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不同商品有机肥大量及中微量养分释放规律研究

陈爽 李先平 章志航 王悦 郑灵韵 曹锐 陆际羽 李辉信

陈 爽, 李先平, 章志航, 王 悦, 郑灵韵, 曹 锐, 陆际羽, 李辉信. 不同商品有机肥大量及中微量养分释放规律研究[J]. 土壤通报, 2022, 53(4): 882 − 889 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021120702
引用本文: 陈 爽, 李先平, 章志航, 王 悦, 郑灵韵, 曹 锐, 陆际羽, 李辉信. 不同商品有机肥大量及中微量养分释放规律研究[J]. 土壤通报, 2022, 53(4): 882 − 889 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021120702
CHEN Shuang, LI Xian-ping, ZHANG Zhi-hang, WANG Yue, ZHENG Ling-yun, CAO Rui, LU Ji-yu, LI Hui-xin. Comparison of the Releasing Patterns of Nutrients from Different Commercial Organic Fertilizers[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(4): 882 − 889 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021120702
Citation: CHEN Shuang, LI Xian-ping, ZHANG Zhi-hang, WANG Yue, ZHENG Ling-yun, CAO Rui, LU Ji-yu, LI Hui-xin. Comparison of the Releasing Patterns of Nutrients from Different Commercial Organic Fertilizers[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2022, 53(4): 882 − 889 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021120702

不同商品有机肥大量及中微量养分释放规律研究

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2021120702
基金项目: 国家重点研发计划(2016YFD0200106)和山东省重点研发计划(2019JZZY020614)资助
详细信息
    作者简介:

    陈爽:陈 爽(1997−),女,山东曹县人,硕士研究生,从事盐碱地改良的应用研究。E-mail: 2019103071@njau.edu.cn

    通讯作者:

    E-mail: xianpingli@njau.edu.cn

  • 中图分类号: S14-33

Comparison of the Releasing Patterns of Nutrients from Different Commercial Organic Fertilizers

Funds: National Key R&D Program of China (2016YFD0200106); National Key R&D Program of Shandong Province (2019JZZY020614)
  • 摘要:   目的  探讨不同有机肥中多种养分的释放规律,有利于合理利用有机肥资源和培肥土壤。  方法  本研究采用恒温静水培养法,研究了以牛粪(COM)、猪粪(PM)、鸡粪(CHM)、秸秆(SC)和中药渣(CMR)为主要原料制作的5种商品有机肥以及生物质炭(BC)共6种有机物料的大量和中微量养分释放规律。并通过Langmuir方程拟合养分释放曲线。  结果  各处理在静水中养分的释放速率具有阶段性,整体表现为前期快、后期慢。培养至28 d时,CHM和BC中的氮累积释放率较高,分别为75%和58%;各处理的速效磷累积释放率较低,只有20% ~ 30%;速效钾的累积释放率普遍较高(54% ~ 91%),其中CHM最高。各处理的中微量元素释放差异明显。BC处理同时具有最高的Mg和Mn累积释放量,CHM处理下的Cu、Zn和B累积释放量显著高于其他处理,而COM处理下的Ca累积释放量是所有处理中最高的。Langmuir方程能较好地拟合养分释放曲线(预测值与观测值显著正相关性;P < 0.05),拟合结果进一步证实了上述养分释放规律。  结论  有机肥种类影响不同养分的释放,CHM是较好的培肥选择,针对特定的养分需求,需要选择合适的有机物料,研究结果可为土壤培肥选择合适的有机肥料提供参考。
  • 表  1  有机物料基础理化性质

    Table  1.   Physicochemical properties of the tested organic materials

    有机物料
    Organic material
    初始状态
    Initial state
    物理粉碎
    Physical crushing
    酸碱度
    pH
    有机质
    Organic matter
    (g kg−1)
    全氮
    Total N
    (g kg−1)
    全磷
    Total P
    (g kg−1)
    全钾
    Total K
    (g kg−1)
    COM 块状 7.69 ± 0.00 266.13 ± 15.61 17.29 ± 0.52 9.35 ± 0.15 22.97 ± 0.06
    PM 块状 7.86 ± 0.01 256.74 ± 21.56 15.90 ± 0.25 13.67 ± 0.24 24.37 ± 0.34
    CHM 块状 7.51 ± 0.06 364.24 ± 1.75 12.62 ± 0.26 11.32 ± 0.25 16.10 ± 0.56
    CMR 细碎块状 8.12 ± 0.01 652.54 ± 13.36 33.02 ± 0.47 6.37 ± 0.04 6.98 ± 0.01
    SC 颗粒状 7.68 ± 0.00 252.97 ± 11.38 13.67 ± 0.11 10.39 ± 0.16 37.56 ± 0.56
    BC 粉状 9.54 ± 0.02 895.20 ± 8.53 6.34 ± 0.10 1.85 ± 0.06 17.02 ± 0.13
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    表  2  不同有机物料中溶解性总氮、速效磷和速效钾的累积释放量

    Table  2.   Cumulative release amounts of total dissolved nitrogen, available phosphorus and available potassium from different organic materials

    养分
    Nutrient
    有机物料
    Organic
    material
    累积释放量
    Cumulative release amount
    1 d3 d5 d7 d14 d21 d28 d
    TDN
    (mg g−1
    COM 3.18 ± 0.33 a 3.92 ± 0.55 b 4.12 ± 0.55 c 4.38 ± 0.55 c 4.66 ± 0.59 c 4.90 ± 0.60 c 5.18 ± 0.59 c
    PM 1.52 ± 0.44 b 2.01 ± 0.38 c 2.22 ± 0.38 d 2.44 ± 0.37 d 2.69 ± 0.37 d 2.93 ± 0.38 d 3.27 ± 0.39 e
    CHM 3.01 ± 1.06 a 4.95 ± 0.66 a 6.08 ± 0.59 a 7.17 ± 0.51 a 8.03 ± 0.54 a 8.73 ± 0.59 a 9.48 ± 0.62 a
    SC 3.19 ± 0.34 a 4.49 ± 0.46 ab 5.00 ± 0.47 b 5.36 ± 0.50 b 5.69 ± 0.52 b 5.95 ± 0.51 b 6.29 ± 0.52 b
    CMR 0.59 ± 0.13 c 1.02 ± 0.11 d 1.71 ± 0.13 de 2.34 ± 0.21 d 2.92 ± 0.22 d 3.58 ± 0.17 d 4.36 ± 0.16 d
    BC 0.56 ± 0.26 c 0.97 ± 0.26 d 1.28 ± 0.25 e 1.91 ± 0.23 d 2.44 ± 0.27 d 3.03 ± 0.27 d 3.66 ± 0.26 e
    AP
    (mg kg−1
    COM 64.82 ± 4.58 b 123.55 ± 6.79 c 169.87 ± 8.38 c 213.74 ± 12.56 c 296.10 ± 5.12 c 360.91 ± 13.16 c 471.72 ± 15.62 c
    PM 120.93 ± 11.10 b 310.64 ± 18.11 b 480.97 ± 21.42 b 608.95 ± 35.20 b 813.40 ± 35.77 b 1009.78 ± 40.66 b 1292.45 ± 35.38 b
    CHM 727.63 ± 175.45 a 1688.18 ± 135.01 a 2281.96 ± 171.95 a 2643.23 ± 149.08 a 2973.44 ± 140.73 a 3168.45 ± 129.62 a 3413.06 ± 151.40 a
    SC 81.22 ± 4.00 b 133.73 ± 8.57 c 188.76 ± 11.68 c 248.30 ± 10.43 c 323.16 ± 21.59 c 381.69 ± 29.61 c 499.23 ± 27.57 c
    CMR 5.04 ± 0.75 b 9.07 ± 0.67 d 17.90 ± 1.57 d 31.90 ± 1.92 d 48.33 ± 2.79 d 65.89 ± 2.87 d 84.90 ± 3.54 e
    BC 29.03 ± 8.79 b 65.81 ± 13.73 cd 118.89 ± 10.91 cd 165.88 ± 9.52 c 244.93 ± 18.12 c 303.26 ± 30.00 c 365.50 ± 31.58 d
    AK
    (mg g−1
    COM 11.83 ± 0.14 b 15.64 ± 0.13 b 16.31 ± 0.36 b 16.71 ± 0.41 b 17.05 ± 0.45 b 17.34 ± 0.47 b 17.53 ± 0.47 b
    PM 10.91 ± 2.06 b 13.33 ± 1.96 c 14.09 ± 1.97 c 14.59 ± 1.99 c 15.04 ± 1.99 c 15.31 ± 2.03 c 15.51 ± 2.03 c
    CHM 8.50 ± 1.03 c 11.49 ± 1.19 c 12.72 ± 1.34 c 13.53 ± 1.35 c 14.14 ± 1.37 c 14.54 ± 1.37 c 14.77 ± 1.37 c
    SC 14.36 ± 1.77 a 17.87 ± 1.97 a 18.79 ± 1.96 a 19.28 ± 1.97 a 19.72 ± 2.00 a 20.12 ± 1.99 a 20.45 ± 1.96 a
    CMR 3.04 ± 0.21 d 3.91 ± 0.23 e 4.41 ± 0.20 e 4.67 ± 0.19 e 4.87 ± 0.20 e 5.03 ± 0.19 e 5.12 ± 0.18 e
    BC 6.99 ± 0.29 c 8.67 ± 0.45 d 9.07 ± 0.42 d 9.32 ± 0.48 d 9.69 ± 0.45 d 9.92 ± 0.47 d 10.08 ± 0.47 d
      注:同列不同字母表示差异达5%为显著水平。
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    表  3  不同有机物料中镁、钙、锰、铜、锌和硼的累积释放量

    Table  3.   Cumulative release amounts of Mg, Ca, Mn, Cu, Zn and B from different organic materials

    养分
    Nutrient
    有机物料
    Organic material
    累积释放量
    Cumulative release amount
    1 d3 d5 d7 d14 d21 d28 d
    Mg
    (mg g−1
    COM2.46 ± 0.06 b3.84 ± 0.11 b4.18 ± 0.08 b4.26 ± 0.09 b4.47 ± 0.09 b4.65 ± 0.08 b4.86 ± 0.08 b
    PM1.52 ± 0.05 c1.81 ± 0.07 d1.98 ± 0.07 d2.13 ± 0.07 d2.53 ± 0.08 d2.90 ± 0.06 d3.33 ± 0.04 d
    CHM0.36 ± 0.05 e0.60 ± 0.05 e0.78 ± 0.07 f0.92 ± 0.06 e1.19 ± 0.05 e1.54 ± 0.05 e2.07 ± 0.06 e
    SC2.29 ± 0.19 b3.08 ± 0.26 c3.40 ± 0.27 c3.57 ± 0.28 c3.82 ± 0.28 c3.99 ± 0.28 c4.17 ± 0.28 c
    CMR0.91 ± 0.18 d1.35 ± 0.16 d1.50 ± 0.16 e1.75 ± 0.16 d2.18 ± 0.18 d2.65 ± 0.20 d3.00 ± 0.19 d
    BC5.55 ± 0.73 a7.15 ± 0.73 a7.60 ± 0.67 a7.81 ± 0.67 a8.15 ± 0.70 a8.40 ± 0.72 a8.59 ± 0.73 a
    Ca
    (mg g−1
    COM5.06 ± 0.47 b10.75 ± 0.30 b11.82 ± 0.20 b12.12 ± 0.21 a12.72 ± 0.25 a13.24 ± 0.26 a13.92 ± 0.27 a
    PM1.65 ± 0.09 d1.95 ± 0.10 d2.17 ± 0.09 d2.35 ± 0.08 d2.71 ± 0.09 d3.07 ± 0.09 d3.66 ± 0.08 d
    CHM0.42 ± 0.09 c0.59 ± 0.08 c0.70 ± 0.09 c0.78 ± 0.08 e0.94 ± 0.07 e1.16 ± 0.07 e1.55 ± 0.10 e
    SC5.51 ± 0.10 a8.23 ± 0.39 a9.32 ± 0.41 a9.93 ± 0.43 b10.71 ± 0.43 b11.29 ± 0.33 b12.11 ± 0.28 b
    CMR1.48 ± 0.24 c2.04 ± 0.15 c2.34 ± 0.15 c2.70 ± 0.15 c3.39 ± 0.18 c4.18 ± 0.20 c4.86 ± 0.16 c
    BC0.35 ± 0.03 d0.52 ± 0.03 d0.66 ± 0.03 d0.78 ± 0.03 e1.04 ± 0.04 e1.35 ± 0.04 e1.65 ± 0.05 e
    Mn
    (mg kg−1
    COM3.69 ± 0.15 c6.16 ± 0.14 c6.97 ± 0.31 c7.35 ± 0.32 c7.73 ± 0.38 c8.13 ± 0.39 c9.10 ± 0.31 c
    PM0.19 ± 0.01 e0.37 ± 0.04 e0.51 ± 0.07 e0.62 ± 0.10 e0.73 ± 0.13 e0.88 ± 0.13 d1.21 ± 0.11 d
    CHM3.17 ± 0.27 cd5.31 ± 0.20 c6.44 ± 0.36 c7.03 ± 0.38 c7.66 ± 0.35 c8.46 ± 0.31 c10.42 ± 0.64 c
    SC15.06 ± 2.20 a21.56 ± 1.21 a24.98 ± 1.14 a26.68 ± 1.01 a28.07 ± 1.03 a29.60 ± 1.01 b32.55 ± 0.90 b
    CMR1.54 ± 0.55 de2.58 ± 0.63 d3.27 ± 0.64 d4.07 ± 0.65 d5.69 ± 0.73 d7.63 ± 1.03 c9.55 ± 1.07 c
    BC8.04 ± 2.14 b13.13 ± 2.47 b17.35 ± 1.64 b20.11 ± 1.55 b25.38 ± 1.09 b31.41 ± 1.56 a43.11 ± 3.38 a
    Cu
    (mg kg−1
    COM0.34 ± 0.04 de0.64 ± 0.06 cd0.87 ± 0.07 cd1.04 ± 0.07 cd1.33 ± 0.05 c1.57 ± 0.07 c1.82 ± 0.08 c
    PM1.21 ± 0.02 b2.63 ± 0.13 b3.58 ± 0.17 b4.13 ± 0.14 b4.71 ± 0.17 b5.16 ± 0.21 b5.80 ± 0.22 b
    CHM4.58 ± 0.14 a6.94 ± 0.50 a7.98 ± 0.43 a8.50 ± 0.41 a8.89 ± 0.39 a9.17 ± 0.40 a9.37 ± 0.44 a
    SC0.42 ± 0.06 cd0.62 ± 0.07 cd0.77 ± 0.11 d0.87 ± 0.13 d1.00 ± 0.13 d1.07 ± 0.12 d1.20 ± 0.13 d
    CMR0.53 ± 0.09 c0.92 ± 0.06 c1.14 ± 0.05 c1.31 ± 0.09 c1.44 ± 0.11 c1.58 ± 0.05 c1.73 ± 0.05 c
    BC0.29 ± 0.07 e0.51 ± 0.10 d0.67 ± 0.13 d0.79 ± 0.14 d0.87 ± 0.14 d0.96 ± 0.14 d1.01 ± 0.14 d
    Zn
    (mg kg−1
    COM0.55 ± 0.11 b0.82 ± 0.11 bc1.37 ± 0.17 cd1.58 ± 0.20 cd1.85 ± 0.21 cd2.23 ± 0.22 cd2.82 ± 0.27 c
    PM0.63 ± 0.16 b1.14 ± 0.16 bc2.00 ± 0.37 bc2.15 ± 0.37 bc2.34 ± 0.41 bc2.68 ± 0.49 bc3.18 ± 0.49 c
    CHM8.41 ± 1.11 a12.80 ± 0.89 a14.89 ± 1.08 a15.80 ± 1.11 a16.51 ± 1.04 a17.12 ± 1.07 a17.68 ± 1.05 a
    SC0.85 ± 0.13 b1.28 ± 0.19 b2.20 ± 0.30 b2.79 ± 0.30 b3.03 ± 0.32 b3.35 ± 0.40 b4.05 ± 0.47 b
    CMR0.38 ± 0.05 b0.77 ± 0.09 bc0.92 ± 0.09 d1.20 ± 0.12 d1.43 ± 0.10 d1.63 ± 0.11 d1.87 ± 0.10 d
    BC0.17 ± 0.02 b0.56 ± 0.09 c0.95 ± 0.09 d1.14 ± 0.09 d1.21 ± 0.09 d1.52 ± 0.09 d1.68 ± 0.09 d
    B
    (mg kg−1
    COM7.10 ± 0.43 c11.80 ± 0.58 c14.53 ± 0.48 c15.94 ± 0.56 c18.35 ± 0.46 c20.34 ± 0.45 c22.36 ± 0.53 c
    PM6.53 ± 0.33 cd10.40 ± 0.28 c13.03 ± 0.20 c14.92 ± 0.34 c17.54 ± 0.34 c19.83 ± 0.36 c22.09 ± 0.33 c
    CHM20.69 ± 3.76 a31.37 ± 3.96 a36.81 ± 4.49 a39.99 ± 4.41 a43.11 ± 4.60 a45.97 ± 4.48 a48.68 ± 4.49 a
    SC15.64 ± 1.43 b23.38 ± 2.18 b27.95 ± 2.26 b31.23 ± 2.22 b35.15 ± 2.34 b38.15 ± 2.32 b41.18 ± 2.30 b
    CMR4.07 ± 0.34 de6.82 ± 0.55 d8.13 ± 0.58 d10.34 ± 0.67 d12.49 ± 0.90 d15.15 ± 0.87 d17.39 ± 0.83 d
    BC2.64 ± 0.30 e4.79 ± 0.59 d6.68 ± 0.54 d8.14 ± 0.59 d10.07 ± 0.72 d11.72 ± 0.86 e13.39 ± 0.79 e
      注:同列不同字母表示差异达5%为显著水平。
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    表  4  有机物料主要养分累积释放量的Langmuir方程拟合参数

    Table  4.   Parameters of the fitted Langmuir equations of the cumulative release amounts of main nutrients from different organic materials

    养分
    Nutrient
    Langmuir方程
    N=a × b × t/(1 + b × t)
    牛粪
    Cow manure
    猪粪
    Pig manure
    鸡粪
    Chicken manure
    秸秆
    Straw compost
    中药渣
    Chinese medicine residue
    生物质炭
    Biochar
    TDNa4.96 ± 0.143.11 ± 0.1610.06 ± 0.326.25 ± 0.126.09 ± 0.595.25 ± 0.54
    b1.49 ± 0.310.67 ± 0.180.34 ± 0.040.93 ± 0.100.08 ± 0.020.07 ± 0.02
    r0.9480.9440.9920.9890.9910.991
    APa691 ± 94.81936 ± 2273803 ± 102672 ± 86288 ± 83648 ± 48
    b0.06 ± 0.020.06 ± 0.010.28 ± 0.030.08 ± 0.020.01 ± 0.010.04 ± 0.01
    r0.9880.9910.9960.9840.9960.998
    AKa17.83 ± 0.1015.55 ± 0.1015.03 ± 0.1420.51 ± 0.085.17 ± 0.0710.05 ± 0.08
    b2.1 ± 0.102.24 ± 0.131.22 ± 0.072.30 ± 0.091.28 ± 0.132.19 ± 0.15
    r0.9970.9950.9960.9980.9890.993
    Mga4.90 ± 0.073.11 ± 0.292.84 ± 0.554.12 ± 0.083.26 ± 0.328.56 ± 0.07
    b1.06 ± 0.090.50 ± 0.210.07 ± 0.031.10 ± 0.130.20 ± 0.061.76 ± 0.12
    r0.9920.8830.9700.9850.9630.994
    Caa14.51 ± 0.503.35 ± 0.311.64 ± 0.2612.06 ± 0.265.33 ± 0.612.16 ± 0.31
    b0.71 ± 0.130.52 ± 0.220.15 ± 0.070.75 ± 0.090.18 ± 0.060.09 ± 0.03
    r0.9790.8750.9290.9890.9580.977
    Mna8.95 ± 0.251.44 ± 0.2210.13 ± 0.6931.88 ± 0.8915.09 ± 2.5853.96 ± 9.55
    b0.70 ± 0.100.10 ± 0.040.36 ± 0.100.78 ± 0.120.05 ± 0.020.09 ± 0.03
    r0.9840.9650.9600.9810.9870.963
    Cua2.21± 0.136.38 ± 0.219.74 ± 0.061.23 ± 0.061.82 ± 0.051.11 ± 0.03
    b0.13 ± 0.020.24 ± 0.030.88 ± 0.030.37 ± 0.070.37 ± 0.070.31 ± 0.03
    r0.9930.9950.9990.9820.9820.996
    Zna3.31 ± 0.373.47 ± 0.2718.21 ± 0.174.57 ± 0.382.15 ± 0.112.02 ± 0.17
    b0.12 ± 0.040.21 ± 0.050.84 ± 0.040.17 ± 0.040.17 ± 0.020.15 ± 0.04
    r0.9740.9750.9980.9770.9920.983
    Ba23.28 ± 0.8823.60 ± 1.1949.43 ± 1.0542.18 ± 1.5320.17 ± 1.6015.93 ± 0.79
    b0.35 ± 0.050.26 ± 0.050.63 ± 0.070.45 ± 0.070.15 ± 0.030.14 ± 0.02
    r0.9890.9860.9920.9860.9840.986
      注:a为理论养分最大释放量,mg g−1(TDN, AK, Mg和Ca)或mg kg−1(AP, Mn, Cu, Zn和B);b为养分释放速率,mg g−1 d−1(TDN, AK, Mg和Ca)或mg kg−1 d−1(AP, Mn, Cu, Zn和B); r为相关系数。
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-12-28
  • 录用日期:  2022-02-17
  • 修回日期:  2022-01-10
  • 刊出日期:  2022-06-17

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