不同土壤改良劑對玉米產(chǎn)量及根際土壤微生物和酶活性的影響

梁繼華 黃白紅 田學(xué)輝

摘要：試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，研究施用不同土壤改良劑（熟石灰、EM菌劑、沼澤液）及其不同濃度處理對玉米產(chǎn)量、根際微生物和酶活性的影響。結(jié)果表明：（1）隨著3種改良劑施用濃度的增加，玉米產(chǎn)量均逐漸增加;相同濃度下，玉米產(chǎn)量則表現(xiàn)為沼澤液>EM菌劑>熟石灰。（2）玉米根系總根長、總體積、總表面積和主根直徑均隨著改良劑濃度的增加呈逐漸增加趨勢，主根直徑在不同土壤改良劑處理下差異不顯著;相同濃度下，玉米根系總根長、總體積、總表面積均表現(xiàn)為沼澤液>EM菌劑>熟石灰。（3）施加不同土壤改良劑后，土壤pH值均有不同程度的升高，其中以沼澤液處理土壤pH值最高;玉米根際土壤有機(jī)碳、全氮、速效磷、速效鉀隨改良劑濃度增加呈逐漸提高趨勢，土壤全磷在不同改良劑處理下差異不顯著;相同濃度下，玉米根際土壤有機(jī)碳、全氮、速效磷、速效鉀均表現(xiàn)為沼澤液>EM菌劑>熟石灰。（4）隨著3種改良劑施用濃度的增加，玉米根際土壤微生物群落多樣性、微生物數(shù)量和酶活性呈逐漸增加趨勢，處理間差異多達(dá)顯著水平，而均勻度指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)在不同土壤改良劑處理下差異均不顯著;相同濃度下，玉米根際土壤微生物群落多樣性指數(shù)表現(xiàn)為沼澤液>EM菌劑>熟石灰。綜上表明：施加不同土壤改良劑可為玉米提供適宜的生長環(huán)境，增加土壤微生物數(shù)量和酶活性，進(jìn)而促進(jìn)玉米產(chǎn)量的提高，以沼澤液效果最好。

關(guān)鍵詞：土壤改良劑;玉米;產(chǎn)量;根際土壤微生物;土壤酶活性

中圖分類號：S156.2 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2022）01-0080-06

我國南方地區(qū)丘陵山地分布較廣，由于長期的土壤開發(fā)及不合理利用等原因，導(dǎo)致種植區(qū)耕層土壤理化性狀變差，土壤黏粒大幅下降，且砂粒明顯增多，嚴(yán)重影響土壤的保濕能力，同時降低土壤養(yǎng)分保持能力[1-8]。為了優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，目前不少學(xué)者開展的土壤改良劑相關(guān)研究[9-15]，主要集中在單一改良劑方面，且主要側(cè)重在對土壤結(jié)構(gòu)及作物影響方面，而對于多種改良劑的比較研究，尤其是EM菌劑和沼澤液改良劑的應(yīng)用研究較少?；诖?，本試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計研究不同土壤改良劑（熟石灰、EM菌劑、沼澤液）及其不同施用濃度對玉米產(chǎn)量及根際土壤微生物代謝和酶活性的影響，以探討效果好、污染小的土壤改良劑，進(jìn)而有效解決土壤次生鹽漬化以及連作障礙等問題，提升作物種植效率及土壤質(zhì)量，為改良土壤提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及材料

試驗于2017年3—10月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗園進(jìn)行。試驗地為壤土，耕層土壤基本理化性狀：有機(jī)碳含量8.38g/kg、全氮1.22g/kg、全磷0.98g/kg、堿解氮34.12mg/kg、速效磷29.09mg/kg、速效鉀39.09mg/kg，pH值6.44。

供試玉米品種為金農(nóng)166，購于湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院。

供試土壤改良劑為熟石灰、EM 菌劑、沼澤液。施用前對EM菌劑進(jìn)行活化處理，將原液與紅糖按照1∶1的配比進(jìn)行混合，然后按照1∶100配比加水，混勻后進(jìn)行24h富菌處理。

1.2 試驗設(shè)計及方法

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，以噴清水為對照，設(shè)置熟石灰、EM菌劑、沼澤液3種土壤改良劑處理及低中高3個濃度水平（LC：100mL/L;MC：200mL/L;HC：300mL/L），將熟石灰、EM菌劑、沼液先溶于水，混勻進(jìn)行噴灑，重復(fù)5次。小區(qū)面積3m×6m=18m2。播前進(jìn)行翻耕、整地，耕深15～20cm。

玉米3月播種，播種密度為9株/m2，之后定期除草、施肥（尿素，20g/m2）和灌水（萌芽期每周灌水一次，花期每月灌水一次）。花期灌水時噴施土壤改良劑，其他管理措施均保持一致。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 根系指標(biāo) 玉米成熟期每小區(qū)選擇5株長勢基本一致的植株進(jìn)行采樣，用EPSON4990掃描儀進(jìn)行根系分析，采用WinRHIZO分析方法測定根長、根表面積、根體積和主根直徑等指標(biāo)。小區(qū)測產(chǎn)。

1.3.2 土壤理化性質(zhì)及酶活性 玉米收獲后，采用五點法取根際土壤樣品，取樣深度不超過20cm。土樣去除雜質(zhì)、混勻，置于無菌聚乙烯封袋并編號帶回實驗室。將部分土樣風(fēng)干處理，粉碎后過2mm篩備用，其余土樣置于4℃冰箱備用。

土壤pH值采用pH試紙測定，有機(jī)碳外加熱法測定，全氮、全磷、速效磷、速效鉀分別采用定氮法、比色法、光度法測定，土壤酶活性（土壤糖苷酶、幾丁質(zhì)酶、亮氨酸氨基肽酶、堿性磷酸酶、酚氧化酶和過氧化物酶）的測定參照文獻(xiàn)[5]的方法進(jìn)行。

1.3.3 土壤微生物指標(biāo) 微生物的碳源利用水平采用平均每孔顏色變化率（averagewellcolordevelopment，AWCD）衡量法[9]求得;微生物多樣性分析采用Shannon和Simpson等指數(shù)法[11]。計算公式：

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用MicrosoftExcel2010系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，SPSS21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤改良劑對玉米產(chǎn)量的影響

由圖1看出，與對照相比，不同土壤改良劑對玉米產(chǎn)量的影響差異均達(dá)顯著水平（P<0.05）。隨著3種改良劑施用濃度的增加，玉米產(chǎn)量均呈增加趨勢，相同濃度下玉米產(chǎn)量均表現(xiàn)為沼澤液>EM菌劑>熟石灰。

2.2 不同土壤改良劑對玉米根系特征的影響

由表1可知，施用土壤改良劑對玉米根系特征影響明顯。隨著3種土壤改良劑濃度的增加，玉米根系總根長、總體積、總表面積和主根直徑均呈逐漸增加趨勢;其中主根直徑處理間差異均不顯著，根系總根長、總體積、總表面積處理間差異均顯著。相同濃度下，玉米根系總根長、總體積、總表面積均表現(xiàn)為沼澤液>EM菌劑>熟石灰，說明熟石灰、EM菌劑和沼澤液均有利于玉米根系生長和發(fā)育，且沼澤液效果最好。

2.3 不同土壤改良劑對玉米根際土壤理化性狀的影響

由表2可知，與對照相比，施用土壤改良劑不同程度提高了土壤pH值，玉米收獲后根際土壤總體偏堿性，其中以沼澤液處理最高。隨著3種改良劑濃度的增加，玉米根際土壤有機(jī)碳、全氮、速效磷、速效鉀含量均呈逐漸增加趨勢，且處理間差異顯著;而土壤全磷含量處理間差異不顯著。根際土壤有機(jī)碳、全氮、速效磷、速效鉀含量在不同土壤改良劑處理間也有差異。相同濃度下，玉米根際土壤有機(jī)碳、全氮、速效磷、速效鉀含量均表現(xiàn)為沼澤液>EM菌劑>熟石灰。

2.4 不同土壤改良劑對玉米根際土壤微生物群落多樣性的影響

土壤微生物群落多樣性指數(shù)可用來表征土壤微生物群落利用碳源的程度。由表3可知，不同土壤改良劑對玉米根系土壤微生物群落具有顯著影響。隨著3種改良劑濃度的增加，玉米根際土壤微生物群落的物種豐富度指數(shù)（H）和碳源利用豐富度指數(shù)（S）呈逐漸增加趨勢，其中，前者處理間差異顯著，后者則表現(xiàn)為熟石灰、EM菌劑中高濃度處理與CK和低濃度處理差異顯著，而沼澤液處理間差異顯著。均勻度指數(shù)（E）和優(yōu)勢度指數(shù)（Ds）在不同土壤改良劑處理下差異均不顯著。相同濃度下，玉米根際土壤微生物群落多樣性指數(shù)均表現(xiàn)為沼澤液>EM菌劑>熟石灰。

2.5 不同土壤改良劑對玉米根際土壤微生物數(shù)量的影響

由表4可知，不同土壤改良劑對玉米根系土壤微生物數(shù)量具有顯著影響。隨著3種改良劑濃度的增加，玉米根際土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量呈逐漸增加趨勢，不同處理間差異顯著。相同濃度下，玉米根際土壤微生物數(shù)量均表現(xiàn)為沼澤液>EM菌劑>熟石灰。

2.6 不同土壤改良劑對玉米根際土壤酶活性的影響

由表5可知，不同土壤改良劑對玉米根系土壤酶活性影響顯著。熟石灰、EM菌劑和沼澤液處理組中，隨著濃度的增加，玉米根際土壤糖苷酶、幾丁質(zhì)酶、亮氨酸氨基肽酶、堿性磷酸酶、酚氧化酶和過氧化物酶呈逐漸增加趨勢，中高濃度處理多顯著高于CK和低濃度處理。而酚氧化酶不同土壤改良劑及其不同濃度處理差異均不顯著。相同濃度下，玉米根際土壤酶活性均表現(xiàn)為沼澤液>EM菌劑>熟石灰。

3 討論與結(jié)論

已有研究表明，熟石灰、沼澤液及EM菌劑等改良劑施入土壤后，能夠有效提升土壤保濕抗旱能力，提高有效養(yǎng)分含量，還可顯著降低環(huán)境污染[16，17]。本研究表明，3種改良劑隨施用濃度增加，玉米產(chǎn)量均呈上升趨勢，玉米總根長、根體積、及根總表面積也呈現(xiàn)較為明顯的增加趨勢;而對主根直徑的影響則無顯著差異;相同濃度條件下，玉米各指標(biāo)以沼澤液處理效果最好，而熟石灰的效果相對較弱。施用不同改良劑，能夠改善土壤理化性狀，土壤pH值不同程度升高，其中沼澤液處理升幅最大;提高土壤有機(jī)碳及速效養(yǎng)分含量。施用改良劑對提升土壤生物活性及酶活性、抑制病原生物等具有較好效果，同時降低作物對重金屬的吸收，進(jìn)而提升作物抗性，提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量，對土壤改善效果明顯[18]。

在改良劑作用下，土壤酶活性會得到有效提升[19，20]。本研究表明，改良劑顯著影響土壤微生物數(shù)量及酶活性，隨著土壤改良劑濃度增加，微生物數(shù)量及酶活性都呈現(xiàn)明顯上升趨勢。微生物群落均勻度及優(yōu)勢度等雖有差異，但是未達(dá)顯著水平。相同濃度情況下，不同處理間微生物群落多樣性也有一定差異，其中效果最好的是沼澤液處理，而熟石灰的效果相對較弱。

有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化離不開微生物的分解，另一方面土壤酶活性也起著關(guān)鍵作用，共同決定著養(yǎng)分轉(zhuǎn)化效率[21，22]。本研究表明，施用熟石灰對土壤滅菌效果較好，且提升土壤pH值。在沼澤液及EM菌劑影響下，土壤有效菌群數(shù)量明顯提升，且養(yǎng)分物質(zhì)含量增加。綜合來看，施用改良劑后土壤質(zhì)量得到有效改善，促進(jìn)了玉米養(yǎng)分吸收和利用，有利于玉米產(chǎn)量的提高。