菌劑與肥料配施對復墾土壤生化強度及油菜生長的影響

周傳志，李廷亮，孟會生，洪堅平，栗 麗

（山西農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院，山西太谷030801）

菌劑與肥料配施對復墾土壤生化強度及油菜生長的影響

周傳志，李廷亮，孟會生，洪堅平，栗 麗

（山西農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院，山西太谷030801）

通過盆栽試驗，研究等養(yǎng)分供應條件下，生物菌劑與有機無機肥料配施對山西煤礦區(qū)復墾地土壤生化強度和盆栽油菜生長的影響。結果表明，菌劑和肥料配施能顯著增強復墾土壤生化作用強度，提高油菜產(chǎn)量，改善油菜品質(zhì)，其中以有機肥+無機肥+菌劑配施效果最為顯著（P＜0.05），土壤呼吸作用強度、氨化作用強度和硝化作用強度比CK分別提高87.56%，95.83%和125.93%；與未添加菌劑處理相比，添加菌劑處理的油菜干質(zhì)量增加20.81%～24.57%，硝酸鹽含量降低18.40%～25.54%，還原糖、葉綠素和Vc含量分別提高19.87%～24.56%，16.67%～43.82%和13.22%～24.21%。綜上所述，菌劑+有機肥+無機肥配合施用是礦區(qū)復墾土壤培肥和植被恢復的最佳組合方式。

生物菌劑；復墾土壤；生化強度；油菜產(chǎn)量；品質(zhì)

土壤養(yǎng)分貧瘠、肥力低下是制約采煤塌陷土地生態(tài)重建的主要因素，培肥土壤是礦區(qū)土壤地力恢復和土地復墾的重要途徑。以往大多施用有機無機肥改良礦區(qū)土壤，但因其缺少生物活體物質(zhì)，物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化緩慢，培肥時間較長[1]。土壤微生物參與土壤有機質(zhì)的分解、土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化以及土壤團聚體的形成，是土壤肥力的重要組成部分。生物菌劑是由有益微生物制成的活性制劑，施入土壤中能夠增強土壤生物活性，活化土壤養(yǎng)分，改良土壤結構和改善植物的營養(yǎng)環(huán)境，具有低投入、高效益、高產(chǎn)出和無污染等優(yōu)點[2]。研究表明，施用菌劑增加了礦區(qū)復墾土壤養(yǎng)分及有機質(zhì)含量和微生物數(shù)量，對尾礦充填復墾土壤的植被重建具有重要作用[3-9]。然而，單純施用生物菌肥并不能滿足作物生長的需要，尤其在貧瘠土壤上，生物肥的增產(chǎn)效果有限，與其他肥料配合施用效果更好[10-12]。目前有關生物菌劑與其他肥料配施在礦區(qū)復墾生態(tài)重建中的應用研究相對較少。

本研究通過盆栽試驗，探討等養(yǎng)分供應條件下，復合生物菌劑與肥料配施對礦區(qū)復墾地土壤微生物活性和盆栽油菜生長的影響，為生物菌劑在礦區(qū)復墾地土壤改良培肥熟化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試土壤取自山西省襄垣縣采煤塌陷區(qū)復墾2 a土壤，其有機質(zhì)含量7.10 g/kg，全氮0.35 g/kg，全磷0.56 g/kg，全鉀3.23 g/kg，堿解氮16.87 mg/kg，速效磷6.20 mg/kg，速效鉀135.39 mg/kg，pH值7.96。

供試菌劑為復合生物菌劑（活性有益菌≥108個/g），由山西農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院微生物實驗室提供。供試有機肥為腐熟的雞糞，其中有機質(zhì)含量39.2%，N2.8%，P2O51.4%，K2O1.12%。供試無機肥為尿素（N，46%）、過磷酸鈣（P2O5，14%）、硫酸鉀（K2O，50%）。

供試油菜（Brassica napus L.）品種為四月蔓。

1.2 試驗設計

盆栽油菜試驗于2014年4月18日在山西農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院日光溫室內(nèi)進行。試驗采用完全隨機區(qū)組設計，共設7個處理，分別為：CK（不施肥），OM（有機肥），IF（無機肥），OM＋MA（有機肥+菌劑），IF＋MA（無機肥＋菌劑），OM＋IF（50%有機肥＋50%無機肥），OM＋IF＋MA（50%有機肥＋50%無機肥+菌劑）。有機肥施用量為腐熟雞糞20g/盆，無機肥施用量分別為尿素1.22 g/盆、過磷酸鈣2 g/盆、硫酸鉀0.448 g/盆，菌劑用量20 g/盆。每個處理3次重復，隨機排列。

1.3 測定項目及方法

油菜于5月28日一次性收獲，將植物樣本帶回實驗室，先用自來水沖洗干凈，再用蒸餾水沖洗，后用吸水紙擦干，用于測定油菜鮮質(zhì)量和干質(zhì)量以及植株中硝酸鹽、還原糖、Vc和葉綠素含量。同時在油菜收獲后采集土壤樣品，充分過2 mm篩，部分用于測定土壤生化作用強度指標，其余土壤風干后過1 mm篩，用于土壤養(yǎng)分的測定。土壤呼吸作用強度、氨化與硝化作用強度的測定參照文獻[13]的方法；油菜Vc、還原糖、硝酸鹽和葉綠素含量測定參照文獻[14]的方法。

2 結果與分析

2.1 生物菌劑與肥料配施對復墾土壤生化強度的影響

土壤呼吸作用強度在一定程度上反映土壤中微生物的活性，氨化作用強度和硝化作用強度則是表征土壤供氮能力的重要指標。由表1可知，施肥能夠顯著提高復墾土壤生化強度，與CK相比，呼吸作用、氨化作用和硝化作用強度分別提高了37.55%～87.56%，47.39%～95.83%和40.74%～125.93%。由于施用有機肥能增加土壤中有機質(zhì)含量，為微生物提供能源和營養(yǎng)源，促進微生物活性和增殖，故土壤呼吸作用、氨化作用和硝化作用強度表現(xiàn)為有機肥處理＞無機肥處理。施肥處理中，與未添加菌劑處理相比，添加菌劑處理的土壤生化強度顯著增強，處理OM與IF，OM＋MA與IF＋MA差異不顯著，但OM＋MA與IF＋MA顯著高于OM與IF（P＜0.05）；土壤呼吸作用、氨化作用和硝化作用強度均以OM＋IF＋MA處理最高，且顯著高于其余各施肥處理。栗麗等[15]研究表明，在化肥和有機肥的配施下，添加菌劑能增加復墾土壤中的活菌數(shù)量，促進土壤微生物代謝，進而增強土壤呼吸強度、氨化作用強度和硝化作用強度，這與本研究結果一致。

表1 復合生物菌劑對復墾土壤生化強度的影響 mg/kg

2.2 生物菌劑與肥料配施對油菜產(chǎn)量的影響

由表2可知，由于復墾土壤中養(yǎng)分含量較低，施肥均能顯著提高油菜鮮質(zhì)量和干質(zhì)量，且添加菌劑處理與相應的未添加菌劑處理相比，油菜干質(zhì)量和鮮質(zhì)量均有顯著增加，鮮質(zhì)量增加了13.78%～24.98%，干質(zhì)量增加了20.81%～24.57%。這可能是因為施入生物菌劑增加了土壤中微生物量，提高了土壤酶活性，促進土壤難溶性礦物質(zhì)養(yǎng)分的釋放，從而提高了油菜產(chǎn)量；另外，微生物生命活動過程中產(chǎn)生的各類植物生長激素等生理活性物質(zhì)，也能夠刺激和調(diào)節(jié)植物的生長，增加油菜干質(zhì)量。各施肥處理間，油菜鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均以處理OM＋IF＋MA最高，且顯著高于其他施肥處理，OM與IF，OM＋MA與IF＋MA差異均不顯著。

2.3 生物菌劑與肥料配施對油菜養(yǎng)分吸收的影響

由表2可知，復墾土壤中施肥能夠提高油菜對土壤中養(yǎng)分的吸收。各施肥處理中，油菜對氮、磷和鉀的吸收均表現(xiàn)為OM＋IF＋MA＞IF＋MA＞OM＋MA＞OM＋IF＞IF＞OM，表明無機肥處理對油菜養(yǎng)分吸收的效果優(yōu)于相應的有機肥處理，主要是因為有機肥料養(yǎng)分釋放緩慢，而無機肥肥效釋放快，能夠促進植物干物質(zhì)積累和對養(yǎng)分的吸收利用。施肥處理中，OM與IF，OM＋MA與IF＋MA的吸氮量、吸磷量差異均不顯著，但OM＋MA與IF＋MA的吸氮量、吸磷量、吸鉀量顯著高于OM與IF，表明添加生物菌劑的處理與相應的未添加菌劑處理相比，油菜對氮、磷、鉀的吸收均有顯著增加（P＜0.05），這與王海娟等[16]的研究結果一致。表明供試生物菌劑中的固氮、解磷和解鉀等功能菌群，參與土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和分解，促進作物對養(yǎng)分的吸收利用。油菜養(yǎng)分含量均以OM＋IF＋MA處理最高，油菜吸氮量、吸磷量和吸鉀量分別是CK的3.55倍，3.39倍和1.24倍。

表2 復合生物菌劑對油菜產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的影響

2.4 生物菌劑與肥料配施對油菜品質(zhì)的影響

硝酸鹽是蔬菜品質(zhì)的重要指標之一，其含量水平反映作物的氮素營養(yǎng)，但積累過多會對人畜造成潛在威脅。由表3可知，各施肥處理對油菜硝酸鹽含量的影響不同，與CK相比，單施無機肥處理能增加油菜中硝酸鹽含量（增加9.17%），單施有機肥或有機肥與無機肥配施均能減少硝酸鹽含量（分別降低了4.68%，12.74%）。與未添加菌劑的處理相比，相應的添加菌劑處理均能顯著降低油菜中硝酸鹽的含量（P＜0.05）。

蔬菜中還原糖含量的多少對產(chǎn)品的口感有重要影響；葉綠素是表征植物光合作用的重要指標，一定范圍內(nèi)，其含量越高，光合作用越強；Vc是維持人體正常生理代謝所必需的有機營養(yǎng)物質(zhì)之一。由表4可知，單施有機肥或無機肥均能夠顯著提高油菜中還原糖、葉綠素和Vc含量，且有機肥與無機肥配施顯著高于二者的單施效果（P＜0.05）。添加生物菌劑的處理與相應的未添加菌劑處理相比，油菜品質(zhì)顯著改善。其中，添加菌劑后油菜還原糖含量提高19.87%～24.56%，葉綠素含量提高16.67%～43.82%，Vc含量提高13.22%～24.21%。各施肥處理中，油菜還原糖、葉綠素和Vc含量均以處理OM＋IF＋MA最高，分別是CK處理的1.53倍，1.58倍，1.24倍，且顯著高于其余各處理。其原因可能是生物菌劑和有機無機肥配施能顯著增加土壤中活體微生物數(shù)量，有些菌體侵入油菜體內(nèi)，增強了植物代謝功能，增加了葉綠素含量和光合作用面積，加速了營養(yǎng)的合成，促使油菜體內(nèi)淀粉和糖類的積累，進而改善了油菜的品質(zhì)。

表3 復合生物菌劑對油菜硝酸鹽、還原糖、葉綠素和Vc含量的影響

3 結論

本研究結果表明，菌肥與肥料配施不僅能顯著提高礦區(qū)復墾土壤生化強度，還能促進盆栽油菜生長，改善其品質(zhì)，其中以有機肥＋無機肥＋菌劑配施效果最為顯著（P＜0.05）。與CK相比，土壤呼吸作用強度、氨化作用強度和硝化作用強度分別提高了87.56%，95.83%和125.93%；油菜干質(zhì)量及其對氮、磷和鉀的吸收在施肥處理之間均表現(xiàn)為無機肥相應處理＞有機肥相應處理，油菜還原糖、葉綠素和Vc含量表現(xiàn)為添加菌劑處理＞相應未添加菌劑處理；與未添加菌劑處理相比，硝酸鹽含量降低18.40%～25.54%，還原糖、葉綠素和Vc含量分別提高19.87%～24.56%，16.67%～43.82%和13.22%～24.21%。綜上所述，菌劑＋有機肥＋無機肥配合施用效果顯著，是礦區(qū)復墾土壤培肥和植被恢復的最佳組合方式。

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Effect of Combined Application of Microbial Inoculum and Fertilizer on Soil Biochemical Capacity and Rape Growth in Reclaimed Mine Soil

ZHOUChuanzhi，LI Tingliang，MENGHuisheng，HONGJianping，LI Li
（College ofResources&Environment，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

The pot experiment using completely randomized design was conducted to investigate the effect of organic and inorganic fertilizer combined with microbial inoculum in equal nutrient supply conditions on the biochemical capacity of reclamation soil and the growth of rape.The results showed that the application of microbial inoculum and fertilizer could significantly enhance the biochemical capacity ofreclaimed soil,improve the rape yield and quality and the best effects showed in the treatment of organic fertilizer＋inorganic fertilizer+microbial inoculum（P＜0.05）.Compared with the control,soil respiration intensity,ammonification intensityand nitrification intensity in microbial inoculum treatments increased by 87.56%,95.83%and 125.93%,respectively.In addition,compared with nomicrobial inoculum treatments,rape dry weight,reducing sugar,chlorophyll and Vc content in microbial inoculum treatments increased by 20.81%-24.57%,19.87%-24.56%，16.67%-43.82%and 13.22%-24.21%,respectively.Nitrate content in microbial inoculum treatments reduced by 18.40%-25.54%.In general,the combined application of microbial inoculum with organic fertilizer and inorganic fertilizer is a good combination offetilityand revegetation reclamation in reclaimed mine soil.

microbial inoculum;reclamation soil;biochemical capacity;rape yield;quality

S158.3

A

1002-2481（2016）06-0794-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.06.18

2016-03-03

山西青年科技研究基金項目（2013021032-2）；山西農(nóng)業(yè)大學創(chuàng)新基金資助項目（2013085）

周傳志（1993-），男，山東濟寧人，在校學生，研究方向：微生物肥料。栗 麗為通信作者。