有機肥替代部分無機肥對菜園土理化特性及果實養(yǎng)分的影響

李靜 陳瑞州 蘭子漢 林電

摘 要 以海南菜園土為試驗對象，設計5個不同比例有機肥替代無機肥處理，于2016年11月下旬至2017年5月下旬在海南文昌進行大田試驗，探討有機無機肥不同配比對土壤理化性質和辣椒果實養(yǎng)分的影響。結果表明：土壤中堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質含量大小依次為0.7M>0.5M>0.3M，這說明在一定范圍內，有機肥替代比例越高，土壤養(yǎng)分（堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質）含量就越高；5個處理試驗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，隨著有機肥占比的增加，土壤的物理性質依次得到相應改善；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肥配比最適處理；0.7M處理中果實氮、磷、鉀養(yǎng)分最高，鈣、鎂中量元素養(yǎng)分差異不顯著，說明與有機肥配比關系較小。此結果說明有機肥替代30%無機肥能保持土壤酶活性，有機肥替代70%無機肥不僅能保證果實養(yǎng)分含量，而且能提高土壤肥力。

關鍵詞 有機肥；無機肥；土壤理化性質；土壤酶活性；果實養(yǎng)分

中圖分類號 S14 文獻標識碼 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)，土地利用結構主要以農用地為主。然而部分土壤質量較低，而農民只關注產量，因此化肥的使用量逐年增加，從而導致土壤的面源污染問題嚴重凸顯。這樣不僅增加了耕地重金屬污染，而且對海南農產品的質量安全和人類健康構成了極大威脅。此外，海南島土壤pH值偏低，土壤養(yǎng)分淋洗嚴重，土壤重金屬元素的分布和遷移轉化對酸化尤為敏感，這將對海南土壤保肥及綠色瓜菜生產造成不良影響。目前，已有研究結果表明，有機肥的施用不僅使土壤營養(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，極大地提高了土壤的生物多樣性和土壤的生物學活性，改善了土壤的理化性質、形成、環(huán)境及營養(yǎng)循環(huán)，從而提高土壤肥力[1-2]。但由于有機肥的養(yǎng)分含量低，肥效釋放緩慢，肥料施用吸收不匹配，故肥料中氮素的當季利用率低。在作物旺盛生長且需肥多的時期，有機肥不能及時滿足作物對養(yǎng)分的需求[3]。因此，有機肥與無機肥配施可提供全面的養(yǎng)分，及時滿足作物營養(yǎng)生長期對養(yǎng)分的需求，維持和提高土地質量，增加農作物產量，保持土壤中微量元素的平衡，降低土壤對重金屬的固持，減少重金屬污染風險[4]。鑒于此，本研究以海南省文昌市菜園土為試驗地，以?；t辣椒為試驗材料，研究有機肥、無機肥不同配比對土壤養(yǎng)分含量、物理性質以及辣椒果實養(yǎng)分的影響，為改善海南農田質量及蔬菜獲得高產提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料

辣椒種植品種為海花紅。試驗田在海南省文昌市文城鎮(zhèn)，位于海南島東北部（東經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，屬熱帶季風島嶼型氣候；光、水、濕、熱條件優(yōu)越，全年無霜凍，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。試驗前農田土壤養(yǎng)分含量如下：有機質含量為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 試驗設計 試驗設NPK（全量無機肥）、0.3M（70%無機肥+30%有機肥）、0.5M（50%無機肥+50%有機肥）、0.7M（30%無機肥+70%有機肥）、1M全量有機肥共5個處理，每個處理設3次重復。試驗小區(qū)采用隨機排列，每個小區(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。海藻有機肥N、P2O5、K2O養(yǎng)分含量分別為0.299%、0.061%、0.053 5%，

有機質含量為45.17%?；屎妥贩示捎脺鲜首贩?次，有機肥追肥3次。不同處理的具體施肥量情況見表1。

1.2.2 采樣及測定項目 采樣：用土鉆取0～20 cm土層樣品，作為供試土樣。每個小區(qū)隨機取5個樣點，混合均勻作為一個重復，挑出土壤中的石塊和動植物殘體，風干，研磨，分別過2、1、0.25 mm篩，用于土壤養(yǎng)分和酶活性測定；每個小區(qū)隨機采取15～20個果實作為一個重復，用去離子水洗去灰塵，105 ℃殺青0.5 h，75 ℃烘干，粉碎制成樣品，用于果實養(yǎng)分分析。

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

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

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 2007進行數據整理，采用SPSS 22統計分析軟件進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同比例有機肥替代無機肥處理對菜園土土壤養(yǎng)分的影響

不同比例有機肥替代無機肥處理（以下皆稱“有機無機替代”）對菜園土土壤養(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全量有機肥替代處理，土壤中堿解氮的含量隨有機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處理間差異不顯著。0.7M處理與NPK、0.3M、0.5M處理的有機質含量存在顯著差異，0.7M處理有機質含量是最高的，幾乎是NPK處理的2倍，各處理有機質含量大小依次為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，其他處理隨著有機肥配比量的增加，土壤中有機質含量越高。不同處理pH值差異不顯著，但從表2可看到，配施適當有機肥可降低土壤酸性。

2.2 有機無機替代對菜園土土壤物理性質的影響

有機無機替代對土壤物理性質的影響見表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處理且各重復之間差異??；在各處理的飽和含水量中，其含量大小順序為0.7M>0.5M>0.3M>NPK，可見飽和含水量隨有機肥替代量的增加而增加，說明在施用有機肥后，土壤透水性、蓄水性、持水性呈現上升的趨勢。有機肥可調節(jié)土壤的緊實度，從統計學角度看，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，說明施用有機肥可增加土壤孔隙度，改善士壤的通氣狀況和結構狀態(tài)[23]。

2.3 有機無機替代對菜園土土壤酶活性的影響

有機無機替代對土壤酶活性的影響見表4，5個處理的過氧化氫酶活性差異不顯著，但隨有機肥替代量的增加，土壤過氧化氫酶活性呈逐漸降低的趨勢，其大小順序為0.3M>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、脲酶與有機肥替代無機肥的比例有一定關系。

2.4 有機無機替代對菜園土果實養(yǎng)分的影響

有機無機替代對果實養(yǎng)分的影響見表5。除NPK、1M處理外，果實氮含量最高的是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%；果實鈣含量最高的是0.5M處理，較0.7M處理提高了29.66%；果實鎂含量最高的是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處理的果實氮、磷、鉀、鈣、鎂養(yǎng)分是最高的。

3 討論

目前，已有大量研究結果表明，有機肥的施用可增加土壤中有機質的含量，促使土壤形成良好的團聚體結構，提高土壤養(yǎng)分，改善土壤的微生態(tài)系統，從而增強土壤保肥供肥的能力[5]。本研究結果顯示，在0.3M、、0.7M有機肥部分替代無機肥處理中，隨著有機肥替代量的增加，土壤堿解氮含量依次增高，前人研究也證明了施用有機肥可促進土壤氮素的積累[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，這說明有機肥替代適當比例的無機肥能提高土壤肥力。史吉平等[10]的研究結果也證明了此結論。本研究土壤有機質測定結果顯示，除1M處理外，有機肥替代比例越高，土壤中有機質含量越高。邢鵬飛等[11]的研究結果表明，土壤有機質隨著有機肥配比比例的增加而增加，這與本研究結果一致；但1M處理的有機質含量卻低于0.7M處理，與吳長昊[27]的研究結果不同。已有相關研究結果表明，有機肥料C/N低于20時，可認為完全腐熟，且有機物料C/N比越高，分解速率越快，未充分腐熟的有機物料保持了原形態(tài)特征，更容易被微生物腐解，而充分腐熟的有機物料因為土壤微生物可利用的有機質已經減少，進一步腐解的難度大，腐解速率較低[28-30]。因此，完全替代時的腐解速率較高，大量有機質轉化為CO2散失，土壤殘留的有機質含量更低，這也解釋了1M處理土壤容重值高于0.7M處理。適當配施有機肥能夠減弱土壤酸化，這對南方土壤的酸化問題有一定的幫助。因此，有機肥可提高土壤中的有機質含量，并有助于改善土壤的酸化問題[24]。

土壤物理性質包括土壤容重、孔隙狀況、團粒結構、土壤水分等，直接影響農田土壤水、肥、氣和微生物的分布狀況。因此，保持良好的土壤物理條件對于改善土壤肥力、提高土壤生產力具有重要的意義[25]。大量研究結果表明，有機肥配施可改善土壤的物理性質[12-13]。本研究結果顯示，除1M處理外，隨著有機肥配比比例的增加，土壤容重依次降低，0.7M處理容重最小，但有機質含量最高，兩者存在負相關性，這與南江寬[14]的研究結果一致。除1M處理外，土壤總孔隙度隨著有機肥配比比例的增加而增加，與土壤有機質含量呈正相關，這也與南江寬[14]的研究結果一致。同時，隨著有機肥施用配比比例的增加，土壤飽和含水量也增加，0.7M處理達到最大值。綜上所述，適當增施有機肥是降低土壤容重、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，有機無機配施可有效改善土壤的物理性質[15]。

土壤中發(fā)生的生物化學反應皆在土壤酶的參與下進行的，根據土壤酶活性的高低可了解土壤生物活性和生化反應的程度。有機肥配比對土壤酶活性會產生不同的影響。已有大量研究結果表明，施用有機肥可提高土壤中相關酶的活性[16]。脲酶能促進土壤中酰胺肽鍵的水解，生成植物根系可吸收利用的氨，可用于評價土壤的供氮能力[26]。本研究結果顯示，尿素施用比例對脲酶活性有較大影響，4個有機肥部分替代無機肥處理中，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個處理間差異不顯著，這與林誠等[17]長期定位試驗中秸稈和糞肥可大幅度提高脲酶活性的結論不同，說明可能施用有機肥時間短對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]的研究結果不一致，可能與本研究試驗期時間短、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中養(yǎng)分的含量，不同有機肥與化肥配施與單施化肥施用具有同樣的促進效果[19]。本研究結果表明，5個不同比例有機肥替代無機肥處理對果實中量元素養(yǎng)分影響較小，處理之間差異不顯著。對于果實氮磷鉀養(yǎng)分，除NPK處理外，0.7M處理果實氮磷鉀養(yǎng)分最高，說明合理有機肥配比能夠提高果實中氮磷鉀養(yǎng)分的含量，這與鄧少虹[19]的研究結果相似。但本研究中NPK處理的果實氮磷鉀養(yǎng)分含量最高，與霍琳等[20]、井大煒[21]的研究結果不同，可能受采果時期的影響，化肥處理對前期果實的養(yǎng)分含量影響大，對后期果實養(yǎng)分的影響小。

因此，有機無機肥配比不僅影響作物果實的養(yǎng)分含量，同時也影響土壤的理化和生物學性質。本研究結果表明，有機肥替代30%無機肥可提高土壤過氧化氫酶、脲酶活性，有機肥替代70%無機肥既能夠提高果實養(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，相關機理分析還需進一步的研究。

參考文獻

[1] 杜相革，董 民，曲再紅，等. 有機農業(yè)和土壤生物多樣性[J]. 有機農業(yè)與食品科學，2004，20（4）：80-83.

[2] 劉 暢，李 季，楊合法. 有機、無公害與常規(guī)蔬菜生產模式土壤及植株性狀比較研究初報[J]. 中國生態(tài)農業(yè)學報，2006，14（2）：191-194.

[3] 北京農業(yè)大學. 農業(yè)化學（總論）[M]. 北京：中國農業(yè)出版社，2003：218-219.

[4] 喬 旭，黃愛軍，褚貴新，等. 有機與無機肥配施對小麥土壤速效養(yǎng)分、酶活性及微生物數量的影響[J]. 新疆農業(yè)科學，2011，48（8）：1 399-1 403

[5] 鄒原東，范繼紅. 有機肥施用對土壤肥力影響的研究進展[J]. 中國農學通報，2013，29（3）：12-16.

[6] 宇萬太，姜子紹，馬 強，等. 施用有機肥對土壤肥力的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2009，15（5）：1 057-1 064.

[7] 仝少偉，時連輝，劉登民，等. 不同有機堆肥對土壤性狀及微生物生物量的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2014，20（1）：110-117.

[8] 邵興芳，徐明崗，張文菊，等. 長期有機培肥模式下黑土碳與氮變化及氮素礦化特征[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2014，20（2）：326-335.

[9] 張麗敏，徐明崗，婁翼來，等. 長期有機無機肥配施增強黃壤性水稻土有機氮的物理保護作用[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2015，21（6）：1 481-1 486.

[10] 史吉平，張夫道，林 葆. 長期施用氮磷鉀化肥和有機肥對土壤氮磷鉀養(yǎng)分的影響[J]. 土壤肥料，1998（1）：7-10.

[11] 邢鵬飛，高圣超，馬鳴超，等. 有機肥替代部分無機肥對華北農田土壤理化特性、酶活性及作物產量的影響[J]. 中國土壤與肥料，2016（3）：98-104.

[12] 王改蘭，段建南，賈寧鳳，等. 長期施肥對黃土丘陵區(qū)土壤理化性質的影響[J]. 水土保持學報，2006（4）：82-85，89.

[13] 楊德超. 有機無機肥配施對堿化草甸土理化性狀及產量的影響[D]. 哈爾濱：東北農業(yè)大學，2012.

[14] 南江寬. 脫硫石膏與有機物料對蘇北濱海鹽漬土的改良效應及評價[D]. 南京：南京農業(yè)大學，2016.

[15] 王慎強，李 欣，徐富安，等. 長期施用化肥與有機肥對潮土土壤物理性質的影響[J]. 中國生態(tài)農業(yè)學報，2001（2）：81-82.

[16] 陶 磊，褚貴新，劉 濤，等. 有機肥替代部分化肥對長期連作棉田產量、土壤微生物數量及酶活性的影響[J]. 生態(tài)學報，2014，34（21）：6 137-6 146.

[17] 林 誠，王 飛，李清華，等. 不同施肥制度對黃泥田土壤酶活性及養(yǎng)分的影響[J]. 中國土壤與肥料，2009（6）：24-27.

[18] 魯耀雄，崔新衛(wèi)，范海珊，等. 有機無機肥配施對湖南省晚稻生長、產量及土壤生物學特性的影響[J]. 中國土壤與肥料，2015（5）：50-55.

[19] 鄧少虹. 巖溶區(qū)不同有機肥與化肥配施對作物養(yǎng)分吸收和農田固碳的影響[D]. 南寧：廣西大學，2014.

[20] 霍 琳，張曉賀，楊思存，等. 有機無機肥配施對新墾鹽漬荒地玉米養(yǎng)分吸收利用的影響[J]. 干旱地區(qū)農業(yè)研究，2013，31（5）：173-178.

[21] 井大煒. 配施雞糞有機肥對楊樹苗光合特性和養(yǎng)分吸收的影響[J]. 水土保持通報，2013，33（5）：19-23.

[22] 鮑士旦. 土壤農化分析（第三版）[M]. 北京：中國農業(yè)出版社，2002：257-282.

[23] 張 勇. 有機肥在植煙土壤性狀改良中應用的研究進展[J]. 安徽農業(yè)科學，2012，40（14）：8 126-8 129.

[24] 姬 鋼. 不同土地利用方式下紅壤酸化特征及趨勢[D]. 北京：中國農業(yè)科學院，2015.

[25] 鄭建初，趙強基，趙國良，等. 蘇南稻田土壤持續(xù)生產力與種植制度關系研究[J]. 農村生態(tài)環(huán)境，1997（2）：17-21.

[26] 榮勤雷. 黃泥田有機培肥效應及機理研究[D]. 北京：中國農業(yè)科學院，2014.

[27] 吳長昊. 化肥有機替代比例對皖北夏玉米生長、養(yǎng)分吸收及土壤肥力的影響[D]. 滁州：安徽科技學院，2017.

[28] 鄭德明，姜益娟，呂雙慶，等. 干旱地區(qū)有機肥料腐解及腐殖化系數的研究[J]. 土壤肥料，2004（2）：15-19.

[29] 遲鳳琴. 有機物料在風沙土中的腐解規(guī)律及土壤有機質調控的研究[J]. 黑龍江農業(yè)科學，1999（5）：1-4.

[30] 徐長英，李 彥，張柏松，等. 有機物料腐植酸和碳氮比對有機肥品質的影響[J]. 山東農業(yè)科學，2013，45（12）：69-71，76.