摘要
比较施用不同有机肥对典型黄壤玉米产量、养分累积和土壤理化性状的影响,旨在为农田施肥管理提供理论依据。试验共设置 5 个处理,包括对照(CK)、优化施肥(F1)、优化施肥 + 中药渣有机肥 + 微生物菌剂(CMR)、优化施肥 + 畜禽有机肥 + 微生物菌剂(LPOM)和优化施肥 + 炭基有机肥(CBOM)。结果表明,有机肥施用均能显著改善玉米农艺性状,其中,CBOM 处理提高效果最显著,与 F1 处理相比,玉米秸秆重、千粒重和茎粗分别提高了 41.18%、27.27% 和 9.55%。与 F1 处理相比,CMR、LPOM、CBOM 处理均能显著提高籽粒产量,分别提高了 60.56%、57.49%、69.98%;与 F1 处理相比,秸秆氮素累积吸收量 CMR 处理增加了 44.77%、 LPOM 处理增加了 23.74%、CBOM 处理增加了 37.64%,玉米籽粒中氮素累积吸收量 CMR 处理增加 56.86%、 LPOM 处理增加了 49.92%、CBOM 处理增加了 61.76%。与 F1 处理相比,CMR、LPOM、CBOM 处理均能提高氮磷钾肥的偏生产力、农学效率和养分当季利用率:氮肥偏生产力 CMR、LPOM、CBOM 处理分别提高了 60.59%、 57.51%、70.00%,氮肥农学效率分别提高了 274.41%、260.38%、316.95%,氮肥养分利用率分别提高了 477.95%、 365.53%、492.24%;磷肥偏生产力分别增加了 60.56%、57.48%、69.98%,磷肥农学效率分别提高了 274.30%、 260.31%、316.88%,磷肥养分利用率分别提高了 123.94%、96.35%、178.39%;钾肥偏生产力分别提高了 60.56%、 56.96%、37.45%,钾肥农学效率分别提高了 274.32%、259.21%、237.19%,钾肥养分利用率分别提高了 230.67%、 188.89%、141.55%。较 F1 处理相比,不同有机肥处理均能在一定程度提高土壤养分和 pH,但仅 CBOM 处理下 pH 呈显著性增加,提高了 9.76%。相关分析表明,玉米产量与玉米生物量、养分累积量和土壤养分之间存在极显著相关性(P<0.01)。有机肥氮替代化肥氮均能显著提高了玉米籽粒产量,促进玉米对养分的吸收和向籽粒的转运,提高了肥料利用效率,而生物炭基有机肥综合效果最佳,通过提高玉米生物量,促进玉米生长和养分吸收,改善土壤理化性质,进而显著提高作物产量,可作为黔中典型黄壤区玉米增产稳产、氮肥增效的合理施肥方式。
Abstract
The effects of different organic fertilizers on maize yield,nutrient accumulation and soil physicochemical properties in typical yellow soil were compared,in order to provide theoretical basis for fertilizer management in farmland.Five treatments were set up,including control(CK),optimized fertilization(F1),optimized fertilization+ organic fertilizer with Chinese medicine residue + microbial agent(CMR),optimized fertilization + organic manure+ microbial agent(LPOM),optimized fertilization + carbon-based organic fertilizer(CBOM).The results showed that the application of organic fertilizer significantly improved the agronomic traits of maize,among which CBOM treatment had the most significant effect.Compared with F1 treatment,the corn stalk weight,thousand grain weight and stem diameter increased by 41.18%,27.27% and 9.55%,respectively.Compared with F1 treatment,CMR,LPOM and CBOM treatments significantly increased the grain yield by 60.56%,57.49% and 69.98%,respectively.Compared with F1 treatment,the cumulative nitrogen absorption of straw increased by 44.77% under CMR treatment,23.74% under LPOM treatment and 37.64% under CBOM treatment;The cumulative nitrogen uptake in maize grains increased by 56.86% under CMR treatment,49.92% under LPOM treatment and 61.76% under CBOM treatment.Compared with F1 treatment,CMR, LPOM and CBOM treatment all improved the partial productivity,agronomic efficiency and seasonal nutrient utilization of nitrogen,phosphorus and potassium fertilizers.The nitrogen partial productivity of CMR,LPOM and CBOM were increased by 60.59%,57.51% and 70.00%,the nitrogen agronomic efficiency was increased by 274.41%,260.38% and 316.95%, and the nitrogen nutrient use efficiency was increased by 477.95%,365.53% and 492.24%,respectively.Phosphorus fertilizer partial productivity increased by 60.56%,57.48%,69.98%,phosphorus fertilizer agricultural efficiency increased by 274.30%,260.31%,316.88%,phosphorus fertilizer nutrient utilization increased by 123.94%,96.35%,178.39%, respectively.The partial productivity of potassium fertilizer was increased by 60.56%,56.96% and 37.45%,the agronomic efficiency of potassium fertilizer was increased by 274.32%,259.21% and 237.19%,and the utilization rate of potassium fertilizer was increased by 230.67%,188.89% and 141.55%,respectively.Compared with F1 treatment,different organic fertilizer treatments improved soil nutrient and pH to a certain extent,but only CBOM treatment had a significant increase in pH,which was 9.76%. Correlation analysis showed that there was significant correlation between maize yield and maize biomass,nutrient accumulation and soil nutrient(P<0.01).The substitution of organic fertilizer nitrogen for chemical fertilizer nitrogen could significantly improve corn grain yield,promote nutrient absorption and transport of corn to grain,and improve fertilizer utilization efficiency,while biochar based organic fertilizer had the best comprehensive effect,which could significantly increase crop yield by increasing corn biomass,promoting corn growth and nutrient absorption,and improving soil physical and chemical properties.It can be a reasonable fertilization method for increasing and stabilizing corn yield and increasing nitrogen fertilizer efficiency in typical yellow soil area of central Guizhou.
玉米(Zea mays L.)是我国三大主粮之一,根据数据统计,2018—2023 年间总产量达到 16.17 亿 t,占粮食总产量的 41.58%,为我国第一大农作物,为我国粮食安全发挥了重要作用[1]。玉米对氮肥需求较为敏感,施氮后增产效果较突出[2]。因此,农民为了追求作物的高产,在种植期间长期过量施用氮肥,容易造成氮肥的流失和环境污染[3]。在中国西南地区种植的玉米也存在氮肥过量施用,基本不施有机肥的问题,导致玉米氮肥利用率平均每 10 年下降 5 个百分点[4],因此,如何在保证高产的同时优化肥料的施用,提升作物养分利用率,实现绿色安全生产,是当前亟待解决的关键问题。化肥虽然具有肥效释放快的特点,但易造成养分流失;而有机肥养分释放较慢,但能长期供应养分,将两者有机结合可以实现养分的高效和持续供应[5]。施用有机肥可有效增加土壤中有机质含量,提高土壤保肥供肥能力,增加微生物活性,有利于提高作物产量与品质[6-7]。我国超过 1/4 的黄壤分布在贵州,黄壤土具有酸、黏、瘦等特点,导致农业生产低,严重制约了贵州农业生产的发展[8]。研究表明,施用炭基生物有机肥可有效调节土壤 pH,提高土壤肥力[9]。申长卫等[10]研究发现有机肥替代化肥能显著提高冬小麦籽粒氮素积累量和产量。Li 等[11]通过试验发现,施用化肥在种植前 12 年能迅速提高玉米产量,但在后期单施化肥的玉米产量低于施用有机肥。现有研究表明,微生物菌剂是将有益微生物菌群以某种多孔材料为载体加工而成的活菌制剂,这些菌剂能在土壤或基质中生长并繁殖,形成有利于植物生长的有利菌群,并对病原微生物产生抑制作用[12]。近年不少科研者从生物有机肥配比、施用量、微生物菌剂等资源进行研究,并取得了一系列成果,为研究生物有机肥提供了重要理论基础。贵州省农业资源丰富,生产过程中产生了大量的畜禽粪便、生物炭和中药材废渣,这些有机废弃物含有丰富的有机质和养分,可以循环利用,能够有效促进农业可持续发展,通过将这些废弃物转化为有机肥和生物炭,不仅能改善土壤质量,提高作物产量,还能减少农作物对化肥的依赖,减少了废弃物堆积对环境的影响,有助于环境安全。因此,本研究通过田间定位试验,利用以中药渣、牛粪、生物炭为主要原料的有机肥,结合微生物菌剂,研究其合理有效利用对玉米产量、地上部养分累积量、养分利用效率及土壤理化性状的影响,为贵州农业可持续发展提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验区位于黔西市文峰街道双星村(106°04′47″ N, 27°04′54″ E),气候类型属亚热带温暖湿润气候,年均日照时数为 1589.1 h,年平均气温 14.2℃,年降水量在 1200~1500 mm 之间,平均海拔 1161.33 m。试验土壤类型为厚层红泥质黄壤,成土母质为第四纪红黏土。试验区 0~20 cm 土壤基础理化性质见表1。
表1土壤基础理化性质
1.2 试验设计
试验设置 5 个处理,3 次重复,小区面积为 15 m2 (3 m×5 m),采用随机区组方式进行排列。各处理设置如下:对照(CK)、优化施肥(F1)、优化施肥 + 中药渣有机肥 + 微生物菌剂(CMR)、优化施肥 + 畜禽有机肥 + 微生物菌剂(LPOM)和优化施肥 + 炭基有机肥(CBOM)。具体肥料施用量见表2。
有机肥施用量按照等氮替代原则施用,氮肥按基肥和大喇叭口期 1∶1 比例施用,磷钾肥作基肥穴施施用,有机肥和微生物菌剂混匀后按小区撒施后翻耕均匀。供试肥料:优化施肥采用测土配方施肥,氮肥为普通尿素(N 46%),磷肥为钙镁磷肥(P2O5 12%),钾肥为氯化钾 (K2O 60%),生物炭基有机肥料(N-P2O5-K2O= 2.40%-0.90%-3.30%);中药渣有机肥(N-P2O5-K2O= 1.63%-0.93%-0.78%);畜禽有机肥由牛粪发酵(N-P2O5-K2O=1.63%-1.27%-1.82%);微生物菌剂采用复合微生物菌剂(有效活菌数≥ 5.0 亿 /g),由富朗生物科技有限公司生产。供试玉米品种为华玉 11。于 2023 年 3 月 30 日播种,播种方式为人工精量点播,每穴 1~2 粒,播深 4~5 cm,播种密度每公顷 4.6667×104 株,试验于 6 月 13 日追肥,9 月 13 日收获。除施肥不同外,整个玉米生长期均采用相同的田间管理。
表2各处理肥料及材料用量
1.3 试验样品采集
1.3.1 土壤样品的采集与分析
在作物收获后采用 100 cm3 环刀测定耕层土壤容重,按照“梅花法”采集 0~20 cm 耕层土壤样品,经过风干、过筛后,测定土壤理化性质[13]。土壤有机质用高温外加热重铬酸钾氧化法测定、碱解氮利用碱解扩散法测定、有效磷用钼锑抗比色法测定、速效钾用火焰光度计法测定、pH 利用电位法(水土比为 2.5∶1)测定[13]。
1.3.2 植株样品的采集与分析
玉米成熟后,各小区选取长势一致,完整的 5 株植株样品,测量株高、穗长、茎粗,并测量 5 株样品秸秆鲜重,在 65℃烘干至恒质量后测定干重,根据含水量折算计为产量和千粒重。籽粒和秸秆全氮采用 H2SO4-H2O2 联合消解—凯氏定氮法测定,全磷采用钼锑抗比色法测定,全钾采用火焰光度法测定[13]。
1.4 相关计算方式
收获指数(%)= 籽粒产量(kg/hm2)/ 地上部生物量(kg/hm2)×100;
养分累积量(kg/hm2)= 干物质量(kg/hm2)× 含养分量(g/kg)/1000;
农学效率(kg/kg)=[施肥区籽粒产量(kg/hm2)-不施肥区籽粒产量(kg/hm2)]/ 施肥量(kg/hm2);
肥料当季利用率(%)=[施肥区植株养分吸收量(kg/hm2)-无肥区植株养分吸收量(kg/hm2)]/ 施肥量 ×100;
肥料偏生产力(kg/kg)= 籽粒产量(kg/hm2)/ 肥料施用量(kg/hm2);
盐基离子饱和度(%)=[交换性盐基离子总量(cmol/kg)/ 阳离子交换量(cmol/kg)]×100。
1.5 统计分析
采用 Excel 2010 进行数据整理,采用 Origin Pro 2021 进行图表制作和相关性分析;采用 SPSS 25.0 分析各处理间差异显著性。
2 结果与分析
2.1 施用不同有机肥对玉米产量构成、收获指数及产量的影响
2.1.1 施用不同有机肥对玉米产量构成及收获指数的影响
施有机肥显著影响玉米农艺性状与各部分生物量( 表3)。与 F1 处理相比,CMR、LPOM、 CBOM 处理玉米秸秆鲜重分别增加了 35.29%、 11.76%、41.18%,其中 CMR 和 CBOM 处理呈显著性增加;从玉米千粒重的角度上看,CBOM 处理玉米千粒重比 F1 处理增加了 27.27%,呈显著性增加,CMR、LPOM 处理无显著性差异。与 F1 处理相比,玉米茎粗仅与 CBOM 处理呈显著性,增加了 9.55%;与 F1 处理相比,玉米株高各有机肥处理均有所提升,但未呈显著性(P>0.05);从穗长的角度看,与 F1 处理相比,CMR、LPOM、CBOM 处理分别增加了 10.02%、7.75%、8.55%,均呈显著增加。CK 和 F1、CMR、LPOM、CBOM 处理收获指数分别为 28.61、34.11、39.24、37.85 和 37.96,与 F1 处理相比,各有机肥处理下的收获指数均有所提升。
表3施用不同有机肥对玉米农艺性状及产量构成的影响
注:同列数据后的不同小写字母表示不同处理在 P<0.05 水平差异有统计学意义。下同。
2.1.2 施用不同有机肥对玉米籽粒产量的影响
不同有机肥源显著影响玉米籽粒产量(图1)。 CK 和 F1、CMR、LPOM、CBOM 处理下玉米籽粒产量分别为 3173.51、4072.74、6539.2、6414.09、 6922.78 kg/hm2,与 CK 相比,F1 处理显著增产 28.34%、CMR 处理显著增产 106.06%、LPOM 处理显著增产 102.11%、CBOM 处理显著增产 118.14%; 与 F1 处理相比,CMR 处理显著增产了 60.56%、 LPOM 处理显著增产 57.49%、CBOM 处理显著增产 69.98%;各处理产量顺序为 CBOM>CMR>LPOM>F1>CK,与 CK 和 F1 处理相比,各有机肥处理增产效果均达到显著差异水平(P<0.05)。
图1施用不同有机肥对玉米籽粒(干重)产量的影响
注:柱上不同小写字母表示在 P<0.05 水平差异有统计学意义。
2.2 施用不同有机肥对玉米秸秆及籽粒养分累积量的影响
施不同种类的有机肥对玉米秸秆和籽粒氮、磷、钾养分的累积量有显著影响(图2)。与 F1 处理相比,玉米秸秆氮素累积量各有机肥处理均达到显著差异水平(P<0.05),CMR 处理显著增加了 44.77%、LPOM 处理显著增加了 23.74%、CBOM 处理显著增加了 37.64%。与 F1 处理相比,玉米秸秆磷素累积量各有机肥处理下均有提高,CMR 处理增加了 25.59%、LPOM 处理增加了 18.83%、CBOM 处理增加了 45.00%,仅 CBOM 处理呈显著性增加。与 F1 处理相比,玉米秸秆钾素累积量各有机肥处理均有显著性提高(P<0.05),CMR 处理增加 110.35%、LPOM 处理增加 122.86%、CBOM 处理增加 121.43%。
与 F1 处理相比,玉米籽粒氮素累积量各有机肥处理均显著增加,CMR 处理提高了 56.86%, LPOM 处理显著提高了 49.62%,CBOM 处理显著提高了 61.76%。与 F1 处理相比,玉米籽粒磷累积量各有机肥处理均有显著性提升(P<0.05),CMR 处理显著提高了 89.88%,LPOM 处理显著提高了 70.19%,CBOM 处理显著提高了 127.75%,以 CBOM 处理水平最高。与 F1 处理相比,玉米籽粒钾素累积量 CMR 处理无显著性差异,LPOM、 CBOM 处理呈显著下降。
图2施用不同有机肥对玉米养分累积的影响
注:同一项目柱上不同小写字母表示在 P<0.05 水平差异有统计学意义。
2.3 施用不同有机肥对玉米养分利用的影响
研究表明,施用不同有机肥均能显著影响玉米的氮磷钾偏生产力、农学效率、养分利用率 (表4)。与 F1 处理相比,CMR 处理的氮肥偏生产力显著提高了 60.59%、LPOM 处理显著提高了 57.51%、CBOM 处理显著提高了 70.00%,以 CBOM 处理提升最高;与 F1 处理相比,氮肥农学效率各有机肥处理均存在显著差异,CMR 处理显著提高了 274.41%、LPOM 处理显著提高了 260.38%、 CBOM 处理显著提高了 316.95%,以 CBOM 处理提升最高;与 F1 处理相比,氮肥养分利用率各有机肥处理均存在显著差异,CMR 处理显著提高了 477.95%、LPOM 处理显著提高了 365.53%、CBOM 处理显著提高了 492.24%,其中 CMR 和 CBOM 处理显著高于 LPOM 处理。
考虑有机肥磷的情况下,与 F1 处理相比, CMR 处理下磷肥偏生产力提高了 60.56%、LPOM 处理提高了 57.48%、CBOM 处理提高了 69.98%,均呈显著性增加,其中 CBOM 处理效果最佳;与 F1 处理相比,磷肥农学效率 CMR 处理提高了 274.30%、LPOM 处理提高了 260.31%、CBOM 处理提高了 316.88%,均呈显著性增加,其中 CBOM 处理效果最佳;与 F1 处理相比,磷肥养分利用率 CMR 处理提高了 123.94%、LPOM 处理提高了 96.35%、CBOM 处理提高了 178.39%,均呈显著性增加,其中 CBOM 处理效果最佳(表4)。
表4施用不同有机肥对玉米养分利用的影响
考虑有机肥钾的情况下,与 F1 处理相比,钾肥的偏生产力 CMR 处理显著提高了 60.56%、LPOM 处理显著提高了 56.96%、CBOM 处理显著提高了 37.45%;与 F1 处理相比,钾肥农学效率 CMR 处理显著提高了 274.32%,LPOM 处理显著提高了 259.21%、 CBOM 处理显著提高了 237.19%;与 F1 处理相比,钾肥养分利用率 CMR 处理提高了 230.67%,LPOM 处理提高了 188.89%、CBOM 处理提高了 141.55%; 不同有机肥施入下钾肥的偏生产力,农学效率,养分利用率与 F1 处理相比均呈显著性增加(表4)。
2.4 不同有机肥施用对土壤理化性状的影响
由表5可知,与 F1 处理相比,仅 CBOM 处理下土壤 pH 呈显著性增加,增加了 9.76%;与 F1 处理相比,土壤有效磷 CMR 处理增加了 23.40%, LPOM 处理增加了 16.96%,CBOM 处理增加了 27.69%,以 CMR 和 CBOM 处理呈显著水平;与 F1 处理相比,土壤速效钾各有机肥均呈显著升高水平,CMR 处理增加了 35.21%、LPOM 处理增加了 52.29%、CBOM 处理增加了 27.25%,以 LPOM 处理提升最为显著;与 F1 处理相比,土壤容重 CMR 处理下降了 3.23%、LPOM 处理下降了 1.61%、 CBOM 处理下降了 8.06%,各有机肥均呈下降趋势,以 CBOM 处理下降最多,但各有机肥均未达到显著水平。
表5施用不同有机肥对土壤理化性状的影响
2.5 玉米产量与养分累积量及土壤养分相关性分析
由图3可知,玉米产量与玉米各产量构成因子、养分累积量和土壤养分之间存在极显著相关性(P<0.01),土壤 pH 与玉米茎粗存在极显著正相关性(P<0.01),与氮累积量、磷累积量存在显著相关性(P<0.05);土壤有机质与产量有显著正相关(P<0.05),与养分累积量存在极显著正相关 (P<0.01);土壤碱解氮和土壤速效钾均与养分累积量之间存在极显著正相关(P<0.01);土壤容重与产量、氮累积量、磷累积量之间呈显著负相关(P<0.05)。
图3产量构成、养分累积及土壤养分相关性分析
注:圆圈的大小和颜色表示相关程度,红色圆圈表示正相关,蓝色表示负相关。** 表示 P<0.01;* 表示 P<0.05。
3 讨论
3.1 施用有机肥对玉米农艺性状及产量的影响
研究表明,有机与化肥配施能明显提高肥料利用率,增加作物产量,并提升土壤肥力[14-19]。本研究结果显示,在贵州黄壤土上施入中药渣、畜禽有机肥、生物炭基有机肥对玉米农艺性状有促进作用,显著增加玉米产量,这与徐春燕等[20]、李博文等[21]和高升成等[22]研究一致,这可能是因为有机肥替代化学氮肥改善了土壤结构,通过调节土壤碳氮比,增加了土壤微生物的数量及活性,增加了土壤酶活性,有利于土壤养分循环,也可能因为部分有机肥替代化肥处理下肥料与土壤间的协同作用较好,能够增加玉米地上部养分供应,从而提高产量[14-19]。综合分析下,炭基有机肥增加玉米生物量和玉米产量效果最显著,中药渣有机肥和畜禽有机肥对玉米籽粒产量有显著提升效果,但对秸秆重、千粒重、茎粗仅有促进作用,未达到显著水平,这可能是因为试验所使用的生物炭基有机肥具有较高的养分含量,施加后能够缓慢释放养分,从而提高土壤中的有效养分水平。此外,生物质炭的较大比表面积和多孔结构使其具备了养分吸附和养分缓释能力,在土壤环境的影响下,这些吸附的养分会逐渐释放,以供作物吸收,有效保障了地上部养分的供应,从而减少养分流失[23]。
3.2 施有机肥对玉米氮磷钾养分积累量及养分利用的影响
本研究结果表明,不同有机肥配施微生物菌剂施肥能显著提高玉米地上部养分累积量,秸秆氮素累积量各处理从大到小依次为 CMR>CBOM>LPOM>F1>CK(图2),秸秆磷素累积量各处理从大到小依次为 CBOM>CMR>LPOM>F1>CK,秸秆钾素累积量各处理从大到小依次为 LPOM>CBOM>CMR>F1>CK;籽粒氮素累积量各处理从大到小依次为 CBOM>CMR>LPOM>F1>CK,籽粒磷素累积量各处理从大到小依次为 CBOM>CMR>LPOM>F1>CK,籽粒钾素累积量各处理与 CK 相比,F1、CMR 和 CBOM 处理有显著提升。这说明有机肥替代部分化肥氮能够显著增加玉米秸秆和籽粒中的氮磷钾肥积累量,促进氮磷钾向籽粒中的转运,从而使玉米获得高产,这与前人的研究结果[24-27]一致。另外,本试验结果表明,有机肥配施化肥处理下玉米对氮磷钾的偏生产力、农学效率和养分当季利用率均较 F1 处理(优化施肥)高,由此可见,有机肥替代部分化肥能够提高玉米养分利用率,降低养分流失到环境的风险。综合分析下,氮磷肥偏生产力、农学效率和养分当季利用率均为 CBOM 处理增加最高;钾肥偏生产力、农学效率、利用率为 CMR 处理增加最高,因此,炭基有机肥(CBOM)更有利于氮素、磷素累积;中药渣有机肥(CMR)更有利于钾素累积,这可能是因为生物炭基肥中的生物炭含有丰富的孔状结构固定了氮,有效降低土壤中速效氮的淋失,从而提供氮素的营养支持,提高养分有效性[28]。同时炭基有机肥释放的有机碳能够和土壤中不能被作物吸收利用的磷素络合,从而使磷素可以被植物吸收,提高了磷素的有效利用[29],所以生物炭基有机肥能够维持土壤中磷的平衡,并增强磷素的有效性[30]。而中药渣有机肥能够促进玉米的养分吸收与平衡,特别是对氮、钾的分配和累积有重要作用,这与王新月等[31]的研究一致。本试验结果表明,中药渣有机肥和畜禽有机肥虽然同样能够显著提高作物的产量,但对养分的累积和利用与炭基有机肥相比相对较差,而炭基有机肥可以综合提高养分的累积与吸收利用,从而提高作物产量,较其他两种有机肥效果更好。
3.3 施不同有机肥对土壤理化性状的影响
本研究结果表明,施用不同有机肥改变了土壤理化性状,与 F1 优化施肥处理相比,有机肥替代部分化肥均可不同程度地提高土壤 pH、碱解氮、有机质、有效磷、速效钾,提高土壤的综合肥力,这与徐春燕等[20]、唐继伟等[32]研究结果相似。其中以炭基有机肥效果最好;中药渣有机肥和畜禽有机肥在一定程度上可以改善土壤理化性质,但对土壤 pH 并未呈显著提高,这可能是因为生物炭基有机肥中含有大量有机质和生物炭,通常呈碱性,能中和土壤中的酸,提高土壤 pH,且生物炭表面还具有众多阳离子吸附点位,能够吸附养分,提高土壤养分利用率[32-35],且同时显著降低了土壤容重,有助于土壤结构的改善,增强土壤的水、气、养分调节能力,从而提升农业生产效益。中药渣有机肥和畜禽有机肥对土壤养分虽有一定程度的提高,但短时间提升幅度并不显著,可能是由于中药渣含有许多木质素、纤维素等难以分解的大分子物质[36];畜禽有机肥肥效较慢的原因可能是畜禽有机肥中的养分需通过微生物分解后释放养分,微生物分解速度受环境温度、湿度、pH 值等影响,通常需要较久的时间[37]。相关性分析进一步表明有机肥施入后土壤养分含量与玉米产量、氮磷钾素累积量呈极显著的正相关,试验结果表明,炭基有机肥施用对玉米产量,玉米养分吸收利用和增加土壤养分可起到至关重要的作用,在增产的同时能显著提高贵州黄壤区土壤的 pH。黄壤是贵州省面积最大的地带性土壤,而耕地中 pH 值小于 5.5 的面积约 70 万 hm2[38],土壤酸化会限制作物生长发育,影响土壤肥力,这说明炭基有机肥施入土壤可以减缓土壤酸化,这对于保障贵州省农业生产、保护生态环境以及促进可持续发展都具有重要意义。
4 结论
不同有机肥均能提高玉米产量,提高养分利用率,以炭基有机肥提高玉米产量和氮磷养分利用率效果最佳。且与优化施肥、中药渣有机肥及畜禽有机肥相比,炭基有机肥能显著提高土壤 pH,更好地提升土壤肥力,从而满足作物养分吸收利用和土壤改良的需求,有利于贵州省农业可持续发展和生态系统中养分资源的合理利用,因此,合理的施用炭基有机肥是贵州黄壤地区兼具增产增效及改良土壤于一体的肥料施用模式。