稻麥輪作系統(tǒng)中施用有機無機復混肥對作物生長及土壤肥力的影響.pdf

1、水稻和小麥是世界上最重要的糧食作物。水稻-小麥輪作系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)關系到我國乃至世界的糧食安全，而維持和提高土壤肥力是保障作物產(chǎn)量的關鍵。有機無機配施被認為是一種高產(chǎn)高效的施肥模式，然而對于利用化肥和堆肥工業(yè)化生產(chǎn)的有機無機復混肥對作物生長和土壤肥力的研究鮮有報道。本文針對稻麥輪作系統(tǒng)中進行連續(xù)4年的不同施肥模式田間試驗，研究了等養(yǎng)分條件下以豬糞堆肥為原料的有機無機復混肥對作物產(chǎn)量、干物質累積量、氮素累積量、土壤礦質態(tài)氮、土壤微生物量、土

2、壤微生物多樣性以及土壤有機質、土壤團聚體等指標的影響，旨在探討連續(xù)施用有機無機復混肥下作物的生物性狀變化及土壤有機質轉化和積累機制。研究結果表明:
　　 在連續(xù)三季水稻中，有機無機復混肥處理的水稻籽粒產(chǎn)量(8504.2～9642.2 kg·hm-2)都高于化肥處理(7918.7～9013.3 kg·hm-2)，但差異不顯著。在2007季水稻中，有機無機復混肥處理的穗數(shù)和每穗粒數(shù)都低于化肥處理，而在2008和2009季水稻中，有機

3、無機復混肥處理的穗數(shù)和每穗粒數(shù)高于化肥處理。在三季水稻中，有機無機復混肥處理的地上部干物質量在水稻生長前期都低于化肥處理，進入水稻生長中后期逐漸高于化肥處理;有機無機復混肥處理水稻植株的地上部氮素累積量也是在前期低于化肥處理，進入水稻生長中后期逐漸高于化肥處理。三季水稻中，有機無機復混肥處理的土壤礦質態(tài)含量在水稻生長前期低于化肥處理，進入水稻生長中后期，有機無機復混肥處理的土壤礦質態(tài)氮含量與化肥處理相當甚至高于化肥處理。三季水稻中有機無

4、機復混肥處理的水稻氮肥利用率(44.0％～43.5％)都高于化肥處理(33.8％～36.9％)。
　　 在2006-2007小麥季，化肥處理的小麥籽粒產(chǎn)量顯著(6760.0 kg·hm-2)高于有機無機復混肥處理(4583.9 kg·hm-2)，在2007-2008季，有機無機復混肥處理的小麥籽粒產(chǎn)量(6850.7 kg·hm-2)略低于化肥處理(6900.7 kg·hm-2)，在2008-2009季，有機無機復混肥處理的小麥籽

5、粒產(chǎn)量(4783.3 kg·hm-2)高于化肥處理(4674.4 kg·hm-2)，但差異不顯著。在2006-2007小麥季，有機無機復混肥處理的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)都低于化肥處理，進入2008-2009季后，有機無機復混肥處理的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)超過化肥處理。在2006-2007季，有機無機復混肥處理的地上部干物質量和氮素累積量在小麥整個生長過程中都顯著低于化肥處理，到2007-2008季和2008-2009季后，有機無機復混肥處理的地

6、上部干物質量和氮素累積量直到小麥生長后期才超過化肥處理。在2006-2007季，有機無機復混肥處理的土壤礦質態(tài)氮含量始終低于化肥處理，在2007-2008和2008-2009季有機無機復混肥處理在小麥生長后期都高于化肥處理。在2006-2007季，有機無機復混肥處理的小麥氮肥利用率(27.3％)低于化肥處理(33.7％)，在2007-2008季(36.5％)和2008-2009季(45.8％)有機無機復混肥處理的小麥氮肥利用率高于化肥處

7、理(34.5％，35.8％)。
　　 為了從土壤肥力方面了解有機無機復混肥的增產(chǎn)機制，在2010年的小麥和水稻成熟期分別采取了土樣，對土壤有機質及其物理組分以及土壤微生物進行了研究，得到以下結果:
　　 小麥季中，有機無機復混肥處理和有機肥處理土壤中的有機碳含量(16.9 g·kg-1、19.8 g·kg-1)、全氮含量(1.93 g·kg-1、2.15g·kg-1)和團聚體的平均重量直徑(1.1mm、1.9mm)都高于

8、化肥處理(1.0mm)，有機肥處理顯著高于化肥處理。有機無機復混肥處理和有機肥處理土壤中大團聚體(＞0.25mm)的有機碳和全氮含量都高于化肥處理。有機肥處理的顯著高于化肥處理。水稻季中，有機無機復混肥處理和有機肥處理土壤中的有機碳含量(14.9 g·kg-1、17.7 g·kg-1)、全氮含量(1.87 g·kg-1、2.13 g·kg-1)都高于化肥處理(14.6 g·kg-1、1.82 g·kg-1)，有機肥處理顯著高于化肥處理。

9、不同施肥處理對水稻季土壤團聚體穩(wěn)定性影響較小，但有機無機復混肥處理和有機肥處理土壤各粒徑團聚體的有機碳和全氮含量都高于化肥處理，有機肥處理的顯著高于化肥處理。
　　 通過采用13C交叉極化結合魔角旋轉的固體核磁共振光譜技術(CPMAS13CNMR)分析了土壤有機質的化學結構，發(fā)現(xiàn)不同施肥處理對土壤有機質及團聚體中有機質的化學結構也有不同的影響。小麥季土壤中，有機無機復混肥處理(23.43％)和有機肥處理(24.58％)的烷基碳的

10、相對百分含量都低于化肥處理(24.61％)，而烷氧基碳的相對百分含量都高于化肥處理，有機無機復混肥(0.50)和有機肥處理(0.51)的烷基碳/烷氧基碳的比值都低于化肥處理(0.56)。水稻季土壤中各施肥處理對土壤有機質化學結構的影響趨勢與小麥季不同。水稻季中有機無機復混肥處理(30.57％)的烷基碳的相對百分含量高于化肥處理(28.22％)，而烷氧基碳相對百分含量低于化肥處理，有機肥處理的烷基碳和烷氧基碳的相對百分含量都低于化肥處理。

11、不同粒徑團聚體中有機質的化學結構也不相同。不同施肥處理對大團聚體的有機質化學結構影響較大，與其它處理相比，有機肥處理增加了大團聚體中烷氧基碳的相對百分含量而降低了烷基碳的相對百分含量，從而降低了有機質的降解程度。
　　 不同施肥處理對土壤有機質密度組分的影響較大。兩季土壤中有機無機復混肥處理和有機肥處理的游離態(tài)輕組和閉蓄態(tài)輕組的含量都高于化肥處理，礦物結合態(tài)(重組)的含量低于化肥處理，而且有機肥處理的有機質各組分中的有機碳含量和

12、全氮含量都顯著高于化肥處理。
　　 采用氯仿熏蒸法、PCR-DGGE(聚合酶鏈反應-變性梯度凝膠電泳)和real-timePCR(實時定量PCR)分子技術研究了不同施肥處理對土壤微生物數(shù)量和多樣性的影響。小麥季和水稻季中，有機無機復混肥處理(275.82 mg kg-1、278.63 mg kg-1)和有機肥處理(349.54 mg kg-1、331.86 mg kg-1)的微生物生物量都高于化肥處理(267.63 mgkg-1

13、、250.14 mg kg-1)，有機肥處理顯著高于化肥處理。小麥季和水稻季中，有機無機復混肥處理和有機肥處理的細菌和真菌群落的多樣性都較化肥的高。兩季土壤中有機無機復混肥處理和有機肥處理的細菌16S rRNA和真菌18S rRNA的拷貝數(shù)都高于化肥處理，且有機肥顯著高于化肥。
　　 綜上認為，與化肥相比，施用有機無機復混肥可以獲得相當甚至更高的作物產(chǎn)量，而且施用有機無機復混肥和有機肥更有利于提高土壤有機質數(shù)量和質量、改良土壤物