Effects of Different Raw Material Organic Fertilizers on Soil Fertility and Wax Gourd Yield

WEI Zenghui; PAN Yunzhou; WANG Yuyang; WU Zhipeng; ZHU Zhiqiang; WU Weidong

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2019.02.004

Chinese Journal of Tropical Crops >

2019 , Vol. 40 >Issue 2: 232 - 237

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2019.02.004

Crop Culture and Nutrition, Genetic Breeding

Effects of Different Raw Material Organic Fertilizers on Soil Fertility and Wax Gourd Yield

WEI Zenghui ,
PAN Yunzhou ,
WANG Yuyang ,
WU Zhipeng ,
ZHU Zhiqiang ,
WU Weidong ^,^*

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Institute of Tropical Agriculture and Forestry, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China

Received date: 2018-05-05

Request revised date: 2018-08-13

Online published: 2019-05-16

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Abstract

In this study we analyzed the nutrient contents of four commercial organic fertilizers: Mingyue seaweed (CH01), Haiteng chicken manures (HK05), Rongda soybean meal (BT03) and Botai shrimp peptides (CJ01), and investigated the effect of commercial organic fertilizers to soil fertility and wax gourd yield. The results showed that the commercial organic fertilizers with the highest organic matter and nitrogen content were seaweed and soybean meal. And chicken manures had the highest phosphorus and potassium content. After 360 days of soil incubation experiments, seaweed had the best effect on enhancing organic matter content in the studied soil; soybean meal had the best increasing of total nitrogen and available nitrogen; chicken manures had the best enhancing of available phosphorus, while chicken manures and shrimp peptides had the best increasing of available potassium. Chicken manure and seaweed were the most effective organic fertilizers for the enhancement of soil pH and CEC, respectively. Results of field experiment showed that soybean meal, seaweed and chicken manures had the best improvement of alkaline hydrolyzed nitrogen, CEC and pH, respectively, which was consistent with the results of soil incubation. However, there was no significant difference in nutrient content, pH and CEC of soil between different treatments. The application of shrimp peptides could significantly increase the yield of wax gourd, but there was no significant difference between the studied treatments and the control treatment. The ability of organic fertilizer with different raw materials to cultivate soil was affected by the basic physical and chemical properties of organic fertilizer. The effect of increasing yield related to level of organic fertilizer potassium. The application of shrimp peptides can significantly increase the yield of wax gourd. Short-term experiment cannot reflect the effect of commercial organic fertilizer for soil fertility property.

Key words： commercial organic fertilizer; nutrients content; soil fertility property; wax gourd yield

Cite this article

WEI Zenghui , PAN Yunzhou , WANG Yuyang , WU Zhipeng , ZHU Zhiqiang , WU Weidong . Effects of Different Raw Material Organic Fertilizers on Soil Fertility and Wax Gourd Yield[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2019 , 40(2) : 232 -237 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.02.004

有机肥是来源于植物或动物,经发酵腐熟的含碳有机物料^[1]。因此不同原料商品有机肥养分含量存在差异,同时商品有机肥质量参差不齐。罗文贱等^[2]抽查广东商品有机肥发现合格率为40%。梁金凤等^[3]及潘运舟等^[4]分别对京郊和海南商品有机肥质量经行调查,发现合格率分别为7.9%和7.84%,因而研究施用不同原料商品有机肥对土壤培肥作用及对冬瓜产量的影响,指导商品有机肥的合理施用,在农业生产中具有重要意义。目前已有许多文献报道施用有机肥对土壤肥力性状的影响,均得出施用有机肥能提高土壤肥力,增加土壤有机质的结论^[5,6,7]。同时施用有机肥不仅能提高土壤肥力,还能提高作物的产量及品质^[8,9]。但关于商品有机肥对土壤肥力性状及冬瓜产量影响的研究鲜有报道。故本研究采用海南4种具有代表性的不同原料商品有机肥作为供试样品,研究其对土壤肥力性状及冬瓜产量的影响。由于冬瓜的生物量较大,不易控制变量,不适宜进行盆栽试验,但通过培养试验能快速反映有机肥对土壤肥力性状的影响,因此本研究通过培养试验研究不同原料商品有机肥对土壤肥力性状的影响,进行大田验证并研究其对冬瓜产量的影响。为海南农业生产充分利用商品有机肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试4种商品有机肥：明月海藻有机肥（CH01）、海腾鸡粪有机肥（HK05）、荣达豆粕有机肥（BT03）和博泰虾肽氨基酸精制有机肥（CJ01）。风干研磨分别过2、1、0.25 mm筛,密封待用。

土培试验供试土壤：采自海南大学热带农林学院基地资环系试验地（110°19'8″E,20°3'33″N）。土壤类型为海南玄武岩砖红壤,随机选取15个点,每个点取0~20 cm土层30 kg土,将其混合。挑出肉眼可见的杂质,风干过筛（2 mm）待用。土样理化性状：有机质7.53 g/kg,全氮0.48 g/kg,碱解氮26.20 mg/kg,速效磷2.48 mg/kg,速效钾76.37 mg/kg,pH 4.39。

1.2 方法

1.2.1 培养试验共设5个处理,CH01：300 g肥+10 kg土;HK05：300 g肥+10 kg、BT03：300 g肥+10 kg;CJ01：300 g肥+10 kg;CK：0 g肥+10 kg土,设置3个重复。每天浇水保持田间持水量的70%。于样品培养的第15、40、120、180、360天采集土壤样品。采集的样品过2、1、0.15 mm筛,待用。

1.2.2 大田试验施用复合肥50 kg/667 m²为基肥,播种后施用5 kg/667 m²复合肥,播种后一个月施用5 kg/667 m²复合肥及17.5 kg/667 m²钾肥,结果期施用5 kg/667 m²复合肥。复合肥N、P₂O₅、K₂O含量均为15%。共设5个处理,处理1：CH01 445 kg/667 m²;处理2：HK05 445 kg/667 m²;处理3：BT03 445 kg/667 m²;处理4：CJ01 445 kg/ 667 m²;处理5：CK不施有机肥,设置3个重复。

冬瓜试验于海南省琼海市大路镇（19°23′15″N,110°27′9″E）进行,小区面积5 m× 3 m,共15个小区。土壤理化性状：有机质42.45 g/kg,碱解氮124.69 mg/kg,有效磷34.34 g/kg,速效钾182.54 g/kg,pH 5.02。于2015年11月种植,2016年2月采收。供试品种为兴蔬墨地龙,前茬作物为水稻。

1.2.3 测定项目及方法商品有机肥有机质采用重铬酸钾容量法,全量的氮、磷、钾的测定参考中华人民共和国农业行业标准《有机肥料》^[1]。土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、CEC参考文献[10]中的方法。

1.3 数据分析

使用Microsoft Excel 2016软件进行数据整理,GraphPad Prism 7软件作图,JMP 7软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同商品有机肥的养分含量

不同来源商品有机肥有机质含量、N、P₂O₅、K₂O含量及pH存在差异（表1）。其中有机质含量最高的为海藻（CH01）,最小的为鸡粪（HK05）,除鸡粪和虾肽没有显著差异外其余有机肥均存在显著差异。N含量各有机肥之间存在显著差异,BT03>CH01>HK05>CJ01。P₂O₅含量各有机肥之间存在显著差异,HK05>CJ01>CH01>BT03。K₂O含量最大为鸡粪（HK05）,最小为海藻（CH01）,鸡粪（HK05）与虾肽（CJ01）无显著差异,其余有机肥之间均存在显著差异。各有机肥之间总养分（N+P₂O₅+K₂O）存在显著差异,BT03>HK05>CJ01>CH01。pH值海藻（CH01）与虾肽（CJ01）没有显著差异,豆粕（BT03）与虾肽（CJ01）没有显著差异。pH值最高为海藻（CH01）。

表1 不同有机肥的养分含量及pH

Tab. 1 The nutrient content and pH of different organic fertilizers

有机肥 Organic fertilizer	有机肥种类全称 Full name of organic fertilizer	有机质 Organic matter/(g·kg^-1)	N/(g·kg^-1)	P₂O₅ /(g·kg^-1)	K₂O /(g·kg^-1)	N+P₂O₅+K₂O /%	pH
CH01	明月海藻有机肥	536.6±10.70^a	22.84±0.05^b	21.8±0.08^c	7.28±0.17^d	5.19±0.03^d	7.80±0.07^a
HK05	海腾鸡粪有机肥	259.4±11.96^c	16.44±0.27^c	57.47±1.17^a	39.51±0.49^a	11.34±0.19^b	5.7±0.03^d
BT03	荣达豆粕有机肥	498.94±1.36^b	101.57±0.07^a	16.51±0.22^d	13.22±0.01^c	13.13±0.03^a	7.10±0.06^b
CJ01	博泰虾肽氨基酸精制有机肥	268.89±4.30^c	14.02±0.07^d	38.6±0.51^b	38.58±0.48^a	9.12±0.11^c	7.40±0.01^ab

注：同列数据后不同小写字母表示不同有机肥间存在显著差异（p<0.05）。

Note: The different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different organic fertilizer (p<0.05).

2.2 土壤肥力性状及理化性质的变化

土壤有机质及氮、磷、钾的变化情况直接影响着土壤肥力状况。从图1可以看出,经过360 d的培养,各商品有机肥处理有机质含量均显著高于对照组;360 d有机质含量顺序为：CH01>BT03>HK05>CJ01>CK;有机质含量除了CJ01和CK,其余处理均在40 d呈下降趋势,在120 d呈上升趋势,CH01在30 d含量又有所下降。CJ01土壤有机质含量在180 d前呈下降趋势,之后呈上升趋势。CK在40 d后呈下降趋势。BT03处理土壤碱解氮含量显著大于其他处理;其在120 d前呈上升趋势,之后呈下降趋势。360 d土壤碱解氮含量顺序为：BT03>CH01>HK05>CJ01>CK。各处理全氮含量均高于对照组;BT03处理土壤全氮变化规律与碱解氮的变化规律一致,其土壤全氮依然显著大于其他处理。CH01在40 d前呈下降趋势,之后土壤全氮含量变化不大;40 d前HK05呈上升趋势,之后呈下降趋势,120 d后土壤全氮含量变化不大;CJ01在360 d的培养过程中,土壤全氮含量变化不大;360 d土壤全氮含量顺序为：BT03>HK05>CH01>CJ01>CK。各处理速效磷含量均显著高于CK,各处理总体呈下降趋势;CJ01在180 d土壤速效磷含量有所上升;360d土壤速效磷含量顺序为：HK05>CJ01>CH01>BT03>CK。各处理总体上呈下降趋势,BT03在120d前呈上升趋势,之后呈下降趋势;360d土壤速效钾含量顺序为：HK05>CJ01>BT03>CH01>CK;从图2A可以看出,360 d各处理土壤pH值均高于对照组,其顺序为：HK05>CH01>CJ01>BT03>CK;总体上各处理土壤pH均呈上升的趋势;HK05改良效果最好,相较于对照组土壤pH提高了2.34。从图2B可以看出,360 d各处理CEC均显著高于对照组,其顺序为：CH01>HK05>BT03>CJ01>CK;CH01处理CEC呈上升趋势;HK05处理CEC在120 d前呈下降趋势,之后呈上升趋势;BT03处理CEC在120 d前呈下降趋势,之后呈上升趋势,于180 d呈下降趋势;CJ01处理CEC在40 d前呈上升趋势,之后至120 d呈下降趋势,120~180 d为上升趋势,于180 d后呈下降趋势。

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图2 不同有机肥对土壤pH和CEC的影响

a：土壤pH;b：阳离子交换量。

Fig. 2 Effects of different organic fertilizers on soil pH and CEC

a: soil pH; b: CEC.

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图1 不同有机肥对土壤养分状况的影响

A：有机质;B：碱解氮;C：全氮;D：速效磷; E：速效钾。

Fig. 1 Effects of different organic fertilizers on soil nutrients

A: Organic matter; B: Availa

2.3 不同施肥处理土壤肥力状况及冬瓜产量

不同施肥处理土壤肥力状况如表2所示,施用有机肥相较于CK均能提高土壤有机质,碱解氮、速效磷、速效钾含量、pH及CEC。其中虾肽对土壤有机质提升效果最好;豆粕对土壤碱解氮和速效磷含量提升效果最好;海藻对土壤速效钾含量提升效果最好;鸡粪和豆粕对pH提升效果最好;海藻对土壤CEC提升效果最好。上述指标各处理之间没有显著差异。

表2 不同施肥处理对土壤养分、pH及CEC的影响

Tab. 2 Effects of different organic fertilizers on soil nutrients, pH and CEC

处理 Treatment	有机质 Organic matter/(g•kg^-1)	碱解氮 Available N/(mg•kg^-1)	速效磷 Available P/(mg•kg^-1)	速效钾 Available K/(mg•kg^-1)	pH	CEC/ (cmol•kg^-1)
CH01	42.87±1.91^a	106.93±4.25^a	23.81±2.76^a	181.38±46.35^a	4.50±0.07^a	9.57±0.28^a
HK05	42.29±0.25^a	108.33±5.99^a	20.11±3.81^a	132.64±13.13^a	4.58±0.04^a	8.38±0.88^a
BT03	42.86±1.32^a	124.08±25.91^a	26.77±6.54^a	146.40±16.31^a	4.58±0.08^a	8.40±0.65^a
CJ01	43.89±1.69^a	102.55±11.08^a	21.09±2.11^a	138.94±16.82^a	4.57±0.02^a	9.15±0.61^a
CK	41.58±1.07^a	101.33±8.20^a	24.33±3.22^a	122.87±13.62^a	4.45±0.04^a	8.98±0.31^a

	Note: The different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different treatments (p<0.05).
	注：同列数据后不同小写字母表示不同处理间存在显著差异(p<0.05)。

施用商品有机肥均能提高冬瓜产量,其效果为：CJ01>HK05>BT03>CH01>CK;各处理相较于对照组产量提高了1.09%（CH01）~21.39%（CJ01）;其中CJ01增产效果最好,与对照组存在显著差异。

3 讨论

不同来源的商品有机肥之间养分含量存在差异。植物体中含有纤维素、木质素等难分解物质,这可能是植物源有机肥有机质含量大于动物源有机肥的主要原因。豆粕氮含量在4种商品有机肥中最高,这可能与大豆蛋白质含量较高有关。海藻pH最高,鸡粪pH最低呈弱酸性。这可能与海藻盐分含量高,含有大量的碱性物质有关。畜禽粪肥养分含量受到养殖过程及收集方式的影响^[11]。红壤中的铁铝离子与磷形成复合物,且土壤固钾能力随着pH升高而增强^[12,13]。有机肥中的官能团能增强对H⁺和Al³⁺的吸附,并在矿化过程中释放碱性物质,从而提高土壤pH^[14,15]。因此在本次培养试验中土壤速效磷及速效钾含量呈下降的趋势。有机氮易于在土壤中存留^[16],含氮量较高的豆粕能显著提高土壤全氮和碱解氮含量。施用有机肥能提高土壤肥力,改良土壤理化性状^[17,18,19],本研究结果与前人研究一致。

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图3 不同商品有机肥对冬瓜产量的影响

不同小写字母表示不同处理间存在显著差异（p<0.05）。

Fig. 3 Effects of different organic fertilizers on China Wax gourd yield

The different lowercase letters indicate significant differences among different treatments (p<0.05).

本次大田试验中相较于CK施用有机肥均能提高土壤有机质和速效养分含量,改良土壤理化性状,其中豆粕处理土壤碱解氮含量最高。各商品有机肥之间养分含量和理化性质有显著差异,但各施肥处理间土壤养分和理化性状无显著差异。可能由于施用量低,导致各处理之间土壤养分含量和理化性质无显著差异。同时本次田间试验时间较短,不能体现有机肥对土壤肥力性状的影响,还需进行长期的定位试验。研究发现低量的有机肥处理,土壤碱解氮含量会下降,且不能显著提高土壤有机炭含量^[20]。有机肥肥效缓慢,需要连续施用一定的年限后,才能显著增加土壤养分含量^[21,22,23]。有机肥改善土壤物理性状,是一个长期的过程^[24]。

施用商品有机肥能提高冬瓜产量,施肥处理冬瓜产量高低顺序为虾肽>鸡粪>豆粕>海藻,与商品有机肥钾含量高低顺序基本一致。这可能与有机肥供肥特征与冬瓜营养生理是否协调有关。研究发现适量施用钾肥能延缓植株的衰老,延长光合作用功能期,且对冬瓜产量的影响K>N>P^[25,26]。氨基酸可直接被作物直接吸收利用,有利于养分的吸收转化及积累,同时增强土壤酶活性,加速养分转化^[27,28]。这可能是鸡粪钾含量高于虾肽,但增产效果不及虾肽的主要原因。

4 结论

不同来源的商品有机肥养分含量存在差异,本次研究中4种商品有机肥培肥土壤的能力受到其本身理化性质的影响。商品有机肥的增产效果与其钾含量高低有关。通过大田验证发现商品有机肥短时间内无法体现其肥效,需进行长期定位试验,虾肽有机肥对冬瓜有显著的增产效果。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

References

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1 材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

1.3 数据分析

2 结果与分析

2.1 不同商品有机肥的养分含量

表1 不同有机肥的养分含量及pH

2.2 土壤肥力性状及理化性质的变化

图2 不同有机肥对土壤pH和CEC的影响

图1 不同有机肥对土壤养分状况的影响

2.3 不同施肥处理土壤肥力状况及冬瓜产量

表2 不同施肥处理对土壤养分、pH及CEC的影响

3 讨论

图3 不同商品有机肥对冬瓜产量的影响

4 结论

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