有機(jī)物料對(duì)鹽化潮土性質(zhì)及甜菜品質(zhì)和效益的影響

魏淑蓮

（肅南裕固族自治縣自然資源局，甘肅 肅南 734000)

甘肅省河西內(nèi)陸灌區(qū)晝夜溫差大，是甜菜最佳種植生態(tài)區(qū)，截至2019年，甜菜種植面積達(dá)到1 500 hm2[1]。經(jīng)社會(huì)實(shí)踐調(diào)查，目前存在的突出問(wèn)題是：農(nóng)戶長(zhǎng)期超量施用化肥，化肥中的鹽基離子累積在土壤中，導(dǎo)致土壤含鹽量高，有機(jī)質(zhì)含量降低，土壤板結(jié)，不利于甜菜塊根膨大，甜菜產(chǎn)量低而不穩(wěn)定[2]。有關(guān)化肥、畜禽糞便、作物秸稈和有機(jī)物料對(duì)土壤性質(zhì)及作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，前人做了大量的研究工作。費(fèi)聰?shù)萚3]研究表明，隨著氮肥施用量的增加，尤其是在塊根膨大期大量施用氮肥，甜菜塊根糖含量會(huì)明顯下降。通過(guò)施用畜禽糞肥或有機(jī)物料，可有效地改善作物營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[4]，提高土壤中銅和鋅等微量元素的活性[5]、水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和土壤酶活性[6]，降低土壤pH值、EC值和土壤交換性鈉百分率（ESP）[7]，有利于保持土壤養(yǎng)分平衡[8]和改良土壤[9]。綜上所述，前人的研究主要集中在化肥、秸稈、畜禽糞便和有機(jī)肥對(duì)土壤理化性質(zhì)和產(chǎn)量的影響上，而牛糞、油菜籽餅、玉米秸稈和食用菌渣對(duì)鹽化潮土性質(zhì)及甜菜含糖率和效益影響的研究未見(jiàn)報(bào)道，為了減輕有機(jī)物料對(duì)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的污染，減少化肥施用量，本文研究了有機(jī)物料對(duì)鹽化潮土性質(zhì)及甜菜含糖率和效益的影響，旨在為研究區(qū)域內(nèi)有機(jī)物料循環(huán)利用提供技術(shù)參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)在張掖市臨澤縣板橋鎮(zhèn)板橋村（100°17′11″E，39°15′23″N），海拔1 398 m，降水量108 mm，蒸發(fā)量1 860 mm，年均氣溫7.4 ℃，日照時(shí)長(zhǎng)3 245 h，無(wú)霜期150 d。土壤類型為鹽化潮土，種植前采集耕作層0～20 cm土樣室內(nèi)進(jìn)行化驗(yàn)分析，測(cè)得有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀均值分別為18.54 g/kg、56.30 mg/kg、7.52 mg/kg、143.21 mg/kg，pH值、CEC和全鹽分別為8.22、16.48 cmol/kg和2.56 g/kg，前茬作物是向日葵。

1.2 試驗(yàn)材料

甜菜品種為HIO-474（瑞士先正達(dá)公司育成）；牛糞（含有機(jī)質(zhì)24.40%、N 0.32%、P2O50.25%、K2O 0.16%，粒徑1～10 mm）；油菜籽餅（含有機(jī)質(zhì)73.80%、N 1.45%、P2O50.80%、K2O 1.04%，粒徑1～10 mm）；粉碎玉米秸稈（含有機(jī)質(zhì)87.10%、N 0.95%、P2O50.15%、K2O 0.72%，長(zhǎng)度1～10 mm）；食用菌渣（含有機(jī)質(zhì)47.80%、N 1.01%、P2O50.73%、K2O 1.46%，粒徑1～10 mm）；秸稈發(fā)酵劑（含枯草芽孢桿菌有效活菌2億/g，粒徑0.5～2 mm）；尿素（含N 46%，粒徑1～3 mm）；磷酸二銨（含N 18%、P2O546%，粒徑3～4 mm）；硫酸鉀（含K2O 50%，粒徑1～2 mm）；秸稈發(fā)酵劑等均購(gòu)于當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 有機(jī)物料發(fā)酵方法

將風(fēng)干牛糞、油菜籽餅、玉米秸稈和食用菌渣粉碎過(guò)10 mm篩，每噸有機(jī)物料加入秸稈發(fā)酵劑4 kg，分別加入尿素將C/N調(diào)整到25/1，噴自來(lái)水調(diào)節(jié)水分含量在60%～65%。在溫室內(nèi)（室溫25～30 ℃）堆成2 m高的梯形發(fā)酵，覆蓋塑料薄膜并開(kāi)直徑3～5 cm小洞若干。牛糞發(fā)酵132 d，間隔40 d搗翻1次；油菜籽餅發(fā)酵87 d，間隔40 d搗翻1次；玉米秸稈發(fā)酵159 d，間隔50 d搗翻1次；食用菌渣發(fā)酵60 d，間隔30 d搗翻1次。待堆內(nèi)溫度降到室溫，發(fā)酵物料出現(xiàn)灰白色菌絲后，在陰涼干燥處自然風(fēng)干（含水量小于5%）備用[10]。

1.3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)6個(gè)處理：處理1，不施肥（CK1）；處理2，化肥（CK2）；處理3，牛糞；處理4，油菜籽餅；處理5，玉米秸稈；處理6，食用菌渣。處理2、3、4、5、6純氮磷鉀投入量均為0.81 t/hm2，折合成相應(yīng)的施肥量見(jiàn)表1，每處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。

表1 各處理化肥及有機(jī)物料施用量 t/hm2

1.3.3 種植方法

播種前將化肥和有機(jī)物料計(jì)量撒入小區(qū)，起壟，壟高、壟寬和壟距為35、50和50 cm，在壟上鋪上滴灌帶并覆膜，2019年4月24日播種，深度、株距分別為2.0、24.0 cm，每小區(qū)5壟、每壟2行。分別在甜菜播種后、播種10 d后、生長(zhǎng)盛期、塊根膨大期和收獲前各滴灌1次，每個(gè)小區(qū)灌水量7.2 m3。處理2的尿素1/3在甜菜生長(zhǎng)盛期，2/3在塊根膨大期結(jié)合灌水追施，追肥方法為穴施。

1.3.4 樣品采集與指標(biāo)測(cè)定

甜菜收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)選擇中間3壟，每壟采集5株，測(cè)定葉叢高、單株鮮葉質(zhì)量、根體長(zhǎng)度、根直徑、單株根質(zhì)量。將小區(qū)平均根產(chǎn)量換算成公頃產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2019年10月4日甜菜收獲后，在小區(qū)內(nèi)按五點(diǎn)取樣法采集耕作層0～20 cm土樣5 kg，用四分法留2 kg，1 kg新鮮土樣放入4 ℃冰箱用于測(cè)定酶活性，另外1 kg土樣風(fēng)干后過(guò)1 mm篩供室內(nèi)化驗(yàn)分析。容重和團(tuán)聚體測(cè)定用環(huán)刀采集原狀土，不進(jìn)行風(fēng)干。甜菜含糖率和根直徑采用手持式測(cè)糖儀和游標(biāo)卡尺測(cè)定；土壤容重、總孔隙度和＞0.25 mm團(tuán)聚體采用環(huán)刀法、計(jì)算法和干篩法測(cè)定；pH值、CEC、有機(jī)質(zhì)和全鹽分別采用酸度計(jì)法、乙酸銨-氯化銨法、重鉻酸鉀法和電導(dǎo)法測(cè)定[11]；蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶分別采用3,5-二硝基水楊酸比色法、靛酚比色法、磷酸苯二鈉比色法和碘量滴定法測(cè)定[12]。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)鹽化潮土理化性質(zhì)及有機(jī)質(zhì)和酶活性的影響

2.1.1 對(duì)物理性質(zhì)的影響

從表2可以看出，不同處理鹽化潮土容重由小到大的變化順序依次為牛糞＜玉米秸稈＜食用菌渣＜油菜籽餅＜化肥（CK2）＜不施肥（CK1）。牛糞處理的容重極顯著低于CK2和CK1，分別降低了8.82%和9.49%，玉米秸稈次之，與兩對(duì)照之間也均達(dá)極顯著差異。不同處理總孔隙度和團(tuán)聚體由大到小的變化順序依次均為牛糞＞玉米秸稈＞食用菌渣＞油菜籽餅＞化肥＞不施肥；牛糞處理總孔隙度比化肥和不施肥分別增加4.53和4.91個(gè)百分點(diǎn)，均達(dá)極顯著差異；牛糞處理＞0.25 mm團(tuán)聚體比化肥和不施肥分別增加8.28和8.73個(gè)百分點(diǎn)，均達(dá)極顯著差異。牛糞比其他有機(jī)物料有利于降低容重，增大孔隙度，促進(jìn)團(tuán)聚體的形成，化肥對(duì)容重、孔隙度和團(tuán)聚體的影響較小。

表2 不同處理對(duì)鹽化潮土理化性質(zhì)和有機(jī)質(zhì)的影響

2.1.2 對(duì)有機(jī)質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的影響

由表2可知，不同處理鹽化潮土有機(jī)質(zhì)含量和CEC由大到小的變化順序依次為玉米秸稈＞牛糞＞油菜籽餅＞食用菌渣＞化肥＞不施肥。玉米秸稈處理的有機(jī)質(zhì)含量、CEC均顯著高于牛糞處理，兩處理均極顯著高于其他處理，其中玉米秸稈處理有機(jī)質(zhì)含量較化肥、不施肥處理分別增加36.93%和40.40%，CEC分別增加36.98%和40.41%。不同處理pH值由小到大的變化順序依次為食用菌渣＜油菜籽餅＜牛糞＜玉米秸稈＜化肥＜不施肥，食用菌渣、油菜籽餅、牛糞、玉米秸稈處理的pH值均顯著低于化肥和不施肥處理，其中食用菌渣處理較化肥、不施肥分別降低5.85%和6.08%。不同處理全鹽含量由小到大的變化順序依次為不施肥＜牛糞＜玉米秸稈＜油菜籽餅＜食用菌渣＜化肥，牛糞、玉米秸稈處理的全鹽含量均顯著低于化肥處理，分別降低了6.52%、5.80%，但與不施肥處理間差異不顯著。玉米秸稈有利于提高CEC和有機(jī)質(zhì)含量；食用菌渣有利于降低pH值；牛糞最有利于降低全鹽含量。

2.1.3 對(duì)酶活性的影響

由表3可知，不同處理鹽化潮土蔗糖酶活性由大到小的變化順序依次為玉米秸稈＞牛糞＞油菜籽餅＞食用菌渣＞化肥＞不施肥，玉米秸稈較化肥和不施肥分別極顯著增加17.69%和38.46%，牛糞與化肥和不施肥之間差異也均達(dá)極顯著水平。不同處理鹽化潮土脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性由大到小的變化順序依次均為玉米秸稈＞油菜籽餅＞食用菌渣＞牛糞＞化肥＞不施肥，玉米秸稈、油菜籽餅均極顯著高于化肥和不施肥處理；其中，玉米秸稈處理的脲酶活性比化肥和不施肥處理分別增加60.66%和71.93%，磷酸酶活性分別增加23.75%和31.57%，多酚氧化酶活性分別增加42.55%和52.27%。玉米秸稈有利于酶活性的提高，這種變化規(guī)律可能與玉米秸稈有機(jī)質(zhì)含量較高有關(guān)。

表3 不同處理對(duì)鹽化潮土酶活性的影響

2.2 不同處理對(duì)甜菜性狀和效益影響

2.2.1 對(duì)甜菜植株性狀影響

由表4可知，不同處理甜菜葉叢高度、單株鮮葉質(zhì)量、根體長(zhǎng)度、根直徑、單株根質(zhì)量由大到小的變化順序依次均為油菜籽餅＞食用菌渣＞玉米秸稈＞牛糞＞化肥＞不施肥。葉叢高度方面，油菜籽餅處理較化肥顯著增加7.30%，較不施肥極顯著增加16.28%；單株鮮葉質(zhì)量方面，油菜籽餅處理較化肥和不施肥分別極顯著增加12.96%和28.43%，根體長(zhǎng)度分別極顯著增加13.00%和33.47%，根直徑分別極顯著增加10.01%和39.45%；單株根質(zhì)量方面，油菜籽餅較化肥顯著增加8.42%，較不施肥極顯著增加37.33%。油菜籽餅比其他有機(jī)物料和化肥有利于提高甜菜性狀。

表4 不同處理對(duì)甜菜植株性狀和含糖率的影響

2.2.2 對(duì)甜菜根含糖率的影響

由表4可知，不同處理甜菜根含糖率由大到小的變化順序依次為油菜籽餅＞食用菌渣＞玉米秸稈＞牛糞＞化肥＞不施肥。油菜籽餅處理較化肥和不施肥分別極顯著增加1.35和2.73個(gè)百分點(diǎn)。油菜籽餅比牛糞更有利于提高甜菜含糖率。

2.2.3 對(duì)根產(chǎn)量的影響

由表5可知，不同處理甜菜根產(chǎn)量由大到小的變化順序依次為油菜籽餅＞食用菌渣＞玉米秸稈＞牛糞＞化肥＞不施肥。油菜籽餅較化肥顯著增加5.02%，較不施肥極顯著增加34.11%。油菜籽餅比其他有機(jī)物料更有利于提高甜菜根產(chǎn)量。

表5 不同處理對(duì)甜菜經(jīng)濟(jì)效益的影響

2.2.4 對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表5可知，不同處理甜菜根產(chǎn)值由大到小的變化順序依次為油菜籽餅＞食用菌渣＞玉米秸稈＞牛糞＞化肥＞不施肥。油菜籽餅與食用菌渣、玉米秸稈、牛糞和化肥比較，施肥利潤(rùn)分別增加312.95、670.05、1 025.90和1 620.54元/hm2。4種有機(jī)物料中油菜籽餅更有利于提高甜菜經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，施用有機(jī)物料提高了鹽化潮土有機(jī)質(zhì)含量，究其原因是有機(jī)物料將大量的有機(jī)質(zhì)帶入土壤，增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量。施用有機(jī)物料降低了鹽化潮土容重，增加了孔隙度和團(tuán)聚體，這與曲成闖等[13]的研究結(jié)果相吻合。究其原因，一是有機(jī)物料使鹽化潮土疏松，降低了容重，增大了孔隙度；二是有機(jī)物料中的有機(jī)質(zhì)促進(jìn)了團(tuán)聚體的形成。施用有機(jī)物料的鹽化潮土CEC增大，pH值和全鹽降低，這種變化規(guī)律與莊鐘娟等[14]的研究結(jié)果一致。究其原因，一是有機(jī)物料吸附能力較強(qiáng)，提高了土壤的保肥性，因而增大了CEC；二是有機(jī)物料在分解過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸，降低了鹽化潮土pH值；三是有機(jī)物料鹽基離子含量比化肥低，因而降低了全鹽含量。有機(jī)物料提高了鹽化潮土蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性。究其原因，一是有機(jī)物料把大量的活性酶帶入鹽化潮土；二是有機(jī)物料提高了鹽化潮土有機(jī)碳含量，為土壤酶創(chuàng)造了良好的生態(tài)環(huán)境，提高了酶活性。有機(jī)物料提高了甜菜含糖量，究其原因是有機(jī)物料中的有機(jī)質(zhì)改善了甜菜的品質(zhì)。施用有機(jī)物料促進(jìn)了甜菜生長(zhǎng)發(fā)育，提高了產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，究其原因是有機(jī)物料中的有機(jī)質(zhì)有效地改善了鹽化潮土的理化性質(zhì)，在分解過(guò)程中釋放的大量元素和微量元素促進(jìn)了甜菜的生長(zhǎng)發(fā)育，提高了塊根產(chǎn)量。

4種有機(jī)物料中油菜籽餅有利于提高甜菜性狀、產(chǎn)量、含糖率和經(jīng)濟(jì)效益；牛糞有利于降低鹽化潮土容重和全鹽含量，增大孔隙度和團(tuán)聚體；玉米秸稈有利于提高有機(jī)質(zhì)及CEC和酶活性；食用菌渣有利于降低pH值。施用有機(jī)物料改善了鹽化潮土理化性質(zhì)，提高了土壤有機(jī)質(zhì)、酶活性和甜菜經(jīng)濟(jì)效益。施用化肥容重增大，孔隙度降低、全鹽增加，有機(jī)質(zhì)、團(tuán)聚體、CEC和酶活性變化較小。