不同施肥處理對石灰性土壤物理性質(zhì)的影響

如果耕地種植制度相對一致，施肥類型是影響土壤物理變化的重要因素。已有研究多集中在有機肥、無機肥對不同土壤物理性質(zhì)的影響,而關(guān)于菌肥對土壤物理性質(zhì)影響的研究鮮見,尤其是北方石灰性土壤。為此,通過連續(xù)4a的定位試驗,研究施用有機肥、無機肥、菌肥對北方石灰性土壤物理性質(zhì)的影響,為有效地增強有機無機肥改善土壤物理性質(zhì)效果和提高作物產(chǎn)量提供參考。1材料和方法1.1肥料和菌肥、培養(yǎng)基試驗于2009年4月—2012年9月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗田進行。供試作物為玉米(大豐26號),于每年4月中下旬播種,9月中旬收獲,生育期約140d。試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計,每個小區(qū)面積30m2,設(shè)置5個處理:單施化肥(N)、單施有機肥(M)、有機肥+化肥(N+M)、有機肥+化肥+菌肥(N+M+F)、不施肥(CK),3次重復(fù)?；适褂媚蛩?N46%)和過磷酸鈣(P2O512%);有機肥使用腐熟雞糞(養(yǎng)分為1.20%,P2O50.96%,K2O1.12%)。各施肥處理均施N150kg/hm2、P2O5100kg/hm2、菌肥300kg/hm2,所有肥料一次性施入。供試菌肥是從當?shù)厥倚允焱林蟹蛛x得到的,功能性微生物包括4株解磷細菌、3株硝化細菌、3株固氮菌,這些菌種經(jīng)液體擴大培養(yǎng)后,草炭吸附(草炭∶液體=1∶2)、晾干制成菌肥,菌肥中上述活性菌≥107個/g,草炭含N1.50%、P2O52.00%、K2O0.82%。試驗前,基礎(chǔ)土樣全氮、全磷、有機質(zhì)分別為0.065%、0.17%、0.89%,速效氮、速效磷分別為17.07、8.57mg/kg,pH值為8.03。1.2土壤密度和團聚體構(gòu)成收獲期,采集原狀土(0~10、10~20cm),使用環(huán)刀法測定土壤密度;由公式P總=1-(土壤體積質(zhì)量/土壤密度)計算土壤總孔隙度;采用干篩法測定土壤團聚體構(gòu)成;具體測定方法詳見文獻。2結(jié)果與分析2.1施肥對土壤密度的影響從表1可以看出,施肥后,各處理土壤密度均較CK有所降低,且施肥處理間具有一定差異性。施肥1a后,各處理0~10cm土壤密度變化不明顯;施肥4a間N處理土壤密度總體上呈緩慢上升趨勢,施肥4a后土壤密度比施肥1a后增加了3.2%,表明施用化肥后表層土壤有硬化趨向,這與李強等研究結(jié)論一致;含有機肥處理下土壤密度總體逐年趨于下降,施肥4a后效果最明顯,比施肥1a后下降了1.7%~4.0%;施肥1a后,N+M處理與N+M+F處理間土壤密度差異不顯著,但施肥2a后N+M+F處理土壤密度總體低于N+M處理,施肥4a后N+M+F處理土壤密度比N+M處理低3.25%,差異較為明顯但不顯著。各處理下,10~20cm土層密度變化均較為平緩,但均顯著高于表層土壤;不同處理間存在一定差異性,其中N+M+F處理效果好于N+M處理,只不過施肥3a后才體現(xiàn)出來,施肥4a后效果最好。與0~10cm土層相比,N+M+F、N+M處理間10~20cm土層密度的差異性有一定的滯后性,這與不同土層微生物種群分布、數(shù)量的明顯差異有關(guān);M處理效果要略高于N+M、N+M+F處理,但差異不明顯。N處理土壤密度高于其余施肥處理?？梢?菌肥配施有機無機肥可以有效降低土壤密度,這與張輝等研究結(jié)果較為一致。2.2施肥對總孔隙度的影響從表2可以看出,0~10cm土層,各施肥處理均能不同程度地提高土壤孔隙度,比CK提高了1.43%~7.22%。其中施肥4a后N+M+F處理效果最顯著,土壤總孔隙度比CK提高了7.22%,且施肥3a、4a后N+M+F處理土壤總孔隙度與N+M處理差異顯著,說明菌肥在第3年發(fā)揮作用,第4年N+M+F處理土壤總孔隙度比N+M處理高5.76%,說明土壤總孔隙度對菌肥的響應(yīng)早于土壤密度對菌肥的響應(yīng),且其影響程度明顯高于土壤密度。施肥對10~20cm土層土壤總孔隙度的影響明顯低于0~10cm土層,各施肥處理對0~10、10~20cm土層的影響效果是基本一致的,但不同年份略有差異,其中施肥4a后N+M+F處理總孔隙度最大,比N+M處理高4.03%作用,但差異不顯著。不同年份N處理土壤總孔隙度略有波動,總孔隙度低于其余含有機肥處理,但比CK效果好?？梢?不同施肥處理對土壤總孔隙度的影響程度強于土壤密度。2.3施肥對土壤團聚體數(shù)量的影響土壤團聚體是土壤養(yǎng)分和水分的“貯藏庫”,一定程度上反映了土壤供儲養(yǎng)分和保蓄水分的能力。從表3可看出,各處理均以>5mm團聚體最多,1~2mm團聚體最少。施肥1a后各處理不同粒徑土壤團聚體差異基本不明顯,其中M處理下>5mm、0.5~1mm團聚體數(shù)量增加最明顯,比CK分別高10.54%、6.60%;N+M+F、N+M處理間土壤團聚體基本沒有明顯差異,說明菌肥對土壤團聚體的影響未知。施肥2a后,各處理土壤粒徑>5mm團聚體略有降低,粒徑<5mm粒徑團聚體波動變化,處理間差異基本不明顯,增幅較為明顯的是N、M處理0.5~1mm團聚體,比上一年度分別增加了6.20%、5.78%,N、M處理2~5mm團聚體相應(yīng)降低,其余處理2~5mm團聚體數(shù)量則略有增加。施肥3a后,土壤粒徑>5mm團聚體呈下降趨勢,但降幅不明顯,除M處理外,各處理2~5mm團聚體數(shù)量較上年增加較為明顯,其中N+M+F處理增幅最大(7.86%),N+M處理次之(6.49%),可以得出菌肥在此處效果明顯,N處理增加不明顯。N+M+F、N+M處理對0.25~2mm團聚體影響不顯著。施肥3a后,大粒徑(2~5mm)團聚體數(shù)量趨于穩(wěn)定和平衡,而小粒徑團聚體數(shù)量差異逐漸明顯。因此,各處理對不同粒徑土壤團聚體的影響明顯不同。施肥4a后,土壤1~2mm、2~5mm、>5mm團聚體數(shù)量趨于穩(wěn)定,與施肥3a后基本相當,各施肥處理的影響效果逐漸向小粒徑即0.5~1mm、0.25~0.5mm團聚體轉(zhuǎn)移。與CK相比,施肥處理>5mm團聚體顯著降低,<5mm團聚體均呈增加趨勢且隨著粒徑的減小而越來越明顯,這與劉中良等研究結(jié)果一致。單施化肥一定程度上改善了土壤物理性質(zhì)且好于對照,可能與土壤結(jié)構(gòu)以及含水率有關(guān)。不同施肥處理下,>5mm團聚體數(shù)量逐年下降,這是因為隨著土壤有機碳越來越多的被利用,微生物活性下降、分泌物的供給減少,大團聚體穩(wěn)定性下降甚至被破壞而釋放出更多的微團聚體;2~5mm團聚體數(shù)量逐年增加,0.5~1mm和0.25~0.5mm團聚體數(shù)量雖然也有增加但漲幅明顯低于2~5mm團聚體,且N+M+F、N+M、M處理團聚體數(shù)量的漲幅高于N處理,這是因為施肥對大團聚體的影響程度高于小團聚體,使大團聚體比例增加。含有機肥處理(N+M+F與N+M、M)土壤團聚體數(shù)量好于N處理,與黃欠如結(jié)論相似,可能是由于土壤施入有機肥后,增加了土壤有機物質(zhì),有利于土壤團聚體的形成,改善了土壤物理狀況,而無機肥的長期施用導(dǎo)致大團聚體數(shù)量減少,這可能是由于水溶性碳的釋放和經(jīng)微生物作用分解的水解碳水化合物這些膠結(jié)劑的嚴重缺乏,從而導(dǎo)致土壤團聚體的降低。N+M+F處理改善土壤物理性質(zhì)的效果明顯好于N+M、M處理,N處理效果一般。2.4量略高與n+m+f處理從表4可看出,施肥1a、2a后,不同施肥對玉米產(chǎn)量的影響不明顯,其中N處理玉米產(chǎn)量最高,M處理產(chǎn)量最低,N+M處理產(chǎn)量略高于N+M+F處理但差異不顯著。施肥3a、4a后,N處理玉米產(chǎn)量最高,N+M+F處理產(chǎn)量高于N+M處理但差異不顯著。不同施肥處理對土壤物理性質(zhì)的影響效果與對玉米產(chǎn)量的影響效果并不統(tǒng)一,施肥4a后N+M+F處理產(chǎn)量比N+M處理高1.81%,這明顯低于二處理在土壤密度、總孔隙度上的差值;土壤養(yǎng)分應(yīng)該與產(chǎn)量關(guān)系更為密切,而土壤物理性質(zhì)的改善則是土壤養(yǎng)分供給的前提與基礎(chǔ)。3不同施肥處理對土壤總孔隙度和團聚體數(shù)量的影響有機無機肥配施菌肥后能有效地改善土壤物理性質(zhì),其中N+M+F處理效果較明顯,該處理0~10cm土壤密度比N+M處理低3.25%,M處理10~20cm土壤密度低于其余處理但差異不顯著,N