【变废为宝】施用半分解植物残渣对大蒜和菠菜产量的改善

摘要。土壤形成的综合效应是物理、化学、生物、和人为在母质土壤原料加工的过程，加上时间、气候、母质原料、地形和生物5个因素构成的。土壤的形成和肥力活性被生活在其内的有机物细菌、真菌、草木植物和动物所决定。自然地，动植物残渣改善了土壤表面的化学物理环境，微生物和微小动物为改善土壤环境努力繁殖生长。在自然农作物生产中，通过模拟自然过程，植物残渣等有机原料可以移动添加到土壤表面，逐步分解并改变土壤的有机质。关键点是细菌微生物和土壤动物群在有机原料下改善土壤条件，依次构造高生物多样性和改善土壤特性。然而，大部分有机物通常按照传统直接与土壤混在一起进行有机物生产。在本研究中，大量有机原料植物半分解残渣被施用在土壤表层，测定对大蒜和菠菜产量的影响并与相同等量的有机残渣应用在土壤20cm深处做比较。

原料和方法。实验是在2009年松本高地常年下雨的火山灰土上构建进行的。3种实验方法：1）连续3年，半降解植物残渣堆肥施用在土壤表面，比率为0.02m³m^-2，2）第一年，同样的残渣与土壤混合施入土壤20cm深处，3）没有施用肥料的作为空白对照，都设计为3*3拉丁正方形方块。没有施肥前的土壤分析表（见表1）生物有机肥料（N-P-K=52-30-20g kg^-1）按300g/^m2施用在3种处理方式的干涸田地上。生物有机肥的发酵使用米糠、榨油机污泥和鱼粉作为原料和微生物接种菌(EM)作为发酵剂。大蒜在10月底按行距25cm，株距15cm播种，垄宽1m。菠菜在同一时间按行距5cm播种在大蒜做的垄上。残渣包括水稻植物、杂草和落叶的大量半分解植物剩余残渣。植物的生长动态通过公式gM=[1+(1-βt)EXP(-α(t-τ)]-1+ g0 (1-βt) 绘制S曲线分析,Gm表示增加的总生物量，g0表示植物的原始生物量，a表示快速增长常数，τ表示生物量增长到最大值一半的时间点，t表示生长时间（天）。叶子的颜色（叶绿素光和测定仪SPAD），记录植物的干质量和产品产量。在产物初始段顶端五分之一扩大叶子的净光合速率(PN)由Li – 6400体系确定。光合作用能力(PC),量子产率(YQ = KPC)和呼吸率(RD)使用模型PN =PC (1-e-Ki)-RD分析,K是一个常数,i为光合作用的光子通量。

结果和讨论。半降解植物残渣应用在土壤表面土层显著提高了植物的干质量和产量包括重量和大小（表2）。然而，第一年，以相同量的残渣混入20cm土壤中，大蒜和菠菜的产量均出现下降。这意味着残渣连续3年施用在土壤表层可改善土壤的肥力和土壤的性能。因此，大蒜和菠菜产量的增长可能归于应用植物残渣中释放的营养物质。将残渣混入土壤深处，营养物质也会释放给土壤，但混入土壤导致产量的减少这不是预期的正效应。尽管混入土壤和空白田地两组有很小的误差，但菠菜光合作用力、叶子大小和叶子颜色总是和产量呈现正相关的。对于大蒜种植、产量和大蒜球茎的直径叶子大小的比例可将叶子面积*P_N代替仅仅使用P_N来表示（表3）。总之，在大蒜和菠菜的种植中半降解有机原料应该施在土壤表层而不是混入土壤中。然而，更多详细的研究应该继续阐明在土壤表层应用有机物质是怎样提高土壤的生物、物理和化学性能的。