不同施肥处理对黑土腐殖质组成的影响

不同施肥处理对黑土腐殖质组成的影响1)

徐金忠孟凯崔晓阳冯军宋金凤

(东北林业大学,哈尔滨,150040)(黑龙江大学)(东北林业大学)

摘要以中国科学院海伦生态试验站为平台,利用小区长期定位试验研究了不同施肥处理在相同气候条件、轮作制度及相同管理措施下对黑土有机质积累及土壤腐殖质组分动态变化的影响。结果表明:有机肥与化肥

配合施用不仅显著提高土壤中有机碳及胡敏酸的含量,而且能提高胡敏酸/富里酸(H

A /F

A

)比值,促进土壤有机碳

活化与更新,改善腐殖质的品质。施用化肥虽然也能在一定程度上提高土壤有机碳、胡敏酸等的含量,但其培肥效果明显低于有机肥与化肥配合施用。

关键词不同施肥处理;有机质;腐殖质组成;黑土

分类号S153.622

E ffects of D iffer ent

F er tiliza ti on T r ea t m en ts on H u m us C o m position of B l a ck So il/Xu Ji nzhong(Coll ege of F orestry, Northeast ForestryUn i ve rsity,H arbi n150040,P.R.Ch i na);M eng Ka i(H e ilo ngjiangUn i ve rs i ty);Cu iX iaoyang,F eng J un,Song Ji n f eng(Northeast Forestry Un i versity)//Jo urna l of Northeast ForestryUn i vers it y.-2009,37(11).-84~85 An exper i m ent was conducted to st udy the e ffects of d ifferen t fertili zati on treat m ents o n the dy na m ic changes of organic m atte r accu mu lati on and humus co mpo nents of black soil i n H a il un Exper i m enta l Stati on of Agr i cultural E col ogy,Ch i nese Academy of Sciences unde r the sa m e c li m atic co nditi ons,rotatio n system and m anage m entm easures.R esu lts sho wed that t he co m b i ned appli ca tion of organ i c m anures and che m ica l fertili zers could not only s i gnificantl y i ncrease conten ts of soil organic carbo n and hu m ic ac i d,but also enhance hum ic ac i d/fulvi c acid rati o,pro m ote t he ac ti vatio n of soil organic ca rbon and i m prove the quality of humus.Alt ho ugh the use of chem i ca l fertilizer could a l so i m prove the contents of soil organic carbon and hu m i c ac i d to so m e extent,the fertilizati on effect was sig n ifi cantl y lo wer than t hat of t he co m bi ned appli catio n of organ i c m anu res and che m i ca l fertilizers.

K eywor ds Different fertili zati on treat m ents;O rganic m atter;H u m us co m positi on;B lack soil

有机质是土壤的重要物质组成部分,腐殖质是土壤有机质的主体部分,是评价土壤肥力水平的重要指标之一,而腐殖酸及胡/富比则是其核心部分[1]。土壤腐殖质的积累、组成和性质因水、热、气候和生物等条件而异,由于不同类型土壤腐殖质组成和性质不同,同一区域的土壤腐殖质组成和性质也因土壤母质的不同而表现出差异。有机质含量丰富是黑土的主要特征,土壤有机质的数量和品质在很大程度上决定了黑土肥力的高低[2],特别是腐殖质含量及组成对黑土的肥力有着极重要的影响。施用有机肥能保持和提高土壤有机质含量,并改善土壤腐殖质品质[3]。目前,关于施肥对土壤腐殖质的影响,国内外已进行了大量研究,但结果并不一致[1,4-5]。笔者则通过长期定位分析不同施肥处理对东北黑土有机质、腐殖质积累及组成的影响,以揭示土壤培肥的本质。

1材料与方法

供试土壤:长期定位试验于2002年布设在中国科学院海伦农业生态试验站(位于松嫩平原中北部海伦市西郊),其地理位置为北纬46b58c~47b52c,东经126b14c~127b45c,海拔高度240m,气候属中温带性季风气候,年降水量550mm 左右。年有效积温2400~2500e。供试作物为大豆)玉米)小麦轮作,供试土壤为中厚黑土。土壤样品在2003年、2006年、2007年秋季采集。供试有机肥(物)料包括有机肥(猪

1)中国科学院/耕地保育与持续高效现代农业试点工程0项目(08ZK013001)。

第一作者简介:徐金忠,男,1985年2月生,东北林业大学林学院,硕士研究生。

通信作者:孟凯,黑龙江大学农业资源与环境学院,教授。

收稿日期:2009年3月25日。

责任编辑:张建华。圈肥);供试化肥包括尿素、重过磷酸钙、硫酸钾等。供试土壤主要理化性状见表1。

表1供试土壤的主要理化性状

有机质/

g#kg-1

全氮/

g#kg-1

全磷/

g#kg-1

全钾/

g#kg-1

碱解氮/

g#kg-1

有效磷/

g#kg-1

有效钾/

g#kg-1

p H

62.102.560.6126.0229..451806.80

试验方法:试验设5个处理。处理1)))无肥区(CK);处理2)))化肥(N、P、K);处理3)))化肥配施低量有机肥(N、P、K+M1,7500kg#h m-2);处理4)))化肥配施中量有机肥(N、P、K+M2,15000kg#hm-2);处理5)))化肥配施高量有机肥(N、P、K+M3,22500kg#h m-2)。每个小区面积为67.2m2,每个试验处理设3次重复,共计15个小区。每次取样分别从3个试验区选取,在每个小区中选取5~7点取混合样,取样点在垄旁5~15c m处。指示性作物为大豆)玉米)小麦轮作。每公顷N、P、K的施用量分别为:玉米))) N120kg,P60kg,K30kg;小麦)))N120kg,P60kg,K30kg;大豆)))N60kg,P120kg,K30kg。有机肥秋季整地时一次施入,化肥随播种时一次施入。

分析方法:腐殖质组成采用焦磷酸钠浸提)重铬酸钾氧化法测定;有机质采用重铬酸钾氧化)外加热法测定。数据处理采用SPSS13.0完成。

2结果与分析

2.1不同施肥处理对土壤有机质含量的影响

不同施肥处理条件下,土壤有机质含量与施肥措施密切相关:与不施肥处理(CK)土壤相比较,各种施肥处理均提高了土壤有机质含量,且化肥与有机肥配施处理时土壤有机质含量高于化肥(N、P、K)处理,但不同量有机肥配施化肥条件下有机质含量变化不明显(表2)。说明施用化肥和有机肥均有利于有机质积累,且化肥与有机肥配施效果更好。

表2不同施肥处理时土壤有机碳质量分数g#kg-1

处理

取样时间

2003年2006年2007年

CK26.61c25.35b25.72d

N、P、K29.03b26.12b28.07c N、P、K+M128.59b29.11a31.24a N、P、K+M229.58ab28.79a29.51b N、P、K+M330.48a29.20a29.19b c 注:同列数据的不同字母表示差异显著(P<0.05)。

从表3可以看出:2006年、2007年,无肥处理与单施化肥,土壤有机碳质量分数与2003年相比有少量下降,而有机肥与化肥配施,土壤有机碳质量分数保持原有水平或有少量增加。这同样说明了有机肥与化肥配施有利于土壤有机碳的积累。

表3相同处理条件下有机碳质量分数年份梯度变化g#kg-1

年份处理1

CK

处理2

N、P、K

处理3

N、P、K+M1

处理4

N、P、K+M2

处理5

N、P、K+M3

200326.6129.0328.5929.5830.48 200625.3526.1229.1128.7929.20 200725.7228.0731.2429.5129.19

2.2不同施肥处理对腐殖质的影响

2.2.1不同施肥处理对腐殖质组分的影响

从表4可以看出,各不同施肥处理土壤中胡敏酸(H

A

)含量均高于无肥(C K)处理,富里酸含量变化规律不明显。以2003年为例:化肥处理土壤胡敏酸含量与无肥处理土壤相比较,增加了16.7%;有机肥与化肥配施土壤与无肥处理土壤相比较,平均增加了31.9%。有机肥与化肥配合施用,土壤中胡敏酸含量明显高于其它施肥处理,但有机肥与化肥配施过程中有机肥施用量对胡敏酸的影响不明显。施用化肥(N、P、K)土壤中,胡敏酸含量明显提高,但低于有机肥与化肥配施的效果,这说明施用化肥、有机肥与化肥配施均有利于胡敏酸积累,且有机肥与化肥配施效果更为显著,通常胡敏酸含量的整体变化趋势为N、P、K+M3>N、P、K+M2>N、P、K+M1> N、P、K>CK,但2006年测得的数据规律不明显。

表4不同施肥处理对腐殖酸组分的影响g#kg-1

处理

取样时间

2003年

H A-C F A-C

2006年

H A-C F A-C

2007年

H A-C F A-C

CK4.91d5.86a 5.24d4.51b6.26c4.88a NPK5.73c5.28b 6.43b3.78c6.28c4.87a NPK+M16.13b4.07c 5.43cd4.23b6.75b4.92a NPK+M26.14b3.66d 5.63c5.48a7.08a4.54b NPK+M37.16a3.20e7.25a3.30d6.88ab3.86c 注:同列数据的不同字母表示差异显著(P<0.05);H A-C.胡敏酸碳;F

A

-C富里酸碳。

土壤腐殖质是土壤有机碳在土壤中分解转化形成的一类特殊的高分子化合物,其累积在很大程度上影响着土壤肥力。土壤腐殖质在组成上以胡敏酸与富里酸为主,其碳元素在有机碳库中占相当大的比重。在黑土腐殖质中最关键的部分是胡敏酸,它可以增强土壤吸收性能,更有效地保持养分和水分,并促进土壤结构体的形成[6-7]。

试验发现,不同施肥处理对腐殖质各组分的积累结果与以往相关研究并不完全相同[4,8-9]。例如,于淑芳等人[4]研究指出,各种施肥处理均有利于腐殖酸碳和胡敏素碳的积累,有机肥与化肥配施效果显著。尤其是潮土,分别高达210%和315%,造成这种明显增幅差异的原因可能是黑土有机碳含量

本底值较高或与开垦年限和土壤质地有关,具体原因有待进一步讨论。

2.2.2不同施肥处理对胡敏酸(H

A

)/富里酸(F

A

)比值的影响

从表5可以看出,各种施肥处理H

A

/F

A

比值总体上高于无肥处理(CK),所呈现的趋势与胡敏酸含量变化(表4)相似。2003年、2007年,土壤胡敏酸与富里酸比值变化趋势相

同:有机肥与化肥混施,H

A

/F

A

比值高于化肥处理;化肥处理, H

A

/F

A

比值高于无肥处理,总体表现为N、P、K+M3>N、P、K+ M2>N、P、K+M1>N、P、K>CK。

表5不同施肥处理对H

A

/F A比值变化的影响

处理2003年2006年2007年

C K0.83761.16171.2820

N、P、K 1.08351.70211.28 N、P、K+M1 1.50881.28511.3706 N、P、K+M2 1.67571.02941.5617 N、P、K+M3 2.23292.19511.7843

胡敏酸与富里酸的比值大小是衡量土壤腐殖化程度的一个重要指标,能反映各种施肥措施对土壤腐殖酸程度及土壤理化性质的影响。因此,表5结果也说明施肥处理有利于土壤腐殖化过程。长期施用有机肥改良了土壤的理化性状和生境条件,土壤微生物和土壤动物活动频繁,直接影响土壤的

H

A

/F

A

。

3结论

施用有机肥有利于有机碳的提高,但是达到一定值时,有机碳变化不明显。有机肥施用最佳量有待进一步探索。

施用化肥或化肥与有机肥配合施用,均有利于黑土有机

质的积累,且不同程度地提高了土壤H

A

/F

A

比值;与其他施肥处理相比,有机肥配施化肥对土壤培肥效果最佳。

参考文献

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影响[J].中国农业科学,2002,35(2):174-180.

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系[J].西北农业学报,1997,6(3):33-36.

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质组分的影响[J].山东农业科学,2008(3):65-67.

85

第11期徐金忠等:不同施肥处理对黑土腐殖质组成的影响