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膨润土和有机肥施用对秸秆覆盖还田紫色土肥力影响及经济效益分析

胡怀舟 张绪林 胡邦友 刘忠诚 张楠 王亚男 张洋

胡怀舟, 张绪林, 胡邦友, 刘忠诚, 张 楠, 王亚男, 张 洋. 膨润土和有机肥施用对秸秆覆盖还田紫色土肥力影响及经济效益分析[J]. 土壤通报, 2023, 54(2): 306 − 316 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022041101
引用本文: 胡怀舟, 张绪林, 胡邦友, 刘忠诚, 张 楠, 王亚男, 张 洋. 膨润土和有机肥施用对秸秆覆盖还田紫色土肥力影响及经济效益分析[J]. 土壤通报, 2023, 54(2): 306 − 316 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022041101
HU Huai-zhou, ZHANG Xu-lin, HU Bang-you, LIU Zhong-cheng, ZHANG Nan, WANG Ya-nan, ZHANG Yang. Effects of Bentonite and Manure on Fertility and Economic Benefit of Purple Soil under Straw Mulching[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2023, 54(2): 306 − 316 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022041101
Citation: HU Huai-zhou, ZHANG Xu-lin, HU Bang-you, LIU Zhong-cheng, ZHANG Nan, WANG Ya-nan, ZHANG Yang. Effects of Bentonite and Manure on Fertility and Economic Benefit of Purple Soil under Straw Mulching[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2023, 54(2): 306 − 316 doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022041101

膨润土和有机肥施用对秸秆覆盖还田紫色土肥力影响及经济效益分析

doi: 10.19336/j.cnki.trtb.2022041101
基金项目: 国家自然科学基金区域联合基金重点项目(U19A2048)资助
详细信息
    作者简介:

    胡怀舟(1965−),男,四川长宁人,本科,助理研究员,主要从事土壤肥力,自然免耕技术研究和推广。Email: 453832026@qq.com

    通讯作者:

    Email: zhangyang04@caas.cn

  • 中图分类号: S153

Effects of Bentonite and Manure on Fertility and Economic Benefit of Purple Soil under Straw Mulching

  • 摘要:   目的  明确施用膨润土和有机肥对紫色土秸秆还田下土壤肥力及经济效益的影响,探讨提高紫色土区秸秆还田转化效率的技术方法,实现秸秆资源的高效利用。  方法  应用田间小区试验方法并结合多元统计分析,比较玉米-油菜轮作模式下,紫色土秸秆覆盖还田时施用膨润土和有机肥对土壤肥力、作物产量及年均收益等方面的差异。  结果  施用膨润土和有机肥可分别使土壤容重降低12.31%和18.78%,土壤全量和速效氮、磷、钾含量分别增加27.42% ~ 71.39%和14.98% ~ 86.11%。同时,施用膨润土和施用有机肥对增加土壤有机碳及作物产量也具有较好的促进作用。在考虑产出-投入成本的情况下进行经济效益分析,发现施用膨润土和有机肥后玉米-油菜的年均产量当量分别提高了28.15%和28.73%,年均产值分别增加了0.31和0.81万元hm−2。通过灰色关联分析、主成分分析及聚类分析,发现土壤含水量和环境日均温差是施用膨润土和有机肥提升秸秆覆盖还田紫色土中作物产量的关键调控因子。  结论  在秸秆覆盖还田紫色土区,通过施用膨润土和有机肥可有效提高土壤有机质及养分库容,改善土壤结构,促进作物增产增收,其中以施用膨润土效果更佳。
  • 图  1  秸秆覆盖还田下施用膨润土和有机肥对油菜和玉米年均产量、产值当量及产值效益的影响

    CK,T1和T2分别表示单独秸秆覆盖还田处理,秸秆覆盖还田下施用膨润土处理和施用有机肥处理;不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0.05)。

    Figure  1.  Effects of bentonite and manure on average annual yield, output equivalent and output value benefits of rape and maize with straw mulching

    图  2  不同处理下油菜-玉米轮作系统作物均产与土壤理化指标间的聚类树

    Yield,均产量;BW,土壤容重;Por,孔隙度;DAT,日均温;DTD,日均温差;MCM,质量含水量;MCV,体积含水量;SOC,土壤有机碳;TN,全氮;TP,全磷;TK,全钾;AN,碱解氮;AP,有效磷;AK,速效钾;C/N,碳氮比;C/P,碳磷比;C/K,碳钾比;N/P,氮磷比;N/K,氮钾比;P/K,磷钾比;CK,单独秸秆覆盖还田;T1,秸秆覆盖还田下施用膨润土;T2,秸秆覆盖还田下施用有机肥。

    Figure  2.  Clustering tree between mean crop yield and soil physical and chemical indices in rape-maize rotation system under different treatments

    表  1  施用膨润土和有机肥对秸秆覆盖还田紫色土物理指标的影响

    Table  1.   Effects of bentonite and manure on physical indices of purple soil with straw mulching

    处理
    Treatment
    容重 (g cm−3)
    Bulk density
    孔隙度 (%)
    Porosity
    含水量 (%)
    Moisture content
    日均温 (℃)
    Daily average temperature
    日温差 (℃)
    Daily temperature difference
    CK 1.29 ± 0.03 a 50.01 ± 1.15 b 12.92 ± 0.31 b 29.83 ± 0.52 a 7.22 ± 0.19 a
    T1 1.05 ± 0.03 b 59.01 ± 0.68 a 15.34 ± 0.27 a 29.43 ± 0.76 a 6.78 ± 0.18 ab
    T2 1.13 ± 0.03 b 52.03 ± 1.5 b 14.87 ± 0.39 a 29.11 ± 0.42 a 6.62 ± 0.13 b
      注:CK,T1和T2分别表示单独秸秆覆盖还田处理,秸秆覆盖还田下施用膨润土处理和施用有机肥处理;不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0.05),下同。
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    表  2  施用膨润土和有机肥对秸秆覆盖还田紫色土养分含量的影响

    Table  2.   Effects of bentonite and manure on nutrient indices of purple soil with straw mulching

    处理
    Treatment
    有机碳(g kg−1
    Soil organic carbon
    全氮(g kg−1
    Total nitrogen
    全磷(g kg−1
    Total phosphorus
    全钾(g kg−1
    Total potassium
    碱解氮(mg kg−1
    Available nitrogen
    有效磷(mg kg−1
    Available phosphorus
    速效钾(mg kg−1
    Available potassium
    CK 4.81 ± 0.11 c 0.62 ± 0.01 a 0.5 ± 0.01 c 12.94 ± 0.26 c 64.94 ± 1.34 b 12.44 ± 0.32 c 90.4 ± 1.04 b
    T1 7.15 ± 0.15 b 0.78 ± 0.01 b 0.76 ± 0.02 b 20.72 ± 0.36 b 79.93 ± 1.17 a 20.63 ± 0.42 b 103.95 ± 2.7 a
    T2 7.8 ± 0.16 a 0.85 ± 0.02 c 0.82 ± 0.02 a 22.18 ± 0.58 a 83.63 ± 1.72 a 23.15 ± 0.54 a 107.38 ± 2.52 a
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    表  3  施用膨润土和有机肥对秸秆覆盖还田紫色土元素计量比的影响

    Table  3.   Effects of bentonite and manure on element metering ratio of purple soil with straw mulching

    处理
    Treatment
    碳氮比
    C/N
    碳磷比
    C/P
    碳钾比
    C/K
    氮磷比
    N/P
    氮钾比(%)
    N/K
    磷钾比(%)
    P/K
    CK 7.64 ± 0.12 c 9.44 ± 0.16 ab 0.37 ± 0.01 a 1.24 ± 0.01 a 4.79 ± 0.03 a 3.88 ± 0.03 a
    T1 8.96 ± 0.01 b 9.26 ± 0.19 b 0.34 ± 0.04 c 1.03 ± 0.02 b 3.84 ± 0.06 b 3.72 ± 0.08 b
    T2 9.31 ± 0.11 a 9.77 ± 0.18 a 0.36 ± 0.04 b 1.05 ± 0.01 b 3.83 ± 0.02 b 3.65 ± 0.06 b
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    表  4  不同处理下油菜-玉米轮作系统作物均产与土壤理化指标间的相关性

    Table  4.   Correlation between mean crop yield and soil physical and chemical indices in rape-maize rotation system under different treatments

    指标
    Index
    作物均产
    Mean crop yield
    CKT1T2
    容重 −0.742* 0.22 −0.16
    孔隙度 −0.53 0.06 −0.38
    质量含水量 −0.30 0.30 0.15
    日均温 −0.62 0.43 −0.38
    日温差 −0.32 0.63 −0.26
    有机碳 −0.06 0.01 −0.17
    全氮 −0.35 −0.705* 0.03
    全磷 0.25 0.26 0.26
    全钾 −0.07 0.11 −0.31
    碱解氮 −0.34 −0.66 0.18
    有效磷 −0.06 0.38 0.17
    速效钾 0.65 0.34 0.19
    碳氮比 −0.17 −0.51 −0.22
    碳磷比 −0.06 −0.62 0.19
    碳钾比 0.21 −0.04 0.01
    氮磷比 0.58 0.67* 0.25
    氮钾比 0.34 −0.46 −0.56
    磷钾比 −0.55 0.86** −0.08
      注:*表示显著性关系(P < 0.05),**表示极显著关系(P < 0.01)。
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    表  5  不同处理土壤理化指标与作物产量的灰色关联度

    Table  5.   Grey correlation degree between soil physical and chemical indices and crop yield in different treatments

    指标
    Index
    CKT1T2
    容重 0.817 0.821 0.825
    孔隙度 0.887 0.897 0.892
    体积水分含量 0.862 0.862 0.865
    质量含水量 0.833 0.838 0.842
    日均温 0.857 0.856 0.865
    日温差 0.825 0.827 0.832
    有机碳 0.821 0.827 0.833
    全氮 0.816 0.825 0.825
    全磷 0.816 0.825 0.825
    全钾 0.833 0.844 0.852
    碱解氮 0.909 0.931 0.935
    有效磷 0.832 0.847 0.85
    速效钾 0.953 0.975 0.974
    碳氮比 0.825 0.831 0.835
    碳磷比 0.828 0.831 0.836
    碳钾比 0.816 0.819 0.824
    氮磷比 0.817 0.822 0.825
    氮钾比 0.821 0.824 0.828
    磷钾比 0.822 0.823 0.828
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    表  6  不同处理土壤理化指标主成分的特征值和累积贡献比

    Table  6.   Eigenvalues and cumulative contribution proportions of principle components of the soil physical and chemical indices in different treatments

    处理
    Treatment
    主成分
    Principal component
    特征值
    Eigenvalue
    贡献率 (%)
    Contribution rate
    累积贡献率 (%)
    Accumulative contribution rate
    综合得分
    Comprehensive score
    CK 1 4.167 56.12 56.12 1.62
    2 2.182 27.33 83.45 1.15
    3 1.674 8.81 92.25 0.88
    T1 1 6.088 64.96 64.96 1.84
    2 2.106 20.01 84.97 1.01
    3 1.092 8.23 93.2 0.47
    T2 1 5.093 60.75 60.75 1.87
    2 1.927 25.97 86.97 1.16
    3 1.086 5.72 92.45 0.42
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-11
  • 录用日期:  2022-06-11
  • 修回日期:  2022-05-02
  • 刊出日期:  2023-04-06

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