鹽堿地改良肥配方優(yōu)化及對濱海旱作夏玉米的影響

姚強，宮志遠，辛寒曉，孫中濤，張元祺，董曉霞，劉青，劉盛林，魏秀萍，安森，韓建東，王梅，李美

（1山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，農(nóng)業(yè)部廢棄物基質(zhì)化利用重點實驗室，濟南 250100；2山東佐田氏生物科技有限公司，濟南 250100）

0 引言

鹽堿土是鹽土、堿土、鹽化土及堿化土的統(tǒng)稱。不同的國家對鹽堿土的劃分不同?，F(xiàn)在比較通用的方法是用土壤溶液中電導(dǎo)率和可交換性鈉吸收比例來劃分土壤鹽堿化程度?，F(xiàn)代鹽堿土占中國國土資源面積約為369×106hm2，絕大部分分布于干旱地區(qū)、半干旱地區(qū)及濱海地區(qū)[1]。潛在鹽堿土壤達173×106hm2，并且其面積仍在不斷地擴大[2]。鹽堿土壤理化性質(zhì)差，對于植物生長存在一定的限制，造成植物的發(fā)育和繁殖的不良反應(yīng)甚至枯萎死亡，制約生物生態(tài)環(huán)境的建立，導(dǎo)致鹽堿土壤生產(chǎn)力進一步下降，形成惡性循環(huán)[3-5]。目前對于鹽堿土壤改良通用的方法包括灌溉排鹽，深溝排堿，生物排堿，施用有機肥、微生物改良劑等等[6]。經(jīng)研究初步表明，某些原料如：腐殖酸褐煤，風(fēng)化煤，磷石膏，硫酸鹽，黑礬、食用菌菌渣等在改良鹽漬土壤理化性質(zhì)的過程中，起著積極地作用，對于排鹽降堿、減少水分蒸發(fā)，降低土壤pH值等方面有著很好的效果[7-8]。

已報道文獻表明，隨著天然煤炭腐植酸施入鹽堿土壤中量的增加，土壤pH值和EC值整體呈現(xiàn)降低的趨勢，并且土壤含水率呈現(xiàn)上升趨勢。對比未作處理的土壤生長植株的出苗率、葉長、根際等性狀大大提升[9-10]。磷石膏是對磷酸生產(chǎn)中用硫酸處理磷礦時產(chǎn)生的固體廢渣，其主要成分為硫酸鈣。能夠置換鈉離子，同鹽堿地中的碳酸鈉等反應(yīng)[11-13]。鹽堿地中施用磷石膏比同量施用土壤調(diào)理劑對植株的增產(chǎn)效果更加明顯[14]。兼具有機肥和微生物肥料兩種優(yōu)勢的生物有機肥，在提高土壤肥力、增強植物的營養(yǎng)吸收能力和抗逆性能力等方面有著很好的效果[15-16]。該研究通過施用幾種含腐殖質(zhì)的生物有機肥，對濱海中度鹽堿地進行處理，分析土壤理化性質(zhì)的改良效果及植物的生長發(fā)育，探討濱海鹽堿地的改良措施，對濱海鹽堿區(qū)的資源化利用和生態(tài)環(huán)境的保護有重要的意義[17-18]。

1 材料及方法

1.1 試驗材料

生物有機肥配方A：黃腐酸鉀15%，雞糞發(fā)酵肥15%，馬來酸酐12.5%，菌渣12.5%，檸檬酸10%，過磷酸鈣10%，微量元素肥料10%，鈉離子吸附劑5%，微生物菌劑2.5%，珍珠巖5%，秸稈顆粒2.5%。其中微生物包括解磷菌、解鉀菌、固氮菌、放線菌。配方B：煙氣脫硫石膏23%，纖維素-丙烯酰胺16.5%，腐殖酸16%，菌渣10%，多羥基磷酸酯3.4%，N-29 亞甲基二脲1.6%，浮石粉4.5%，過磷酸鈣6%，膨潤土6%，禽畜糞便10%，微生物菌劑3%。其中微生物包括纖維素分解菌、地衣芽孢桿菌、解磷菌、固氮菌，解鉀菌。配方C：腐殖酸24%，食用菌菌渣18%，脫硫石膏15%，多羥基磷酸酯10%，殼聚糖6%，硝酸鈣6%，糠醛渣5%，氮磷化肥3%，蛭石6%，不銹鋼鋼渣3%，微生物菌劑4%。其中微生物包括擬康氏木霉菌、地衣芽孢桿菌、放線菌、鹽單胞菌。

微生物菌劑及生物肥料等產(chǎn)品制備由山東佐田氏生物科技有限公司提供。

試驗于2017 年6—10 月、2018 年6—10 月分別進行，供試土壤為山東省濱州市沾化區(qū)濱海中度鹽堿試驗田，土壤質(zhì)地呈粘性，理化性質(zhì)由表1、2 詳細呈現(xiàn)。供試作物品種為夏玉米。

配方中所用的腐殖酸、黃腐酸鉀、脫硫石膏、食用菌菌渣等原料均購于當?shù)刈罱髽I(yè)，經(jīng)分析測定，腐殖酸原料中總腐殖酸含量為62.37%；煙氣脫硫石膏主要成分CaSO4·2H2O含量為73.76%。所用微生物菌種由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所提供。

1.2 試驗處理

試驗設(shè)計在山東省濱州市沾化區(qū)鹽堿地試驗示范區(qū)進行，劃分12 個小區(qū)，每個小區(qū)面積為40 m2，每個配方的施用量設(shè)40、50、60 kg 3 個梯度（見表3），空白對照(ck)僅施用底肥處理。播種前每小區(qū)施底肥（磷酸二銨，N 含量15.5%，P2O5含量43%）50kg，肥料均勻撒向試驗田后土壤做旋耕整地處理。播種玉米種子用量37.5 kg/hm2，密度為60000～67500 株/hm2。行距在50 cm左右，株距33.3 cm。播種后按習(xí)慣拔節(jié)期追施尿素200 kg/hm2，大喇叭口期追施尿素405 kg/hm2。其他栽培管理按傳統(tǒng)大田試驗管理方式。

表1 土壤理化性質(zhì)

表2 土壤主要鹽分離子含量

表3 實驗處理

1.3 測定方法

植株檢測：玉米成熟時，每個小區(qū)隨機選取3行玉米，掰下玉米穗，自然晾曬風(fēng)干處理，脫粒、稱重、計算產(chǎn)量；采用茚三酮法[19-20]測定玉米葉片中游離脯氨酸的含量；每小區(qū)隨機選取10 株完好的玉米秸稈，貼地摘取，剪成方便烘干處理的小段，50℃烘箱烘至恒重后稱重，計算地上部分生物量。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物有機肥對玉米產(chǎn)量的影響

各配方生物有機肥處理的玉米作物產(chǎn)量在8652.15～9320.55 kg/hm2之間，均遠高于ck 產(chǎn)量，增產(chǎn)率可達5.4%～13.5%，其中C3 梯度處理增產(chǎn)效果最為明顯。ck兩個年份產(chǎn)量差異不明顯，旱作玉米水分補充靠降雨，2018年降水比2017年多，可能也是2018年ck 產(chǎn)量高于2017 年的原因之一。實驗表明3 種配方的有機肥對于濱海鹽堿地的改良均有較顯著的有益效果，且2018年的產(chǎn)量均高于2017年，表明持續(xù)的使用生物有機肥改良有助于對鹽堿地的改變。

2.2 有機肥施用量對旱作玉米產(chǎn)量的影響

相同生物有機肥配方下，施用量對于玉米產(chǎn)量的影響為梯度3＞梯度2＞梯度1，且效果較明顯。表明施用量對于鹽堿土壤呈正相關(guān)系。對于配方A來講：A2-A3產(chǎn)量跨度明顯高于A1-A2。配方B的B1-B2產(chǎn)量跨度要高于B2-B3，而配方C 與A 的表現(xiàn)相同，C2-C3 產(chǎn)量跨度要高于C1-C2。可以看出如果后期增加生物有機肥的施用量，配方A 與配方C 的潛力要高于配方B，且配方C的有益效果最為明顯。

3種配方生物有機肥的有益效果對比為：配方C＞配方A＞配方B，從平均產(chǎn)量來看，配方A 和配方B差別不明顯，均與配方C 差異明顯。配方C 的增產(chǎn)效果明顯。

2.3 生物有機肥對玉米葉片中游離脯氨酸(Pro)的含量影響

游離脯氨酸的含量與植物體的抗逆性有很大關(guān)系，游離脯氨酸的含量越高表明外界環(huán)境對植物體的脅迫程度越大。如圖1所示，3種生物有機肥施用后對玉米葉片生長期的脯氨酸含量呈下降趨勢且較Ck 下降明顯，65 天以后玉米處于散粉期的原因故含量升高。實驗結(jié)果說明施用生物有機肥改良使玉米對鹽堿土壤的脅迫抗性增強。

表4 玉米產(chǎn)量對比 kg/hm2

2.4 生物有機肥的施用對地上部作物生物量的影響

由圖2 可知，隨著同種配方生物有機肥施用量的增加，玉米地上部生物量也有上升的趨勢，2017 年最優(yōu)地上部生物量的平均值為15901.8 kg/hm2，較2017年ck增加15.4%，2018年最優(yōu)地上部生物量的平均值為17029.2 kg/hm2，較2018 年ck 組增加21.1%，同樣由圖2可知配方C的處理對地上部作物生物量影響最為明顯。2018年改良效果要優(yōu)于2017年效果。

3 結(jié)論與討論

由于濱海鹽堿區(qū)地勢相對低洼特殊的地理環(huán)境條件加上海水倒灌等原因，地下水位高，土壤含鹽量反復(fù)上升[21-22]，因此對于濱海鹽堿土壤的持續(xù)性改良是不可或缺的工作。本研究通過設(shè)計3種不同配方的專用有機肥做對比，驗證各生物有機肥配方的改良效果以及對鹽堿區(qū)旱作植物的生長、產(chǎn)量的影響。由實驗結(jié)果得出，3 種有機肥對鹽堿地均表現(xiàn)出較好的提升玉米等作物栽培產(chǎn)量等改良效果?；谂浞降某煞直壤齺砜矗浞紺 中腐殖酸、菌渣和脫硫石膏的成分比重較高，占總配比的57%，從實際改良效果可以得出，增施配方C對于濱海鹽堿地的改良效果也均高于配方A和配方B。從同種生物有機肥的肥效來看，增加施肥量，對于鹽堿地的改良成效越好，兩者呈正相關(guān)系。施用800 kg/hm2配方C，對比ck 組的產(chǎn)量提升11.3%，且地上物生物量增加21.1%，作物體內(nèi)含游離脯氨酸的量對比ck 組平均減少45%。表明作物對鹽脅迫的抗性明顯提升。相關(guān)結(jié)論與張輝等[23]、顧鑫等[24]、李玉波等[25]研究結(jié)論具有一定的一致性。張輝等[23]研究成果指出：脫硫石膏雖有很好的排鹽作用，但對土壤的改良效果較小，顧鑫等[24]表明：腐殖酸的含量增加，土壤pH值和EC整體上呈降低趨勢，含水量呈上升趨勢，明顯改善土壤理化性質(zhì)。菌渣所含豐富的菌體蛋白、有機質(zhì)和多種活性酶，改善作物根際微環(huán)境具有良好作用。綜上分析，首先推行生物有機肥C，對于C的改良效果及進一步的試驗表明，其采用適宜配比腐殖酸、菌渣和脫硫石膏為主要原料的有機肥，為研發(fā)高效鹽堿地專用有機肥產(chǎn)品和優(yōu)化施肥方式方法提供相關(guān)技術(shù)和理論基礎(chǔ)，并對進一步提升濱海鹽堿地生態(tài)保育及地力水平具有借鑒意義。