不同年限施用有机肥对土壤理化性质的影响

摘要 针对东北地区耕地面积减少、化肥大量施用、耕地质量下降等问题，设置了不施有机肥（CK）、施有机肥1年（T1）、施有机肥2年（T2）、施有机肥3年（T3）4个施肥处理，除CK外其余各处理施用有机肥30 t/hm2，分析了不同施肥年限对土壤理化性状的影响。结果表明，施用有机肥可以降低土壤容重，增加土壤总孔隙度，0～60 cm土层土壤有机质含量提高1.16%～42.81%，碱解氮、速效磷、速效钾较不施有机肥分别提高了1.03%～66.14%、1.35%～164.32%、1.59%～47.64%，土壤全氮、全磷、全钾分别提高0.80%～78.98%、1.93%～72.61%和0.76%～23.43%。3年连续施用有机肥能更好地改善土壤结构，提高土壤肥力，可为东北黑土地地力提升及农业可持续发展提供理论依据。

关键词 不同年限；有机肥；黑土；养分；土壤理化性状

中图分类号 S 141  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）12-0135-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.12.032

Effects of Different Years of Application of Organic Fertilizer on Physical and Chemical Properties of Soil

QIE Tian-zhen， WU Di，ZHANG De-jian et al

（Key Laboratory of Forage and Characteristic Crop Biotechnology， Ministry of Education， College of Life Sciences， Inner Mongolia University， Hohhot，  Inner Mongolia  010070）

Abstract In view of the decrease of cultivated land area in northeast China， large amount of fertilizer application， cultivated land quality decline and other problems， four fertilization treatments were set： no application of organic fertilizer （CK）， application of organic fertilizer for 1 year （T1）， application of organic fertilizer for 2 years （T2） and application of organic fertilizer for 3 years （T3）. Besides CK， the other treatments applied organic fertilizer 30 t/hm2.The effects of different fertilization years on soil physical and chemical properties were studied. The results showed that the application of organic fertilizer could reduce soil bulk density， increase soil total porosity.In the 0-60 cm soil layer， soil organic matter content was increased by 1.16%-42.81%， alkaline hydrolyzable nitrogen， available phosphorus and available potassium were increased by 1.03%-66.14%， 1.35%-164.32% and 1.59%-47.64%， respectively， compared with those without organic fertilizer. Total nitrogen， total phosphorus and total potassium could be increased by 0.80%-78.98%， 1.93%-72.61% and 0.76%-23.43%， respectively. Different application years of organic fertilizer had a good effect on improving soil physical and chemical properties and soil fertility， which could provide a theoretical basis for the improvement of black land fertility and sustainable agricultural development in Northeast China.

Key words Different years;Organic fertilizer;Black soil;Nutrient;Physical and chemical properties of soil

基金项目 内蒙古自治区科技重大专项（2020ZD0005-0403）；内蒙古自治区科技计划项目（2022YFDZ0060）；鄂尔多斯市“揭榜挂帅”项目（JBGS-2021-001）。

作者简介 且天真（1996—），女，内蒙古赤峰人，硕士研究生，研究方向：土壤耕作和农田生态。*通信作者，教授，博士，从事旱作农业研究。

收稿日期 2022-07-10；修回日期 2022-09-01

施肥是影响土壤肥力和农作物产量的主要因素之一［1-3］，农作物生长需要多种必需营养元素，在粮食生产过程中施肥对粮食增产的贡献超过50%，而为了增产增收来满足我国人民对食物的庞大需求，化肥被大量施入土壤中［4］。长期和过量施用化肥，会对土壤物理、化学和生物多样性产生不利影响，导致农田养分不平衡和土壤退化［5］。研究表明，长期单施化肥会造成有机碳含量出现不同程度的降低［6］，还会导致植物根系分泌物含量发生变化，影响土壤微生物的生长环境，间接导致土壤动物的数量、种类发生变化［7］。为了保证农业和土壤的可持续发展，应逐步改善长期施用化肥的局面，积极推广有机肥料。

土壤肥力是土壤质量的本质属性，是土壤质量核心的基础［8］。有机肥的施用是改良土壤、提升土壤肥力和提高作物产量的有效措施。长期施用有机肥能增加有机质和养分容量，在产量和土壤肥力的正效应方面可部分替代化肥［9］。孙勇等［10］研究表明施用有机肥后土壤容重可以降低2.84%，有机质含量可以增加0.79%，还可以提高土壤全氮、速效磷、速效钾的含量。张秀芝等［11］研究表明长期施用有机肥料可以提高土壤有机碳、全氮的含量从而提高作物产量。李莎莎等［12-13］研究有机肥对土壤理化性质的影响，结果表明，施用有机肥可以提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾的含量。近年来关于生物有机肥的种类、生物有机肥的施入量对土壤改良的研究较多，对有机肥和化肥配比的研究也有很多。但对不同年限施入有机肥对土壤肥力的研究很少。为此，针对东北地区耕地面积减少、化肥大量施用、耕地质量下降等问题，笔者通过在呼伦贝尔阿荣旗的定点试验，以有机肥为研究对象，探索了不同年限施用有机肥对土壤理化性状的影响，以期为东北黑土地地力提升及农业可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于内蒙古呼伦贝尔市阿荣旗现代农业科技示范园区，阿荣旗位于大兴安岭南麓，122°02′～124°05′E，47°56′～49°19′N。属于温带大陆性半湿润气候，昼夜温差较大，年平均日照时数为2 800～2 900 h，年降水量458.4 mm，主要集中在6—8月，占全年降水量的70%，年均蒸发量1 455.3 mm。大部分地区9月中旬出现早霜，无霜期为90～130 d。主要栽培作物为玉米、大豆、马铃薯、向日葵。该试验地0～20 cm土层基础化学性状：

有机质10.5 g/kg，碱解氮40.67 mg/kg，速效磷3.51 mg/kg，速效钾36.0 mg/kg，全氮1.94 g/kg，全磷0.43 g/kg，全钾18.3 g/kg。

1.2 试验设计

有机肥为牛粪肥，由阿荣旗现代农业科技示范园区提供，共设4个处理，分别为施用有机肥1年（T1）、施用有机肥2年（T2）、施用有机肥3年（T3）以及不施用有机肥（CK），除CK外各处理有机肥施入量为30 t/hm2，于每年秋季收获后采用旋耕机混入土壤中。播种前和收获后分别采集0～10、10～20、20～40、40～60 cm土样装于8号自封袋中，将采集到的土壤样品去除植物的残渣、根系等，置于通风处自然晾干，然后过1.00和0.15 mm的筛子并装袋保存，贴上标签备用。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 土壤物理指标。①土壤容重。在播种前和收获后采用环刀法测定0～60 cm土层土壤容重，重复3次；②土壤总孔隙度。取好的环刀放置在有纱布的托盘中，吸水12 h后称重。

1.3.2

土壤化学指标。①土壤全钾，氢氧化钠熔融-火焰光度法；②土壤全氮，全自动凯氏定氮仪法；③土壤全磷，浓硫酸-高氯酸消煮法；④土壤速效钾，醋酸铵浸提-火焰光度法；⑤土壤速效磷，碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法；⑥土壤碱解氮，碱解扩散法；⑦土壤有机质，重铬酸钾容量法-稀释热法测定有机碳后，系数换算出有机质。以上方法参考《土壤农化分析》［14］第三版。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2016进行处理，采用GraphPad Prism 8.0.2作图，采用SPSS 22.0统计分析软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 有机肥对土壤物理性状的影响

2.1.1

有机肥对土壤容重的影响。不同施肥年限土壤容重存在较大差异。播种前和收获后各处理不同土层的土壤容重均低于CK。收获后较播种前土壤容重有下降趋势。由图1a可知，播种前0～10 cm土层，各处理土壤容重均显著低于CK（P<0.05），较CK分别降低15.49%、16.20%、13.38%，但3个处理间无显著差异（P>0.05）；10～20 cm土层，T3与各处理之间存在显著差异，显著低于其他处理（P<0.05）；20～60 cm土层，T2、T3处理的土壤容重均显著低于CK（P<0.05），与CK相比降低5.00%～22.22%。

由图1b可知，收获后0～10 cm土层，各处理土壤容重均显著低于CK（P<0.05），较CK分别降低了13.33%、15.56%、14.81%，但各处理间无显著差异（P>0.05）；10～20 cm土层，T2处理的容重最低，且显著低于CK（P<0.05），较CK低12.93%，T3处理低于CK但无显著差异（P>0.05）；20～40 cm土层，T1处理显著低于CK（P<0.05），与CK相比降低了13.08%；40～60 cm土层，各处理均显著低于CK（P<0.05），较CK分别降低了9.09%、10.61%和7.69%，但各处理间无显著差异（P>0.05）。