以生物有機肥為主的綜合技術(shù)對云南黃紅壤團聚體·酶及玉米生物學(xué)性狀的影響

辛美燕 李永梅 字春光

摘要 [目的]研究不同綜合處理模式對工程擾動地玉米產(chǎn)量及其根際土壤理化性質(zhì)的影響。[方法]以馬龍縣工程擾動1年土壤和玉米為研究對象和材料，研究不同處理對工程擾動土壤養(yǎng)分、酶及其玉米生物學(xué)性狀的影響。[結(jié)果]與處理①（牛糞+全量化肥）相比，處理②（玉米秸稈還田+生物有機肥+石灰粉+地膜覆蓋+80%化肥）和處理③（綠肥還田+生物有機肥+石灰粉+地膜覆蓋+80%化肥）可使土壤的團聚結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性顯著增強，有機質(zhì)含量和CEC顯著提高，脲酶活性、過氧化氫酶活性顯著增強。[結(jié)論]不同有機肥配合石灰粉、地膜覆蓋措施、綠肥還田等綜合技術(shù)可以明顯改善云南黃紅壤供肥性能。

關(guān)鍵詞 黃紅壤;生物有機肥;耕地質(zhì)量;綜合技術(shù);酶;生物學(xué)性狀

中圖分類號 S181 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2020）03-0149-03

Abstract [Objective]The research aimed to study the effects of different integrated treatment models on the yield of maize in the engineering disturbed soil and the physical and chemical properties of rhizosphere soil.[Method] The Malong County engineering disturbed soil and corn for 1 year as research objects and materials， the effects of different treatments on the soil nutrients， enzymes and biological characteristics of the engineering disturbed soil were studied.[Result] Compared with treatment 1 （cattle manure + full quantitative fertilizer）， treatment 2 （corn straw returning + bioorganic fertilizer + lime powder + film cover + 80% fertilizer） and treatment 3 （green manure returning + bioorganic fertilizer + lime powder + film cover + 80% fertilizer） could significantly enhance the aggregation structure and stability of soil， organic matter content and CEC， urease activity and catalase activity. [Conclusion] Different organic fertilizers combined with lime powder， plastic film mulching and green manure returning can significantly improve the fertilizer supply performance of Yunnan yellow red soil.

Key words Yellow red soil;Biological organic fertilizer;Cultivated land quality;Comprehensive technology;Enzyme;Biological traits

耕地作為土地最重要的部分之一，它時刻關(guān)系著糧食安全[1-2]。耕地安全問題已經(jīng)成為了制約中華民族生存和可持續(xù)發(fā)展的基本問題，耕地質(zhì)量的提升是近年來研究的熱點問題[3-4]。生物有機肥作為提升耕地質(zhì)量的新興手段具有重要的研究價值[5]，生物有機肥富含大量有益物質(zhì)，不僅能為農(nóng)作物提供全面營養(yǎng)，而且肥效長，可增加和更新土壤有機質(zhì)，促進微生物繁殖，改善土壤理化性質(zhì)和生物活性[6]。早在2010年時在農(nóng)業(yè)部獲得產(chǎn)品登記證的生物有機肥生產(chǎn)企業(yè)達(dá)120多家，年產(chǎn)量約200多萬t，就已具備一定的生產(chǎn)規(guī)模[7-8]。

云南境內(nèi)烏蒙山地區(qū)進行了大面積的土地整治，許多零散的耕地被機械合并，這就使得耕地雖然集約化了，但原有的耕作層被機械破壞。筆者以烏蒙山區(qū)域馬龍縣舊縣工程擾動了1年的土壤和玉米為研究對象和材料，開展不同綜合措施處理試驗，通過微生物與其他途徑相結(jié)合的綜合方法來研究不同綜合處理模式對工程擾動地玉米產(chǎn)量及其根際土壤理化性質(zhì)的影響，以期為合理施肥、土壤快速培肥、提高作物產(chǎn)品質(zhì)量等提供科學(xué)依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地在云南馬龍縣，位于云南省昆明市和曲靖市之間，在其東部和東北方位與所謂的麒麟?yún)^(qū)以及沾益區(qū)相互接壤，南邊則主要與陸良和宜良縣相接，而西邊和西北邊則主要與嵩明和昆明尋甸等地相互交界。氣候類型屬于低緯高原季風(fēng)型氣候，冬春干旱，夏秋濕潤，季節(jié)干濕分明。此地域主要糧食作物有玉米、馬鈴薯等。選擇比重較大的玉米作為試驗對象。試驗地確切坐標(biāo)為103°25′40.41″E、25°22′38.90″N。試驗地前作為辣椒，土壤類型為云南黃紅壤，pH為5.12，有機質(zhì)含量為14.32 g/kg，堿解氮含量為37.1 mg/kg，速效磷含量為6.15 mg/kg，速效鉀含量為54.1 mg/kg。

1.2 試驗材料

此試驗的供試作物是玉米，玉米品種是林新4號。施用的肥料是尿素（氮含量≥46.4%）、過磷酸鈣（P2O5≥14%）、農(nóng)業(yè)用硫酸鉀（K2O≥51%）。試驗中腐熟牛糞理化性質(zhì)為pH 8.38、堿解氮68.4 mg/kg、速效磷21.54 mg/kg、速效鉀87.3 mg/kg、有機質(zhì)含量41.86 g/kg;精制有機肥由曲靖康莊肥業(yè)有限公司生產(chǎn)的，主要成分為羊糞、油枯、煙末、米糠等，pH為7.5左右，有機質(zhì)含量44.38 g/kg，總養(yǎng)分含量200 g/kg。

供試微生物菌劑組詳情為：固氮菌1號，有效活菌數(shù)≥30億/mL，接種量為每株0.5 mL;解磷菌X66，有效活菌數(shù)≥1億/mL，接種量為每株5 mL;解鉀菌BK38，有效活菌數(shù)≥338億/mL，接種量為每株0.5 mL。

石灰粉：pH為8.7，主要用來調(diào)節(jié)試驗地酸性土壤pH，同時用于一定程度上防止病蟲害。

1.3 試驗設(shè)計

此試驗開始于2018年5月，在5—10月進行，試驗地的處理模式采用隨機區(qū)組設(shè)計的方式。此試驗總共設(shè)置了3個綜合模式處理：①牛糞+全量化肥;②玉米秸稈還田+生物有機肥+石灰粉+地膜覆蓋+80%化肥;③綠肥還田+生物有機肥+石灰粉+地膜覆蓋+80%化肥。每個處理3個重復(fù)，總共9個小區(qū)，每個小區(qū)面積是50 m2，在這9個小區(qū)外面種植保護行，對小區(qū)的玉米進行生物保護。

施用化肥情況為：尿素約為458 kg/hm2，P2O5 為208 kg/hm2，K2O為187 kg/hm2。尿素則是分期施下，而普鈣和硫酸鉀播種當(dāng)天作為底肥全部一次性施下。尿素分別是在3～4葉期、10～12葉期以及抽雄期分3次施用，3次所施用的純氮養(yǎng)分比例為3∶3∶4。腐熟牛糞和有機肥作底肥施用，用量均為1 800 kg/hm2。在玉米出苗之后的7 d進行第一次微生物菌劑的施加，施加方法是將培養(yǎng)好的菌液與特定比例的水進行混合后澆灌，石灰粉用量為1 500 kg/hm2。

在玉米播種前進行土地平整，播種玉米行株距30 cm×30 cm。每個小區(qū)種植110株玉米，播種密度是按照55 500株/hm2來計算。首先將化肥和有機肥共同施入塘內(nèi)，每塘內(nèi)播種完好的玉米種子2粒，然后進行澆水，最后再進行地膜覆蓋。播種時間是2018年5月1日。

1.4 測定方法

于玉米成熟期，采集作物根際土壤樣品，土壤樣品分為兩部分，一部分放置于4 ℃冰箱內(nèi)用于測定土壤酶活性，另一部分置于陰涼處自然風(fēng)干，用于測定土壤團聚體。用環(huán)刀法測定土壤容重。脲酶采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法、過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法。玉米株高用卷尺測量、玉米莖圍用皮尺測量（測量位置在玉米果實根部往下4 cm距離）;根際土壤含水量測量采用TZS710型號土壤含水量快速測定儀測量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL 2003、SPSS 17.0 等軟件對數(shù)據(jù)進行處理，采用Duncan法進行差異顯著性檢驗（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理模式對玉米生物學(xué)性狀的影響

從表1可以看出，3種處理模式下株高均顯示出明顯的差異性;對于莖圍，處理①和處理②模式之間無顯著差異，相比前2個處理，處理③的莖圍顯示出明顯的差異性;對于含水量，3種模式下均呈現(xiàn)出顯著差異水平，處理③最高、處理②次之、處理①最低。

2.2 不同處理模式對土壤pH、有機質(zhì)、CEC和團聚體的影響

2.2.1 不同處理模式對土壤pH的影響。

從圖1可看出，試驗田不同處理0～20 cm土層土壤pH介于5.73～5.93，20～40 cm土層土壤pH介于5.36～5.42，不同處理之間均無顯著差異。處理②和處理③處理與處理①相比土壤pH出現(xiàn)明顯升高趨勢，處理③相比處理②的pH略高。

2.2.2

不同處理模式對土壤有機質(zhì)的影響。從圖2可以看出，在試驗田上，與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民傳統(tǒng)處理模式（處理①）相比，處理②和處理③對不同土層土壤有機質(zhì)含量均出現(xiàn)升高趨勢，但處理②未達(dá)到顯著性差異。在0～20 cm土層，與處理①相比，處理③顯著促進了土壤有機質(zhì)的累積，處理③較處理②有機質(zhì)含量顯著升高;而20～40 cm土層3種處理模式下有機質(zhì)含量無顯著差異，處理③有機質(zhì)含量略高。

2.2.3 不同處理模式對土壤CEC的影響。CEC是指土壤膠體所能吸附各種陽離子的總量，陽離子交換量的大小可作為評價土壤保肥能力的指標(biāo)。陽離子交換量是土壤緩沖性能的主要來源，是改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)。從圖3可以看出，與處理①相比，處理②和處理③的陽離子交換量顯著增加。其中處理③的CEC變化率最大，處理②的陽離子交換量增加效果略低于處理③。試驗說明施用生物有機肥能增加土壤陽離子交換量，有利于土壤肥力提升。

2.2.4 不同處理模式對土壤團聚體的影響。

從表2可看出，與對照（處理①）相比，處理②和處理③的土壤團聚體分形維數(shù)均降低，說明處理②和處理③的合理施用均可以改善土壤團聚結(jié)構(gòu)，即“秸稈還田+生物有機肥+石灰粉+地膜覆蓋”和“種植綠肥+生物有機肥+石灰粉+地膜覆蓋”2種模式對于團聚體分形特征都有影響;處理②和處理③相比無顯著差異。從不同粒徑團聚體的分布特征來看，處理②和處理③主要促進了1～2 mm粒徑團聚體的形成，3種模式之間此粒級雖未達(dá)到顯著差異，但可看出處理②和處理③與處理①對比有增加趨勢。

2.3 不同處理模式對土壤酶活性的影響

2.3.1 不同處理模式對土壤脲酶活性的影響。

脲酶與土壤供氮能力密切關(guān)系，能夠表征土壤氮素的供應(yīng)能力。土壤中脲酶活性的提高有利于土壤中穩(wěn)定性較高的有機氮向有效氮的轉(zhuǎn)化，從而改善土壤氮素的供應(yīng)狀況。從圖4可看出，與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民傳統(tǒng)處理模式相比，處理②和處理③的脲酶活性在0～20和20～40 cm土層均有所提高，都對土壤脲酶活性有增強作用，其中處理③的效果要略優(yōu)于處理②。

2.3.2 不同處理模式對土壤過氧化氫酶活性的影響。

過氧化氫酶可促進土壤中多種化合物的氧化，防止過氧化氫積累對生物體造成毒害。從圖5可看出，與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民傳統(tǒng)處理模式相比，處理②和處理③的脲酶活性在0～20和20～40 cm土層都顯著提高，都對土壤脲酶活性有增強作用，其中處理③的效果要優(yōu)于處理②。