石寧 李彥 宮志遠(yuǎn) 孫澤強(qiáng) 劉盛林
摘要:設(shè)施菜田施用有機(jī)糞肥是改善土壤質(zhì)量的重要手段,但是常年持續(xù)過量施用糞肥極易造成土壤氮磷的累積和淋失。本研究在持續(xù)施用鴨糞和牛糞5年以上的設(shè)施大棚中,分析施用兩種糞肥在作物生長(zhǎng)過程中對(duì)土壤氮、磷累積轉(zhuǎn)化和遷移的影響,可為今后設(shè)施菜田科學(xué)施用糞肥提供理論依據(jù)。通過篩選長(zhǎng)期施用鴨糞和牛糞的設(shè)施大棚,在作物苗期、初果期、盛果期和拉秧期按照20 cm一層采集0~100 cm土壤剖面樣品,研究其不同土層氮、磷累積和遷移的變化規(guī)律,以及表層土壤氮、磷轉(zhuǎn)化規(guī)律。結(jié)果表明,持續(xù)施用鴨糞和牛糞5年以上的設(shè)施菜田中,氮、磷在不同土層中均出現(xiàn)累積,兩種糞肥處理下氮素在不同土層中均以向下遷移為主,牛糞處理速效磷在60 cm以下土層中仍以累積為主,而鴨糞處理以向下遷移為主;表層土壤C/N受生育時(shí)期影響顯著,且與土壤Olsen-P、微生物量磷顯著正相關(guān),土壤硝態(tài)氮和微生物量碳極顯著正相關(guān)。鴨糞和牛糞持續(xù)施用5年以上的設(shè)施菜田土壤硝態(tài)氮的累積深度已在100 cm以下土層中;60 cm土層是養(yǎng)分遷移敏感層,持續(xù)施用鴨糞更易使Olsen-P在60 cm以上土層中達(dá)到飽和并發(fā)生淋溶;微生物量磷的周轉(zhuǎn)主要受有機(jī)碳和氮素含量的影響,牛糞相對(duì)于鴨糞更有利于微生物量碳氮的周轉(zhuǎn)。
關(guān)鍵詞:糞肥;設(shè)施菜田;氮;磷;遷移;轉(zhuǎn)換
中圖分類號(hào):S141:S625.5+4? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A? 文章編號(hào):1001-4942(2020)11-0001-08
Effects of Continuous Application of Duck Manure and
Cow Manure on Transformation and Migration of Soil Nitrogen
and Phosphorus in Shandong Greenhouse Vegetable Fields
Shi Ning, Li Yan, Gong Zhiyuan, Sun Zeqiang, Liu Shenglin
(Institute of Agricultural Resources and Environment, Shandong Academy of
Agricultural Sciences/ Key Laboratory of Agro-Environment of Huanghe-Huaihe-Haihe Plain,
Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Shandong Provincial Key Laboratory of Agricultural
Non-Point Source Pollution Control and Prevention/Scientific Observing and Experimental Station of
Arable Land Conservation (Shandong), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Jinan 250100, China)
Abstract The application of organic manure in vegetable fields is very important for improving soil quality, while excessive manure application for years easily caused soil nitrogen (N) and phosphorus (P) accumulation and leaching. In this study, the application effects of duck manure and cow manure on accumulation and migration of soil N and P during crop growth period were analyzed in a greenhouse with continuous application of the two kinds of manure for more than 5 years, which would provide a theoretical basis for scientific application of manure in vegetable fields in future. The greenhouse with long-term application of duck manure and cow manure was screened out, and every 20-cm soil sample from 0~100-cm layers was collected at seedling stage, initial fruiting stage, full fruiting stage and harvest stage. The N and P accumulation and migration in different soil layers were also analyzed, as well as the transformation in topsoil. The soil N and P were accumulated in different soil layers in the greenhouse vegetable field with continuous application of the two kinds of manure for more than 5 years. The N mainly migrated downward in the soil layers of 0~100 cm under the two kinds of manure treatments; the Olsen-P mainly accumulated below the 60-cm soil layer under cow manure treatment, but migrated under the duck manure treatment. The C/N value in topsoil was significantly affected by growth periods, and positively correlated with soil Olsen-P and MBP. The soil nitrate nitrogen was significantly positively correlated with MBC. The accumulation of nitrate nitrogen in the vegetable field soil with duck manure and cow manure for more than 5 years had occurred below 100-cm soil layer. The 60-cm soil layer was a sensitive layer for nutrient migration, and continuous application of duck manure was more likely to make Olsen-P reach saturation and leaching in the soil layers above 60 cm. The MBP turnover was mainly affected by organic carbon and N content, and cow manure was more favorable for MBC and MBN turnover than duck manure.
Keywords Manure; Greenhouse vegetable field; Nitrogen; Phosphorus; Migration; Transformation
隨著我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展,每年產(chǎn)生的畜禽糞尿數(shù)量以及其包含的養(yǎng)分資源對(duì)減少化肥施用并保證糧食安全具有重要意義。據(jù)統(tǒng)計(jì),2015年中國(guó)畜禽糞尿數(shù)量為31.584億t,其中養(yǎng)分資源總量分別達(dá)到氮 (N) 1 478.0萬(wàn)t、磷(P2O5) 901.0萬(wàn)t和鉀 (K2O) 1 453.9萬(wàn)t[1]。宋大利等[1]認(rèn)為,在理論上,畜禽糞尿全還田的情況下可以分別減少化肥氮、磷、鉀施用量的37.3%、87.6%和65.9%。所以,畜禽糞尿作為主要農(nóng)業(yè)廢棄物之一存在巨大的潛在發(fā)展空間。
畜禽糞尿回田是其養(yǎng)分資源高效循環(huán)利用的途徑之一。適宜的糞肥施用量不僅能夠降低化肥投入,節(jié)約生產(chǎn)成本,還能提升土壤質(zhì)量,促進(jìn)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成,改善土壤肥力[2, 3],提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)[4]。歐盟農(nóng)業(yè)政策規(guī)定,糞肥的年施氮標(biāo)準(zhǔn)為170 kg/hm2,超過標(biāo)準(zhǔn)施用量則容易對(duì)農(nóng)田和水環(huán)境產(chǎn)生污染[5, 6]。而在我國(guó)集約化設(shè)施菜田中,糞肥投入的養(yǎng)分達(dá)到了400~800 kg/hm2,占總施肥量的一半以上[7, 8]。糞肥的養(yǎng)分釋放在時(shí)效上存在延緩[9],長(zhǎng)期過量施用更容易造成氮的累積并產(chǎn)生潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[10-12]。通過對(duì)不同來源糞便腐解過程研究表明,反芻動(dòng)物糞便在腐解過程中產(chǎn)生的水溶性有機(jī)化合物顯著高于非反芻動(dòng)物糞便[13],而高C/N比值的有機(jī)糞肥可以通過調(diào)節(jié)土壤C/N,降低土壤氮素的淋失[14]。
山東是設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的重要省份,蔬菜生產(chǎn)過程中畜禽糞便的施用不可避免,在淄博臨淄區(qū)主要以鴨糞和牛糞施用最為普遍。大多數(shù)農(nóng)戶在施用畜禽糞肥時(shí)往往只采用單一種類糞肥,且持續(xù)多年過量施用,極易造成土壤養(yǎng)分過量累積和流失等環(huán)境問題,而蔬菜清潔生產(chǎn)、生態(tài)健康持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸。
針對(duì)目前設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中普遍存在的單一糞肥種類過量且常年持續(xù)施用造成土壤養(yǎng)分嚴(yán)重累積,本試驗(yàn)以牛糞和鴨糞為例,在種植年限、生產(chǎn)背景以及管理水平等相似的大棚中,研究持續(xù)投入一種有機(jī)糞肥在作物生長(zhǎng)過程中對(duì)土壤碳、氮、磷養(yǎng)分的轉(zhuǎn)換以及累積遷移的影響,為尋求設(shè)施菜田糞肥合理科學(xué)持續(xù)的施用提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)概況及樣品采集
山東省淄博市臨淄區(qū)淄博東科蔬菜專業(yè)合作社成立于2009年,建有蔬菜大棚70余座(36°52′27.55″N,118°24′11.81″E)。該區(qū)屬北溫帶大陸性氣候,年均降水量650~800 mm,年均氣溫13.2℃。當(dāng)?shù)赝寥李愋蜑楹滞?。分別選擇長(zhǎng)期施用鴨糞和牛糞的設(shè)施大棚。園區(qū)內(nèi)蔬菜生產(chǎn)安全管理嚴(yán)格,遵循統(tǒng)一種苗,統(tǒng)一供化肥,統(tǒng)一檢測(cè)、銷售和技術(shù)指導(dǎo)。施用兩種糞肥大棚土壤背景養(yǎng)分含量見表1。
本研究中,大棚長(zhǎng)寬為105 m×14 m。常年種植長(zhǎng)茬西葫蘆,株、行距分別為0.5、0.4 m,種植密度為26 000株/hm2。種植時(shí)間為2016年10月20日至2017年5月25日。糞肥均以干基計(jì),鴨糞有機(jī)質(zhì)(OM)含量平均為43.9%,N-P-K=139-1.60-1.13;牛糞OM為86.2%,N-P-K=1.18-0.60-0.98。鴨糞和牛糞施用量相同,平均約為40 t/hm2,作基肥一次性施入。根據(jù)兩種糞肥養(yǎng)分含量差異,分別采用尿素(含N 46%)和過磷酸鈣(含P2O5 12%)將牛糞氮磷含量補(bǔ)足并與糞肥同時(shí)施入?;视珊献魃缃y(tǒng)一調(diào)配,基追比為1∶[KG-*2/3]3,采用配方?jīng)_施肥(N-P2O5-K2O=10-4-11,山東淄博東科肥業(yè)有限公司生產(chǎn)),種植季總化肥養(yǎng)分投入為375 kg/hm2(N)、150 kg/hm2(P2O5)和410 kg/hm2(K2O),追施時(shí)間分別為11月19日、12月13日、1月17日、2月22日、3月20日和4月25日。
分別于西葫蘆苗期、初果期、盛果期和拉秧期在每個(gè)大棚中取5鉆土壤制備混合樣,按照20 cm一層分別采集0~100 cm土體土壤。所有大棚灌水統(tǒng)一使用膜下滴灌方式,西葫蘆整個(gè)生育期共灌溉7次。每次采集樣品均在追肥前1~2天。
1.2 測(cè)定方法
采集的鮮土樣用2 mol/L KCl溶液(土水比1∶5)浸提,并通過氮素連續(xù)流動(dòng)分析儀(TRAACS 2000, Bran and Luebbe, Norderstedt, Germany)測(cè)定硝態(tài)氮;土壤速效磷(Olsen-P)采用0.5 mol/L NaHCO3(pH=8.5)浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定;土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-濃硫酸氧化(外加熱法)、硫酸亞鐵溶液滴定法測(cè)定[15]。0~20 cm土層鮮土樣,一部分過2 mm篩后于4℃保存,測(cè)定土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和微生物量磷(MBP)。MBC和MBN采用氯仿熏蒸-K2SO4提取法測(cè)定,換算系數(shù)均為0.45,MBP采用氯仿熏蒸-NaHCO3提取法測(cè)定,換算系數(shù)為0.4。
1.3 數(shù)據(jù)分析
采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖;采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行方差分析,多重比較采用LSD法,顯著性差異水平為0.05。土壤C/N和C/P分別采用土壤含碳量和全氮的比值以及和土壤速效磷的比值。
相對(duì)累積速率(relative nutrient accumulation rate)計(jì)算公式為:
其中,N1 和 N2分別表示在第一次收獲時(shí)(T1)和第二次收獲時(shí)(T2)土壤中的養(yǎng)分含量。
2 結(jié)果與分析
2.1 土壤硝態(tài)氮和速效磷含量的變化
土壤速效氮磷表征土壤供應(yīng)氮磷的強(qiáng)度,當(dāng)持續(xù)向土壤施用大量有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分時(shí),極易造成農(nóng)業(yè)面源污染,此時(shí),速效養(yǎng)分也是養(yǎng)分淋溶流最直接的指標(biāo)。由圖1A看出,苗期兩種糞肥處理0~100 cm土體中硝態(tài)氮含量較高,且隨著土層加深呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。0~20 cm土層中,牛糞處理土壤硝態(tài)氮含量為43 mg/kg,顯著高于鴨糞處理(32 mg/kg),但在20~80 cm土層中,鴨糞處理的硝態(tài)氮含量均高于牛糞處理,40~60 cm土層達(dá)到顯著水平,80~100 cm深層土壤中鴨糞處理硝態(tài)氮含量高達(dá)38 mg/kg。與苗期相比,拉秧期0~100 cm土體中硝態(tài)氮含量整體下降,鴨糞處理在0~20 cm表層中只有18 mg/kg,但在整個(gè)土體中,鴨糞處理硝態(tài)氮含量均高于牛糞處理,并在20~40 cm和 40~60 cm土層達(dá)到顯著水平(圖1B)。
西葫蘆苗期,兩種有機(jī)肥處理的土壤Olsen-P含量在0~20 cm表層均達(dá)到500 mg/kg,隨著土層加深,速效磷含量逐漸降低;在整個(gè)土體中,鴨糞處理速效磷含量均高于牛糞處理,并在40~60 cm和80~100 cm土層達(dá)到顯著水平,在80~100 cm土層鴨糞處理為73 mg/kg,牛糞處理為50 mg/kg(圖1C)。與苗期相比,拉秧期兩個(gè)有機(jī)肥處理速效磷含量在0~20 cm和20~40 cm土層均顯著降低,但在40~60 cm及60 cm以下深層土中,速效磷含量和苗期相比均有所增加。在80~100 cm土層,牛糞處理達(dá)到81 mg/kg,比苗期增加62%;并且牛糞處理在40 cm以下土層中速效磷含量均高于鴨糞處理,在60~80 cm和80~100 cm土層達(dá)到顯著水平(圖1D)。2.2 土壤硝態(tài)氮和速效磷在不同土層中的相對(duì)累積速率
由圖2A看出,牛糞和鴨糞處理0~100 cm土體中硝態(tài)氮的相對(duì)累積速率均為負(fù)值,說明在西葫蘆整個(gè)生育期中硝態(tài)氮在每層土中均主要以向下層運(yùn)移為主,累積發(fā)生已經(jīng)延伸到深層土壤。在60 cm以上土層中,牛糞處理的硝態(tài)氮向下運(yùn)移的速率大于鴨糞處理,80~100 cm的深層土壤中,鴨糞處理硝態(tài)氮運(yùn)移速率明顯大于牛糞處理,60~80 cm土層中兩個(gè)處理硝態(tài)氮的運(yùn)移速率相似。
土壤Olsen-P在不同土層中的相對(duì)累積和遷移速率變化與硝態(tài)氮完全不同。從圖2B中可以發(fā)現(xiàn),鴨糞處理Olsen-P在0~100 cm土體中均以向下運(yùn)移為主,其相對(duì)累積速率均為負(fù)值,隨著土層加深呈先快后慢的規(guī)律;牛糞處理Olsen-P在60 cm以上土層主要以向下運(yùn)移為主,在60 cm以下土層中主要以累積為主。
由圖3A看出,兩種有機(jī)肥處理0~20 cm土壤C/N值均隨作物生育時(shí)期呈先升高后降低的趨勢(shì)。苗期,鴨糞和牛糞處理C/N值分別為8.14和8.73;初果期達(dá)到峰值,分別為15.57和15.61;拉秧期,C/N值又降至7.49和8.09。由圖3B看出,兩種有機(jī)肥處理C/P值在生育期后期均稍有提高,但都未達(dá)顯著水平。鴨糞和牛糞處理前3個(gè)時(shí)期C/P值平均分別為47.21和52.58,拉秧期C/P值分別為53.79和57.72,分別提高13.9%和9.8%。
通過分析0~20 cm土層MBC、MBN和MBP含量在不同生育期的變化發(fā)現(xiàn),兩種有機(jī)肥處理的土壤MBC和MBN含量均隨著生育期進(jìn)程呈逐漸降低趨勢(shì)。苗期鴨糞和牛糞處理MBC分別達(dá)到172.30 mg/kg和219.56 mg/kg,拉秧期分別降低為22.55 mg/kg和54.67 mg/kg,牛糞處理MBC在整個(gè)生育期均高于鴨糞處理,除拉秧期都未達(dá)到顯著水平(圖4A)。鴨糞和牛糞處理的MBN含量在苗期和初果期含量均較高,兩個(gè)時(shí)期的平均含量分別為17.43 mg/kg和18.82 mg/kg,作物生長(zhǎng)后期MBN降低,在拉秧期分別為13.61 mg/kg和8.33 mg/kg(圖4B)。土壤MBP隨作物生育期呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì),苗期兩種糞肥處理MBP含量?jī)H在50 mg/kg左右,初果期和盛果期鴨糞和牛糞MBP含量升高,在120~185 mg/kg之間,拉秧期MBP降至60 mg/kg左右(圖4C)。
對(duì)表層土壤不同取樣時(shí)期各指標(biāo)之間的相關(guān)性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),土壤MBP與C/N極顯著相關(guān)、與Olsen-P顯著相關(guān),MBN與土壤Olsen-P、MBC顯著相關(guān),MBC與土壤NO-3-N、Olsen-P極顯著相關(guān),而Olsen-P與土壤C/N顯著相關(guān)(表2)。
3 討論
3.1 施用鴨糞、牛糞對(duì)設(shè)施菜田土壤環(huán)境及氮、磷遷移的影響
鴨糞和牛糞對(duì)硝態(tài)氮和Olsen-P在不同土層中的累積和遷移差異顯著。長(zhǎng)期施用兩種糞肥導(dǎo)致硝態(tài)氮在0~100 cm土層中已達(dá)到飽和狀態(tài),由于作物根系生長(zhǎng)吸收、追肥以及灌溉等原因造成在不同生育時(shí)期,個(gè)別土層中硝態(tài)氮含量在兩種糞肥處理下會(huì)有差異,但是在整個(gè)生育期0~100 cm土體中硝態(tài)氮的相對(duì)累積均以向下遷移為主。說明兩種糞肥在持續(xù)施用5年以上的設(shè)施菜田0~100 cm土體中的硝態(tài)氮含量已基本穩(wěn)定,氮淋失造成的損失以及對(duì)地下水安全的威脅會(huì)越明顯。
長(zhǎng)期施用兩種糞肥均導(dǎo)致土壤速效磷在0~100 cm土體中大量累積,但是受根系生長(zhǎng)范圍的影響,60 cm土層一般是農(nóng)田土壤養(yǎng)分淋溶的敏感層[7,16],60 cm以上土層中Olsen-P含量均達(dá)到100 mg/kg以上,且以向下遷移為主,而在60 cm以下深層中,鴨糞處理仍以遷移為主,牛糞處理卻以累積為主,Olsen-P含量顯著高于鴨糞處理。糞肥中磷素多是無(wú)機(jī)態(tài)磷[17],其中有機(jī)態(tài)磷也多以可溶態(tài)或膠體態(tài)存在,能明顯提高磷在土壤中的遷移性,并增加磷的淋溶強(qiáng)度[18-20]。另外,非反芻動(dòng)物糞肥磷含量一般是反芻動(dòng)物糞肥的3~5倍[21],所以鴨糞中磷素含量高于牛糞,長(zhǎng)期施用鴨糞較牛糞更容易使土壤Olsen-P達(dá)到飽和并發(fā)生淋溶,這和肖輝等[22]的研究結(jié)果一致,非反芻動(dòng)物更能增加土壤Olsen-P的累積量和淋溶量。
3.2 施用鴨糞、牛糞對(duì)土壤碳、氮、磷周轉(zhuǎn)的影響
長(zhǎng)期施用牛糞和鴨糞的土壤表層MBC含量雖然無(wú)顯著差異,但是牛糞處理MBC周轉(zhuǎn)量在不同時(shí)期均高于鴨糞處理。有機(jī)糞肥的投入會(huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)碳含量及土壤碳氮比出現(xiàn)差異并刺激微生物活性,影響微生物量,尤其是微生物量碳含量[9,23-27]。隨著可利用有機(jī)碳的逐漸分解和減少,氮養(yǎng)分濃度逐漸成為微生物量周轉(zhuǎn)的限制因素[28],土壤MBC和MBN容量逐漸減少,土壤硝態(tài)氮含量也隨之降低。但是由于牛糞處理經(jīng)過反芻消化吸收養(yǎng)分,氮、磷養(yǎng)分含量較鴨糞處理低,所以牛糞處理土壤C/N和C/P都略高于鴨糞處理,因此長(zhǎng)期施用牛糞可顯著增加土壤微生物碳含量[26, 29]。
大田土壤速效磷含量普遍較低,所以土壤MBP的周轉(zhuǎn)量主要受土壤Olsen-P含量的影響[30],但是設(shè)施菜田土壤由于長(zhǎng)期施用有機(jī)糞肥導(dǎo)致速效磷累積,Olsen-P濃度上升,充足的速效磷已經(jīng)不能成為作物生長(zhǎng)和微生物磷周轉(zhuǎn)的主要限制因素,所以在有機(jī)肥投入初期,有機(jī)碳是微生物競(jìng)爭(zhēng)的主要對(duì)象,隨著有機(jī)碳的不斷消耗,氮素和磷素的釋放與消耗,MBN和MBP也逐漸增加,MBP和土壤C/N呈顯著相關(guān),硝態(tài)氮和MBC相關(guān)性也達(dá)到極顯著水平。隨著氮素的快速流失,氮素逐漸成為土壤微生物周轉(zhuǎn)新的制約因素,土壤微生物量均降低,因此在生長(zhǎng)后期,硝態(tài)氮成為了微生物量和土壤養(yǎng)分周轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素。
3.3 有機(jī)糞肥的科學(xué)利用潛力
畜禽養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展,規(guī)?;壤焖偬嵘?,導(dǎo)致畜禽糞便產(chǎn)生量日益增加,對(duì)土壤和水體環(huán)境產(chǎn)生的威脅也日益突出[31]。Kamaa等[32]在長(zhǎng)期定位試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期施用糞肥比施用玉米秸稈更能提高土壤真菌的多樣性。如果畜禽糞便的養(yǎng)分資源可以合理返還農(nóng)田,不僅會(huì)大量減少化肥投入,還能有效改善土壤質(zhì)量、減輕環(huán)境壓力[33]。楊泳冰等[34]研究表明,如果用有機(jī)肥替代化肥,全球氣候變暖潛力、水體富營(yíng)養(yǎng)化潛力和環(huán)境酸化潛力都將分別降低17.5%、52.9%和62.6%。雖然從肥料化角度分析畜禽糞便資源化利用率高達(dá)60%以上[35],但是畜禽糞便普遍C/N較低,投入土壤后養(yǎng)分釋放快速,在短期內(nèi)容易造成養(yǎng)分過量累積并發(fā)生淋失。另外,在畜禽養(yǎng)殖過程中,飼料中經(jīng)常會(huì)過量添加含Cu、Zn和含量較少的As、Cd、Cr、Pb和Hg的添加劑,以及四環(huán)素、氯霉素、磺胺類等抗生素以防止畜禽疾病、促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)等[36,37],而飼料中的重金屬和抗生素絕大部分會(huì)隨著畜禽糞便排出體外[38],長(zhǎng)期施用重金屬和抗生素含量超標(biāo)的畜禽糞便必然導(dǎo)致農(nóng)田土壤污染。所以,如何科學(xué)安全地利用畜禽糞便是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展首要考慮的問題之一。
4 結(jié)論
長(zhǎng)期持續(xù)施用鴨糞和牛糞兩種有機(jī)糞肥,土壤速效氮、磷均出現(xiàn)嚴(yán)重累積,對(duì)深層土壤和地下水安全產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅:①鴨糞和牛糞持續(xù)施用5年以上的設(shè)施菜田0~100 cm土體中硝態(tài)氮含量維持穩(wěn)定,深層土壤硝態(tài)氮累積和遷移加劇;②設(shè)施菜田60 cm土層是養(yǎng)分遷移敏感層,持續(xù)施用鴨糞更易使Olsen-P在60 cm以上土層中達(dá)到飽和并發(fā)生淋溶;③在長(zhǎng)期施用鴨糞和牛糞的設(shè)施菜田中,微生物量磷的周轉(zhuǎn)主要受有機(jī)碳和氮素含量的影響,牛糞相對(duì)于鴨糞更有利于微生物量碳氮的周轉(zhuǎn)。
參 考 文 獻(xiàn):
[1] 宋大利, 侯勝鵬, 王秀斌, 等.中國(guó)畜禽糞尿中養(yǎng)分資源數(shù)量及利用潛力[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2018, 24(5): 1131-1148.
[2] 劉中良, 宇萬(wàn)太, 周樺, 等. 不同有機(jī)廄肥輸入量對(duì)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳組分的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2011, 48(6): 1149-1157.
[3] 馬寧寧, 李天來, 武春成, 等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)設(shè)施菜田土壤酶活性及土壤理化性狀的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2010,21(7):1766-1771.
[4] 汪吉東, 張輝, 張永春, 等. 連續(xù)施用不同比例雞糞氮對(duì)水稻土有機(jī)質(zhì)積累及土壤酸化的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2014, 20(5): 1178-1185.
[5] Declercq P, Gertsis A C, Hofman G. Nutrient management le-gislation in European countries[M]. Wageningen Pers Netherland,2001.
[6] 劉曉利, 許俊香, 王方浩, 等. 我國(guó)畜禽糞便中氮素養(yǎng)分資源及其分布狀況[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 28(5): 27-32.
[7] 石寧, 李彥, 井永蘋, 等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)設(shè)施菜田土壤氮、磷時(shí)空變化及流失風(fēng)險(xiǎn)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2018, 37(11): 2434-2442.
[8] 新楠, 盧樹昌, 王小波, 等. 天津市設(shè)施菜田氮投入狀況評(píng)價(jià)與面源污染風(fēng)險(xiǎn)分析[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 42(6): 68-72.
[9] 于樹, 汪景寬, 王鑫, 等. 不同施肥處理的土壤肥力指標(biāo)及微生物碳-氮在玉米生育期內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2007, 21(4):137-140.
[10]袁新民, 同延安, 楊學(xué)云,等. 有機(jī)肥對(duì)土壤NO-3-N累積的影響[J]. 土壤與環(huán)境, 2000, 9(3): 197-200.
[11]雷寶坤, 陳清, 范明生, 等. 壽光設(shè)施菜田碳、氮演變及其對(duì)土壤性質(zhì)的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2008, 14(5): 914-922.
[12]張迪, 牛明芬, 王少軍, 等. 不同有機(jī)肥處理對(duì)設(shè)施菜地土壤硝態(tài)氮分布影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 29(增刊): 156-161.
[13]吳景貴, 呂巖, 王明輝, 等. 有機(jī)肥腐解過程的紅外光譜研究[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2004, 10(3): 259-266.
[14]趙營(yíng), 張學(xué)軍, 羅健航, 等. 施肥對(duì)設(shè)施番茄-黃瓜養(yǎng)分利用與土壤氮素淋失的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2011, 17(2): 374-383.
[15]來璐, 趙小蓉, 李貴桐, 等. 土壤微生物量磷及碳磷比隨加入無(wú)機(jī)磷量的變化[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2006, 39(10): 2036-2041.
[16]Shi N, Zhang Y P, Li Y, et al. Water pollution risk from nitrate migration in the soil profile as affected by fertilization in a wheat-maize rotation system[J]. Agricultural Water Management, 2018, 210: 124-129.
[17]Reddy D D, Rao A S, Rupa T R. Effects of continuous use of cattle manure and fertilizer phosphorus on crop yields and soil organic phosphorus in a Vertisol[J]. Bioresource Technology, 2000, 75(2): 113-118.
[18]Sharpley A N, McDowellr W, Kleinman P J A. Amounts, forms, and solubility of phosphorus in soils receiving manure[J]. Soil Science Society of America Journal, 2004, 68(6): 2048-2057.
[19]Crews T E, Brookes P C. Changes in soil phosphorus forms through time in perennial versus annual agroecosystems[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2014, 184: 168-181.
[20]嚴(yán)正娟. 施用糞肥對(duì)設(shè)施菜田土壤磷素形態(tài)與移動(dòng)性的影響[D]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué), 2015.
[21]Pagliari P H, Laboski C A. Investigation of the inorganic and organic phosphorus forms in animal manure[J]. Journal of Environmental Quality, 2012, 41(3): 901-910.
[22]肖輝, 潘潔, 程文娟, 等. 不同有機(jī)肥對(duì)設(shè)施土壤有效磷累積與淋溶的影響[J]. 土壤通報(bào), 2012, 43(5): 1195-1200.
[23]Marschnera P, Kandelerb E, Marschner B. Structure and function of the soil microbial community in a long-term fertilizer experiment[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2003, 35(3): 453-461.
[24]王晶, 解宏圖, 張旭東, 等. 施肥對(duì)黑土土壤微生物生物量碳的作用研究[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2004, 12(2): 118-120.
[25]王艷, 孫杰, 吳金水, 等. 有機(jī)物料對(duì)污染土壤微生物碳和磷的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2000, 6(3): 300-305.
[26]Peacocka A A D, Mullenb M D, Ringebergc D B, et al. Soil microbial community responses to dairy manure or ammonium nitrate applications[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2001, 33: 1011-1019.
[27]鄒原東, 范繼紅. 有機(jī)肥施用對(duì)土壤肥力影響的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2013, 29(3): 12-16.
[28]Malik M A, Khan K S, Marschner P, et al. Microbial biomass, nutrient availability and nutrient uptake[J]. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 2013, 13(4): 955-966.
[29]梁堯, 韓曉增, 宋春, 等. 不同有機(jī)物料還田對(duì)東北黑土活性有機(jī)碳的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44(17): 3565-3574.
[30]趙小蓉, 周然, 李貴桐, 等. 低磷石灰性土壤施磷和小麥秸稈后土壤微生物量磷的變化[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 20(2): 325-330.
[31]孟祥海, 周海川, 張俊飚. 中國(guó)畜禽污染時(shí)空特征分析與環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線驗(yàn)證[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2015, 29(11): 104-108.
[32]Kamaa M, Mburu H, Blanchart E, et al. Effects of organic and inorganic fertilization on soil bacterial and fungal microbial diversity in the Kabete long-term trial, Kenya[J]. Biology and Fertility of Soils, 2011, 47(3): 315-321.
[33]Yang H. Resource management, soil fertility and sustainable crop production: experiences of China[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2006, 116(1/2): 27-33.
[34]楊泳冰, 胡浩, 王益文. 農(nóng)戶以商品有機(jī)肥替代化肥的行為分析——基于江蘇南通市 228 戶調(diào)查數(shù)據(jù)[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2012,13(6): 1-6.
[35]趙俊偉, 尹昌斌. 青島市畜禽糞便排放量與肥料化利用潛力分析[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃, 2016, 37(7): 108-115.
[36]陳苗, 崔巖山. 畜禽固廢沼肥中重金屬來源及其生物有效性研究進(jìn)展[J]. 土壤通報(bào), 2012, 43(1): 251-256.
[37]王瑾, 韓劍眾. 飼料中重金屬和抗生素對(duì)土壤和蔬菜的影響[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào), 2008, 24(4): 90-93.
[38]Nicholsona F A, Chambersa B J, Williamsb J R, et al. Heavy metal contents of livestock feeds and animal manures in England and Wales[J]. Bioresource Technology, 1999, 70: 23-31.