微生物菌肥對鹽漬化土壤夏玉米減施氮肥的效應(yīng)研究

劉全鳳，孫 一，賴德強(qiáng)，翟玉柱，李雅靜，孫月雙，張連水，孔德平*

（1.滄州市農(nóng)林科學(xué)院，河北 滄州 061001；2.滄州旺發(fā)生物技術(shù)研究所有限公司，河北 滄州 061001）

滄州地區(qū)的鹽漬化土壤肥力低、理化性狀差、養(yǎng)分不平衡[1-3]，在一定程度上限制了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。氮素是植物生長必需的大量元素之一，合理施用氮肥是提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的保障[4-7]。但是該地區(qū)氮肥施用過量的現(xiàn)象十分普遍，加大了環(huán)境污染的風(fēng)險和土壤鹽漬化的程度，導(dǎo)致生態(tài)效益下降[8-11]。近年研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌肥在低肥力和鹽漬化土壤中表現(xiàn)出了較好的效果。李翠蘭等[12]研究表明，在養(yǎng)分脅迫條件下，微生物菌劑有固氮、解磷、解鉀的作用。李蘭曉等[13]研究發(fā)現(xiàn)，施用微生物菌劑可以提高鹽堿地造林的成活率，明顯改善微生物區(qū)系。微生物菌肥具有環(huán)境友好、無污染等優(yōu)勢，在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中具有不可替代的作用[14-18]。通過微生物菌肥與無機(jī)氮肥配施，探究滄州鹽漬化地區(qū)夏玉米生產(chǎn)中微生物菌肥對減施氮肥的效果，可為鹽漬化土壤合理減施氮肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2017年在河北省滄州市青縣陳咀鄉(xiāng)旺發(fā)生物技術(shù)研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行。該地區(qū)屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，降水主要集中在6-9月（占全年降水量的80% 左右）。土壤質(zhì)地為鹽漬化中壤質(zhì)潮土。0-20 cm耕層土壤含鹽量為0.28% ，基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)13.56 g/kg、全氮1.04 g/kg、堿解氮53.44 mg/kg、速效磷27.34 mg/kg和速效鉀103.14 mg/kg，pH值 8.1。

參試玉米品種為鄭單958。無機(jī)肥料有尿素（N含量46% ）、過磷酸鈣（P2O5含量12% ）和硫酸鉀（K2O含量50% ）。微生物菌肥由滄州旺發(fā)生物技術(shù)研究所有限公司提供，該肥料為粉劑，含有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠凍樣類芽孢桿菌、光合細(xì)菌、酵母菌、放線菌等多種有益微生物，有效活菌總數(shù)逸100億個/g。釆用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計，設(shè)5個施肥處理（表1），所有肥料均一次性底施。小區(qū)面積30 m2（5 m×6 m），3次重復(fù)。玉米行距60 cm，株距25 cm，其他管理同大田常規(guī)。

表1 不同施肥處理的肥料用量 （kg/hm2）Table 1 The amount of fertilizers of different treatments

玉米收獲后，采取“S”型布點(diǎn)，每小區(qū)均選取3個樣點(diǎn)，用土鉆采集0-20cm土層的土樣，混合后裝入事先已滅菌的牛皮紙袋中，密封后帶回實(shí)驗(yàn)室，置4益冰箱中保存，備用。采用奈氏比色法[19]測定土壤脲酶活性，采用烘干殘渣法測定土壤全鹽量，采用堿解擴(kuò)散法測定土壤堿解氮含量。各小區(qū)單打單收，取1 kg籽粒樣品，烘干后計算籽粒含水量，折算其烘干產(chǎn)量。

采用Microsoft Excel 2007軟件和SPSS 17.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理下土壤脲酶活性的變化

脲酶能特異性地催化尿素水解釋放出氨和二氧化碳，具有絕對專一性?？梢杂猛寥离迕富钚员碚魍寥赖牡毓?yīng)狀況[20]。

土壤脲酶活性隨著無機(jī)氮肥用量的降低呈先升高后降低的變化趨勢；添加微生物菌肥各處理的土壤脲酶活性均顯著躍CK，其中，N2處理的土壤脲酶活性最高，與N3處理差異不顯著，但二者均顯著躍其他處理（圖1）。表明施用微生物菌肥可以明顯提高鹽漬化土壤的脲酶活性，但土壤脲酶活性還受無機(jī)氮肥用量的影響，其中，無機(jī)氮肥用量為常規(guī)施氮量的70% -80% （105-120kg/hm2）時土壤脲酶活性較高，土壤的供氮能力較強(qiáng)。

2.2 不同施肥處理下土壤全鹽量的變化

土壤全鹽量是鹽漬土壤一個非常重要的屬性，是限制作物生長的障礙因素[20]。

圖1 不同施肥處理的土壤脲酶活性Fig.1 Soil urease activity under different fertilization treatments

土壤全鹽量隨著無機(jī)氮肥用量的降低呈先降低后升高的變化趨勢；添加微生物菌肥各處理的土壤全鹽量均約CK，其中，N3處理的土壤全鹽量最低且與CK差異達(dá)到了顯著水平，而其他添加微生物菌肥處理的全鹽量與CK和N3處理差異均不顯著（圖2）。表明施用微生物菌肥可在一定程度上降低土壤的含鹽量，但土壤全鹽量還受無機(jī)氮肥用量的影響，其中，無機(jī)氮肥用量為常規(guī)施氮量的70% （105 kg/hm2）時土壤全鹽量明顯降低。

圖2 不同施肥處理的土壤全鹽量Fig.2 Soil total salt content under different fertilization treatments

2.3 不同施肥處理下土壤堿解氮含量的變化

土壤堿解氮也叫有效氮，是一個反映土壤近期內(nèi)氮素養(yǎng)分供應(yīng)狀況的指標(biāo)。

土壤堿解氮含量隨著無機(jī)氮肥用量的降低呈先升高后降低的變化趨勢；添加微生物菌肥各處理的土壤堿解氮含量均顯著躍CK，其中，N2處理的土壤堿解氮含量最高，與N3處理差異不顯著，但二者均顯著躍其他處理（圖3）。表明施用微生物菌肥可以明顯提高鹽漬化土壤的堿解氮含量，但土壤堿解氮含量還受無機(jī)氮肥用量的影響，其中，無機(jī)氮肥用量為常規(guī)施氮量的70% -80% （105-120 kg/hm2）時土壤堿解氮含量較高，土壤的供氮能力較強(qiáng)。

圖3 不同施肥處理的土壤堿解氮含量Fig.3 Soil alkali-hydrolyzed nitrogen content under different fertilization treatments

2.4 不同施肥處理下玉米產(chǎn)量的變化

玉米產(chǎn)量隨著無機(jī)氮肥用量的降低呈先升高后降低的變化趨勢；不同施肥處理的玉米產(chǎn)量順序?yàn)镹2躍N3躍N1躍CK躍N4，且兩兩處理間的差異均達(dá)到了極顯著水平（表2）。表明在施用微生物菌肥條件下，無機(jī)氮肥用量為常規(guī)施氮量的70% -90% （105-135kg/hm2）時可以明顯提高玉米產(chǎn)量，其中，無機(jī)氮肥用量為常規(guī)施氮量的80% （120kg/hm2）時玉米產(chǎn)量最高，達(dá)到了7641.75kg/hm2。

表2 不同施肥處理的玉米產(chǎn)量Table 2 Maize yield under different fertilization treatments

3 結(jié)論與討論

施用微生物菌肥能顯著提高鹽漬化土壤的脲酶活性和堿解氮含量，在一定程度上降低土壤的全鹽量，明顯提高玉米產(chǎn)量。在施用微生物菌肥的前提下，無機(jī)氮肥施用量降至常規(guī)施氮量的80% （120 kg/hm2）時，土壤脲酶活性和堿解氮含量以及玉米產(chǎn)量均達(dá)到最高，且土壤全鹽量較低。本研究結(jié)果可為鹽漬化土壤合理減施氮肥提供參考。