微生物菌肥和雞糞混施對(duì)蘋(píng)果幼苗生長(zhǎng)的影響及鹽堿化土壤改良效果

繆 平，李發(fā)康，崔國(guó)棟，王楨予

（甘肅建投生態(tài)建設(shè)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730070）

近年來(lái)，我國(guó)土壤鹽堿化程度越來(lái)越嚴(yán)重，現(xiàn)有鹽堿地面積約為9 900萬(wàn)hm2，是世界上鹽堿化較為嚴(yán)重的國(guó)家之一[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，甘肅省鹽堿化土壤面積已超過(guò)3萬(wàn)hm2，特別是河西地區(qū)與沿黃灌區(qū)，隨著土壤鹽堿化程度的不斷加劇，農(nóng)作物產(chǎn)量急劇下降[2-5]。目前，利用各種化學(xué)肥料、藥劑改善土壤鹽堿化的研究屢見(jiàn)不鮮，但化學(xué)肥料、藥劑存在高殘留、高污染等缺點(diǎn)，不僅會(huì)造成二次污染[6-7]，還不能取得長(zhǎng)期的改善效果。

蘋(píng)果（Malus domestica Borkh.）是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，種植蘋(píng)果對(duì)土壤性質(zhì)的要求較高，因此改善土壤的性質(zhì)，可以增加蘋(píng)果的產(chǎn)量并提高其品質(zhì)[8]。土壤理化性質(zhì)，如土壤含鹽量、pH值、容重、孔隙度的改變，均可影響作物在生長(zhǎng)期的營(yíng)養(yǎng)吸收以及水分利用，進(jìn)而影響作物的生長(zhǎng)情況及產(chǎn)量[9]。土壤鹽堿化程度嚴(yán)重時(shí)，土壤中的有益微生物將不能發(fā)揮其有益作用，這就需要通過(guò)施加生物有機(jī)肥來(lái)改善土壤的性質(zhì)，提高土壤中微生物的種類(lèi)，進(jìn)而改善土壤酶活性。秦秦等[10]研究表明，提高土壤脲酶可以有效提高土壤中的有機(jī)質(zhì)含量。朱利霞等[11]研究表明，使用生物有機(jī)肥可顯著提高土壤中脲酶和堿性磷酸酶活性，并使玉米的產(chǎn)量顯著提高。通過(guò)生物有機(jī)肥的施入，促進(jìn)蘋(píng)果根系活力的提高，更有利于根部對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的重復(fù)利用，達(dá)到提高蘋(píng)果產(chǎn)量和品質(zhì)的效果[12-13]。使用生物有機(jī)肥改良土壤鹽堿化受到越來(lái)越多國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視，已成為目前的研究熱潮。在甘肅省平?jīng)鍪徐`臺(tái)縣域內(nèi)，部分蘋(píng)果園內(nèi)的土壤鹽堿化嚴(yán)重，為了緩解土壤鹽堿化，本試驗(yàn)通過(guò)施加微生物菌肥和不同濃度的雞糞來(lái)促進(jìn)蘋(píng)果幼苗生長(zhǎng)以及改良果園土壤，以期對(duì)土壤性質(zhì)以及土壤相關(guān)酶活性進(jìn)行改善，從而為甘肅省蘋(píng)果園今后使用生物有機(jī)肥改良土壤提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地介紹

試驗(yàn)于2020年4月15日在甘肅省平?jīng)鍪徐`臺(tái)縣（黃河流域平?jīng)鍪徐`臺(tái)縣林草生態(tài)扶貧建設(shè)項(xiàng)目獨(dú)店鎮(zhèn)姚景項(xiàng)目區(qū)經(jīng)濟(jì)林建設(shè)一期工程）開(kāi)展，靈臺(tái)縣位于甘肅省東南部（34°54′～35°14′N(xiāo)，107°00′～107°57′E），地處黃土高原，屬溫帶大陸性氣候，平均氣溫21.8℃，年降水量為586.3 mm，土壤中的總鹽含量為14.63 g/kg，土壤容重為1.53 g/cm3，pH值為8.58。

1.2 供試材料

供試幼苗：一年生“煙富10號(hào)”蘋(píng)果幼苗，高度90.83 cm，直徑0.88 cm。

供試肥料：腐熟雞糞從當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶購(gòu)買(mǎi)；微生物菌肥為菌營(yíng)一號(hào)，有效活菌數(shù)≥5.0億/g，有效菌種名稱：膠凍樣類(lèi)芽孢桿菌、植物乳桿菌、枯草芽孢桿菌、哈茨木霉菌，生產(chǎn)于山東榮華生物科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間小區(qū)試驗(yàn)，共設(shè)置5個(gè)小區(qū)，每個(gè)田間小區(qū)為10 m2（2 m×5 m），每個(gè)小區(qū)內(nèi)種植10棵試驗(yàn)蘋(píng)果幼苗，共設(shè)置5個(gè)處理：T0（不施加肥料，空白）、T1（單施微生物菌肥，對(duì)照）、T2［雞糞50 g/（kg土）+微生物菌肥］、T3［雞糞75 g/（kg土）+微生物菌肥］、T4［雞糞100 g/（kg土）+微生物菌肥］，每個(gè)處理3棵幼苗且重復(fù)3次，采用穴施方式進(jìn)行施肥，在蘋(píng)果幼苗地面東、西、南、北4個(gè)方位分別挖4個(gè)直徑約40 cm、深度20～30 cm的坑用于施加肥料。T1處理微生物菌肥施加量約11.2 kg/m2，T2、T3、T4處理分別將不同濃度的雞糞與微生物菌肥按照質(zhì)量比1∶1混合均勻，施加量約11.2 kg/m2，每個(gè)處理分別在處理后30 d（5月15日）、60 d（6月15日）、90 d（7月14日）、120 d（8月13日）時(shí)取樣。

1.4 樣品的采集及測(cè)定

1.4.1 樣品采集

隨機(jī)選取健康的蘋(píng)果幼苗，采用5點(diǎn)取樣法，采集植株上的葉片，一部分用于測(cè)量葉面積，另一部分用于測(cè)量葉片的SPAD值，測(cè)量后將根部小心取下并用蒸餾水洗干凈，裝入自封袋后保存在4℃冰箱，用于測(cè)定根系活力。每個(gè)處理的土壤樣品取樣時(shí)避開(kāi)施肥點(diǎn)，隨機(jī)取約20 cm深土層的土壤樣品，一部分收集到自封袋中保存在4℃冰箱中用于測(cè)量土壤的全鹽含量、pH值，另一部分過(guò)1 mm篩后，密封保存，保存在-80℃冰箱中用于測(cè)定土壤堿性磷酸酶（ALP）、脲酶（S-UE）、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）活性。使用環(huán)刀（100 cm3）取距土表20 cm處的土壤樣品，取樣后立即測(cè)量其重量，用于測(cè)量土壤容重。

1.4.2 樣品測(cè)定

葉片面積：將葉片用掃描儀掃描后采用CAD軟件測(cè)量；葉片SPAD值采用SPAD-502儀測(cè)定；總鹽含量采取殘?jiān)娓?質(zhì)量法測(cè)定[1]；pH值采用便攜式pH儀測(cè)定，水土比例為2.5∶1.0；土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定[14]；脲酶活性采用靛酚比色法測(cè)定[15]；堿性磷酸酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性采用土壤堿性磷酸酶測(cè)試試劑盒和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶測(cè)試試劑盒測(cè)定；根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測(cè)定[16]。

1.5 數(shù)據(jù)整理與分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行整理及分析，使用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析并做差異顯著性檢驗(yàn)（Duncan新復(fù)極差法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)蘋(píng)果葉片與根系活力的影響

由表1可知，120 d時(shí)，T4處理葉面積和葉片SPAD值最大，分別為22.39 cm2和68.95；T3處理根系活力最大，為103.09 μg/（h·g）。在所有處理時(shí)期，葉面積均隨著施加雞糞濃度的提高及處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，但差異不顯著（P＞0.05）。所有處理時(shí)期葉片SPAD值均表現(xiàn)為T(mén)4處理最大，T3處理次之，T0處理最??；120 d時(shí)，T1～T4處理葉片SPAD值較T0處理分別增加了2.53%、4.60%、7.24%、15.75%，T2～T4處理較T1處理分別增加了2.01%、4.58%、12.88%。在所有處理時(shí)期，根系活力均表現(xiàn)為T(mén)3處理最大；除T0處理外，T1～T4處理的根系活力均隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)；120 d時(shí)，T1～T4處理根系活力較T0處理分別增加了7.43%、8.31%、12.15%、8.75%，T2～T4處理較T1處理分別增加了0.83%、4.41%、1.24%。

2.2 不同處理對(duì)土壤總鹽含量的影響

土壤中混合施加微生物菌肥和雞糞，可有效降低土壤的總鹽含量。由圖1可知，120 d時(shí)，T4處理土壤總鹽含量最低，為11.83 g/kg。60～120 d時(shí)，所有處理土壤總鹽含量均表現(xiàn)為T(mén)4處理最小，T0處理最大。T1～T4處理120 d時(shí)的土壤總鹽含量較30 d時(shí)顯著降低（P＜0.05）。120 d時(shí)，T1～T4處理較T0處理分別降低了5.63%、15.17%、16.11%、20.63%，T2～T4處理較T1處理分別降低了9.04%、9.93%、14.20%。

圖1 不同處理對(duì)土壤總鹽含量的影響

2.3 不同處理對(duì)土壤pH值的影響

土壤中混合施加微生物菌肥和雞糞，可不同程度地降低土壤pH值。由圖2可知，120 d時(shí)，T4處理土壤pH值最小，為8.01。T2和T4處理120 d時(shí)的土壤pH值較30 d時(shí)顯著降低（P＜0.05）。120 d時(shí)，T1～T4處理的pH值較T0處理分別降低了3.25%、5.15%、5.02%、7.00%，T2～T4處理較T1處理分別降低了1.84%、1.71%、3.49%。

圖2 不同處理對(duì)土壤pH值的影響

2.4 不同處理對(duì)土壤容重的影響

土壤中混合施加微生物菌肥和雞糞，可有效降低土壤的容重，微生物菌肥混合施加雞糞濃度越大，土壤容重越小。由圖3可知，120 d時(shí)T4處理土壤容重最小，為1.18 g/cm3。在所有處理時(shí)期，土壤容重均表現(xiàn)為T(mén)4處理最小，T3處理次之，T0處理最大。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，所有處理的土壤容重呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，T1～T4處理120 d時(shí)的土壤容重較30 d時(shí)顯著降低（P＜0.05）。120 d時(shí)，T1～T4處理較T0處理分別降低了8.39%、16.77%、19.35%、23.82%，T2～T4處理較T1處理分別降低了10.08%、13.60%、20.34%。

圖3 不同處理對(duì)土壤容重的影響

2.5 不同處理對(duì)土壤酶活的影響

微生物菌肥與不同濃度的雞糞混合施入后，可有效提高土壤中的ALP活性。由圖4可知，120 d時(shí)，T3處理ALP活性最高，為0.48 mg/（g·24 h）。在所有處理時(shí)期，ALP活性均表現(xiàn)為T(mén)3處理最高，T0處理最低。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，ALP活性均呈增加趨勢(shì)，T1～T4處理120 d時(shí)的ALP活性較30 d時(shí)顯著增加（P＜0.05）。120 d時(shí)，T1～T4處理較T0處理分別提高了41.38%、58.62%、65.52%、48.28%，T2～T4處理較T1處理分別提高了12.20%、17.07%、4.88%。

圖4 不同處理對(duì)土壤ALP活性的影響

微生物菌肥與不同濃度的雞糞混合施入后，可有效提高土壤中的S-UE活性。由圖5可知，120 d時(shí)，T3處理S-UE活性最高，為17.22 mg/（kg·h）。在所有處理時(shí)期，S-UE活性均表現(xiàn)為T(mén)3處理最高，T0處理最低。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，所有處理的S-UE活性均呈增加趨勢(shì)，T1～T4處理120 d時(shí)的S-UE活性較30 d時(shí)顯著增加（P＜0.05）。120 d時(shí)，T1～T4處理較T0處理分別提高了13.05%、21.74%、29.96%、15.85%，T2～T4處理較T1處理分別提高了7.68%、14.95%、2.54%。

圖5 不同處理對(duì)土壤S-UE活性的影響

微生物菌肥與不同濃度的雞糞混合施入后，可有效提高土壤中的NAG活性。由圖6可知，120 d時(shí)，T3處理NAG活性最高，為26.55 nmol/（h·g）。在60～120 d時(shí)，NAG活性均表現(xiàn)為T(mén)3處理最高，T0處理最低。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，所有處理的NAG活性均呈增加趨勢(shì)，T1～T4處理120 d時(shí)的NAG活性較30 d時(shí)顯著增加（P＜0.05）。120 d時(shí)，T1～T4處理較T0處理分別提高了61.21%、108.07%、116.38%、54.69%，T2～T3處理較T1處理分別提高了29.07%、34.23%。

圖6 不同處理對(duì)土壤NAG活性的影響

3 討論

研究表明，土地鹽堿化是作物生長(zhǎng)期間遇到的最大障礙之一，隨著土壤鹽堿化程度的加重，甚至可以造成作物死亡[17-19]。混合施加微生物菌肥和不同濃度腐熟雞糞，可以降低蘋(píng)果園中土壤的總鹽含量、pH值以及容重。土壤容重的降低，使得土壤間的空隙增加，植物根系將獲得良好的生長(zhǎng)空間[20]。本試驗(yàn)中，土壤容重降低可能促進(jìn)了土壤中空氣、水等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的增加，使蘋(píng)果幼苗根系更容易獲取所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而有效促進(jìn)蘋(píng)果幼苗的生長(zhǎng)，這與查倩等[21]和王程成等[22]研究結(jié)果相同。研究表明，葉片SPAD值與葉片的光合能力有密切的聯(lián)系[23]。本試驗(yàn)混合施加微生物菌肥和濃度為100 g/（kg土）的雞糞處理120 d時(shí)，在相同光照和光質(zhì)強(qiáng)度下，葉片的SPAD值達(dá)到最大，這可能是因?yàn)樵黾恿巳~片中葉綠素的含量，使光合能力增強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)了蘋(píng)果葉片生長(zhǎng)[23]；但是蘋(píng)果葉片葉面積沒(méi)有顯著的變化，其原因可能是施肥方式或者灌溉方式不同，使得葉片未能充分吸收生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[24-25]；土壤的肥沃程度直接影響植物根系的生長(zhǎng)，土壤越肥沃越有利于根系生長(zhǎng)及根系活力增加，植物生長(zhǎng)代謝越旺盛[26]。本試驗(yàn)表明，施加不同量的微生物菌肥和雞糞后，隨著混合施加雞糞濃度的增大，蘋(píng)果幼苗根系活力越大，說(shuō)明幼苗根系可從土壤中獲得更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分并促進(jìn)其生長(zhǎng)。

植物根系可以直接利用的磷主要形態(tài)為H2PO4-和HPO42-，堿性磷酸酶（ALP）可以水解土壤中的有機(jī)磷并轉(zhuǎn)化為H2PO4-和HPO42-供植物根系吸收利用[27]，本試驗(yàn)通過(guò)混合施加微生物菌肥和雞糞，促進(jìn)了土壤中的有機(jī)磷水解為H2PO4-和HPO42-，從而有效促進(jìn)蘋(píng)果幼苗的生長(zhǎng)；土壤脲酶（S-UE）是一種具有專(zhuān)一性的酶[28]，可以促進(jìn)土壤中的有機(jī)氮分解。土壤中施加微生物菌肥和雞糞，可改善土壤中微生物群落的豐富度，如有益細(xì)菌、放線菌、有益真菌等[29-31]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施加微生物菌肥和不同濃度雞糞，處理不同時(shí)間后，都不同程度地提高了脲酶活性。當(dāng)雞糞濃度達(dá)到75 g/（kg土）時(shí)，脲酶的酶活性達(dá)到最高，通過(guò)微生物在土壤中的相互作用，改善土壤中的性質(zhì)，不同程度地促進(jìn)土壤脲酶活性，并能促進(jìn)有機(jī)氮的分解，使得蘋(píng)果幼苗根系可以充分吸收所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)蘋(píng)果幼苗的生長(zhǎng)，這與徐忠山等[32]研究結(jié)果一致；β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）是土壤水解酶中的一種重要酶類(lèi)，是土壤中含磷化合物的分解與利用的重要參與者[33]，如土壤中氨基酸、木聚糖以及葡萄糖等物質(zhì)的合成利用，最終達(dá)到改善土壤有機(jī)物的目的[34-35]，并能夠與作物根部相互作用將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)作物根部運(yùn)輸向作物植株中[36]。但當(dāng)雞糞濃度達(dá)到100 g/（kg土）時(shí)，土壤中的堿性磷酸酶、脲酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶的活性較濃度為75 g/（kg土）處理的活性降低，這可能是由于雞糞施加濃度過(guò)大，抑制了其對(duì)土壤的改善作用，關(guān)于該問(wèn)題的研究以及生物有機(jī)肥影響土壤中微生物種類(lèi)及群落豐富度的研究還有待進(jìn)一步探索。

4 結(jié)論

施加微生物菌肥可有效促進(jìn)蘋(píng)果幼苗生長(zhǎng)，改善鹽堿化土壤；混合施加腐熟雞糞后，其效果比不施肥和單一施微生物菌肥更佳。雞糞濃度為100 g/（kg土）處理120 d時(shí)蘋(píng)果幼苗葉片SPAD值最大，土壤總鹽含量、pH值均最??；雞類(lèi)濃度為75 g/（kg土）時(shí)蘋(píng)果幼苗根系活力最大，土壤堿性磷酸酶、脲酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶的活性均最高?；旌鲜┘游⑸锞屎碗u糞處理時(shí)間越長(zhǎng)對(duì)蘋(píng)果幼苗生長(zhǎng)和土壤的改良效果越明顯。