





中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (23): 4966-4978.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.23.012
吴文琪1,2(
), 焦阳1,2, 惠家祯1,2, 王绪锋1,2, 郭博森1,2, 沈玉芳2,*(
)
收稿日期:2024-11-28
接受日期:2025-02-11
出版日期:2025-12-01
发布日期:2025-12-09
通信作者:
联系方式:
吴文琪,E-mail:wwq18709915855@163.com。
基金资助:
WU WenQi1,2(
), JIAO Yang1,2, XI JiaZhen1,2, WANG XuFeng1,2, GUO BoSen1,2, SHEN YuFang2,*(
)
Received:2024-11-28
Accepted:2025-02-11
Published:2025-12-01
Online:2025-12-09
摘要:
【目的】 探究不同有机物料配施化肥对中低产田作物产量和农田土壤肥力的影响,为选择最佳的有机培肥措施提供科学依据。【方法】 以黄土高原中低产田为研究对象,于2022和2023年,连续两年进行玉米田间试验。设置秸秆还田配施化肥(SF)、生物炭配施化肥(B)、有机肥配施化肥(M)和生物有机肥配施化肥(EM)4个处理,以单施化肥(F)为对照,通过测定不同处理的玉米产量和土壤物理、化学和生物指标,采用相关性分析和主成分分析等方法建立评价指标最小数据集,并利用模糊数学法对土壤肥力进行评价。【结果】 与F处理相比,SF和B处理土壤水稳性大团聚体(R>0.25)百分比显著提高了19.8%和17.8%,<0.053 mm团聚体百分比显著降低了17.2%和14.0%,土壤水分显著提高了7.6%和13.0%。M和EM处理同样提高了土壤水稳性大团聚体和表层土壤水分,但差异不显著。有机物料配施化肥提高了土壤团聚体的几何平均直径和平均重量直径,其中SF处理显著高于F处理,但与B、M处理差异不显著。与F处理相比,不同有机物料处理土壤有机质和土壤有效磷含量分别显著提高了16.1%—28.5%和23.1%—195.4%;SF处理的可溶性有机碳和M处理的可溶性有机氮含量增加最显著。EM处理的土壤微生物量碳、微生物量磷含量和M处理的微生物量氮含量最高,分别较F处理显著增加了36.9%、216.4%和63.3%。与F处理相比,SF、M、EM处理的土壤β-葡萄糖苷酶、N-乙酰葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性分别显著提高了13.3%—57.0%、21.4%—22.0%和24.3%—35.1%,B处理的β-葡萄糖苷酶活性显著增加,但N-乙酰葡萄糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性增加不显著;土壤总体酶活性(TEI)表现为EM>M>SF>B>F处理,其中EM处理显著高于SF、B和F处理。化肥配施有机物料通过改善土壤团聚体结构、提升土壤有机质及养分含量、增强土壤酶活性,从而提高了土壤肥力指数(IFI),提升幅度在0.6%—36.9%,其中EM、M和B处理增加显著。试验两年化肥配施有机肥和生物有机肥玉米产量较单施化肥显著提高了13.4%—18.5%,且显著高于秸秆配施化肥处理。【结论】 有机物料配施化肥能够改善土壤结构、提高土壤肥力,从而增加玉米产量,其中有机肥和生物有机肥配施化肥的效果最好。
吴文琪, 焦阳, 惠家祯, 王绪锋, 郭博森, 沈玉芳. 不同有机物料配施化肥对土壤肥力和玉米产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(23): 4966-4978.
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表2
不同处理对土壤物理性质的影响"
| 处理 Treatment | 容重 BD (g·cm-3) | 总孔隙度 SP (%) | 土壤水分 SWC (%) | >0.25 mm团聚体百分比 R>0.25 (%) | <0.053团聚体百分比 R<0.053 (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| F | 1.35±0.08a | 49.14±2.95a | 18.45±0.36c | 36.68±3.20b | 46.86±1.34a |
| SF | 1.35±0.07a | 49.20±3.06a | 19.86±0.94ab | 43.96±3.01a | 38.79±0.46c |
| B | 1.30±0.03a | 50.84±1.12a | 20.84±0.02a | 43.21±3.18a | 40.30±4.58bc |
| M | 1.33±0.07a | 49.73±2.83a | 19.02±0.41bc | 39.23±2.84ab | 45.60±3.91ab |
| EM | 1.30±0.02a | 50.89±0.56a | 19.37±0.58bc | 37.19±1.14b | 42.61±1.55abc |
表3
不同处理对土壤化学性质的影响"
| 处理 Treatment | pH | 土壤有机质 SOM (g·kg-1) | 全氮 TN (g·kg-1) | 全磷 TP (g·kg-1) | 硝态氮 NO3--N (mg·kg-1) | 有效磷 Olsen-P (mg·kg-1) | 可溶性有机碳DOC (mg·kg-1) | 可溶性有机氮 DON (mg·kg-1) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| F | 8.07±0.03a | 10.50±0.56c | 0.49±0.06a | 0.61±0.05a | 7.88±0.51a | 5.27±0.45e | 30.13±1.84c | 20.68±0.95c |
| SF | 8.10±0.03a | 12.19±0.43b | 0.53±0.02a | 0.62±0.01a | 6.98±0.31b | 6.49±0.20d | 39.39±0.33a | 24.28±2.82bc |
| B | 8.00±0.03a | 13.49±0.53a | 0.52±0.02a | 0.63±0.03a | 7.05±0.53ab | 11.79±0.58c | 36.68±0.72a | 23.27±2.61bc |
| M | 8.02±0.06a | 12.51±0.72ab | 0.55±0.05a | 0.62±0.05a | 7.85±0.47a | 14.04±0.72b | 35.62±4.35ab | 28.73±1.22a |
| EM | 8.07±0.03a | 13.48±0.36a | 0.54±0.02a | 0.64±0.02a | 7.83±0.27a | 15.57±0.51a | 32.41±0.88bc | 24.99±2.50b |
表4
土壤肥力指标主成分分析"
| 指标 Index | 主成分Principal component | 公因子方差 Common factor variance | ||
|---|---|---|---|---|
| PC1 | PC2 | PC3 | ||
| 硝态氮 NO3--N | 0.380 | 0.216 | 0.691 | 0.669 |
| 可溶性有机氮DON | 0.745 | 0.421 | -0.272 | 0.807 |
| 有效磷 Olsen-P | 0.864 | -0.310 | 0.099 | 0.853 |
| 微生物量碳 MBC | 0.932 | -0.327 | 0.013 | 0.975 |
| 微生物量氮 MBN | 0.836 | 0.432 | -0.193 | 0.922 |
| 微生物量磷 MBP | 0.791 | -0.480 | 0.252 | 0.920 |
| 碳获取酶活性 Carbon-acquiring enzyme, CAE | 0.900 | -0.353 | 0.075 | 0.941 |
| 氮获取酶活性 Nitrogen-acquiring enzyme, NAE | 0.745 | 0.387 | -0.397 | 0.862 |
| 磷获取酶活性 Phosphorus-acquiring enzyme, PAE | 0.032 | 0.552 | 0.692 | 0.784 |
| 总体酶活性参数 TEI | 0.928 | 0.224 | 0.011 | 0.912 |
| 特征值 Eigenvalue | 5.867 | 1.473 | 1.304 | |
| 方差贡献率 Variance contribution rate (%) | 58.670 | 14.733 | 13.042 | |
| 累积贡献率 Cumulative contribution rate (%) | 58.670 | 73.403 | 86.444 | |
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