任立軍，李 金，鄒洪濤*，韓艷玉，范慶鋒，張玉玲，虞 娜，張玉龍

生物有機(jī)肥配施化肥對(duì)設(shè)施土壤養(yǎng)分含量及團(tuán)聚體分布的影響①

任立軍1,2,3，李 金1,2,3，鄒洪濤1,2,3*，韓艷玉1,2,3，范慶鋒1,2,3，張玉玲1,2,3，虞 娜1,2,3，張玉龍1,2,3

(1 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，沈陽 110866；2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東北耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽 110866；3 土肥高效利用國家工程研究中心，沈陽 110866)

本研究以番茄–黃瓜輪作下的設(shè)施土壤為研究對(duì)象，共設(shè)4個(gè)處理(1/2化肥氮+1/2生物有機(jī)肥氮，COF；全部施用生物有機(jī)肥氮，OF；全部施用化肥氮，CF；不施肥處理，CK)，探討生物有機(jī)肥配施化肥對(duì)設(shè)施土壤養(yǎng)分含量及團(tuán)聚體分布和穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明，相較于單施化肥處理，施用生物有機(jī)肥均提高了土壤有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀、有效磷、速效鉀養(yǎng)分含量和土壤pH，分別提高了9.61% ～ 54.28%、7.38% ～ 35.45%、31.86% ～ 98.53%、40.88% ～ 96.40%、3.02% ～ 15.99%、0.96% ～ 18.23% 和0.73% ～ 7.03%；單施生物有機(jī)肥或與化肥配施均可使土壤大團(tuán)聚體(>0.25 mm)比例上升，微團(tuán)聚體(<0.25 mm)比例下降，顯著提高了土壤團(tuán)聚體平均重量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)和＞0.25 mm團(tuán)聚體含量(0.25)(<0.05)，且土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性隨著施入生物有機(jī)肥年限的增加而增加；相關(guān)分析表明，MWD、GMD和0.25均與>2 mm和0.25 ～ 2 mm團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)(<0.05)，與<0.053 mm團(tuán)聚體組成呈極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01)，與0.053 ～ 0.25 mm團(tuán)聚體組成呈顯著負(fù)相關(guān)(<0.05)。生物有機(jī)肥替代化肥更有利于提高土壤養(yǎng)分含量、大團(tuán)聚體的數(shù)量及團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。

生物有機(jī)肥；養(yǎng)分；團(tuán)聚體；團(tuán)聚體穩(wěn)定性

近年來，我國設(shè)施蔬菜種植行業(yè)飛速發(fā)展，到2021年設(shè)施蔬菜栽培面積已超過400萬hm2[1]，占蔬菜總產(chǎn)值的50% 以上，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益[2]。當(dāng)前，由于在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)過程中普遍存在盲目施肥(施肥量大、施肥結(jié)構(gòu)不合理)的問題，導(dǎo)致土壤退化問題日益加劇[3]。土壤退化與土壤有機(jī)碳含量下降和土壤結(jié)構(gòu)破壞密切相關(guān)[4]，在一定程度上制約了設(shè)施蔬菜的可持續(xù)發(fā)展[5]。因此，合理的施肥措施對(duì)于改善設(shè)施土壤結(jié)構(gòu)狀況和提高設(shè)施土壤肥力具有十分重要的意義。

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，是由土壤顆粒和各種有機(jī)質(zhì)(微生物、植物、動(dòng)物殘?jiān)捌浞置谖?膠結(jié)而成，不同粒級(jí)團(tuán)聚體的分布影響著土壤養(yǎng)分的儲(chǔ)存、土壤生物學(xué)特性和土壤結(jié)構(gòu)[6]。土壤有機(jī)碳作為土壤團(tuán)聚體形成的重要膠結(jié)物質(zhì)，對(duì)土壤團(tuán)聚體的組成及其穩(wěn)定性有著重要的意義[7]。生物有機(jī)肥本身含有活的微生物及較高含量的有機(jī)物質(zhì)，可以補(bǔ)充土壤養(yǎng)分和改善理化性質(zhì)，同時(shí)也可作為微生物生長的基質(zhì)，增強(qiáng)土壤微生物數(shù)量、活性及微生物群落結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤礦質(zhì)土粒的膠結(jié)，進(jìn)而影響土壤中各粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量、分配及其穩(wěn)定性[8]。朱利霞等[9]采用室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)表明，生物有機(jī)肥的應(yīng)用可以顯著增加砂姜黑土大團(tuán)聚體數(shù)量(0.5 ～ 5 mm)和土壤有機(jī)碳含量，其中20% 生物有機(jī)肥替代化肥可顯著增加團(tuán)聚體穩(wěn)定性和降低團(tuán)聚體分形維數(shù)；朱琳等[10]通過大田試驗(yàn)表明，施用生物有機(jī)肥可以顯著提高黃褐土有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量及團(tuán)聚體穩(wěn)定性；曲成闖等[11]通過田間小區(qū)試驗(yàn)證實(shí)了生物有機(jī)肥可以提高潮土大團(tuán)聚體含量、穩(wěn)定性和土壤微生物生物量碳含量。目前，生物有機(jī)肥的應(yīng)用主要集中在大田試驗(yàn)，而對(duì)于高溫高濕、復(fù)種指數(shù)高、肥料投入量大的設(shè)施土壤[12]研究還不多見，尤其是生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)設(shè)施土壤養(yǎng)分及團(tuán)聚體分布的影響還缺乏系統(tǒng)性的研究。

目前，海城市已成為遼寧省重要的設(shè)施蔬菜產(chǎn)地，這里主要以黃瓜和番茄種植為主[13]。因此，本研究以長期連續(xù)番茄–黃瓜輪作栽培定位施肥田間試驗(yàn)為依托，探討生物有機(jī)肥與化肥配施對(duì)設(shè)施土壤養(yǎng)分含量及團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響，為提高設(shè)施土壤質(zhì)量和減量施用化肥提供合理施肥依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概括

試驗(yàn)地位于遼寧省海城市耿莊鎮(zhèn)沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)海城科研試驗(yàn)基地(40°98′N，122°72′E)。在2020年和2021年進(jìn)行了為期兩年的生物有機(jī)肥應(yīng)用效果的田間試驗(yàn)。試驗(yàn)地土壤類型為草甸土，2020年土壤基本理化性質(zhì)：pH 6.90，有機(jī)碳、全氮、有效磷、速效鉀含量分別為11.25 g/kg、1.24 g/kg、50.21 mg/kg、177.56 mg/kg。供試番茄品種為番茄409，供試黃瓜品種為黃瓜805#。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

定位試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)4個(gè)處理：①對(duì)照(CK)，不施肥處理；②全部施用化肥氮(CF)；③全部施用生物有機(jī)肥氮(OF)；④1/2化肥氮+1/2生物有機(jī)肥氮(COF)。秋冬茬番茄施用的肥料總量分別為：氮肥375 kg/hm2(N)、磷肥150 kg/hm2(P2O5)和鉀肥525 kg/hm2(K2O)；冬春茬黃瓜施用的肥料總量分別為：氮肥450 kg/hm2(N)、磷肥225 kg/hm2(P2O5)和鉀肥450 kg/hm2(K2O)。使用化肥補(bǔ)齊各處理所需氮肥投入量，使各處理含氮量相等。每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)。小區(qū)面積為9.6 m2(1.2 m×8.0 m)。每個(gè)小區(qū)種植番茄/黃瓜2行，每行25株。小區(qū)間用塑料薄膜隔開，埋深60 cm，防止養(yǎng)分和水分在小區(qū)之間相互遷移的影響。

在設(shè)施蔬菜定植前，各處理的全部生物有機(jī)肥、20% 氮肥、60% 磷肥、40% 鉀肥均勻撒施后通過耕作(耕作0 ～ 20 cm)與土壤充分混合。秋冬茬番茄季，剩余肥料分別在1 ～ 3穗果膨大期，分3次進(jìn)行滴管追肥，每次追肥量相同。冬春茬黃瓜季，根據(jù)土壤肥力、黃瓜長勢、棚內(nèi)濕度等情況，調(diào)節(jié)滴灌追肥用量，每7 ～ 10 d一次，共計(jì)10次。田間其他管理同當(dāng)?shù)毓芾泶笾孪嗤?/p>

定位試驗(yàn)所施用氮肥為尿素(N 46%)，磷肥為磷酸二銨(N 18%、P2O546%)，鉀肥為硫酸鉀(K2O 51%)。所用的生物有機(jī)肥是由沈陽九利生物肥料科技有限公司生產(chǎn)的微生物菌肥，含氮量為2.01%、有機(jī)質(zhì)含量為40.00%。

1.3 土壤樣品采集

土壤樣品于作物拉秧后進(jìn)行采集，各小區(qū)隨機(jī)布設(shè)3 點(diǎn)，將取得的土樣混合為一個(gè)樣品，取樣深度為0 ～ 20 cm，為了盡量減少對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的破壞，新鮮土壤樣品在運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室期間被儲(chǔ)存在硬塑料容器中。新鮮的土壤樣品在黑暗、通風(fēng)的地方干燥至“適宜”含水量(約 15% 的重量土壤含水量)，并剔除所有可見的石頭以及其他碎屑。將風(fēng)干土壤樣品分為兩部分，一部分土壤樣品進(jìn)行土壤養(yǎng)分測定，另一部分通過篩分程序進(jìn)行團(tuán)聚體粒級(jí)測定。

1.4 測定方法

采用pH計(jì)測定土壤pH；土壤有效磷、速效鉀、全磷和全鉀采用土壤農(nóng)化分析方法測定[14]；土壤全氮和有機(jī)碳采用元素分析儀(Vario EL Ⅲ，Elementar，Germany)測定。采用濕篩法[15]測定土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體，具體方法如下：首先在團(tuán)聚體分析儀(DIK-2012，日本)套篩頂部放置50 g風(fēng)干的土壤樣品，然后將2、0.25和 0.053 mm 3種孔徑的套篩自上而下依次排列，之后沿分析儀桶壁加去離子水至水沒過土樣，對(duì)土樣進(jìn)行浸泡5 min后垂直振蕩30 min，振動(dòng)頻率為每分鐘25次，振幅為8 cm，并保證上下篩動(dòng)時(shí)套篩不能露出水面。然后將留在篩子上的各級(jí)團(tuán)聚體用細(xì)水流通過漏斗沖洗到鋁盒中，60 ℃烘干稱重。采用平均重量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GMD)以及>0.25 mm團(tuán)聚體含量(0.25)來表征土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性[16]，分別采用以下公式計(jì)算：

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2020軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算與整理；應(yīng)用SPSS 25.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，并用Duncan法比較各種指標(biāo)不同處理之間的差異；用Pearson法進(jìn)行團(tuán)聚體MWD、GMD和0.25的相關(guān)性分析；相關(guān)數(shù)據(jù)制圖采用Origin 2017軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥方式對(duì)設(shè)施土壤養(yǎng)分及pH的影響

2.1.1 土壤有機(jī)碳和全氮 由表1可知，施用生物有機(jī)肥OF和COF處理的有機(jī)碳和全氮含量均顯著高于單施化肥和不施肥處理(<0.05)，且均為COF處理最大。2020年各施肥處理的有機(jī)碳含量比CK處理高12.08% ～ 30.72%，2021年高57.18% ～ 142.48%。與2020年相比，2021年CK處理的有機(jī)碳含量呈下降趨勢，下降幅度為11.58%；而各施肥處理均呈上升趨勢，升高幅度為23.99% ～ 64.02%。試驗(yàn)2年的土壤全氮含量均表現(xiàn)為COF>OF>CF> CK，其中，2020年的CF、OF和COF處理的全氮含量較CK分別提高20.88%、47.25% 和63.74%；2021年各施肥處理的全氮含量較CK分別提高83.95%、97.53% 和127.16%。

2.1.2 土壤全磷和全鉀 由表1可得，2020年和2021年各施肥處理的土壤全磷和全鉀含量均高于不施肥處理。2020年CF、OF和COF處理的全磷含量較CK分別提高28.38%、78.38% 和155.41%；2021年各施肥處理的全磷含量較CK分別提高75.90%、130.25% 和190.35%。各處理全鉀含量為7.86 ～ 17.99 g/kg，2020年和2021年各處理順序均為COF>OF>CF>CK，施用生物有機(jī)肥處理較單施化肥處理增幅為62.21% ～ 119.72%。2020年各施肥處理全磷和全鉀含量分別比2021年高1.22% ～ 28.16% 和170.04% ～ 225.47%。施用生物有機(jī)肥的OF和COF處理的全磷和全鉀含量均顯著高于單施化肥處理(<0.05)，這表明生物有機(jī)肥的連續(xù)施用有利于土壤全量養(yǎng)分的累積，有利于提高土壤地力。

2.1.3 土壤速效養(yǎng)分 由表1可以看出，施用生物有機(jī)肥的OF和COF處理的速效養(yǎng)分含量均高于單施化肥和不施肥處理，且均為COF處理最大。由表1可知，2020年各施肥處理的有效磷含量比CK處理高11.57% ～ 29.41%，2021年高8.14% ～ 13.46%。與2020年相比，2021年各處理有效磷含量均呈下降趨勢，下降幅度為16.86% ～ 27.10%。2020年和2021年土壤速效鉀含量均表現(xiàn)為COF處理最高，為199.61 mg/kg和154.64 mg/kg，較CK、CF和OF處理分別提高了62.95%、5.62%、4.62% 和47.80%、18.23%、15.52%。與2020年相比，2021年各處理速效鉀含量均呈下降趨勢，下降幅度為14.59% ～ 30.79%。施用生物有機(jī)肥的處理速效養(yǎng)分含量顯著高于單施化肥處理，可見，生物有機(jī)肥可以提高土壤速效養(yǎng)分含量。

表1 不同施肥方式對(duì)設(shè)施土壤養(yǎng)分含量的影響

注：表中同列數(shù)據(jù)小寫字母不同表示同一年份不同處理間差異顯著(<0.05)，下同。

2.1.4 土壤pH 由圖1可得，隨著施肥年限的增加，單施化肥處理和不施肥處理的土壤pH呈下降的趨勢，而施用生物有機(jī)肥的OF和COF處理土壤pH呈上升的趨勢。2020年不同施肥處理土壤pH為6.88 ～ 7.08，其中單施化肥處理土壤pH最低，與其他處理間存在顯著差異。2021年不同施肥方式下土壤pH變化趨勢與2020年基本相同，單施化肥處理的土壤pH顯著低于其他各處理，為6.69；施用生物有機(jī)肥的OF和COF處理與不施肥處理相比顯著提高了土壤pH，分別提高了2.87% 和2.41%。說明施用生物有機(jī)肥可以抑制設(shè)施土壤pH下降的趨勢，對(duì)預(yù)防土壤質(zhì)量和土壤肥力下降有著重要的意義，同時(shí)施用生物有機(jī)肥處理對(duì)改善設(shè)施土壤pH具有長期的有效性。

(圖中小寫字母不同表示同一年份不同處理間差異顯著(P<0.05))

2.2 不同施肥方式對(duì)設(shè)施土壤團(tuán)聚體組成與穩(wěn)定性的影響

2.2.1 土壤團(tuán)聚體組成 圖2A為2020年土壤團(tuán)聚體的變化趨勢，不同施肥處理4個(gè)粒級(jí)團(tuán)聚體(>2、0.25 ～ 2、0.053 ～ 0.25和<0.053 mm)組成依次為1.56% ～ 3.37%、30.78% ～ 38.08%、35.09% ～ 39.02% 和23.45% ～ 28.64%。與單施化肥處理相比，OF和COF處理分別使>2 mm和0.25 ～ 2 mm團(tuán)聚體組成增加了116.24%、102.56% 和16.57%、10.08%，使0.053 ～ 0.25 mm和<0.053 mm團(tuán)聚體組成下降了10.07%、6.97% 和18.11%、14.18%。圖2B為2021年土壤團(tuán)聚體變化趨勢，相較于單施化肥處理，OF和COF處理分別使>2 mm和0.25 ～ 2 mm團(tuán)聚體組成增加了390.17%、359.23% 和90.08%、69.95%，使0.053 ～ 0.25 mm和<0.053 mm團(tuán)聚體組成下降了19.36%、13.46% 和52.52%、44.17%。總體上，不同施肥處理土壤團(tuán)聚體的優(yōu)勢粒級(jí)主要以0.25 ～ 2 mm和0.053 ～ 0.25 mm為主，而>2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體處于較低水平。與2020年相比，2021年的CK、OF和COF處理均提高了>2 mm和0.25 ～ 2 mm團(tuán)聚體組成，分別增加了12.17%、101.98%、102.00% 和1.25%、21.79%、15.30%，這說明生物有機(jī)肥的應(yīng)用有利于土壤大團(tuán)聚體的形成。而單施化肥處理則降低了>0.053 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量，增加了<0.053 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量，相較于2020年，增加幅度為37.43%。這說明單施化肥會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，使得土壤大團(tuán)聚體轉(zhuǎn)變?yōu)槲F(tuán)聚體。

2.2.2 土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性 MWD、GMD和0.25是用來表征土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的指標(biāo)，其數(shù)值越大，土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性越強(qiáng)[17]。由表2可知，2年中，生物有機(jī)肥的施入均顯著提高了MWD、GMD和0.25。2020年CK、OF和COF處理的MWD較CF處理分別提高了2.75%、12.66% 和8.99%，GMD較CF處理分別提高了6.94%、28.24% 和20.83%，0.25分別提高了8.54%、28.35% 和21.12%。2021年OF和COF處理MWD較CK處理分別提高了22.10% 和13.37%；GMD較CK處理分別提高了60.68% 和39.32%；0.25較CK處理分別提高了48.58% 和33.66%，而CF處理的MWD、GMD和0.25相較于CK處理則分別下降了17.47%、27.78% 和27.93%?？傮w上，除CF處理外，CK、OF和COF處理2021年MWD、GMD和0.25均高于2020年，其中，MWD提高0.18%、11.56% 和7.07%；GMD分別提高1.30%、35.74% 和24.90%；0.25分別提高1.99%、28.30% 和22.31%，這說明生物有機(jī)肥的施用，有助于提高土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。

(土壤團(tuán)聚體含量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)；圖中小寫字母不同表示同一年份同一粒級(jí)不同處理間差異顯著(P<0.05))

表2 不同施肥方式對(duì)土壤團(tuán)聚體MWD、GMD和R0.25的影響

2.2.3 土壤團(tuán)聚體MWD、GMD和0.25與團(tuán)聚體組成的關(guān)系 相關(guān)分析表明(圖3)，土壤團(tuán)聚體MWD與0.25 ～ 2 mm團(tuán)聚體組成呈極顯著線性正相關(guān)(<0.01)，與>2 mm團(tuán)聚體組成呈顯著線性正相關(guān)(<0.05)；土壤團(tuán)聚體GMD和0.25與>2 mm和0.25 ～ 2 mm團(tuán)聚體組成呈極顯著線性正相關(guān)(<0.01)；且它們?nèi)呔c<0.053 mm團(tuán)聚體組成呈極顯著線性負(fù)相關(guān)(<0.01)，與0.053 ～ 0.25 mm團(tuán)聚體組成呈顯著線性負(fù)相關(guān)(<0.05)。由此可見，生物有機(jī)肥促進(jìn)了<0.053 mm團(tuán)聚體向微團(tuán)聚體和大團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化是提升土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

3 討論

3.1 生物有機(jī)肥配施化肥對(duì)設(shè)施土壤養(yǎng)分及pH的影響

本研究發(fā)現(xiàn)單施生物有機(jī)肥或與化肥配施均顯著提高土壤有機(jī)碳和全氮含量，這與王含瑞等[18]研究結(jié)果一致，一方面是因?yàn)樯镉袡C(jī)肥本身含有豐富的微生物和有機(jī)質(zhì)，有利于土壤有機(jī)碳和全氮含量的增加[19]；另一方面生物有機(jī)肥可以使土壤pH趨于中性，這有利于提高土壤微生物活性，而土壤微生物能促進(jìn)土壤有機(jī)碳和全氮的積累[20]。石紋碹等[19]研究表明，連續(xù)2 a施用豬糞有機(jī)肥，能夠提高潮土速效鉀和有效磷的含量。本文連續(xù)施用兩年生物有機(jī)肥的試驗(yàn)結(jié)果與此不一致，研究結(jié)果表明，2021年各處理的速效鉀和有效磷含量均低于2020年，這可能是因?yàn)楸狙芯渴窃诜穴C黃瓜輪作條件下，與單一作物相比對(duì)土壤養(yǎng)分需求不一樣；其次，石紋碹等研究的是短期的盆栽作物生菜，而本文研究是在田間條件下，栽培時(shí)間更長，相比較于盆栽有更為復(fù)雜的環(huán)境條件，如隨水分的遷移造成養(yǎng)分損失等。這些原因?qū)е?021年黃瓜茬各處理速效養(yǎng)分含量下降，而全磷和全鉀也得出同樣結(jié)果。通過兩年田間試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，施用生物有機(jī)肥的兩個(gè)處理相較于單施化肥處理或不施肥處理均可以顯著提高土壤有效磷和速效鉀的含量，這可能是因?yàn)樯镉袡C(jī)肥兼具傳統(tǒng)有機(jī)肥和功能微生物的雙重作用，生物有機(jī)肥的施用為土壤微生物提供充足的能源，利于土壤中微生物的生長和繁殖，進(jìn)而促進(jìn)微生物將土壤中難溶性養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為速效養(yǎng)分[21]；同時(shí)，生物有機(jī)肥含有一定量的速效養(yǎng)分，這也在一定程度上增加土壤速效養(yǎng)分含量[22]。劉多[23]在玉米–大豆長周期輪作條件下，研究發(fā)現(xiàn)相較于單施化肥，有機(jī)肥的施用能夠提高土壤全磷和全鉀的含量，本研究結(jié)果與此相一致。

毛妍婷等[24]研究發(fā)現(xiàn)，長期過量或單獨(dú)施用氮肥會(huì)顯著降低菜田耕層土壤pH，而有機(jī)肥的施用會(huì)對(duì)土壤pH 降低產(chǎn)生一定的緩解作用。本研究結(jié)果與此一致，單施化肥處理的土壤pH呈下降趨勢，而施用生物有機(jī)肥的處理土壤pH呈上升趨勢。這可能是因?yàn)榛瘜W(xué)氮肥在土壤中會(huì)轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，硝酸鹽在土壤中流失的時(shí)候又會(huì)把土壤中的Ca2+、Mg2+、K+等堿性物質(zhì)帶走，從而導(dǎo)致土壤pH下降[25]；而生物有機(jī)肥能夠?qū)+和Al3+產(chǎn)生吸附作用，使得土壤pH升高[26]。

3.2 生物有機(jī)肥配施化肥對(duì)設(shè)施土壤團(tuán)聚體組成與穩(wěn)定性的影響

土壤團(tuán)聚體的組成及其水穩(wěn)性作為表征土壤結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，是作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的必要條件[27]。生物有機(jī)肥本身所含的有機(jī)質(zhì)和腐植酸對(duì)于土壤中的團(tuán)粒膠結(jié)有積極作用，以及生物有機(jī)肥可以提供除化肥養(yǎng)分之外的其他養(yǎng)分，供土壤中微生物和酶使用，進(jìn)一步促進(jìn)土壤大團(tuán)聚體的形成[7]。相關(guān)研究[9, 28]表明，生物有機(jī)肥可以增加土壤大團(tuán)聚體含量，尤其是1 ～ 5 mm和0.5 ～ 1 mm團(tuán)聚體含量。本研究結(jié)果表明，連續(xù)兩年施用生物有機(jī)肥，顯著增加了土壤有機(jī)碳的含量，且與不施肥處理或單施化肥處理相比，顯著增加了 >2 mm和0.25 ～ 2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量，降低了<0.25 mm 的土壤團(tuán)聚體含量，表明生物有機(jī)肥能夠促進(jìn)土壤中小團(tuán)聚體向大團(tuán)聚體的轉(zhuǎn)化，有利于土壤形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

相關(guān)研究表明[29]，單施化肥會(huì)破壞團(tuán)聚體穩(wěn)定性，并隨著施肥年限的增加，土壤MWD、GMD和0.25呈下降趨勢，本研究結(jié)果與此一致。同時(shí)，本研究中施用生物有機(jī)肥相較于單施化肥或不施肥，均可以顯著提高M(jìn)WD、GMD和0.25，可見生物有機(jī)肥有利于團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，這與Zhu等[28]的研究結(jié)果一致。這可能是因?yàn)樯镉袡C(jī)肥的施用增加了土壤有機(jī)碳的含量，而有機(jī)碳產(chǎn)生的膠結(jié)物質(zhì)有利于團(tuán)聚體的穩(wěn)定性[30]。土壤MWD、GMD和0.25與>2 mm、0.25 ～ 2 mm團(tuán)聚體組成均呈顯著線性正相關(guān)，與0.053 ～ 0.25 mm 和<0.053 mm團(tuán)聚體組成呈顯著線性負(fù)相關(guān)。這說明設(shè)施栽培條件下，連續(xù)施用生物有機(jī)肥對(duì)于促進(jìn)土壤大團(tuán)聚體的形成和改善設(shè)施土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)、提高設(shè)施土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性具有重要作用。

4 結(jié)論

1) 生物有機(jī)肥替代化肥可以顯著提高土壤有機(jī)碳和全氮含量，且隨著生物有機(jī)肥施入年限的增長而增加；相較于單施化肥，生物有機(jī)肥的施入可以顯著提高土壤全磷、全鉀、有效磷、速效鉀養(yǎng)分含量和土壤pH。

2) 施用生物有機(jī)肥增加了土壤中>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量，減少了<0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量；結(jié)合土壤團(tuán)聚體平均重量直徑、幾何平均直徑和>0.25 mm團(tuán)聚體含量等穩(wěn)定性參數(shù)發(fā)現(xiàn)，施用生物有機(jī)肥有利于提高土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)水平，增加土壤穩(wěn)定性，改善土壤結(jié)構(gòu)狀況。

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Effect of Bio-organic Fertilizer Combined with Chemical Fertilizer on Nutrient Contents and Soil Aggregate Distribution in Greenhouse Soil

REN Lijun1,2,3, LI Jin1,2,3, ZOU Hongtao1,2,3*, HAN Yanyu1,2,3, FAN Qingfeng1,2,3, ZHANG Yuling1,2,3, YU Na1,2,3, ZHANG Yulong1,2,3

(1 College of Land and Environment, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China; 2 Key Laboratory of Arable Land Conservation (Northeast China), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Shenyang 110866, China; 3 National Engineering Research Center for Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources, Shenyang 110866, China)

In this study, the greenhouse soils under tomato-cucumber rotation with four treatments (1/2 chemical fertilizer N+1/2 bio-organic fertilizer N, COF; all bio-organic fertilizer N, OF; all chemical fertilizer N, CF; no fertilizer treatment, CK) were taken as the research objects to explore the effect of bio-organic fertilizer combined with chemical fertilizer on nutrient content, aggregate distribution and stability of greenhouse soil. The results showed that compared with CF, the application of bio-organic fertilizer increased soil organic carbon, total nitrogen, total phosphorus, total potassium, available phosphorus, available potassium contents and soil pH by 9.61%–54.28%, 7.38%–35.45%, 31.86%–98.53%, 40.88%–96.40%, 3.02%–15.99%, 0.96%–18.23% and 0.73%–7.03%, respectively. The application of bio-organic fertilizer alone or in combination with chemical fertilizer increased the proportion of soil macroaggregate (>0.25 mm) while decreased the proportion of soil microaggregate (<0.25 mm), significantly increased (<0.05) the mean mass diameter (MWD), geometric mean diameter (GMD) and aggregate content >0.25 mm (0.25) of soil aggregates, and the stability of soil aggregates was increased with the year increase of application of bio-organic fertilizer. MWD, GMD and0.25were significantly positively correlated with the mass fractions of aggregates >2 mm and 0.25–2 mm (<0.01), while negatively correlated with that of aggregates <0.053 mm (<0.01) and 0.053–0.25 mm (<0.05). In conclusion, bio-organic fertilizer is more beneficial to improve soil nutrient contents, the number of large aggregates and the stability of aggregates than chemical fertilizer.

Bio-organic fertilizer; Nutrients; Aggregates; Aggregate stability

S147.35；S513

A

10.13758/j.cnki.tr.2023.04.008

任立軍, 李金, 鄒洪濤, 等. 生物有機(jī)肥配施化肥對(duì)設(shè)施土壤養(yǎng)分含量及團(tuán)聚體分布的影響. 土壤, 2023, 55(4): 756–763.

遼寧省“興遼英才計(jì)劃”項(xiàng)目(XLYC1905010)、遼寧省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目(LSNZD202001)和遼寧省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2019JH2/10200004)資助。

(zouhongtao2001@163.com)

任立軍(1996—)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，博士研究生，主要從事設(shè)施土壤改良研究。E-mail: renlj1996@163.com