腐植酸与氮肥配施对土壤理化性质的影响

试验于2014 年在河南省焦作市博爱县孝敬镇坞庄村进行，采取田间定位。该地区属豫北平原区，土壤为潮土，属冲积洪积物，质地肥沃水资源丰富。试验点地势平坦，试验前0~20 cm 土壤理化性状见表 1。

试验田设在永久性耕地上，设6 个处理，即：（1）不施氮肥即单施磷钾肥(T1)；（2）常规施肥即单施无机化肥氮磷钾(T2)；（3）单施腐植酸(HA) 3000 kg/hm² (T3)；（4）常规施肥+腐植酸(HA) 3000 kg/hm² (T4)；（5）常规施肥减氮15%+腐植酸(HA) 3000 kg/hm² (T5)；（6）常规施肥减氮30%+腐植酸(HA) 3000 kg/hm² (T6)。试验采取随机区组排列，3 次重复，小区面积6 m×8 m=48 m²，同时设置保护行和观察走道。供试冬小麦品种为‘周麦16’，夏玉米品种为‘豫安3 号’，分别由河南天存种业有限公司和河南平安种业有限公司提供。供试肥料：氮肥为尿素（含N 46%），磷肥为过磷酸钙（含P₂O₅ 12%），钾肥为氯化钾（含K₂O 60%）。试验中所使用的腐植酸（pH 4.74，有机质为80.92%，全氮为0.76%，全磷为0.38%，全钾为0.23%）均由南阳市沃泰肥业有限公司提供。

试验所有处理除了T3 处理（单施腐植酸）外，其他所有处理(T1、T2、T4、T5、T6)全生育期磷肥和钾肥均用做基肥一次性施入。其中T2、T4、T5、T6 处理的氮肥均采用基追配合的模式：（1）冬小麦季：50%氮肥做基肥，剩余50%氮肥于冬小麦拔节期追施。腐植酸为粉状、撒施，用做基肥一次性施入。所有处理的种植密度及其他水肥管理措施按照当地冬小麦生产技术规程进行。（2）夏玉米季：30%氮肥做基肥，剩余70%氮肥于夏玉米拔节期追施。腐植酸用做基肥一次性施入。所有处理的种植密度及其他水肥管理措施按照当地夏玉米栽培的管理方法进行。出苗后3 叶间苗、5 叶定苗，在夏玉米大喇叭口期用杀螟丹颗粒剂丢心，防治夏玉米螟和后期蚜虫；在夏玉米完熟期收获。

每年夏玉米收获后冬小麦播种前，每个小区采用“S”法采集耕层土壤样品(0~20 cm)，将样品风干后过1 mm 和0.25 mm 筛备用，然后测定土壤理化性状。采用常规的分析方法进行测定土壤容重、土壤有机质、土壤碱解氮、土壤速效磷、土壤速效钾和土壤pH值。

试验数据的整理和作图均采用Microsoft office 2003，使用SPASS 19.0 软件对数据进行统计分析。

由图1 可以看出，各处理土壤容重的变化趋势为：腐植酸与氮肥配施处理低于常规施肥处理，常规施肥处理低于单施磷钾肥处理，且各处理的土壤容重均明显低于试前土壤(1.32 g/cm³)，较试前土壤降低了0.025~0.14 g/cm³。配施腐植酸的T4、T5 和T6 处理的土壤容重分别较常规施肥T2 处理降低了2.78%、6.35%和1.98%，较单施磷钾肥的T1 处理降低5.41%、8.88%和4.63%，较单施腐植酸的T3 处理降低2.00%、5.60%和1.20%；常规施肥配施腐植酸或减氮配施腐植酸处理间对土壤容重的影响有差异，以T5 处理的效果最佳，T5 处理的土壤容重分别较T4 和T6 处理分别降低了3.67%和4.45%，处理间差异达显著水平(P<0.05)。

从图2 可以看出，各处理土壤有机质含量的变化趋势为：施用腐植酸处理明显高于未施用腐植酸处理的，腐植酸与氮肥配施处理高于常规施肥处理，常规施肥处理高于单施磷钾肥处理，且各处理的土壤有机质含量均明显高于试前土壤(18.08 g/kg)，较试前土壤高0.01~0.22 g/kg。配施腐植酸的T4、T5 和T6 处理土壤有机质含量分别较常规施肥T2 处理高0.63%、0.44%和0.38%，较单施磷钾肥的T1 处理高1.00%、1.19%和0.94%，较单施腐植酸的T3 处理高0.082%、0.27%和0.027%；常规施肥配施腐植酸或减氮配施腐植酸处理间对土壤有机质的影响有差异，以T5 处理的效果最佳，T5 处理的土壤有机质含量分别较T4 和T6 处理高0.19%和0.25%。

从图3 中可以看出，各处理的土壤全氮和碱解氮含量的变化趋势均表现为：腐植酸与氮肥配施处理高于常规施肥处理，常规施肥处理高于单施磷钾肥处理，且各处理的土壤全氮和碱解氮含量（除单施磷钾肥和单施腐植酸处理外）均明显高于试前土壤（全氮：1.55 g/kg，碱解氮：126.81 mg/kg），较试前土壤高0.02~0.11 g/kg、0.19~2.93 mg/kg。配施腐植酸的T4、T5 和T6 处理土壤全氮和碱解氮含量分别较常规施肥T2 处理高0.96%和1.00%、5.41%和2.16%、3.50%和0.90%，且碱解氮含量之间的差异达显著水平(P<0.05)；较单施磷钾肥的T1 处理高12.81%和7.27%、17.79%和8.49%、15.66%和7.16%，且差异达显著水平(P<0.05)；较单施腐植酸的T3 处理高6.73%和3.26%、11.44%和4.44%、9.43%和3.16%，且差异达显著水平(P<0.05)；常规施肥配施腐植酸或减氮配施腐植酸处理间对土壤全氮和碱解氮的影响有差异，以T5 处理的效果最佳，T5 处理的土壤全氮和碱解氮含量分别较T4 和T6 处理高1.14%和4.12%、1.24%和1.85%，且T5 处理与T4 和T6 处理碱解氮含量之间的差异达显著水平(P<0.05)。

由图4 可以看出，各处理土壤有效磷含量的变化趋势为：腐植酸与氮肥配施处理高于常规施肥处理，常规施肥处理高于单施磷钾肥处理，且除单施腐植酸处理的土壤有效磷含量显著低于试前土壤外，其他处理的土壤有效磷含量均高于试前土壤(32.56 mg/kg)，较试前土壤提高了0.01~2.72 mg/kg。配施腐植酸的T4、T5 和T6 处理土壤有效磷含量分别较常规施肥T2 处理高1.41%、4.66%和1.79%；较单施磷钾肥的T1 处理高4.97%、8.34%和5.37%，且差异均达显著水平(P<0.05)；较单施腐植酸的T3 处理高17.43%、21.19%和17.88%，且差异均达显著水平(P<0.05)；常规施肥配施腐植酸或减氮配施腐植酸处理间对土壤有效磷的影响有差异，以T5 处理的效果最佳，T5 处理的土壤有效磷含量分别较T4 和T6 处理高3.20%和2.81%，且T5 处理与T4 处理间的差异达显著水平(P<0.05)。

由图5 可以看出，各处理土壤速效钾含量的变化趋势为：腐植酸与氮肥配施处理高于常规施肥处理，常规施肥处理高于单施磷钾肥处理，除单施腐植酸处理的土壤速效钾含量显著低于试前土壤外，其他处理的土壤速效钾含量均高于试前土壤(164.63 mg/kg)，较试前土壤高1.32~4.34 mg/kg。配施腐植酸的T4、T5 和T6 处理土壤速效钾含量分别较常规施肥T2 处理高0.23%、1.65%和0.21%；较单施磷钾肥的T1 处理高0.40%、1.82%和0.38%；较单施腐植酸的T3 处理高3.07%、4.52%和3.05%，且差异均达显著水平(P<0.05)；常规施肥配施腐植酸或减氮配施腐植酸处理间对土壤速效钾的影响有差异，以T5 处理的效果最佳，T5 处理的土壤速效钾含量分别较T4 和T6 处理高1.41%和1.43%，且T5 处理与T4 处理间的差异达显著水平(P<0.05)。

从图2~6 中可以看出，施用腐植酸之后，土壤的pH 值发生了较大变化，各处理的土壤pH 值变化趋势为：单施磷钾肥处理高于常规施肥处理，常规施肥高于腐植酸与氮肥配施处理，除单施磷钾肥处理的土壤pH 值稍微升高外，其他处理的土壤pH值均低于试前土壤(pH 8.20)，较试前土壤降低了0.20~0.70 个pH 单位。配施腐植酸的T4、T5 和T6 处理土壤pH值分别较常规施肥T2 处理低3.75%、5.00%和3.13%；较单施磷钾肥的T1 处理低7.78%、8.98%和7.19%，且差异均达显著水平(P<0.05)；较单施腐植酸的T3 处理低1.91%、3.18%和1.27%；常规施肥配施腐植酸或减氮配施腐植酸处理间对土壤pH 值的影响有差异，以T5 处理的效果最佳，T5 处理的土壤pH 值分别较T4 和T6 处理降低了1.30%和1.94%。

土壤理化性状是判断土壤肥力高低的重要指标，对耕地质量具有重要影响。土壤容重是土壤物理性质的重要指标之一。土壤容重与土壤质地、土壤有机质含量、土壤结构状况以及耕作栽培管理水平有密切关系。土壤容重越小土壤愈松，通透性越好，愈利于耕作。丁砚民通过在盐碱湿地利用风化煤的研究指出，施用风化煤可有效增加土壤的孔隙度，降低土壤容重，提高微生物的生化活性，进而改善土壤的物理性质。赵东彦等研究显示，风化煤腐植酸与夏玉米秸秆配施可以有效改善土壤的物理性质，有利于土壤微团粒结构的形成，对土壤容重有重要影响。本研究结果显示，施用腐植酸可以有效降低土壤容重，增加土壤孔隙度，改善土壤物理性质。其中，以腐植酸与氮配施最优，其次依次分别为单施腐植酸、单施化肥氮磷钾和不施氮肥。其中，其中以T5 即常规施肥减氮15%+腐植酸处理的土壤容重最低，两年的土壤容重平均值较试前降低的最大幅度可达0.14 g/cm³。这与上述研究结果一致。

农田的土壤化学性质主要受肥料类型、耕作方式、种植方式和施肥方式的影响。土壤有机质是土壤微生物和农作物所需营养元素的源泉，是一种“全量”营养物质，对土壤理化性状、土壤的保水保肥性能以及土壤的通透性等均有较大影响。因此，土壤有机质的高低是评价土壤肥力高低的最重要的指标。而农田土壤有机质的大小，除受自然因素的影响外，更重要的受到认为因素即施肥因素的影响。有研究显示，腐植酸施入土壤后，能有效提升土壤速效养分的含量，对土壤的培肥均有重要作用，尤其是对土壤速效氮、速效磷和速效钾含量有效较大。这可能是由于腐植酸富含各类官能团，能与土壤中的铵离子、磷离子和钾离子结合，形成络合物，减少土壤速效氮的损失，抑制土壤对磷和钾的固定，能使土壤释放出更多的固定态磷和钾，进而提高土壤速效氮、有效磷和速效钾的含量。段学军等的研究显示，风化煤与尿素、夏玉米秸秆配施，能不同程度地促进土壤的生物量碳的活性，且其相互激发的效应较为明显。周鑫斌等研究指出，单施风化煤对土壤生物量碳的影响效果不明显，甚至还低于单施尿素处理，而风化煤与夏玉米秸秆的配施较优，二者的激发效应明显。

本研究显示，施用腐植酸可以有效提升土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的含量，其中，腐植酸与氮肥配施优于单施化肥氮磷钾，单施化肥氮磷钾又优于单施磷钾肥。单施腐植酸能增加土壤有机质的含量，但是不利于土壤的碱解氮、有效磷和速效钾的含量的提升，这与周鑫斌等研究一致，这可能是由于腐植酸本身含有机质含量较高，而缺失氮磷钾元素的所致。腐植酸必须与氮肥配施才能发挥效用，其中，以腐植酸+化肥减氮15%的T5 处理最佳，这与以上述研究较为相似。

施入土壤中的肥料氮素对土壤含氮量的影响主要决定于其在土壤中的净残留量。在本研究的常规施肥条件下，土壤全氮和碱解氮含量增加不明显，说明在小麦-玉米轮作制度下，本研究中的常规施肥能维持或提升土壤的氮素肥力水平。而不施氮肥的T1 处理和单施腐植酸的T3 处理土壤中全氮和碱解氮含量较低，均低于试前土壤，说明不施氮肥，由于作物收获后携带和氮素转化，引起土壤中氮素含量降低。而腐植酸与氮肥结合施用能明显提高土壤的全氮和碱解氮含量，在土壤中有明显的净残留，有助于土壤氮素的累积，但是，与腐植酸配施的氮肥需要一个适宜量。

腐植酸与化肥配施能提升土壤磷的有效性，其原因可能是由于腐植酸中含有多种官能团可与磷形成络合物，可减少磷的固定，并加速了无机磷的溶解。而施磷肥的单施化肥氮磷钾处理和单施磷钾肥处理，由于两年连续施磷，磷的移动性较小，能使耕层土壤中的磷维持较高的水平。

土壤pH 值用来表示土壤的酸碱度，是土壤重要的基本性质之一，其对土壤的酸化状况能直观进行反应。土壤pH 值对土壤中的一系列肥力性质具有深刻影响。另外，各种作物的生长都有其最适宜的酸碱度范围，土壤pH 值对作物的生长发育具有直接和间接地作用。本研究显示，施用腐植酸可以有效调节土壤的pH 值，使土壤pH 值向中性方向发展，有益于土壤微生物生长，并激发其活性，使土壤pH 值更有利于作物的生长发育。腐植酸具有调节土壤pH 值作用，但以腐植酸+氮肥处理最优，这可能是由于腐植酸富含的多种官能团，化肥与腐植酸结合后，能促进腐植酸释放酸性离子有关，使腐植酸具有对土壤起缓冲性能的作用。腐植酸与氮肥结合施用才能有效提高土壤的有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，有效改善土壤的酸碱性，这可能是与腐植酸富含多种官能团有关。至于腐植酸为何必须与氮肥配施才能发挥作用的机理还需要进一步的研究。