有機物料對鹽化潮土性質及甜菜品質和效益的影響

魏淑蓮

（肅南裕固族自治縣自然資源局，甘肅 肅南 734000)

甘肅省河西內陸灌區晝夜溫差大，是甜菜最佳種植生態區，截至2019年，甜菜種植面積達到1 500 hm2[1]。經社會實踐調查，目前存在的突出問題是：農戶長期超量施用化肥，化肥中的鹽基離子累積在土壤中，導致土壤含鹽量高，有機質含量降低，土壤板結，不利于甜菜塊根膨大，甜菜產量低而不穩定[2]。有關化肥、畜禽糞便、作物秸稈和有機物料對土壤性質及作物產量和品質的影響，前人做了大量的研究工作。費聰等[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，甜菜塊根糖含量會明顯下降。通過施用畜禽糞肥或有機物料，可有效地改善作物營養品質[4]，提高土壤中銅和鋅等微量元素的活性[5]、水穩性團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、畜禽糞便和有機肥對土壤理化性質和產量的影響上，而牛糞、油菜籽餅、玉米秸稈和食用菌渣對鹽化潮土性質及甜菜含糖率和效益影響的研究未見報道，為了減輕有機物料對農村生態環境的污染，減少化肥施用量，本文研究了有機物料對鹽化潮土性質及甜菜含糖率和效益的影響，旨在為研究區域內有機物料循環利用提供技術參考。

1 材料和方法

1.1 試驗時間與地點

試驗地點在張掖市臨澤縣板橋鎮板橋村（100°17′11″E，39°15′23″N），海拔1 398 m，降水量108 mm，蒸發量1 860 mm，年均氣溫7.4 ℃，日照時長3 245 h，無霜期150 d。土壤類型為鹽化潮土，種植前采集耕作層0～20 cm土樣室內進行化驗分析，測得有機質、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 試驗材料

甜菜品種為HIO-474（瑞士先正達公司育成）；牛糞（含有機質24.40%、N 0.32%、P2O50.25%、K2O 0.16%，粒徑1～10 mm）；油菜籽餅（含有機質73.80%、N 1.45%、P2O50.80%、K2O 1.04%，粒徑1～10 mm）；粉碎玉米秸稈（含有機質87.10%、N 0.95%、P2O50.15%、K2O 0.72%，長度1～10 mm）；食用菌渣（含有機質47.80%、N 1.01%、P2O50.73%、K2O 1.46%，粒徑1～10 mm）；秸稈發酵劑（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）；秸稈發酵劑等均購于當地市場。

1.3 試驗方法

1.3.1 有機物料發酵方法

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

1.3.2 試驗設計

試驗共設計6個處理：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，折合成相應的施肥量見表1，每處理重復3次，隨機區組排列。

表1 各處理化肥及有機物料施用量 t/hm2

1.3.3 種植方法

播種前將化肥和有機物料計量撒入小區，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5壟、每壟2行。分別在甜菜播種后、播種10 d后、生長盛期、塊根膨大期和收獲前各滴灌1次，每個小區灌水量7.2 m3。處理2的尿素1/3在甜菜生長盛期，2/3在塊根膨大期結合灌水追施，追肥方法為穴施。

1.3.4 樣品采集與指標測定

甜菜收獲時每個小區選擇中間3壟，每壟采集5株，測定葉叢高、單株鮮葉質量、根體長度、根直徑、單株根質量。將小區平均根產量換算成公頃產量進行統計分析。2019年10月4日甜菜收獲后，在小區內按五點取樣法采集耕作層0～20 cm土樣5 kg，用四分法留2 kg，1 kg新鮮土樣放入4 ℃冰箱用于測定酶活性，另外1 kg土樣風干后過1 mm篩供室內化驗分析。容重和團聚體測定用環刀采集原狀土，不進行風干。甜菜含糖率和根直徑采用手持式測糖儀和游標卡尺測定；土壤容重、總孔隙度和＞0.25 mm團聚體采用環刀法、計算法和干篩法測定；pH值、CEC、有機質和全鹽分別采用酸度計法、乙酸銨-氯化銨法、重鉻酸鉀法和電導法測定[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定[12]。

1.4 數據分析方法

采用SPSS16.0統計軟件進行數據統計分析，采用Duncan新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同處理對鹽化潮土理化性質及有機質和酶活性的影響

2.1.1 對物理性質的影響

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，與兩對照之間也均達極顯著差異。不同處理總孔隙度和團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個百分點，均達極顯著差異；牛糞處理＞0.25 mm團聚體比化肥和不施肥分別增加8.28和8.73個百分點，均達極顯著差異。牛糞比其他有機物料有利于降低容重，增大孔隙度，促進團聚體的形成，化肥對容重、孔隙度和團聚體的影響較小。

表2 不同處理對鹽化潮土理化性質和有機質的影響

2.1.2 對有機質和化學性質的影響

由表2可知，不同處理鹽化潮土有機質含量和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質含量、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質含量較化肥、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和有機質含量；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，這種變化規律可能與玉米秸稈有機質含量較高有關。

表3 不同處理對鹽化潮土酶活性的影響

2.2 不同處理對甜菜性狀和效益影響

2.2.1 對甜菜植株性狀影響

由表4可知，不同處理甜菜葉叢高度、單株鮮葉質量、根體長度、根直徑、單株根質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物料和化肥有利于提高甜菜性狀。

表4 不同處理對甜菜植株性狀和含糖率的影響

2.2.2 對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個百分點。油菜籽餅比牛糞更有利于提高甜菜含糖率。

2.2.3 對根產量的影響

由表5可知，不同處理甜菜根產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物料更有利于提高甜菜根產量。

表5 不同處理對甜菜經濟效益的影響

2.2.4 對經濟效益的影響

由表5可知，不同處理甜菜根產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，施肥利潤分別增加312.95、670.05、1 025.90和1 620.54元/hm2。4種有機物料中油菜籽餅更有利于提高甜菜經濟效益。

3 結論與討論

本研究結果表明，施用有機物料提高了鹽化潮土有機質含量，究其原因是有機物料將大量的有機質帶入土壤，增加了土壤有機質含量。施用有機物料降低了鹽化潮土容重，增加了孔隙度和團聚體，這與曲成闖等[13]的研究結果相吻合。究其原因，一是有機物料使鹽化潮土疏松，降低了容重，增大了孔隙度；二是有機物料中的有機質促進了團聚體的形成。施用有機物料的鹽化潮土CEC增大，pH值和全鹽降低，這種變化規律與莊鐘娟等[14]的研究結果一致。究其原因，一是有機物料吸附能力較強，提高了土壤的保肥性，因而增大了CEC；二是有機物料在分解過程中產生的有機酸，降低了鹽化潮土pH值；三是有機物料鹽基離子含量比化肥低，因而降低了全鹽含量。有機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，一是有機物料把大量的活性酶帶入鹽化潮土；二是有機物料提高了鹽化潮土有機碳含量，為土壤酶創造了良好的生態環境，提高了酶活性。有機物料提高了甜菜含糖量，究其原因是有機物料中的有機質改善了甜菜的品質。施用有機物料促進了甜菜生長發育，提高了產量和經濟效益，究其原因是有機物料中的有機質有效地改善了鹽化潮土的理化性質，在分解過程中釋放的大量元素和微量元素促進了甜菜的生長發育，提高了塊根產量。

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