藍林，劉蕓渟，莫碧霞，姚校娟，沈方科，宋憲軍，王霞，唐新蓮*

（1.廣西大學農學院，南寧市 530004；2.廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)技術推廣站，南寧市 530007）

廣西鋁土礦儲量豐富，主要分布于百色市轄區(qū)內的平果市、靖西市和德?？h等地。鋁土礦開采結束后，有關企業(yè)和職能部門需對損毀土地進行復墾后交還農戶進行生產以利用礦區(qū)土地資源。百色市將利用鋁土礦區(qū)的復墾土地種植桑樹作為發(fā)展蠶桑產業(yè)主攻措施之一。但由于在復墾過程中對土壤擾動大，容易導致土壤結構不良，土壤來源及其質量參差不齊，養(yǎng)分含量低，土壤微生物數量少和土壤酶活性差，土壤肥力整體水平低［1］。培肥土壤以增加復墾地的生產力是礦區(qū)土地復墾的重要目標。因此，探索見效快、可操作的土地復墾土壤培肥技術，既可解決當前礦區(qū)土地復墾急需的技術問題，也有長遠的市場需求。廣西有機物料資源豐富，如糖廠的濾泥、牛糞、豬糞等，這些有機肥含有大量的有機碳和作物生長所需的多種養(yǎng)分，既可為作物提供全元素養(yǎng)分又可改善土壤的理化性狀，提高作物的產量和質量［2-4］。研究表明，施用有機肥后，土壤容重和孔隙度顯著改善，土壤養(yǎng)分含量也顯著提高，化肥配施有機肥處理的作物產量顯著高于單施化肥處理［5-8］。生物質炭是生物質在缺氧及低氧的密閉環(huán)境中經過高溫（300～700 ℃）熱裂解得到的富含碳的產物，呈堿性，其官能團豐富、孔隙結構發(fā)達、比表面積大、穩(wěn)定性強［9］。近年來生物質炭對土壤改良、土壤重金屬修復和肥料增效方面的研究報道較多。有研究表明生物質炭能有效地改良土壤理化性狀、提高養(yǎng)分有效性、改善土壤微生物多樣性、提高土壤酶活性及促進烤煙等作物的生長發(fā)育［10-12］。以往有機肥、生物質炭與化肥配施的相關研究多集中在熟化的耕地上，有機肥的用量、有機無機肥配施對作物生長和土壤養(yǎng)分的影響，在復墾地上的相關研究很少，有機物料的碳氮比對作物及土壤肥力的影響也很少。因此本研究在生物質炭、牛糞和化肥配施基礎上，研究有機物料的不同碳氮比對復墾地的土壤養(yǎng)分、土壤酶及桑樹生長的影響，以期找到復墾土壤的最佳培肥措施，為充分挖掘復墾土壤的蠶桑生產潛力提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

盆栽試驗土壤于2018年8月采自廣西百色市平果縣坡造鎮(zhèn)伏琴村鋁土礦復墾地，土壤類型為紅壤。土壤基本理化性質為：有機質18.91 g/kg、全氮2.09 g/kg、全磷0.32 g/kg、全鉀0.39 g/kg、堿解氮24.9 mg/kg、速效磷2.51 mg/kg、速效鉀65.4 mg/kg、pH 值5.36、陽離子交換量12.01 mol/kg。供試桑樹品種為桂桑優(yōu)12。

1.2 試驗設計

試驗設置4 個碳氮比：C/N=0，C/N=10，C/N=20，C/N=30。兩個氮水平，分別為N1：每公斤土壤含N 1 g；N2：每公斤土壤含N 2 g，不施肥的處理為空白對照CK，試驗共9個處理。除CK外其余各處理的磷鉀肥按N∶P2O5∶K2O=1.0∶0.6∶1.0施用。不同的C/N有機物料由腐熟的牛糞有機肥（有機碳150.81 g/kg、全N 17.1 g/kg，全磷P2O512.5 g/kg，全鉀K2O 1.54 g/kg）和生物質炭（pH 10.39，有機碳322.49 g/kg、N 20.4 g/kg，P2O51.44 g/kg，K2O 0.76 g/kg）進行配制，當牛糞有機肥和生物質炭的碳氮比不能滿足時以化肥補充調整，即保持相同氮水下各處理的純氮磷鉀施入總量相同。供試氮肥為尿素（N含量為46%），磷肥為過磷酸鈣（P2O5含量為12%），鉀肥為氯化鉀（K2O 含量為60%）。試驗設3次重復。

盆栽試驗每盆（口徑40 cm，高60 cm）裝入已過網篩（孔徑為5 mm）的風干土40 kg，上層裝入0～20 cm與各種肥料混勻的土壤，澆入水使土壤含水率達田間最大持水量的80%。平衡一周后種植桑樹，每盆種植桑樹3 株，每株距離土壤表面15 cm，并留2 個芽。盆栽置于廣西大學農學院溫網室旁的露天試驗場地。2018 年12 月種植桑樹，次年6 月砍伐一次桑枝測生物量及農藝性狀，并按上述處理施入肥料，每株在原來的基礎上留2 個芽，并于12 月砍伐桑枝測生物量及農藝性狀。

1.3 分析及測定方法

采用玻璃電極法測定土壤pH值，水土比為5∶1［13］；采用堿解擴散法測定土壤堿解氮［13］；采用重鉻酸鉀容量法—外加熱法測定土壤有機碳［13］；采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測定速效磷［13］；采用1 mol/L NH4OAc（pH 7.0）浸提—火焰光度法測定速效鉀［13］；土壤蛋白酶活性采用Folin-Ciocalteu比色法測定［14］，土壤蔗糖酶采用3，5－二硝基水楊酸比色法測定［14］，土壤脲酶采用靛酚比色法測定［14］。

2 結果與分析

2.1 不同C/N有機碳肥對土壤化學性質的影響

由表1 可知，不同C/N 處理對土壤pH 值的影響都不顯著，但各處理的pH值較空白對照和純化肥處理的都有所升高，其中C/N為20和30處理的pH值較高，有明顯升高作用。可見，有機物料和生物質炭對土壤的酸堿度有較好的調節(jié)作用。

不同C/N 處理的土壤有機質含量較CK 處理和純化肥處理（C/N=0）均顯著提高，其中N1水平下，施用碳肥處理的土壤有機質較CK 和純化肥處理的分別提高2.32%～12.32%和4.59%～14.81%；N2 水平下，分別提高1.06%～15.49%和1.54%～16.05%，增施碳肥的各處理間差異雖然不顯著，但隨C/N 的增大而增加。由此可見，在不同氮肥水平下，加大碳質肥的投入可以提高土壤有機質含量。其中，C/N=20和C/N=30的處理對土壤有機質含量提高最為顯著。

各施肥處理的土壤全量氮磷鉀養(yǎng)分均較CK 處理呈增高趨勢，其中全氮增加19.91%～45.02%，且增加達顯著水平，全磷增加9.38%～31.25%，全鉀增加2.56%～38.46%；不同C/N 處理間的指標雖然差異不顯著，但比純化肥處理（C/N=0）的指標均有所增加，同時N2水平較N1水平提升幅度較大，可見增大化肥和有機碳的投入對復墾土的養(yǎng)分提升均有顯著作用。

各施肥處理對速效養(yǎng)分的影響與氮磷鉀總養(yǎng)分有相似的規(guī)律，不同C/N 施肥處理及純化肥處理（C/N=0）的土壤堿解氮、速效磷和速效鉀均較CK 顯著增加，增幅分別為14.08%～45.68%、61.51%～103.17%和5.63%～12.86%；同一氮水平下的不同C/N處理間的土壤堿解氮、速效磷和速效鉀差異不顯著，但增施碳肥各處理較純化肥處理均有所增加，兩個氮水平下均以C/N=20 和C/N=30 的處理的速效養(yǎng)分較高。

綜上，增施化肥與化肥配施有機碳肥均對植桑復墾土的pH有很好的調節(jié)作用，能顯著增加復墾土壤的氮磷鉀養(yǎng)分，可以快速地提高土壤養(yǎng)分，并以C/N比為20～30的有機碳肥施用對土壤肥力提升較果好。

2.2 不同C/N有機碳肥對土壤酶活性的影響

由表2可以看出，各施肥處理的土壤蛋白酶活性均顯著高于空白對照處理，N1 水平處理的增幅為27.2%～134.5%，N2 水平處理的增幅為50.3%～140.9%。各C/N有機碳肥處理的土壤蛋白酶活性又顯著高于純化肥處理（C/N=0），隨C/N的升高土壤蛋白酶活性有所升高，但差異不顯著，以C/N=20 和C/N=30 的蛋白酶活性較高。N2 水平下的C/N 處理的土壤蛋白酶活性較N1 水平下的土壤蛋白酶活性也稍高，說明高氮更能激活蛋白酶活性。

由表2可見，各處理的土壤蔗糖酶活性變化規(guī)律與蛋白酶相似。施肥處理的土壤酶蔗糖酶活性均顯著高于空白對照CK，N1水平各處理的增幅為68.3%～265.8%，N2水平各處理的增幅為85.0%～276.7%；相同的氮素水平條件下，各C/N 處理的蔗糖酶活性均顯著高于純化肥處理（C/N=0），土壤蛋白酶活性也隨C/N的升高而提高，增幅最高達117.4%，這可能是有機碳對土壤蔗糖酶有較強的激活效應的原因。

由表2可見，各處理的土壤脲酶活性變化規(guī)律與土壤蛋白酶和蔗糖酶相似。施肥處理的土壤脲酶活性除N1 水平下的純化肥處理（C/N=0）外，其余處理均顯著高于空白對照CK。N1水平的增幅為67.5%～148.3%，N2水平的增幅為91.7%～175.0%。N2處理的脲酶活性高于N1 的各處理，各C/N 處理的脲酶活性也均顯著高于純化肥處理（C/N=0），且隨C/N的升高土壤脲酶活性增加，以C/N=20 的脲酶活性較高?？梢姡黾拥屎陀袡C碳肥的施用可以提高復墾土壤的脲酶活性。

2.3 不同C/N有機碳肥對桑樹生長的影響

由表3 可見，施肥處理對桑樹的生長有顯著影響，桑樹的株高、徑圍和生物總量均優(yōu)于不施肥處理CK，6 月和12 月的株高增幅分別達293.9%～570.1%和274.8%～412.7%，N2 水平的各處理的株高較N1水平的各處理株高高，但差異不顯著，不同C/N處理的株高以C/N=20 的較好；基部徑圍以N2 水平的粗壯；各施肥處理6月和12月的桑枝條生物量較CK增加，分別為12.2～28.6倍和17.9～28.7倍，兩茬桑枝條的生物總量增幅達15.7～28.5 倍，N2 水平施肥處理優(yōu)于N1 水平施肥處理，但不同C/N 處理間的桑枝條的生物量差異不顯著。可見，施肥使桑樹長勢旺盛，枝葉增加，桑枝條產出顯著增加。

3 討論

土壤培肥是復墾地土壤生態(tài)重建中的一個重要環(huán)節(jié)。土壤微生物種群及數量、土壤酶活性、作物的生長狀況是表征復墾土壤肥力的重要指標。通過施用外源肥料及肥料的合理配施既能促進作物的生長，又為復墾土壤提供更多的碳氮，促進土壤中微生物酶的活性，是培肥復墾土的重要措施。栗麗等［15］的研究表明，菌劑配施肥料能顯著提高復墾土壤有機質、堿解氮和速效磷的含量。梁利寶等［16］也發(fā)現，施肥可以不同程度的提高復墾土壤的養(yǎng)分含量，有機肥配施生物炭顯著提高土壤有機質含量，無機肥配施生物炭則增加了復墾土壤速效磷和速效鉀的含量。MINGORANCE 等［17］研究發(fā)現，石灰和添加5%污泥堆肥有效地促進復墾土壤改良和植物生長。本研究結果表明，施用不同C/N 有機碳肥的土壤pH 均有所升高，土壤有機質含量提高了2.32%～15.49%，土壤氮磷鉀總量增加明顯，土壤速效養(yǎng)分也增加顯著，其中堿解氮增加14.08%～45.68%，速效磷增加61.51%～103.17%，速效鉀增加5.63%～12.82%，且隨著有機碳肥施用量的增加而增加，以C/N 為20～30的處理增加最為顯著。

土壤中的生物化學活動都需要土壤酶的參與，因此，土壤酶活性是表征土壤生物活性的一個重要指標，土壤酶活性大小與土壤肥力關系密切，能反映土壤養(yǎng)分（特別是N、P）轉化的強度和方向，研究表明施肥可增加土壤養(yǎng)分含量，并能顯著增強土壤酶活性［15］［18-19］。本研究發(fā)現，施肥使土壤蛋白酶、土壤蔗糖酶和脲酶活性均顯著增加（表2），且不同C/N有機碳肥處理的土壤蛋白酶活性顯著高于純化肥處理，以C/N為20～30的處理土壤酶活性較高。這可能是因為隨著C/N提高，所加入的生物質炭量增加，生物質炭肥具有較大的比表面積，吸附性能強，能夠吸附大量的營養(yǎng)物質以及酶促反應的各種底物，為微生物的活動提供了良好的環(huán)境，從而提高了土壤酶的活性。李靜靜等［20］研究表明增施生物質炭可增加烤煙團棵期（移栽30 d）土壤脲酶活性，增加土壤有機碳含量，促進烤煙的生長。本研究發(fā)現在C/N 增加至20～30時，土壤的有機質、氮磷鉀養(yǎng)分和土壤酶活性提高明顯，促進了桑樹的根系生長，桑樹株高、徑圍和桑枝條的生物量增加明顯，且高氮（N2）施肥的桑樹長勢較旺盛，枝葉增加，桑枝條產出顯著增加。章明奎等［21］研究發(fā)現，生物炭能明顯提高土壤有機碳積累和增強其穩(wěn)定性，在短時間內提升土壤微生物碳含量，降低土壤水溶性有機碳含量?？梢?，施用有機碳肥以提高土壤C/N增加土壤對養(yǎng)分的吸持容量是提升改善土壤肥力的有效措施，但桑蠶復墾地施用有機碳肥的量及C/N適用范圍還需進一步研究。

4 結論

不同施肥量及不同C/N 有機碳肥對鋁礦復墾土壤的pH、有機質、氮磷鉀養(yǎng)分、土壤酶活性以及桑樹生長有顯著的改善和提高作用，N2 水平施肥處理較N1 水平施肥處理增加明顯。增加碳施入量（C/N 分別為10、20、30）較純化學肥料對土壤的pH、有機質、氮磷鉀養(yǎng)分和土壤酶活性的提高作用顯著，桑樹的株高、徑圍和桑枝生物量也增加顯著，以C/N為20～30的處理增加明顯。