養(yǎng)豬場發(fā)酵床墊料對茶園土壤酸度的改良效果研究,農(nóng)藝學(xué)論文

養(yǎng)豬場發(fā)酵床墊料對茶園土壤酸度的改良效果研究,農(nóng)藝學(xué)論文由于茶樹的本身代謝作用、氮肥的過量施用以及環(huán)境惡化等原因，茶園土壤酸化日趨嚴(yán)重。相關(guān)調(diào)查研究表示清楚，蘇、浙、皖3省茶園最適宜茶樹生長的土壤由1990~1991年的59.4%下降到了1998年的20.3%,重慶市約有80%的茶園土壤處于不適宜茶樹生長的pH范圍,福建省寧德市茶園土壤平均pH僅為4.02,江蘇省有67%的茶園0~20cm土壤年酸化速率大于0.1個pH單位，華而不實33%的茶園土壤年酸化速率大于0.2個pH單位，50%的茶園土壤pH值低于4.隨著土壤酸化程度的加劇，營養(yǎng)元素流失加速，影響茶樹根系發(fā)育和養(yǎng)分吸收，茶樹生長受阻;同時加強土壤中重金屬活性，增加重金屬向茶葉轉(zhuǎn)移風(fēng)險,危及茶葉質(zhì)量安全。研究表示清楚，長期投入有機(jī)肥可有效控制農(nóng)田土壤酸化，節(jié)約施肥成本，提高有機(jī)肥的資源利用率.微生物發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)是近年來廣泛推廣的養(yǎng)豬技術(shù)，在微生物發(fā)酵床養(yǎng)豬經(jīng)過中，豬排泄的糞尿與墊料充分混合，實現(xiàn)了原位吸附、分解和消納，使發(fā)酵床墊料富含營養(yǎng)成分，構(gòu)成優(yōu)質(zhì)的生物基質(zhì)肥料.但關(guān)于發(fā)酵床墊料在生產(chǎn)中的應(yīng)用還少見報道.為此，設(shè)置養(yǎng)豬場發(fā)酵床墊料〔生物基質(zhì)肥料〕茶園施用長期定位試驗，以討論施用生物基質(zhì)肥料對茶園土壤酸度的改進(jìn)效果及機(jī)制，進(jìn)而為養(yǎng)豬場發(fā)酵床墊料的資源化利用和茶園酸化土壤的改進(jìn)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。1材料與方式方法1.1試驗地大概情況研究試驗地位于福建省壽寧縣武曲鎮(zhèn)國營龍虎山茶場，東經(jīng)119.57213，北緯27.23270，海拔163m,屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年均降雨量1646mm,年無霜期285d,年平均溫度19.3℃；土壤系花崗巖坡積物發(fā)育的紅壤，試驗施行前〔2008年11月〕茶園土壤基礎(chǔ)理化性狀見表1.茶樹定植于2006年冬天，品種為紫牡丹，種植密度為行距1.5m,株距0.3m.1.2試驗設(shè)計試驗采用各處理等氮量投入，設(shè)計生物基質(zhì)肥料和化肥不同配施比例，共5個處理，分別為CK:100%化肥，即完全施用化肥；M1:25%生物基質(zhì)肥料+75%化肥；M2:50%生物基質(zhì)肥料+50%化肥；M3:75%生物基質(zhì)肥料+25%化肥；M4:100%生物基質(zhì)肥料，完全施用生物基質(zhì)肥料。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，試驗開場于2008年11月〔2018年開場施基肥〕，小區(qū)面積30m2,3次重復(fù)。2018年、2018年〔茶樹幼齡期〕施氮量150kghm-2,2018年、2020年每年肥料用量為施氮量300kghm-2;CK處理磷肥〔P2O5〕每年用量150kghm-2,鉀肥〔K2O〕每年用量150kghm-2.生物基質(zhì)肥料有機(jī)碳含量〔干基，下同〕68.8%,全氮1.33%,全磷〔P2O5〕1.21%,全鉀〔K2O〕1.01%;化肥種類為尿素、硫酸鉀和過磷酸鈣。各處理中生物基質(zhì)肥料和磷肥均在每年11月下旬做為基肥一次性施用，化學(xué)氮肥和鉀肥分基肥〔占全年化肥用量40%,11月下旬〕、催芽肥〔30%,3月上旬〕、秋茶追肥〔30%,8月中下旬〕的比例結(jié)合茶樹生長與營養(yǎng)特征在距離茶行20cm處開5~10cm淺溝施用。茶園其他管理措施一致。1.3研究方式方法1.3.1土壤取樣土壤取樣時間為2020年11月〔全年茶季結(jié)束后，基肥施用前〕，分0~20cm、20~40cm兩個土層取樣；每個土壤樣品由6個樣點組成，6個樣點在小區(qū)內(nèi)隨機(jī)分布，每個樣點取4個鉆，分布于茶樹間、距離茶樹基部20、40、60cm處[14],同小區(qū)同土層土壤樣品混勻風(fēng)干過篩用于土壤性狀測定。1.3.2測試方式方法土壤有機(jī)碳采用外加熱K2Cr2O7氧化-容量法；土壤按m〔土〕∶V〔水〕=1∶2.5攪拌，復(fù)合電極測定pH值〔德國sartorius,PB-21〕；土壤交換性酸〔H+、Al3+〕用1molL-1KCl淋洗法提取，NaOH滴定法測定；土壤交換性鹽基陽離子用1molL-1醋酸銨提取，原子吸收分光光度法測定提取液中Ca2+和Mg2+含量，火焰光度法測定提取液中K+和Na+含量；土壤交換性鹽基總量采用加和法計算得出[15].土壤有效陽離子交換量〔ECEC〕采用交換性鹽基離子總量與交換性酸之和計算；鹽基飽和度為交換性鹽基離子總量與土壤有效陽離子交換量〔ECEC〕比值[16].1.3.3數(shù)據(jù)處理方式方法所有統(tǒng)計分析在DPS6.85和MicrosoftExcel2003軟件中進(jìn)行，處理間平均數(shù)的比擬采用最小顯著差數(shù)法〔LSD〕，圖表中的數(shù)據(jù)均采用平均值標(biāo)準(zhǔn)誤〔MSE〕表示，差異顯著水平為P0.05;繪圖采用MicrosoftExcel2003軟件。2結(jié)果與分析2.1對土壤有機(jī)碳含量的影響施用有機(jī)肥或與有機(jī)無機(jī)肥料配施等增加土壤有機(jī)物料投入的措施，能顯著增加土壤有機(jī)碳含量。從圖1能夠看出，連續(xù)4年配施生物基質(zhì)肥料處理提高茶園土壤有機(jī)碳含量，華而不實0~20cm土層比CK提高3.00%~22.74%,20~40cm土層提高0.99%~11.48%,提高幅度隨著生物基質(zhì)肥料施用比例的提高而提高，且上層土壤提高幅度大于下層土壤。2.2對土壤酸度的影響2.2.1對土壤pH值的影響土壤pH值是土壤溶液中H+濃度的直觀反映，表示土壤活性酸濃度的大小。從圖2能夠看出，連續(xù)4年配施生物基質(zhì)肥料處理提高茶園土壤pH值。與CK相比，0~20cm土層土壤pH值分別提高0.22〔M1〕、0.24〔M2〕、0.28〔M3〕、0.72〔M4〕個單位；20~40cm土層土壤pH值分別提高0.16〔M1〕、0.14〔M2〕、0.22〔M3〕、0.59〔M4〕個單位，提高幅度隨著生物基質(zhì)肥料施用比例的增加而增大，且上層土壤提高幅度大于下層土壤。2.2.2對土壤交換性酸的影響土壤交換性酸是交換性H+與交換性Al3+之和，其存在表示清楚土壤鹽基不飽和。改進(jìn)酸性土壤時希望中和的是交換性H+和Al3+,因而交換性酸可作為改進(jìn)酸性土壤時確定石灰施用量的重要參考指標(biāo)[15].從表2能夠看出，連續(xù)4年配施生物基質(zhì)肥料處理降低茶園土壤交換性H+、Al3+含量，其總和的交換性酸含量也隨之下降，下降幅度隨著生物基質(zhì)肥料施用比例的提高而增大。與CK相比，0~20cm土層土壤交換性酸分別下降16.01%〔M1〕、28.57%〔M2〕、40.64%〔M3〕、73.64%〔M4〕；20~40cm土層分別下降8.75%〔M1〕、12.29%〔M2〕、19.86%〔M3〕、32.15%〔M4〕。在到達(dá)動態(tài)平衡的自然條件下，酸性土壤的酸度主要由交換性Al3+引起，交換性H+所占比例較小。從表2能夠看出，各處理茶園0~20cm土層交換性Al3+占交換性酸的比例為64.49%~86.95%,20~40cm土層占88.50%~89.22%,均隨著生物基質(zhì)肥料配施比例的增加而呈逐步降低趨勢。講明在酸性土壤體系中，交換性Al3+是交換性酸的主體；配施生物基質(zhì)肥料改進(jìn)茶園土壤酸度后交換性Al3+比例有所降低。2.3對土壤交換性鹽基離子的影響交換性鹽基離子中的Ca2+、Mg2+、K+是植物生長的必需營養(yǎng)元素，它們在土壤中的含量和飽和度與植物的吸收利用有很好的相關(guān)關(guān)系[17].土壤酸化導(dǎo)致土壤交換性酸增加，交換性鹽基陽離子淋失，數(shù)量減少。配施生物基質(zhì)肥料后，酸化茶園土壤交換性酸含量相對CK均有所降低，土壤交換性鹽基離子含量增加。如表3所示，連續(xù)4年配施生物基質(zhì)肥料后，茶園土壤交換性Ca2+、Mg2+、K+、Na+等鹽基離子含量均表現(xiàn)為增加，鹽基離子總量也相應(yīng)增加。華而不實0~20cm土層土壤交換性鹽基離子總量分別比CK增加39.29%〔M1〕、75.00%〔M2〕、113.39%〔M3〕、248.21%〔M4〕；20~40cm土層分別比CK增加46.03%〔M1〕、53.97%〔M2〕、106.35%〔M3〕、301.59%〔M4〕。土壤交換性離子的有效度，與交換性離子的絕對數(shù)量有關(guān)，但與交換性離子的飽和度關(guān)系更大。由于該離子的飽和度越高，被交換解吸的時機(jī)愈多，有效度就高[17].由表3可見，連續(xù)4年配施生物基質(zhì)肥料后，茶園土壤交換性鹽基離子總量增加，土壤鹽基飽和度提高。與CK相比，0~20cm土層土壤鹽基飽和度分別增加43.90%〔M1〕、85.92%〔M2〕、128.81%〔M3〕、254.21%〔M4〕；20~40cm土層分別增加51.79%〔M1〕、61.41%〔M2〕、114.98%〔M3〕、252.95%〔M4〕。2.4土壤酸度與土壤有機(jī)碳、離子交換性能的關(guān)系分析土壤酸度與土壤有機(jī)碳、土壤鹽基離子濃度和鹽基飽和度的相關(guān)性，結(jié)果如表4所示。從表4能夠看出，配施生物基質(zhì)肥料條件下，兩個土層土壤pH與交換性酸、交換性Al3+和交換性H+均呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，華而不實與交換性Al3+的相關(guān)關(guān)系要強于交換性H+;兩個土層土壤pH與鹽基離子總量及鹽基飽和度均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，而交換性酸與鹽基離子總量及鹽基飽和度呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。在0~20cm土層，土壤pH與有機(jī)碳含量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，而在20~40cm土層相關(guān)關(guān)系不顯著。3結(jié)論與討論土壤的自然酸化及人為影響下的酸化經(jīng)過，均是土壤接受輸入華而不實的H+之后，一方面H+與土壤膠體上的鹽基陽離子發(fā)生交換反響而被吸附在土粒外表，被交換下來的鹽基陽離子隨滲漏水淋失；另一方面，土粒外表的H+又自發(fā)地與礦物晶格外表的鋁反響，迅速轉(zhuǎn)化為交換性Al3+[18].酸化土壤的改進(jìn)實際上是土壤酸化的人為逆經(jīng)過，它通過降低土壤交換性酸〔H+、Al3+〕含量，增加鹽基離子濃度，提高土壤pH.在本研究中，配施生物基質(zhì)肥料處理茶園土壤交換性酸〔H+、Al3+〕降低，土壤pH提高，講明配施生物基質(zhì)肥料可有效阻控和改進(jìn)茶園土壤酸化，是茶園較優(yōu)的施肥形式。有機(jī)肥對土壤酸度的影響與有機(jī)肥施入土壤后的行為有關(guān)，土壤pH的變化主要是通過有機(jī)物料堿性物質(zhì)的釋放以及有機(jī)陰離子礦化為CO2和水消耗質(zhì)子來實現(xiàn)的.有機(jī)物料中灰化堿的釋放直接中和土壤的酸度，鹽基離子的投入與淋失對土壤鹽基進(jìn)行補充或耗竭會影響土壤酸化的方向，當(dāng)有機(jī)物料組分Ca2+、Mg2+、K+、Na+等鹽基離子的投入量大于損失量，導(dǎo)致鹽基離子在土壤中凈累積，進(jìn)而補充了鹽基離子的緩沖庫，促進(jìn)土壤pH值提升[22].同時，有機(jī)物料中有機(jī)陰離子的脫羧作用消耗質(zhì)子〔R-CO-COO?+H+=R-CHO+CO2〕，進(jìn)而提高土壤pH.王小兵等研究表示清楚，在長期不同施肥處理下，酸化紅壤pH值的升高與土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，由于有機(jī)質(zhì)含有大量的羥基和酚羥基，解離會產(chǎn)生大量的負(fù)電荷，影響土壤交換性鋁含量。在本試驗中，配施生物基質(zhì)肥料處理土壤pH、有機(jī)碳含量、土壤鹽基離子〔Ca2+、Mg2+、K+、Na+〕含量均呈增加趨勢，鹽基離子總量增加，土壤鹽基飽和度增加。0~20cm土層土壤有機(jī)碳含量與pH值呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，而在20~40cm土層相關(guān)關(guān)系不顯著，講明有機(jī)碳〔質(zhì)〕對茶園土壤酸度的影響較為復(fù)雜，在本試驗中仍存在不確定性；土壤pH與鹽基離子總量及鹽基飽和度呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，土壤交換性酸與鹽基離子總量及鹽基飽和度呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，講明配施生物基質(zhì)肥料帶入鹽基離子提高酸化土壤的鹽基離子濃度和鹽基飽和度，降低土壤交換性酸含量是生物基質(zhì)肥料改進(jìn)茶園土壤酸度的重要原因。茶樹是喜銨態(tài)氮植物，氮肥在土壤中的硝化強度關(guān)系到茶樹的生育與茶