生物有机肥对作物生长_土壤肥力及产量的效应研究_王立刚

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该试验从 1995 年开始 , 重 复 3 次 。 种植方式 为冬小麦 —夏玉米轮作 , 每季作物施肥处理为 :
处理 1 :施生物有机堆肥 15000 kg/hm2 处理 2 :施 EM 鸡粪 (为有效微生物群 (EM) 发酵饲料喂鸡的鸡粪)堆肥 15000 kg/ hm2 处理 3 :施传统堆肥 15000 kg/hm2 处理 4 :施生物有机堆肥 7500 kg/hm2 处理 5 :施 EM 鸡粪堆肥 7500 kg/hm2 处理 6 :施传统堆肥 7500 kg/hm2 处理 7 :当地一般施肥 (指每年 1.125 t/ hm2 碳 铵 , 0.6 t/hm2 尿素 , 1.125 t/ hm2 过磷酸钙) 处理 8 :CK 不施肥 , 仅用生物菌稀释液浸种 小区按随机区组排列 , 面积为 10.5m ×3m 。种
图 1 夏玉米叶面积指数动态变化
植株干物质的积累是作物产量形成的基础 。 一 般来说作物干物质积累的规律符合 logistic 生长曲 线 。 而土壤肥力状况是影响干物质积累最主要的因 素 。 因此 , 不同土壤培肥方式下干物质积累动态也 不尽相同 。生物有机肥试验中 (图 2) 玉米生育前 期各处理的干物质积累都比较小 , 不同处理间差别
由表 3 和表 4 可以看出 , 在生物有机肥试验的 每个年度中 , 无论是冬小麦还是夏玉米 , 都以处理 1 (施生物有机堆肥 15000kg/hm2)的产量为最高 , 其余依次为处理 2 >处理 3 >处理 4 >处理 5 >处理 6 >处理 7 >处理 8 , 除了处理 6 在第一年产量略低 于处理 7 以外 , 其它年度都大于处理 7 , 处理 8 产 量一直都最低 。施用有机肥处理产量呈逐年上升趋
土壤有机质是土壤肥力的基础 , 直接影响着土
壤的保 肥性 、 保水性 、 缓冲性 、 耕性和通 气状况
等 。因此 , 土壤有机质含量的多少 , 是土壤肥力高 低的一个重要指标 。
从图 3 中可看出 , 从试验开始到 2001 年 , 各
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处理的土壤有机质含量都有所增加 , 其中以施用有 机肥对土壤有机质的影响比较明显 , 凡是施用有机 肥的处理土壤有机质的含量都大于施用化肥的处理 (处理 7)和不施肥的处理 (处理 8), 和二者都具 有显著差异 。并且有随着有机肥施用量加大而增加 的趋势 。不同有机肥种类对土壤有机质的影响为 : 生物有机肥 >EM 鸡粪 >传统堆肥 >当地一般施肥 >CK 。相同施用量之间对比 , 使用生物有 机肥的 处理与其它处理之间达到极显著的差异 , 而等量施 用 EM 鸡粪和 传统堆肥 相比 , 差 异并不显 著 (表 2), 但两种培肥方式也能显著的增加土壤有机质含 量 , 说明 EM 鸡粪在一定程度上起到 EM 原液直接 接种发酵的作用 。经过 7 年的试验 , 处理 1 (生物 有机肥 15000kg/ hm2) 有机质含量上升的最快 , 从 1996 年的 1.26 %升高到 2001 年的 1.96 %, 居各处 理之首 , 高于处理 2 (鸡粪 15000kg/ hm2)0.23 %和 处理 3 (传统堆肥 15000kg/ hm2)0.21 %, 比化肥处
试验年度的延长都有不同程度的增加 , 到 2001 年 为止处理 1 、 处理 2 和处理 3 都比 1996 年增加了一 倍左右 , 而处理 7 (化肥处理)只增加了 0.3g/kg , 处理 8 只增加了 0.18g/ kg 。各处理间相比较 , 土壤 全氮有随着有机肥用量的增加而增加的趋势 。凡是 施用有机肥的处理都大于施用 化肥和不施肥 的处 理 , 以处理 1 为最大 , 以下依次为处理 2 、 处理 3 、
图 2 生物有机肥试验夏玉米干物质积累动态
对夏玉米拔节期干物质积累量进行方差分析 , 多重比较的结果 表明 :在生 物有机肥 试验中 (表 1), 施用有机肥处理大于化肥处理和不施肥处理 , 且处理 1 、 2 、 3 与 处理 7 和对 照之间 无论是 P = 0.05 还是 P =0.01 水平上都存在显著差异性 。 在 P =0.01 水平上处理 1 和处理 2 、 处理 3 之间存在显 著性差异 , 但处理 2 和处理 3 间差异不显著 , 处理 4 、 处理 5 、 处理 6 、 处 理 7 之间 不存在差 异显著 性 , 但各处理和对照间均达到显著差异 。
也不大 。在拔节期以后 , 不同处理之间的差距逐渐 加大 。 处理 1 一直都为最大 , 无论是施用生物有机 肥 、 EM 鸡粪还是传统堆肥的处理 , 其干物质积累 都大于施用化肥 (处理 7)和不施肥的处理 (处理 8)。 这与同小娟研究的基本一致 (同小娟 , 无污染 吨粮田的生态因子分析 , 1999)。
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植冬小麦 —夏玉米两季作物 , 先耕地 , 划定小区 , 冬小麦按各处理施入肥料 , 翻地 , 然后播种 ;夏玉 米先播种 , 定苗后 , 按各处理施入肥料 。田间管理 均按当地栽培管理措施统一进行管理 。 1.4 田间取样及测定方法
(1)作物的生长期内 (这里主要用 2001 年夏 玉米生长季的测定来说明), 在苗期 、 拔节期 、 抽 雄期 、 开花期 、 吐丝期 、 成熟期准确取样 6 次 , 测 定其叶面积和生物量 。成熟期分小区准确测产 。
近年来 , 以大量投入 “石化产品” 为主的石化农 业的弊端越来越凸现 , 不仅增产效果明显降低 , 还导 致了资源浪费 、 环境污染以及农产品污染与品质的下 降。大量投入的 “石化产品” 则成为农业内源性污染 的主要污染源[ 1] 。石化农业的危机急待解决 。
我国是农业大国 , 由于生产生活水平的不断提 高 , 各种废弃物的排放量也日益增多 。 据统计 , 我 国目前有机固体废弃物中占重要地位的是畜禽粪便 (每年约 26 亿 t)与农 作物秸秆 (每年约 6 亿 t), 如何有效的利用这些废弃物成为急待解决的问题 。 有机肥是我国农业生产中的重要肥源 。 长期以来 , 在我国传统农业生产中占有举足轻重的地位 , 对培 肥地力 、 提高作物产量与品质等方面具有十分重要 的作用 。 而生物有机肥兼顾传统有机肥与添加生物 菌剂 (制剂)的优势 , 越来越多的被人们所认可并 在生产上广泛应用[ 2, 3 , 4] 。 并且使用生物有 机肥可 减少化肥 、 农药的使用 , 增强作物抗逆性 , 改善作 物品质 , 所以被广大绿色食品生产者所青睐 , 被认 为是我国发展生态农业的有效途径[ 5] 。 本研究就是 在黄淮海平原中国农业大学曲周实验站的长期生物 有机肥试验的基础上 , 明确长期施用生物有机肥对 作物生长 、 土壤肥力以及作物产量的效应 , 为生物 有机肥的广泛应用提供依据 , 以及生物有机肥在生 态农业发展中的重要作用奠定基础 。
图 3 生物有机肥试验有机质变化图
年 度 2001
1 1.96Aa
表 2 施用有机肥对土壤有机质的影响 (%)
处 理
2
3
4
5
6
1.73Bb
1.75Bb
1.63Cc
1.53Dd
1.50Dd
7 1.10Ee
8 0.98Ee
2.2.2 生物有机肥试验土壤全氮的变化 由图 4 可看出生物有机肥试验各处理全氮随着
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生物有机肥对作物生长 、 土壤肥力及产量的效应研究
王立刚1 , 李维炯2 , 邱建军1 , 马永良2 , 王迎春2
(1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 , 北京 100081 ;2.中国农业大学资源与环境学院)
摘 要 :通过 7 年的生物有机肥试验表明 :施 用生物有 机肥可 以使作 物保持 良好的 生长发 展态势 , 促 进干物 质 的积累 ;长期施用生物 有机肥可以显著提高土壤 有机质 含量与 土壤全氮 、 碱解氮 的含量 , 提高土壤 肥力 , 其 中 施用生物有机肥 15000kg/ hm2 的处理有机质含量上 升的最快 , 从 1996 年的 1.26 %升高 到 2001 年的 1.96%。 施 用 生物有机肥可以持续稳定的提高作物产量 。 施用生物有机肥 15000kg/ hm2 的处理冬小麦年平均产量 比常规施肥 和 对照分别增产 1808.14kg/ hm2 和 3652.39kg/ hm2 ;夏玉米产量分别增产 2668kg/ hm2 和 5062kg/ hm2 。 关键词 :生物有机肥 ;作物生长 ;土壤肥力 ;产量 中图分类号 :S144;S147.5 文献标识码 :B 文章编号 :1002-0616 (2004)03-0012-05
1 田间试验设计
收稿日期 :2004-01-04 作者简介 :王立刚 (1974-), 男 , 博士 , 主要从事 农业生态 系统模 拟与农业资源可持续利用方面的研究 。
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1.1 试验区概属内陆冲积平原浅层咸水型盐渍化 低产地区 。 其地理坐标为 36°52′N 和 115°01′E , 实 验站海拔高度约为 40m 。 属暖温带半湿润季风气候 区 。是黄淮海平原盐碱地一代 、 二代和三代综合治 理试验区 。 1.2 生物有机肥堆制方法
将秸秆粉碎 成 3 ~ 5cm , 鸡 粪晒干捣碎 , 粉碎 的糠麸 、 棉子饼等若干混合均匀成堆 。 加入 2 ‰浓 度的有效微生物群 (EM)菌剂 溶液 , 溶液里容有 一定量的 红糖 。 均匀喷 洒在原料堆上 , 并搅拌均 匀 。当原料堆发出曲香味 , 表面布满白色菌丝时即 可。 1.3 田间试验设计
(2) 每年 在冬 小麦 种植 前 取土 壤 样品 (0 — 20cm 土层), 分析其有 机质 、 全氮 、 容重 、 pH 值 及碱解氮的含量 。测定方法都选用常规方法 。
2 结果分析
2.1 生物有机肥对作物生长的效应 叶面积指数 (LAI) 的大小 , 是评价群体植株
光合性能的重要指标之一 。玉米群体只有合理的叶 面积指数动态 , 才能获得高产高效 。在生物有机肥 试验 (2001 年测定数据)中 , 各处理叶面积 指数 最大值均出现在吐丝期 , 而施用有机肥各处理由于 具有丰富的有机质和 N 、 P 、 K 等养分 , 促进了叶 片的生长 , 在到达 LAI 最大值后稳定时间较长 , 以 后缓慢下降 (图 1)。 这使得玉米在生育后 期还能 保持较大的叶面积 , 有利于子粒的建成 。处理 1 最 大叶面积指数达到 3.95 , 比处理 7 和处理 8 分别大 1 和 1.52 。
图 4 生物有机肥 试验土壤全氮变化
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处理 4 、 处理 5 、 处理 6 、 处理 7 , 处理 8 为最小 。 而且随着施用年度的延长 , 施用有机肥处理与化肥 和不施肥处理之间的全氮差距在不断的加大 。 这也 说明了有机肥具有缓释肥效的作用 。 2.2.3 生物有机肥试验土壤碱解氮含量的变化
表 1 生物有机肥试验夏 玉米拔节期干物质 积累量的差异
处理
平均值 (g/ 株)
P0.05
P0.01
1
135.8
a
A
2
126.5
b
B
3
121.5
bc
B
4
117.5
5
115.5
cd
BC
d
BC
6
112.5
7
97.0
de
BC
e
C
8
87.8
f
D
2.2 生物有机肥对土壤肥力的影响
2.2.1 生物有机肥试验土壤有机质的年际变化
理高 0.86 %, 大于不施肥将近 1 %。不同处理间主 要的差别在于归还土壤有机碳量不同所造成的 。有 机质含量的增加可以降低土壤容重 , 促进土壤结构 改良 , 增进肥力 , 建立有机质富集层 , 加强土壤抑 制返盐的能力 , 防止次生盐渍化的发生 。 盐渍土治 理和培肥过程实质是土壤有机质含量不断增加 , 有 机质质量不断提高的过程[ 6] 。
生物有机肥试验土壤碱解氮含量的变化与土壤 有机质和土壤全氮含量变化趋势是一致的 。即有机 肥处理都大于施用化肥和不施肥的处理 , 处理 1 增 加的最多 , 而处理 2 、 处理 3 和处理 4 之间差异很 小 。随着有机肥施用量的增加土壤碱解氮有增加的 趋势 。 而施用鸡粪和传统堆肥的处理同样可以增加 土壤中碱解氮的含量 (见图 5)。 2.3 不同生物有机肥处理对作物产量的影响
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