生態(tài)有機(jī)肥還田對(duì)飼用玉米種植田有機(jī)質(zhì)、酶活性和重金屬的影響

劉 靜，閆 剛，馬世強(qiáng)，張春梅，秦嘉海

（1.酒泉市農(nóng)輝農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司，甘肅 酒泉 735000；2.酒泉市吉農(nóng)農(nóng)業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅 酒泉 735000；3.河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生態(tài)工程學(xué)院，甘肅 張掖 734000）

酒泉市肅州區(qū)種植的飼用玉米長(zhǎng)期施用化肥，種植地有機(jī)質(zhì)含量較低，微生物數(shù)量和酶活性降低，土壤養(yǎng)分比例失調(diào)，飼用玉米產(chǎn)量和品質(zhì)下降，影響了飼用玉米產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。有關(guān)功能性肥料對(duì)土壤性質(zhì)和玉米經(jīng)濟(jì)效益影響的研究報(bào)道較多[1-13]，生態(tài)有機(jī)肥還田對(duì)飼用玉米種植田有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳、供碳量、微生物數(shù)量及酶活性和重金屬影響的研究少見文獻(xiàn)報(bào)道。為了解決土壤養(yǎng)分比例失調(diào)的問題，進(jìn)行了生態(tài)有機(jī)肥還田對(duì)飼用玉米種植田有機(jī)質(zhì)及酶活性和重金屬影響的試驗(yàn)研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在酒泉市肅州區(qū)上壩鎮(zhèn)下壩村飼用玉米種植基地上進(jìn)行（東經(jīng)98°40′22″，北緯39°36′41″），海拔1 460 m，土壤類型是灌淤旱作人為土[14]。0～20 cm 土層有機(jī)質(zhì)含量19.34 g/kg，有機(jī)碳11.22 g/kg，堿解氮78.71 mg/kg，速效磷10.43 mg/kg，速效鉀138.87 mg/kg，pH 值為8.21。前茬作物是玉米。

1.1.2 試驗(yàn)材料

玉米專用肥（自主研發(fā)，聚磷酸鹽、偏磷酸鉀、硫酸鋅和鉬酸銨風(fēng)干質(zhì)量比為0.533 3∶0.400 0∶0.053 3∶0.013 4），畜禽糞便肥（自主研發(fā)，發(fā)酵雞糞、發(fā)酵羊糞和發(fā)酵牛糞風(fēng)干質(zhì)量比為0.534 6∶0.327 8∶0.137 6），廢渣肥（自主研發(fā)，發(fā)酵食用菌渣、腐熟沼渣和發(fā)酵葡萄酒渣風(fēng)干質(zhì)量比為0.652 3∶0.289 7∶0.058 0），生態(tài)有機(jī)肥（自主研發(fā)，玉米專用肥、畜禽糞便肥和廢渣肥風(fēng)干質(zhì)量比為0.027 4∶0.680 9∶0.291 7），飼用玉米品種（DF4 四川西南科聯(lián)種業(yè)有限責(zé)任公司選育）。參試材料有效成分見表1。

表1 參試材料種類及有效成分

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021 年4 月25 日進(jìn)行，設(shè)計(jì)3 個(gè)處理。處理1 為對(duì)照（不施肥），處理2 為農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥（硫酸鉀436.80 kg/hm2+磷酸二銨977.83 kg/hm2+硫酸鋅33.91 kg/hm2+鉬酸銨9.63 kg/hm2+尿素131.74 kg/hm2），處理3 為生態(tài)有機(jī)肥（施用量26 000 kg/hm2）。處理2和處理3 氮、磷、鉀、鋅和鉬純養(yǎng)分投入量相等（N 236.60 kg/hm2+P2O5449.80 kg/hm2+K2O 218.40 kg/hm2+Zn 7.800 kg/hm2+Mo 5.20 kg/hm2）。每個(gè)處理3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.2.2 種植方法

試驗(yàn)小區(qū)面積36 m2（8 m×4.5 m），種植前小區(qū)四周筑埂。播種深度、株距和行距分別為5 cm、30 cm、50 cm，磷酸二銨、硫酸鉀、硫酸鋅、鉬酸銨、生態(tài)有機(jī)肥在播種前施入土層0～20 cm 作底肥，尿素在玉米大喇叭口期結(jié)合灌水追施，追肥方法為穴施，在玉米拔節(jié)期、大喇叭口期、開花期、灌漿期、乳熟期各灌水1 次，每個(gè)小區(qū)灌水量相等。

1.2.3 樣品采集方法

飼用玉米收獲后，分別在每個(gè)小區(qū)內(nèi)按對(duì)角線布置5 個(gè)采樣點(diǎn)，采集0～20 cm 耕作層土樣5 kg，用四分法留2 kg（1 kg 土樣放入4 ℃冰箱避光保存測(cè)定微生物數(shù)量和酶活性，另外1 kg 土樣風(fēng)干過1 mm 篩，測(cè)定有機(jī)質(zhì)和重金屬離子含量）。

1.2.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法；土壤有機(jī)碳=有機(jī)質(zhì)測(cè)定值/1.724[15]；微生物種群量測(cè)定采用稀釋平板法[16]；蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性分別采用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[17]；土壤重金屬離子和微量元素全量測(cè)定參考中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所《土壤理化分析》[18]。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

測(cè)試數(shù)據(jù)采用DPSS 10.0 統(tǒng)計(jì)軟件分析，差異顯著性采用多重比較，LSR 檢驗(yàn)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)有機(jī)肥對(duì)飼用玉米種植田有機(jī)質(zhì)和微生物數(shù)量的影響

2.1.1 對(duì)有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳和供碳量的影響

根據(jù)2021 年9 月6 日飼用玉米收獲后測(cè)定數(shù)據(jù)可以看出，不同處理飼用玉米種植田有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳和供碳量依次為生態(tài)有機(jī)肥＞農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥＞對(duì)照（不施肥），具體見表2。生態(tài)有機(jī)肥與農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥比較，有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳和供碳量分別增加了14.44%、13.48%和13.49%（P＜0.01），與對(duì)照比較，有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳和供碳量分別增加了14.78%、14.79%和14.80%（P＜0.01）；農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥與對(duì)照比較，有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳和供碳量分別增加了1.18%、1.14%和1.16%（P＞0.05）。生態(tài)有機(jī)肥極顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳和供碳量，農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥對(duì)有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳和供碳量無顯著影響。

2.1.2 對(duì)微生物數(shù)量的影響

由表2 可知，不同處理飼用玉米種植田細(xì)菌和放線菌數(shù)量依次為生態(tài)有機(jī)肥＞農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥＞對(duì)照（不施肥），真菌數(shù)量依次為生態(tài)有機(jī)肥＜農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥＜對(duì)照（不施肥）。生態(tài)有機(jī)肥與農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥比較，細(xì)菌和放線菌數(shù)量分別增加了17.61%和20.69%（P＜0.01），真菌數(shù)量降低了9.98%（P＜0.01），與對(duì)照比較，細(xì)菌和放線菌數(shù)量分別增加了19.71%和24.26%（P＜0.01），真菌數(shù)量降低了2.15%（P＜0.01）；農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥與對(duì)照比較，細(xì)菌和放線菌數(shù)量分別增加了1.79%和2.96%（P＜0.01），真菌數(shù)量降低了9.98%（P＜0.01）。生態(tài)有機(jī)肥極顯著地提高了細(xì)菌和放線菌數(shù)量，降低了真菌數(shù)量，農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥對(duì)細(xì)菌和放線菌數(shù)量無顯著影響。

表2 生態(tài)有機(jī)肥對(duì)飼用玉米田有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳和微生物數(shù)量的影響

2.2 生態(tài)有機(jī)肥對(duì)飼用玉米種植田酶活性和重金屬含量的影響

2.2.1 對(duì)酶活性的影響

由表3 可知，不同處理飼用玉米種植田酶活性依次為生態(tài)有機(jī)肥＞農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥＞對(duì)照（不施肥）。生態(tài)有機(jī)肥與農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥比較，蔗糖酶活性增加7.58%（P＜0.05），脲酶和磷酸酶活性分別增加2.14%和1.12%（P ＞0.05），多酚氧化酶活性增加21.43%（P＜0.01），與對(duì)照（不施肥）比較，蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性分別增加了10.94%、58.85%、24.91%和25.93%（P＜0.01）；農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥與對(duì)照（不施肥）比較，蔗糖酶和多酚氧化酶活性分別增加了3.13%和3.70%（P＞0.05），脲酶和磷酸酶活性分別增加了15.23%和23.53%（P＜0.01）。生態(tài)有機(jī)肥極顯著地提高了土壤蔗糖、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性，農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥極顯著提高了脲酶和磷酸酶活性，對(duì)蔗糖酶和多酚氧化酶活性無顯著影響。

表3 生態(tài)有機(jī)肥對(duì)土壤酶活性和重金屬含量的影響

2.2.2 對(duì)重金屬含量的影響

由表4 可知，不同處理飼用玉米種植田重金屬含量依次為農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥＞生態(tài)有機(jī)肥＞對(duì)照（不施肥）。生態(tài)有機(jī)肥與農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥比較，Hg、Cr、Pb 和Cu 含量分別降低了10.20%、10.98%、13.10%和12.50%（P＜0.01），Cd 和Zn 含量分別降低了9.09%和8.33%（P＜0.01），與對(duì)照（不施肥）比較，Hg、Cd、Cr、Pb、Cu 和Zn 含量分別增加了2.33%、2.56%、0.99%、1.88%、1.11%和2.33%（P＞0.05）；農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥與對(duì)照（不施肥）比較，Hg、Cd、Cr、Pb、Cu 和Zn 含量分別增加了13.95%、12.82%、13.45%、17.24%、15.56%和11.63%（P＜0.01）。農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥極顯著提高了重金屬含量，生態(tài)有機(jī)肥對(duì)重金屬含量無顯著影響。

表4 生態(tài)有機(jī)肥對(duì)土壤酶活性和重金屬含量的影響單位：mg·kg-1

3 結(jié)論

由試驗(yàn)可知，不同處理飼用玉米種植田有機(jī)質(zhì)及微生物數(shù)量和酶活性變化依次為生態(tài)有機(jī)肥＞農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥＞對(duì)照（不施肥），重金屬含量變化依次為農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥＞生態(tài)有機(jī)肥＞對(duì)照（不施肥），真菌變化依次為生態(tài)有機(jī)肥＜農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥＜對(duì)照（不施肥）。

施用生態(tài)有機(jī)肥提高了土壤有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳、供碳量、細(xì)菌數(shù)量、放線菌數(shù)量、蔗糖酶和多酚氧化酶活性，對(duì)重金屬含量無顯著影響。

農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥提高了脲酶活性、磷酸酶活性和重金屬含量，對(duì)有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳、供碳量、細(xì)菌數(shù)量、放線菌數(shù)量、蔗糖酶和多酚氧化酶活性無顯著影響。