畜禽糞便組合肥對土壤微生物、酶活性及黃瓜品質(zhì)的影響

陸 靜

（張掖市甘州區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，甘肅 張掖 734000)

截至2018年，張掖市甘州區(qū)溫室蔬菜種植面積達2 600 hm2[1]，溫室種植的黃瓜化肥N、P2O5、K2O純養(yǎng)分投入量為2.15 t/hm2，有機肥N、P2O5、K2O純養(yǎng)分投入量為0.33 t/hm2，長期超量施用化肥，土壤酶活性和黃瓜品質(zhì)下降，因此采用畜禽糞便組合肥替代常規(guī)化肥，對保障國家蔬菜安全生產(chǎn)具有重要的意義。有關(guān)畜禽糞便有機肥的研究報道較多，研究認為雞糞對土壤中Pb、Cd具有較強的鈍化作用[2]；牛糞與秸稈配合施用，降低了玉米各部位對Cd的吸收和轉(zhuǎn)運，使Cd累積在玉米的根部和莖葉部位，籽粒中Cd含量降低[3]；雞糞與秸稈生物炭配合施用，降低了Pb的有效性[4]；雞糞和生物炭混合施用，減少了玉米對Cd的吸收和積累[5]；牛糞對土壤物理化學(xué)性質(zhì)的改善表現(xiàn)出積極的作用[6]；如能降低土壤酸堿度、電導(dǎo)率和堿化度[7]；雞糞可提高土壤水穩(wěn)性團聚體的穩(wěn)定性[8]；羊糞和馬糞混合施用，可以提高有機質(zhì)的腐殖化程度[9]；豬糞施用量與土壤有機碳含量之間存在著顯著的線性關(guān)系[10]。牛糞還可以明顯提高大豆的脂肪、游離氨基酸和可溶性糖含量[11]；羊糞可以提高火龍果總糖和維生素C含量[12]，改善番茄品質(zhì)[13]。

綜上所述，前人研究主要集中在畜禽糞便對土壤重金屬離子、理化性質(zhì)和作物品質(zhì)影響等方面，而畜禽糞便組合肥對土壤微生物及酶活性和黃瓜品質(zhì)影響的研究未見文獻報道。據(jù)統(tǒng)計，張掖市分布著807.82萬t的畜禽糞便[14]，用于沼氣工程、直接還田的占比54%，還有371.60 t隨意堆放在居民點周圍，污染了鄉(xiāng)村環(huán)境。據(jù)室內(nèi)分析，這些畜禽糞便重金屬離子Hg、Cd、Cr、Pb含量均小于國家規(guī)定（GB 8172—87）的畜禽糞便含量標(biāo)準(zhǔn)[15]。為了解決溫室蔬菜長期施用化肥導(dǎo)致土壤酶活性和黃瓜品質(zhì)下降的問題，本研究選擇畜禽糞便有機肥、黃瓜多元肥、生物菌肥和抗重茬劑4種原料，在室內(nèi)合成畜禽糞便組合肥，進行肥料田間驗證試驗，以便對畜禽糞便組合肥的肥效做出合理的評價。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在甘肅省張掖市甘州區(qū)黨寨鎮(zhèn)楊家墩村溫室內(nèi)進行（100°15′68″E，39°05′90″N）。試驗地海拔1 485 m，年平均降水量116 mm，蒸發(fā)量1 850 mm，氣溫7.50 ℃。土壤類型是灌漠土，0～20 cm土層含有機質(zhì)18.65 g/kg，堿解氮60.14 mg/kg，速效磷6.12 mg/kg，速效鉀144.23 mg/kg，有效鋅0.43 mg/kg，有效鉬0.10 mg/kg，pH值8.45。

1.2 試驗材料

1.2.1 無機肥料

尿素（N 46%），磷酸二銨（N 18%，P2O546%），硫酸鉀（K2O 50%），硫酸鋅（Zn 23%），鉬酸銨（Mo50%），黃瓜多元肥（自制，尿素、磷酸二銨、硫酸鉀、硫酸鋅和鉬酸銨風(fēng)干質(zhì)量比按0.509 6∶0.254 8∶0.191 1∶0.038 2∶0.006 3混合，含N 28.03%，P2O511.72%，K2O 9.56%，Zn 0.88%，Mo 0.32%）。

1.2.2 有機肥料

發(fā)酵羊糞（含有機質(zhì)46.30%，N 1.32%，P2O51.29%，K2O 0.61%，粒徑1～20 mm），發(fā)酵牛糞（含有機質(zhì)35.41%，N 0.43%，P2O50.32%，K2O 0.56%，粒徑1～20 mm），發(fā)酵雞糞（含有機質(zhì)46.77%，N 1.31%，P2O50.61%，K2O 0.92%，粒徑1～5 mm），畜禽糞便有機肥（自制，按羊糞、雞糞和牛糞風(fēng)干質(zhì)量比0.40∶0.35∶0.25混合，含有機質(zhì)42.77%，N 1.03%，P2O50.41%，K2O 0.72%）。

1.2.3 其他材料

生物菌肥（枯草芽孢桿菌有效活菌2.50×108cfu/g，粒徑0.2～2.0 mm）；高抗重茬劑（海洋生物鈣18%，甲殼素1.50%），黃瓜品種（津優(yōu)35號，天津科潤黃瓜研究所選育）。

1.3 試驗方法

1.3.1 畜禽糞便組合肥配制方法

將畜禽糞便有機肥、黃瓜多元肥、生物菌肥、高抗重茬劑風(fēng)干質(zhì)量比按0.970 7∶0.025 9∶0.002 4∶0.001 0混合得到畜禽糞便組合肥，經(jīng)室內(nèi)分析，含有機質(zhì)41.49%，N 1.69%，P2O50.70%，K2O 0.94%，Zn 0.02%，Mo 0.01%，有效活菌6×104cfu/g，粒徑1～5 mm。

1.3.2 試驗處理

2019年2月20日，在純養(yǎng)分投入量相等條件下（N 1.01 t/hm2＋P2O50.42 t/hm2＋K2O 0.56 t/hm2＋Zn 0.01 t/hm2＋Mo 0.01 t/hm2），試驗共設(shè)計3個處理：處理1，不施肥（空白對照）；處理2，常規(guī)化肥（尿素1.85 t/hm2＋磷酸二銨0.91 t/hm2＋硫酸鉀1.12 t/hm2＋硫酸鋅0.04 t/hm2＋鉬酸銨0.02 t/hm2），磷酸二銨和硫酸鉀在定植前翻入20 cm土層作底肥，尿素在黃瓜開花期、第2層瓜條膨大期和第3層瓜條膨大期分別結(jié)合灌水追施0.85、1.11 t/hm2和0.58 t/hm2，追肥方法穴施，施肥深度10 cm；處理3，畜禽糞便組合肥（施用量為60 t/hm2），在定植前全部翻入20 cm土層作底肥。每個處理重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列。

1.3.3 種植方法

小區(qū)面積22.4 m2（8 m×2.8 m），壟高、壟距分別為30 cm和40 cm，壟上鋪滴灌帶和地膜，定植深度10 cm，株距25 cm，行距40 cm，每壟定植2行。在黃瓜定植后、開花期、第1層瓜條膨大期、第2層瓜條膨大期、第3層瓜條膨大期各灌水1次，每小區(qū)灌水量4.5 m3。

1.3.4 測定指標(biāo)及方法

黃瓜收獲時在試驗小區(qū)中間2個壟內(nèi)按順序采集15個瓜條，測定單瓜質(zhì)量、單株瓜質(zhì)量，硝酸鹽、VC、可溶性糖、可溶性蛋白和可溶性固形物含量，每個小區(qū)每次采收分別計產(chǎn)，將小區(qū)產(chǎn)量折合成公頃產(chǎn)量。黃瓜收獲后（2019年8月24日），在試驗小區(qū)內(nèi)按對角線布置5個采樣點，采集耕作層（0～20 cm）土樣5 kg，用四分法帶回1 kg混合土樣放入4 ℃冰箱避光保存，以備測定微生物數(shù)量和酶活性。

微生物種群量測定采用稀釋平板法[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[17]；黃瓜硝酸鹽、VC、可溶性糖和可溶性蛋白含量分別采用水楊酸硝化法、2,6-二氯靛酚滴定法、蒽酮-硫酸法和考馬斯亮藍C-250染色法測定[18]；可溶性固形物采用折射計測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

采用DPSS 10.0統(tǒng)計軟進行數(shù)據(jù)分析和多重比較及LSR檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 畜禽糞便組合肥對溫室土壤微生物和酶活性的影響

由表1可知，黃瓜收獲后不同處理土壤微生物數(shù)量和酶活性由大到小的變化順序依次為：畜禽糞便組合肥＞常規(guī)化肥＞不施肥。畜禽糞便組合肥與常規(guī)化肥比較，細菌和放線菌數(shù)量分別極顯著增加了40.63%和23.37%，蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分別極顯著增加53.61%、13.85%和11.11%。

表1 畜禽糞便組合肥對溫室土壤微生物和酶活性的影響

2.2 畜禽糞便組合肥對黃瓜品質(zhì)、產(chǎn)量性狀和效益的影響

由表2可知，不同處理黃瓜可溶性糖、VC、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性固形物含量以及產(chǎn)量由大到小的變化順序均依次為：畜禽糞便組合肥＞常規(guī)化肥＞對照，硝酸鹽由大到小的變化順序依次為：常規(guī)化肥＞畜禽糞便組合肥＞對照。畜禽糞便組合肥與常規(guī)化肥比較，可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)和可溶性固形物含量分別顯著增加6.69%、8.93%和7.50%，硝酸鹽顯著降低5.22%，VC則極顯著增加10.65%；單瓜質(zhì)量和產(chǎn)量分別顯著增加5.77%和5.26%；單株瓜質(zhì)量增加4.76%，但二者差異不顯著；增產(chǎn)值和施肥利潤分別增加了18.83%和18.63%。

表2 畜禽糞便組合肥對黃瓜品質(zhì)、產(chǎn)量性狀及效益的影響

3 結(jié)論與討論

綜合試驗結(jié)果，畜禽糞便組合肥比常規(guī)化肥更有利于提高土壤酶活性、微生物數(shù)量及黃瓜可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性固形物和VC含量，降低黃瓜硝酸鹽含量。常規(guī)化肥則提高了黃瓜硝酸鹽含量，對土壤微生物和酶活性無顯著影響。施用畜禽糞便組合肥提高了土壤酶活性和黃瓜經(jīng)濟效益。

畜禽糞便組合肥比常規(guī)化肥更有利于提高土壤細菌和放線菌數(shù)量，這種變化規(guī)律與曲成闖等[19]的研究結(jié)果相吻合，究其原因：一是畜禽糞便功能性生態(tài)肥中的有機碳和大量元素為微生物提供了碳源和營養(yǎng)物質(zhì)，促進了細菌和放線菌的繁殖；二是畜禽糞便功能性生態(tài)肥中的生物菌肥把活性微生物帶到土壤中，促進了細菌和放線菌的繁殖[20]。畜禽糞便組合肥比常規(guī)化肥更有利于提高土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性，究其原因：一是畜禽糞便組合肥把大量的酶帶入土壤中，二是畜禽糞便組合肥中的有機質(zhì)為土壤酶創(chuàng)造了良好的土壤生態(tài)環(huán)境條件，因而提高了酶活性。許曉玲等[21]、徐忠山等[22]也認為施用有機肥對過氧化氫酶、堿性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性有一定的促進作用。畜禽糞便組合肥比常規(guī)化肥更有利于改善黃瓜經(jīng)濟性狀，提高經(jīng)濟效益，究其原因是畜禽糞便組合肥中的有機質(zhì)和速效氮磷鉀含量比常規(guī)化肥高，有機質(zhì)的肥效較長，可源源不斷地供給黃瓜營養(yǎng)，因而提高了產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。施用畜禽糞便組合肥解決了長期施用化肥導(dǎo)致土壤酶活性下降和黃瓜產(chǎn)量低而不穩(wěn)的疑難問題，為蔬菜安全生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。