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作者简介:

张力(1994-),女,内蒙古呼和浩特市武川县人,在读硕士,研究方向为耕作制度与农业生态系统。E-mail:760831582@qq.com。

通讯作者:

刘景辉,E-mail:cauljh@163.com。

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目录contents

    摘要

    为了明确氨基酸复合肥对盐碱地改良及燕麦增产效果,探究连续 2 年在大田试验条件下施用 A3(2250 kg/hm2 )、A2(1500 kg/hm2 )、A1(750 kg/hm2 )和 CK(0 kg/hm2 )4 个氨基酸复合肥对盐碱地土壤理化性状及产量的影响。结果表明,盐碱地施用氨基酸复合肥后,0 ~ 40 cm 土层直径 >0.25 mm 土壤团聚体含量提高了 0.17% ~ 9.08%;土壤质量含水率随施肥量的增加而增加,在燕麦拔节期效果最为显著,较对照提高 12.34%。 0 ~ 40 cm 土层,土壤 pH 由 8.84 降为 8.03,全盐含量由 9.16 g/kg 降为 8.30 g/kg;土壤有机质、碱解氮、有效磷、 速效钾的含量分别增加 12.22% ~ 27.36%、1.16% ~ 9.50%、7.18% ~ 39.66%和7.83% ~ 35.56%。燕麦的籽粒与鲜、干草产量增加显著,增产 49.38% ~ 65.16%。以施用 2250 kg/hm2 氨基酸复合肥对改善盐碱地土壤理化性状与增产效果最明显。

    Abstract

    In order to clarify the effect of amino acid compound fertilizer on improving saline-alkali land and increasing oat yield,field experiment was applied for two consecutive years with four treatments:A3(2250 kg/hm2 ),A2(1500 kg/hm2 ),A1(750 kg/hm2 )and CK(0 kg/hm2 )to study the effects of the four amino acid compound fertilizers on the physicochemical properties of saline-alkali soil and oat yield. The results showed that:after the application of amino acid compound fertilizer in saline-alkali land,the content of soil aggregates with diameter >0.25 mm increased by 0.17% ~ 9.08% in 0 ~ 40 cm soil layer. The soil water content increased with the increase of fertilizer application,the effect was most significant at the elongation stage of oat,which was 12.34% higher than CK. In 0 ~ 40 cm soil layer,the soil pH decreased from 8.84 to 8.03,and the total salt content decreased from 9.16 g/kg to 8.30 g/kg.The contents of soil organic matter,alkaline nitrogen,available phosphorus and available potassium increased separately from 12.22 % to 27.36%, 1.16% to 9.50%,7.18% to 39.66% and 7.83% to 35.56%. Oat grain,fresh grass and hay production increased significantly, increasing yields from 49.38% to 65.16%.The application of 2250 kg/hm2 amino acid compound fertilizer has the most obvious effect on improving the physicochemical properties of saline-alkali soil and increasing yield.

  • 据统计,全球盐渍化土壤面积已达到9.54× 107 hm2[1],我国盐渍化土壤面积为3.6×107 hm2,相当于我国耕地面积的30%[2],内蒙古盐渍化土壤面积约为3.2×106 hm2,包括耕地4.7×105 hm2,达可灌面积的40%以上,这已经成为阻碍内蒙古作物生产的重要因素之一,改良盐碱土壤已迫在眉睫[3]。盐碱土壤的改良方式众多,效果各异,大致分为物理(水利工程排盐[4-6]、耕作方式改善土壤结构[7-8])、化学(施用各类化学物质改良剂[9-11]) 和生物措施(种植耐盐碱植物[12]、施用微生物菌剂[13])3 类。

  • 味精生产过程中产生的氨基酸发酵尾液既含有N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn等作物生长发育所必需的无机营养,又含有氨基酸、糖分等有机成分,是一类廉价易得的优质肥料原材料,采用浓缩或喷浆造粒等工艺进行处理加工,适用生产各类有机无机复混肥和氨基酸类水溶肥料[14-17]。氨基酸肥料作为一种新型肥料,因其能有效激发土壤中微生物的活性而改善土壤微生态条件[18-19],为植物生长发育提供营养物质并能改善土壤理化性状和土壤生态环境方面[20-22]而逐渐得到人们的认可。同时,在施用氨基酸后能明显增强作物对逆境的抵抗能力[23-25]

  • 本试验旨在通过氨基酸复合肥不同施用量对盐碱地土壤理化性状及燕麦产量的影响,探讨氨基酸复合肥对盐碱土壤的改良效果,为改良盐碱地提供新的技术途径。

  • 1 材料与方法

  • 1.1 试验地概况

  • 本试验分别于2017 和2018 年的5 ~ 9 月在呼和浩特市土默特左旗内蒙古农业大学海流图科技示范园区(东经111°22′30″,北纬40°41′30″) 进行。该地为中温带大陆性气候,年平均气温6.7℃;年平均降水量350~ 400 mm,年蒸发量平均为1851.7 mm。试验地属盐碱地,土壤类型为黏土,盐分以硫酸钠和氯化钠为主,土壤盐分含量多在1%以上。土壤有机质较低,粘性较大,不利作物生长。试验地土壤肥力状况及气温和降水情况见表1 和图1。

  • 表1 试验地土壤肥力情况

  • 图1 试验地日平均气温与降水量

  • 1.2 供试材料

  • 1.2.1 供试作物

  • 燕麦(白燕2 号)。

  • 1.2.2 供试肥料

  • 磷酸二铵( 总养分 ≥64.0%,N 18%,P2O5 46%);氨基酸复合肥(褐色粒状固体,母液总游离氨基酸为75.0 g/L,pH 3.50,总养分≥15%,总N ≥12.0%,有机质≥20%,水分≤3.0%)。

  • 1.3 试验设计与方法

  • 试验设不同的氨基酸复合肥施用量:A3(2250 kg/hm2)、A2(1500 kg/hm2)、A1(750 kg/hm2)和CK(0 kg/hm2),共计4 个处理。燕麦播种行距为25 cm,播量为150 kg/hm2,重复3 次,小区面积为5 m×10 m=50 m2。播前均施底肥(磷酸二铵)150 kg/hm2。试验采用机械播种,中耕除草、病虫害等,其他田间管理措施参照当地栽培模式要求进行。

  • 1.4 测定指标与方法

  • 1.4.1 土壤物理指标

  • 土壤质量含水率:于燕麦全生育期测定土壤质量含水率,采用铝盒烘干法[26]

  • 土壤团聚体含量:于燕麦成熟期分别取0 ~ 10、10 ~ 20、20 ~ 40 cm土层土壤,测定团聚体含量,采用机械筛分法[27]

  • 1.4.2 土壤化学指标

  • 于燕麦成熟期取0 ~ 10、10 ~ 20、20 ~ 40 cm土层土壤,分别测定以下指标。

  • pH值:雷磁pH计直接测量;全盐含量:质量法;有机质含量:重铬酸钾容量法;碱解氮含量:扩散吸收法;有效磷含量:NaHCO3 浸提,钼锑抗-吸光光度法;速效钾含量:火焰光度法,以醋酸铵为浸提剂[28]

  • 1.4.3 产量指标

  • 生物产量:称量法(采用齐地取样的方法剪取地上部分称重后计算鲜草产量,将样品放入烘箱内105℃杀青0.5 h,之后在65℃条件下烘干至恒重,称重,计算干重)。籽粒产量:于燕麦成熟期在各小区选取有代表性的3 个1 m2 燕麦进行人工收割,晒干脱粒后记录产量。

  • 1.5 数据处理

  • 试验数据采用Excel2007 和SPSS 20.0 统计和显著差异分析。

  • 2 结果与分析

  • 2.1 氨基酸复合肥对盐碱地土壤团聚体含量的影响

  • 由表2 可知,连续2 年施用氨基酸复合肥的0 ~ 20 cm土层土壤团聚体(直径>0.25 mm)含量显著增加。0 ~ 10 cm土层,较对照CK,A3 处理增幅最为明显,为8.95%~ 9.08%;A2、A1 处理次之,分别为6.85%~ 7.53%和3.31%~ 3.33%;10 ~ 20 cm土层,各处理直径>0.25 mm土壤团聚体含量表现为A2>A3>A1>CK,较对照CK分别提高4.76%~ 5.16%、3.80%~ 4.37%和2.81%~ 3.29%;20 ~ 40 cm土层,A1 处理直径>0.25 mm土壤团聚体含量最高,较对照CK提高1.92%~ 2.78%。这表明连续施用氨基酸复合肥对土壤团聚体含量有累加效果。

  • 表2 氨基酸复合肥对0 ~ 40 cm土层土壤团聚体(>0.25 mm)百分含量的影响(%)

  • 注:各处理的小写字母不同表示 P<0.05 水平显著,下同。

  • 2.2 氨基酸复合肥对土壤含水率的影响

  • 由图2 可知,施用氨基酸复合肥的各处理土壤含水率均高于对照CK,且随着施肥量的增加土壤含水率也随之增加。

  • 由图2 可知,2017 年燕麦苗期(6 月4 日)各处理土壤含水率均高于对照CK,其中A3 处理土壤含水率最高,提高8.52%,处理A2 次之,提高7.42%;燕麦拔节期(6 月26 日)各处理土壤含水率较对照CK分别提高7.67%、11.04%和10.79%; 燕麦灌浆期(8 月28 日)各处理土壤含水率整体表现为A3>A2>A1>CK,其中A3 较对照CK提高9.38%。2018 年燕麦苗期(6 月4 日)各处理土壤含水率较对照CK分别提高6.64%、7.63%和8.24%;燕麦拔节期(6 月26 日)各处理土壤含水率均高于对照CK,其中A2 处理的土壤含水率最高,提高10.48%;燕麦灌浆期(8 月28 日)各处理土壤含水率整体表现为A3>A2>A1>CK,其中A3 较对照CK提高6.83%。

  • 图2 氨基酸复合肥对土壤含水率的影响

  • 2.3 氨基酸复合肥对盐碱地土壤pH和全盐含量的影响

  • 土壤pH和全盐含量是反映盐碱化土壤的重要指标,土壤全盐量一部分来自于土壤本身,一部分与施入的肥料有关。由图3 可知,在连续2 年氨基酸复合肥作用下,0 ~ 40 cm土层各处理土壤pH值较对照CK均显著下降,其中以A3 处理最佳,为8.03;A2 处理次之。

  • 由图4 可知,2017 年,0 ~ 10 cm土层,A3 处理的土壤全盐含量均显著低于其他各个处理,为8.49 g/kg;10 ~ 20 cm土层,各处理土壤全盐含量表现为CK>A1>A2>A3;20 ~ 40 cm土层,A2 处理降幅最为明显,达3.78%;A3 处理次之且两者之间差异不显著;2018 年,0 ~ 10 cm土层,A3 处理降幅最为明显,达8.66%;10 ~ 20 cm土层,各处理均显著低于对照CK,表现为CK>A1>A2>A3,较对照CK分别降低7.47%、5.84%和4.13%;20 ~ 40 cm土层,A3 处理的土壤全盐含量显著低于其他各处理,为8.30 g/kg。

  • 图3 氨基酸复合肥对盐碱地土壤pH的影响

  • 注:小写字母不同表示同一土层处理间差异显著(P<0.05)。下同。

  • 图4 氨基酸复合肥对盐碱地土壤全盐含量的影响

  • 2.4 氨基酸复合肥对盐碱地土壤有机质含量的影响

  • 由图5 可知,各土层中所有处理土壤有机质含量的变化趋势较为一致,均显著高于CK,且随土层加深,土壤有机质含量的增幅减缓。0 ~ 10 cm土层,A3 处理增幅最为明显,达27.78%~ 31.23%; 10 ~ 20 cm土层,各处理土壤有机质含量表现为A3>A2>A1>CK,A3 处理效果最佳,为15.65~ 16.18 g/kg;20 ~ 40 cm土层,A3、A2 和A1 处理土壤有机质含量较对照CK分别增加23.3%~ 31.53%、 18.18%~ 25.32%和12.22%~ 18.68%。

  • 2.5 氨基酸复合肥对盐碱地土壤速效养分含量的影响

  • 土壤速效养分是衡量土壤肥力的关键性指标。由表3 可知,连续2 年施用氨基酸复合肥可显著增加土壤碱解氮、有效磷和速效钾的含量,且随施入量的增加而增加;但随土层加深土壤速效养分的增幅减缓。0 ~ 10 cm土层,处理A3 效果最佳,其土壤碱解氮、有效磷和速效钾的含量均显著高于其他各处理,较CK分别提高8.75%~ 9.50%、 39.21%~ 39.66%和22.92%~ 23.10%;10 ~ 20 cm土层,各处理土壤碱解氮、有效磷和速效钾的含量均显著高于对照CK,整体表现为A3>A2>A1> CK,较对照CK分别提高2.71%~ 9.17%、7.18%~3 3.70%和15.32%~ 31.96%;20 ~ 40 cm土层。2017 年,A3 处理下的土壤有效磷、速效钾含量最高,分别为20.88 和213.69 mg/kg,但处理A2 的土壤碱解氮含量最高,为68.89 mg/kg,且处理A2、A3 之间差异不显著。2018 年,A3 处理的土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量整体表现为最高,分别为69.5、21.04 和214.99 mg/kg,其中A2 处理的碱解氮、有效磷与A3 处理之间差异不显著,分别为69.55 和21.04 mg/kg。

  • 图5 氨基酸复合肥对盐碱地土壤有机质含量的影响

  • 表3 氨基酸复合肥对盐碱地土壤速效养分含量的影响(mg/kg)

  • 2.6 氨基酸复合肥对燕麦产量的影响

  • 由表4 可知,氨基酸复合肥处理下燕麦籽粒、鲜草和干草产量均显著高于CK,且连续2 年施用,燕麦产量持续提升。综合看出,处理A3 效果最佳,其籽粒、鲜草和干草产量较CK分别增加58.21%~ 58.79%、57.80%~ 58.89%和65.15%~ 65.16%,且与A2 处理差异不显著,A2 较CK分别增加56.53%~ 57.73%、57.80%~ 58.83%和64.04%~ 64.66%。

  • 表4 氨基酸复合肥对燕麦产量的影响(kg/hm2

  • 3 讨论

  • 3.1 氨基酸复合肥对土壤pH和盐分指标的影响

  • pH值是土壤的一个重要指标,其变化将直接影响土壤养分动态、转化、有效性以及土壤微生物群落的种类、数量和活性等,同时影响植物根系的生长发育[29]。Motojima等[30]和张江辉等[31]研究表明,改良剂中含有丰富的有机酸能降低作物根部环境pH值。张玉凤等[32]在研究土壤调理剂对盐碱土的改良效果时发现,酸性土壤调理剂(pH值为5.2~5.6)可有效降低土壤pH值。李俊华等[33] 在研究氨基酸有机肥对棉花根际土壤与非根际土壤的影响时发现,根际土壤pH低于非根际,且随着施用量的增加呈下降趋势。本试验研究表明,施用氨基酸复合肥能显著降低土壤pH,主要是因为施用的氨基酸复合肥pH为4.50,能中和部分游离OH-,改善土壤微环境。

  • 味精废弃物与加菌味精废弃物均有脱盐效果,这是因为腐殖酸能减少土壤表层盐分积累,同时吸附土壤中可溶性盐[20]。改良剂对盐碱土壤的改良效果表明棚室第一年种植的番茄各处理土壤盐分均有不同程度的降低[34]。杨秀琴等[35]在对温室香瓜施加含氨基酸肥料时发现其能降低土壤pH值和全盐量。本试验中,在氨基酸复合肥作用下土壤全盐含量整体降低,这可能是由于复合肥料中的有机质经过土壤中微生物的降解转化产生腐殖质,能有效吸附土壤的钠物质,从而达到降低土壤盐分的目的。这表明施用氨基酸复合肥对降低土壤pH和全盐含量效果良好。

  • 3.2 氨基酸复合肥对土壤有机质和速效养分含量的影响

  • 黄庆等[36]研究谷氨酸发酵尾液有机、无机BB肥时,发现该类肥料土壤中有机质含量有一定程度提高。孙凯宁[37]以味精发酵尾液和尿素为材料开发出增值尿素产品,发现其能显著增加土壤中有机质。本试验中,施用氨基酸复合肥的A3 处理土壤有机质含量最高,与前人研究结果一致。

  • 氨基酸有机肥能提高土壤速效养分,一方面是其本身含有大量养分,另一方面是其具有能活化土壤养分的能力[38-39]。张鹏等[40]研究也表明,随着有机肥施用量的增加,各施肥处理的全氮、全磷、全钾含量分别较不施肥处理有显著提高。分析原因可能有机质分解产生腐殖质,其具有强大离子吸附作用,能调节土壤阴、阳离子从而影响作物对土壤及肥料中某些养分的利用和吸收。同时本研究的氨基酸复合肥中含有的微生物活性因子能增加盐碱土壤中有益微生物种类和活性,促进了养分离子的活化,从而提高了土壤速效养分的含量。因此,氨基酸复合肥处理下土壤碱解氮、有效磷及速效钾含量均显著高于对照,且随着施肥量提高而增加,整体表现为A3 处理最高。

  • 4 结论

  • 施用氨基酸复合肥能显著降低土壤pH值、土壤全盐含量,改善土壤孔隙状况,提高土壤蓄水量和土壤速效养分含量。在本试验条件下,氨基酸复合肥施用量为2250 kg/hm2 时改良盐碱地与增产效果最佳。

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