tài)的系統(tǒng)，極大地提高了土壤的生物多樣性和土壤的生物學(xué)活性，改善了土壤的理化性質(zhì)、形成、環(huán)境及營(yíng)養(yǎng)循環(huán)，從而提高土壤肥力[1-2]。但由于有機(jī)肥的養(yǎng)分含量低，肥效釋放緩慢，肥料施用吸收不匹配，故肥料中氮素的當(dāng)季利用率低。在作物旺盛生長(zhǎng)且需肥多的時(shí)期，有機(jī)肥不能及時(shí)滿足作物對(duì)養(yǎng)分的需求[3]。因此，有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施可提供全面的養(yǎng)分，及時(shí)滿足作物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期對(duì)養(yǎng)分的需求，維持和提高土地質(zhì)量，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，保持土壤中微量元素的平衡，降低土壤對(duì)重金屬的固持，減少重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)[4]。鑒于此，本研究以海南省文昌市菜園土為試驗(yàn)地，以?；t辣椒為試驗(yàn)材料，研究有機(jī)肥、無(wú)機(jī)肥不同配比對(duì)土壤養(yǎng)分含量、物理性質(zhì)以及辣椒果實(shí)養(yǎng)分的影響，為改善海南農(nóng)田質(zhì)量及蔬菜獲得高產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

辣椒種植品種為海花紅。試驗(yàn)田在海南省文昌市文城鎮(zhèn)，位于海南島東北部（東經(jīng)108°21′～111°03′，北緯19°20′～20°10′）。文昌市屬熱帶北緣沿海地帶，具有熱帶和亞熱帶氣候特點(diǎn)，屬熱帶季風(fēng)島嶼型氣候；光、水、濕、熱條件優(yōu)越，全年無(wú)霜凍，四季分明；年平均溫度為23.9 ℃，年平均日照為1 953.8 h，太陽(yáng)輻射總能量為108.8～115.0 kcal/cm?；常年降雨量為1 721.6 mm，平均為1 529.8～1 948.6 mm。試驗(yàn)前農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量如下：有機(jī)質(zhì)含量為18.45 g/kg，pH值為5.74，堿解氮（N）為313.57 mg/kg，有效磷（P）為219.56 mg/kg，速效鉀（K）為352.45 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)NPK（全量無(wú)機(jī)肥）、0.3M（70%無(wú)機(jī)肥+30%有機(jī)肥）、0.5M（50%無(wú)機(jī)肥+50%有機(jī)肥）、0.7M（30%無(wú)機(jī)肥+70%有機(jī)肥）、1M全量有機(jī)肥共5個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。試驗(yàn)小區(qū)采用隨機(jī)排列，每個(gè)小區(qū)面積為11.88 m2（3 m×3.96 m）。施肥種類及用量：氮肥為尿素，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為硫酸鉀。海藻有機(jī)肥N、P2O5、K2O養(yǎng)分含量分別為0.299%、0.061%、0.053 5%，

有機(jī)質(zhì)含量為45.17%?；屎妥贩示捎脺鲜?，化肥追肥2次，有機(jī)肥追肥3次。不同處理的具體施肥量情況見表1。

1.2.2 采樣及測(cè)定項(xiàng)目 采樣：用土鉆取0～20 cm土層樣品，作為供試土樣。每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取5個(gè)樣點(diǎn)，混合均勻作為一個(gè)重復(fù)，挑出土壤中的石塊和動(dòng)植物殘?bào)w，風(fēng)干，研磨，分別過2、1、0.25 mm篩，用于土壤養(yǎng)分和酶活性測(cè)定；每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采取15～20個(gè)果實(shí)作為一個(gè)重復(fù)，用去離子水洗去灰塵，105 ℃殺青0.5 h，75 ℃烘干，粉碎制成樣品，用于果實(shí)養(yǎng)分分析。

土壤、果實(shí)養(yǎng)分樣品分析項(xiàng)目及方法參照《土壤農(nóng)化分析》[22]；土壤容重、土壤孔隙度采用環(huán)刀法測(cè)定；土壤含水量用烘干法測(cè)定。

土壤酶活性：土壤脲酶活性采用苯酚鈉—次氯酸鈉比色法測(cè)定，以24 h每克土壤中產(chǎn)生的NH3-N的毫克數(shù)表示；過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀容量法測(cè)定，以每克土1Min消耗的0. 01M的KMnO4體積表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 22統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同比例有機(jī)肥替代無(wú)機(jī)肥處理對(duì)菜園土土壤養(yǎng)分的影響

不同比例有機(jī)肥替代無(wú)機(jī)肥處理（以下皆稱“有機(jī)無(wú)機(jī)替代”）對(duì)菜園土土壤養(yǎng)分的影響見表2。各施肥處理中，土壤堿解氮含量差異顯著，其中0.7M處理的堿解氮含量最高，堿解氮含量大小為0.7M>0.5M>1M>0.3M。其中0.7M處理較NPK處理高13.49%，0.5M處理較NPK處理高7.14%。除去1M全量有機(jī)肥替代處理，土壤中堿解氮的含量隨有機(jī)肥比例的增加而增加。土壤有效磷及土壤速效鉀含量在各處理之間差異不顯著，由于有機(jī)肥主要是替代尿素中的氮，所以土壤有效磷和土壤速效鉀在各個(gè)處理間差異不顯著。0.7M處理與NPK、0.3M、0.5M處理的有機(jī)質(zhì)含量存在顯著差異，0.7M處理有機(jī)質(zhì)含量是最高的，幾乎是NPK處理的2倍，各處理有機(jī)質(zhì)含量大小依次為0.7M>1M>0.5M>0.3M>NPK。除1M處理外，其變化與堿解氮含量變化規(guī)律一致，此外，其他處理隨著有機(jī)肥配比量的增加，土壤中有機(jī)質(zhì)含量越高。不同處理pH值差異不顯著，但從表2可看到，配施適當(dāng)有機(jī)肥可降低土壤酸性。

2.2 有機(jī)無(wú)機(jī)替代對(duì)菜園土土壤物理性質(zhì)的影響

有機(jī)無(wú)機(jī)替代對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響見表3。各處理自然含水量差異不顯著，但0.3M處理的自然含水量最高，其次是0.7M處理且各重復(fù)之間差異??；在各處理的飽和含水量中，其含量大小順序?yàn)?.7M>0.5M>0.3M>NPK，可見飽和含水量隨有機(jī)肥替代量的增加而增加，說明在施用有機(jī)肥后，土壤透水性、蓄水性、持水性呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。有機(jī)肥可調(diào)節(jié)土壤的緊實(shí)度，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度看，0.7M處理的土壤容重與1M處理差異不顯著，而且0.7M處理有機(jī)肥施肥量小于1M處理，說明0.7M處理更為合理。由表3可知，除1M處理外，隨有機(jī)肥替代量的增加，土壤容重逐漸減小，0.3M、0.5M、0.7M、1M處理與NPK處理差異顯著，0.7M處理土壤容重最小，較NPK處理降低了11.71%。各處理的土壤毛管孔隙度差異不顯著，但0.3M、0.5M、0.7M、1M處理的土壤總孔隙度與NPK處理差異顯著，其中0.7M處理的土壤總孔隙度最高，NPK處理土壤總孔隙度最小，說明施用有機(jī)肥可增加土壤孔隙度，改善士壤的通氣狀況和結(jié)構(gòu)狀態(tài)[23]。

2.3 有機(jī)無(wú)機(jī)替代對(duì)菜園土土壤酶活性的影響

有機(jī)無(wú)機(jī)替代對(duì)土壤酶活性的影響見表4，5個(gè)處理的過氧化氫酶活性差異不顯著，但隨有機(jī)肥替代量的增加，土壤過氧化氫酶活性呈逐漸降低的趨勢(shì)，其大小順序?yàn)?.3M>0.5M>0.7M；各處理的土壤脲酶活性差異也不顯著，但隨有機(jī)肥替代量的增加，土壤脲酶活性與過氧化氫酶活性規(guī)律一致，說明過氧化氫酶、脲酶與有機(jī)肥替代無(wú)機(jī)肥的比例有一定關(guān)系。

2.4 有機(jī)無(wú)機(jī)替代對(duì)菜園土果實(shí)養(yǎng)分的影響

有機(jī)無(wú)機(jī)替代對(duì)果實(shí)養(yǎng)分的影響見表5。除NPK、1M處理外，果實(shí)氮含量最高的是0.7M處理，較0.3M、0.5M處理分別提高了17.35%、21.59%；果實(shí)磷含量最高的是0.5M處理，較0.7M處理提高了2.08%，差異較??；果實(shí)鉀含量最高的是0.7M處理，較0.3M、0.5M處理分別提高了0.21%、1.30%；果實(shí)鈣含量最高的是0.5M處理，較0.7M處理提高了29.66%；果實(shí)鎂含量最高的是0.7M處理，較0.3M、0.5M分別提高了34.35%、27.54%。綜上所述，除NPK、1M處理外，0.7M處理的果實(shí)氮、磷、鉀、鈣、鎂養(yǎng)分是最高的。

3 討論

目前，已有大量研究結(jié)果表明，有機(jī)肥的施用可增加土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，促使土壤形成良好的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分，改善土壤的微生態(tài)系統(tǒng)，從而增強(qiáng)土壤保肥供肥的能力[5]。本研究結(jié)果顯示，在0.3M、、0.7M有機(jī)肥部分替代無(wú)機(jī)肥處理中，隨著有機(jī)肥替代量的增加，土壤堿解氮含量依次增高，前人研究也證明了施用有機(jī)肥可促進(jìn)土壤氮素的積累[6-9]。此外，除NPK處理外，0.7M處理的堿解氮、有效磷、速效鉀是含量最高的處理，這說明有機(jī)肥替代適當(dāng)比例的無(wú)機(jī)肥能提高土壤肥力。史吉平等[10]的研究結(jié)果也證明了此結(jié)論。本研究土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定結(jié)果顯示，除1M處理外，有機(jī)肥替代比例越高，土壤中有機(jī)質(zhì)含量越高。邢鵬飛等[11]的研究結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)隨著有機(jī)肥配比比例的增加而增加，這與本研究結(jié)果一致；但1M處理的有機(jī)質(zhì)含量卻低于0.7M處理，與吳長(zhǎng)昊[27]的研究結(jié)果不同。已有相關(guān)研究結(jié)果表明，有機(jī)肥料C/N低于20時(shí)，可認(rèn)為完全腐熟，且有機(jī)物料C/N比越高，分解速率越快，未充分腐熟的有機(jī)物料保持了原形態(tài)特征，更容易被微生物腐解，而充分腐熟的有機(jī)物料因?yàn)橥寥牢⑸锟衫玫挠袡C(jī)質(zhì)已經(jīng)減少，進(jìn)一步腐解的難度大，腐解速率較低[28-30]。因此，完全替代時(shí)的腐解速率較高，大量有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2散失，土壤殘留的有機(jī)質(zhì)含量更低，這也解釋了1M處理土壤容重值高于0.7M處理。適當(dāng)配施有機(jī)肥能夠減弱土壤酸化，這對(duì)南方土壤的酸化問題有一定的幫助。因此，有機(jī)肥可提高土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，并有助于改善土壤的酸化問題[24]。

土壤物理性質(zhì)包括土壤容重、孔隙狀況、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、土壤水分等，直接影響農(nóng)田土壤水、肥、氣和微生物的分布狀況。因此，保持良好的土壤物理?xiàng)l件對(duì)于改善土壤肥力、提高土壤生產(chǎn)力具有重要的意義[25]。大量研究結(jié)果表明，有機(jī)肥配施可改善土壤的物理性質(zhì)[12-13]。本研究結(jié)果顯示，除1M處理外，隨著有機(jī)肥配比比例的增加，土壤容重依次降低，0.7M處理容重最小，但有機(jī)質(zhì)含量最高，兩者存在負(fù)相關(guān)性，這與南江寬[14]的研究結(jié)果一致。除1M處理外，土壤總孔隙度隨著有機(jī)肥配比比例的增加而增加，與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)，這也與南江寬[14]的研究結(jié)果一致。同時(shí)，隨著有機(jī)肥施用配比比例的增加，土壤飽和含水量也增加，0.7M處理達(dá)到最大值。綜上所述，適當(dāng)增施有機(jī)肥是降低土壤容重、增加土壤總孔隙度、土壤飽和含水量的主要原因，因此，與單純施用化肥相比，有機(jī)無(wú)機(jī)配施可有效改善土壤的物理性質(zhì)[15]。

土壤中發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)皆在土壤酶的參與下進(jìn)行的，根據(jù)土壤酶活性的高低可了解土壤生物活性和生化反應(yīng)的程度。有機(jī)肥配比對(duì)土壤酶活性會(huì)產(chǎn)生不同的影響。已有大量研究結(jié)果表明，施用有機(jī)肥可提高土壤中相關(guān)酶的活性[16]。脲酶能促進(jìn)土壤中酰胺肽鍵的水解，生成植物根系可吸收利用的氨，可用于評(píng)價(jià)土壤的供氮能力[26]。本研究結(jié)果顯示，尿素施用比例對(duì)脲酶活性有較大影響，4個(gè)有機(jī)肥部分替代無(wú)機(jī)肥處理中，隨尿素施用配比比例的減少而降低，其原因可能是分解尿素的微生物由于尿素的大量存在而大量繁殖，從而使土壤中脲酶活性升高，本研究5個(gè)處理間差異不顯著，這與林誠(chéng)等[17]長(zhǎng)期定位試驗(yàn)中秸稈和糞肥可大幅度提高脲酶活性的結(jié)論不同，說明可能施用有機(jī)肥時(shí)間短對(duì)脲酶活性的影響不大。各處理間土壤過氧化氫酶活性差異不顯著，NPK處理的過氧化氫酶活性最高，與魯耀雄[18]、邢鵬飛[11]的研究結(jié)果不一致，可能與本研究試驗(yàn)期時(shí)間短、土壤地理環(huán)境不同所致。

大田條件下，施肥能夠提高作物果實(shí)中養(yǎng)分的含量，不同有機(jī)肥與化肥配施與單施化肥施用具有同樣的促進(jìn)效果[19]。本研究結(jié)果表明，5個(gè)不同比例有機(jī)肥替代無(wú)機(jī)肥處理對(duì)果實(shí)中量元素養(yǎng)分影響較小，處理之間差異不顯著。對(duì)于果實(shí)氮磷鉀養(yǎng)分，除NPK處理外，0.7M處理果實(shí)氮磷鉀養(yǎng)分最高，說明合理有機(jī)肥配比能夠提高果實(shí)中氮磷鉀養(yǎng)分的含量，這與鄧少虹[19]的研究結(jié)果相似。但本研究中NPK處理的果實(shí)氮磷鉀養(yǎng)分含量最高，與霍琳等[20]、井大煒[21]的研究結(jié)果不同，可能受采果時(shí)期的影響，化肥處理對(duì)前期果實(shí)的養(yǎng)分含量影響大，對(duì)后期果實(shí)養(yǎng)分的影響小。

因此，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比不僅影響作物果實(shí)的養(yǎng)分含量，同時(shí)也影響土壤的理化和生物學(xué)性質(zhì)。本研究結(jié)果表明，有機(jī)肥替代30%無(wú)機(jī)肥可提高土壤過氧化氫酶、脲酶活性，有機(jī)肥替代70%無(wú)機(jī)肥既能夠提高果實(shí)養(yǎng)分含量，又能提高土壤肥力，但這不一定是最優(yōu)替代比例，相關(guān)機(jī)理分析還需進(jìn)一步的研究。

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