秸稈還田和微生物菌劑對黑穗醋栗土壤理化指標(biāo)和產(chǎn)量的影響

張 鹍，張靜華，武新娟，宋鵬慧，楊 光，周 雙

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄉(xiāng)村振興科技研究所，哈爾濱 150028）

黑穗醋栗（RibesnigrumL.）屬茶藨子科（Grossulariaceae）茶藨子屬植物，具有較高的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟價值［1］。黑龍江省是中國小漿果主產(chǎn)區(qū)，現(xiàn)有黑穗醋栗栽培面積4 000 hm2，占全國栽培面積的60%以上［2］。近年來，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和人們對綠色食品需求的增加，黑穗醋栗以其“新優(yōu)奇”的特點逐步占領(lǐng)一方市場，栽培面積也在逐年增加。肥沃、疏松、有機質(zhì)含量高的土壤條件是保證黑穗醋栗果實品質(zhì)及產(chǎn)量的重要因素之一。但隨著栽植時間的不斷延伸及連作障礙的影響，造成土壤堅實、耕層變淺、活土量少等，嚴(yán)重影響了作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

微生物菌劑富含作物生長所必需的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，以及多種氨基酸、微量元素和大量的有機質(zhì)等，在適宜條件下，微生物菌劑能加速秸稈腐解，同時抑制或殺滅土壤中致病菌及害蟲［3］。同時，大量的作物秸稈被棄置或焚燒，不僅浪費資源，且造成環(huán)境污染［4-7］。大量研究表明，秸稈還田能夠有效增加土壤有機質(zhì)含量，改良土壤，培肥地力，特別對緩解氮、磷、鉀肥比例失調(diào)的矛盾，彌補磷、鉀化肥不足有十分重要的意義［8，9］。目前，國內(nèi)外對其他果樹栽培中利用秸稈改良土壤的研究較多，也取得了很大的進展［10-13］，但在黑穗醋栗果園土壤改良方面鮮見報道。研究把利用秸稈和微生物菌劑改良土壤運用到黑穗醋栗栽培中，通過微生物菌劑和不同秸稈處理對土壤理化指標(biāo)和產(chǎn)量的測定，旨在為秸稈合理利用、微生物菌劑推廣應(yīng)用以及黑穗醋栗的經(jīng)濟栽培提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄉(xiāng)村振興科技研究所綏棱基地內(nèi)進行，地理坐標(biāo)為東經(jīng)127°30′—127°43′，北緯47°30′—47°43′，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫1.4℃，≥10℃年活動積溫2 406.4℃，平均年降水量551.5 mm，平均年日照時數(shù)2 790.6 h，無霜期118.2 d。供試地土壤為淋溶黑鈣土，土壤基本理化指標(biāo)：pH 6.8，有機質(zhì)35.42 g/kg，全 氮2.68 g/kg，全 磷0.74 g/kg，全 鉀184.49 g/kg，堿解氮208.46 mg/kg，速效磷48.84 mg/kg，速效鉀60.26 mg/kg。

1.2 材料

黑穗醋栗品種寒豐，樹齡5年，株行距1.0 m×2.5 m；秸稈為玉米秸稈；微生物菌劑（黑龍江省坤昊生物科技有限公司）有效活菌總數(shù)≥5億CFU/mL；腐熟劑為秸稈腐熟劑（黑龍江省坤昊生物科技有限公司），主要成分光合細(xì)菌、乳酸菌、枯草芽孢桿菌等；氮肥為尿素，含氮46%。

1.3 試驗設(shè)計

試驗前將秸稈粉碎成3～5 cm小段，一部分備用，一部分腐熟（將秸稈每輔設(shè)30～40 cm厚度，噴施一層用微生物菌劑2.5 kg/t+腐熟劑2.5 kg/t+尿素2.5 kg/t制成的溶液，并根據(jù)秸稈濕度噴施清水，使秸稈水分含量在50%左右，堆積4～7 d，內(nèi)部發(fā)酵溫度保持在45℃以上）。隨機選取園內(nèi)長勢一致的健康植株30株，每組隨機選取10株，在距樹根30～50 cm處開溝，長10 m、深30 cm、寬30 cm。試驗設(shè)6個處理，3次重復(fù)于4月20日施入，具體施入方法見表1。

表1 試驗設(shè)計

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤樣品采集 采取5點混合法，采集植株根部0～20 cm土層土樣，風(fēng)干后過篩保存。

1.4.2 土壤理化性質(zhì)測定 在施入0和90 d，分別測定土壤有機質(zhì)、pH和土壤容重、全氮、全磷和緩效鉀含量。在施入10、30、50、70、90 d分別測定土壤速效氮、速效磷和速效鉀的動態(tài)變化。測定方法按照土壤農(nóng)化常規(guī)分析法［14］。

1.4.3 產(chǎn)量測定 在果實成熟期，分1～2次采收果實，統(tǒng)計采收果實總量，計算單株產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 23.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤理化指標(biāo)的影響

2.1.1 不同處理對土壤有機質(zhì)、pH和土壤容重的影響 從表2可以看出，有機質(zhì)含量高低順序表現(xiàn)為J2＞J1＞J3＞CK＞J5＞J4。J2有機質(zhì)含量最高，為42.88 g/kg，顯著高于其他處理；其次是J1和J3，有機質(zhì)含量分別為37.03、35.07 g/kg，二者之間差異不顯著，但均顯著低于J2；J4和J5有機質(zhì)含量較低，分別為29.07、31.64 g/kg。表明微生物菌劑和腐熟劑不斷腐爛分解礦化玉米秸稈，增加了土壤有機質(zhì)含量。

從表2還可以看出，5個處理pH較CK均有所降低，降低0.1～0.5個單位；其中J4和J5降低程度達到了顯著水平，pH分別為6.2和6.4；其他處理間差異不顯著。

表2 不同處理對有機質(zhì)、p H、土壤容重的影響

土壤容重越大，基質(zhì)的通氣、透水性越差，相反容重過小，基質(zhì)則太過松散，不利于根系固定，土壤容重在1.0～1.3 g/cm3最適宜果樹生長。5個處理的土壤容重與對照有所不同，但差異均不顯著。J2土壤容重最小，為1.14 g/cm3，其次是J3和J1，分別為1.15、1.19 g/cm3。J4土壤容重最大，為1.39 g/cm3，J5的土壤容重與對照相近，為1.27 g/cm3。表明添加玉米秸稈、微生物菌劑和腐熟劑能夠使土壤容重減小。

2.1.2 不同處理對土壤全氮、全磷、緩效鉀的影響從表3可以看出，不同處理對土壤養(yǎng)分影響不同。

表3 不同處理對土壤全氮、全磷、緩效鉀的影響

不同施肥處理均提高了土壤的全氮含量，但提高程度不同。其中J4和J5增加明顯，分別增加了64.29%和53.78%，其次是J2，增加了41.86%，而J3和J1相對較低，僅增加了9.95%和15.67%；所有處理的土壤全磷含量變化規(guī)律不明顯，有升高有降低；土壤緩效鉀的含量除J2外，整體表現(xiàn)為處理后比處理前有所降低，J5處理下降幅度最大，為6.67%，其他處理下降幅度在2.96%～3.43%。

2.2 不同處理對土壤養(yǎng)分含量的動態(tài)變化

2.2.1 不同處理對土壤堿解氮含量變化的影響 從圖1可以看出，不同處理對土壤堿解氮含量影響不同。J4和J5為不同施入量的氮肥處理，從施入10 d至施入50 d，堿解氮含量穩(wěn)步上升，之后又呈下降趨勢，主要原因認(rèn)為是施入氮肥主要成分為氮，隨著時間推移氮肥分解后氮水平與施前相差不大。J2、J1和J3，從施入10 d至施入90 d，堿解氮含量一直穩(wěn)步上升；J2影響最大，施入10 d和90 d堿解氮含量分別為216.44、249.49 mg/kg，增加33.05 mg/kg，為5個處理中增加量最高的處理。CK為空白對照，堿解氮含量隨著樹體生長發(fā)育有小幅下降，但變化不明顯。

圖1 不同處理對土壤堿解氮含量變化的影響

2.2.2 不同處理對土壤速效磷含量變化的影響 從圖2可以看出，6個處理速效磷含量變化呈先下降后上升的趨勢，最終與處理前土壤中速效磷含量基本持平。其中，J2除30 d時略低于J1外，其余時期速效磷含量均表現(xiàn)為最高；其次是J1和J3，各個時期均高于CK；而速效磷含量最低的處理是J4，各個時期均低于CK；J5除90 d外，其余時期數(shù)值均略高于CK，但低于J1、J2和J3。所以玉米秸稈中較高磷含量的存在，影響了土壤中速效磷的含量。

圖2 不同處理對土壤速效磷含量變化的影響

2.2.3 不同處理對土壤速效鉀含量變化的影響 從圖3可以看出，各處理土壤速效鉀含量變化趨勢基本相同，即在施入10 d和30 d呈整體下降趨勢，30～50 d下降幅度最大，70～90 d趨于平緩。試驗所有處理中，CK速效鉀含量最高，5個時期含量分別為57.84、48.50、45.34、47.35、48.82 mg/kg。其余5個處理間雖有不同，但差別不明顯。

圖3 不同處理對土壤速效鉀含量變化的影響

2.3 不同處理對產(chǎn)量的影響

從表4可以看出，5個處理產(chǎn)量均顯著高于CK，其中J2產(chǎn)量最高，單株產(chǎn)量2.38 kg，折合產(chǎn)量9 520 kg/hm2，較對照增產(chǎn)23.96%；其次是J1，單株產(chǎn)量2.34 kg，折合產(chǎn)量9 360 kg/hm2，較對照增產(chǎn)21.88%，除J2外，顯著高于其他處理；第三是J4，單株產(chǎn)量為2.26 kg，折合產(chǎn)量9 040 kg/hm2，較CK增產(chǎn)17.71%，顯著高于J3和J5；第四、第五位分別是J3和J5，單株產(chǎn)量分別為2.12、2.09 kg，折合產(chǎn)量分別為8 480和8 360 kg/hm2，較CK僅分別增產(chǎn)10.42%和8.85%。

表4 不同處理對產(chǎn)量的影響

3 小結(jié)與討論

土壤容重、有機質(zhì)、pH、土壤全效養(yǎng)分和速效養(yǎng)分等是土壤理化性狀的重要組成部分［15］。秸稈還田和微生物菌可以改變土壤的理化性狀，明顯增加土壤有機質(zhì)含量、有效降低土壤pH、降低土壤容重，增加土壤孔隙度，提高土壤通透性，可以改善土壤結(jié)構(gòu)，進一步調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱［16，17］。在有機質(zhì)含量較高的土壤中施用化肥會降低土壤有機質(zhì)含量、降低土壤pH［18］。本試驗對不同處理土壤有機質(zhì)含量、pH和土壤容重進行測定，結(jié)果表明，添加玉米秸稈、微生物菌劑和腐熟劑，可以使土壤有機質(zhì)含量增加，同時增強土壤緩沖能力，降低pH，減小土壤容重。添加尿素，使土壤有機質(zhì)含量降低、土壤pH降低、土壤容重增加，這與前人研究結(jié)果相同［19-22］。

此外，添加玉米秸稈、微生物菌劑和腐熟劑，土壤氮含量明顯增加，表明施用秸稈、微生物菌劑和腐熟劑后土壤中有機質(zhì)含量大幅度提高，而土壤有機質(zhì)是影 響土壤氮 的重要因素［19，22，23］。添加尿素 處理，氮含量也明顯增加，這是因為尿素的主要成分是氮。試驗5個處理中土壤全磷、緩效鉀有增加有減少，速效磷和速效鉀的動態(tài)變化都是呈先下降后上升或平緩的趨勢，表明不同處理增加了植株生長對磷和鉀的消耗。

秸稈還田可消耗大量秸稈，避免焚燒帶來的污染和資源浪費，同時添加微生物菌劑，可以改善土壤理化性狀，提高作物單產(chǎn)［19］。綜上所述，生產(chǎn)上建議采用腐熟的秸稈與土按1.0∶0.2混拌回填的方式，此方法簡單易行，同時對果園土壤改良和樹體生長發(fā)育方面有積極促進作用。