微生物菌肥配施秸稈對(duì)鹽堿地土壤理化性質(zhì)及飼草產(chǎn)量的影響

徐忠山，陳曉晶，趙寶平，米俊珍，武俊英，張碧茹，馮玉倩，劉景輝

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)雜糧產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

土壤鹽堿化是土地退化的主要形式，也是一種普遍的環(huán)境脅迫，嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)的發(fā)展[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球鹽漬化土壤面積為9.54×107hm2[2]，我國(guó)鹽漬化土壤面積為 3.6×107hm2[3]，其中內(nèi)蒙古鹽漬化土壤面積約為3.2×106hm2，對(duì)鹽堿地的改良已刻不容緩[4]。土壤鹽堿化主要影響土壤的化學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致pH值高、有機(jī)質(zhì)含量低、含鹽量高，使土壤保水保肥和透氣透水能力下降[5]，進(jìn)而使植物的生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制，造成減產(chǎn)[6]。微生物菌肥是一種利用微生物生命活動(dòng)產(chǎn)物及其所含的酶類來改善土壤環(huán)境的無公害肥料[7]，其主要作用在于改善土壤質(zhì)量，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)等[8]。目前，微生物菌肥已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。有研究表明，增施微生物菌肥對(duì)提高燕麥籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量有促進(jìn)作用[9]，微生物菌肥的配施有利于有益酶活性的增強(qiáng)以及土壤生產(chǎn)力的提高[10]。作物秸稈因含有豐富的氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)，合理還田既可以提高土壤養(yǎng)分含量、調(diào)節(jié)土壤酸堿度[11]，還可以優(yōu)化農(nóng)田環(huán)境，培育地力，提高作物品質(zhì)與產(chǎn)量[12-14]。鑒于有關(guān)施用微生物菌肥及秸稈對(duì)土壤鹽漬化改良效果的研究報(bào)告鮮見[15]，故有必要開展進(jìn)一步的研究。

優(yōu)質(zhì)飼草料資源的短缺是制約草食畜牧業(yè)發(fā)展的重要因素，所以優(yōu)質(zhì)飼草資源的開發(fā)和利用越來越被重視[16]。高丹草與燕麥作為優(yōu)良的禾本科飼料作物[17-18],具有抗逆性、再生力強(qiáng)、產(chǎn)量高、含糖量高，適口性和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)佳等特點(diǎn)[19-21]。

本試驗(yàn)意在通過掌握微生物菌肥配施秸稈對(duì)播種前后不同土層土壤理化性狀的影響程度來明確此耕作措施對(duì)鹽堿地的改良效果，并揭示其對(duì)燕麥及高丹草產(chǎn)量產(chǎn)生影響的機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年在內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達(dá)拉特旗王愛召鎮(zhèn)東興村（110°27′54″E，40°34′62″N）進(jìn)行。 此地屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均降水量為240～360 mm，年平均無霜期為155 d[22]。試驗(yàn)地為典型重度鹽堿地，土壤質(zhì)地為砂質(zhì)壤土和黏土，土壤剖面有夾層，耕作層和下層偏壤土和砂質(zhì)壤土，中層偏黏土，表現(xiàn)為粉粒和黏粒較多，不利于灌溉水向下滲透，物理性狀不良。土壤有機(jī)質(zhì)含量為3.5～9.0 g/kg，全氮含量平均為0.41 g/kg，有效氮含量為48 mg/kg，有效磷含量為3.1 mg/kg，速效鉀含量為160 mg/kg。

1.2 供試材料

1.2.1 供試作物。燕麥（白燕2號(hào)）和高丹草（內(nèi)農(nóng)1號(hào)）。

1.2.2 供試肥料。磷酸二銨（總養(yǎng)分≥64.0%，N 18%，P2O546%）；微生物菌肥（黑色粒狀固體，母液總游離氨基酸為75.0 g/L，pH值為3.50，總養(yǎng)分≥15%，總N≥12.0%，有機(jī)質(zhì)≥20%，水分≤3.0%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)燕麥常規(guī)種植（只施底肥），燕麥＋微生物菌肥＋秸稈，高丹草常規(guī)種植（只施底肥），高丹草＋微生物菌肥＋秸稈，共4個(gè)處理，3次重復(fù)。小區(qū)面積為50㎡。播種前對(duì)鹽堿地先進(jìn)行深翻，然后鋪撒秸稈，利用旋耕機(jī)將秸稈翻入地表下10 cm處，施入底肥（磷酸二銨）和微生物菌肥。燕麥播種行距為30 cm，播量為225 kg/hm2；高丹草播種行距為30 cm，播量為45 kg/hm2。 磷酸二銨用量為150 kg/hm2，土壤調(diào)理劑用量為1 500 kg/hm2，秸稈還田量為5 730 kg/hm2。采用機(jī)械播種。其他田間管理模式同大田一致。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 土壤化學(xué)指標(biāo)。分別于深翻前后及收獲期取各處理的 0～5、5～10、10～20和20～40 cm土層土壤進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

將烘干土與水按1∶2.5的質(zhì)量比配置成浸提液，用酸度計(jì)（Ohaus Starter 3100）測(cè)定土壤pH值。將烘干土與水按1∶5的質(zhì)量比配置成浸提液，用電導(dǎo)率儀（Ohaus Starter 3100）測(cè)定土壤電導(dǎo)率值。按照公式y(tǒng)=2.8311x+0.2932換算獲得土壤含鹽量，其中 y 為含鹽量（g/kg），x 為電導(dǎo)率（ms/cm）[23]。

1.4.2 產(chǎn)量指標(biāo)。于燕麥和高丹草成熟期在各小區(qū)選取具有代表性的3個(gè)1 m2的樣點(diǎn)進(jìn)行人工收割，用稱量法對(duì)地上部分稱重后計(jì)算鮮草產(chǎn)量。將樣品放入烘箱內(nèi)105℃殺青0.5 h，之后在 85℃條件下烘干至恒重，稱重并計(jì)算干重。

1.5 數(shù)據(jù)處理

對(duì)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和 SAS 9.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 深翻對(duì)土壤pH值、電導(dǎo)率及含鹽量的影響

由圖1、圖2和圖3可知，播前深翻可降低鹽堿地0～10 cm土層土壤的pH值、電導(dǎo)率及含鹽量，且0～5 cm土層的降幅最大，其pH值、電導(dǎo)率及含鹽量分別較深翻前降低1.08%、43.37%和42.63%。

圖1 深翻前后各土層土壤pH值變化情況

圖2 深翻前后各土層土壤電導(dǎo)率變化情況

圖3 深翻前后各土層土壤含鹽量變化情況

2.2 燕麥及土壤改良劑對(duì)土壤pH值、電導(dǎo)率及含鹽量的影響

由圖4可知，燕麥常規(guī)種植提高了鹽堿地土壤的pH值，且對(duì)深層土壤的pH值影響大于表層。而施用秸稈及微生物菌肥雖然對(duì)0～10 cm土層的pH值影響較小，但顯著降低了10～20 cm、20～40 cm土層土壤的pH值。圖5和圖6表明，燕麥常規(guī)種植及施用燕麥+秸稈+微生物菌肥均顯著降低了土壤電導(dǎo)率及含鹽量，且秸稈及微生物菌肥對(duì)表層土壤的改良效果較為明顯。

圖4 種植燕麥后各土層土壤pH值變化情況

圖5 種植燕麥后各土層土壤電導(dǎo)率變化情況

圖6 種植燕麥后各土層土壤含鹽量變化情況

2.3 高丹草及土壤改良劑對(duì)土壤pH值、電導(dǎo)率及含鹽量的影響

由圖7可知，種植高丹草及施用秸稈與微生物菌肥對(duì)0～5 cm和5～10 cm土層土壤的pH值無明顯影響，但顯著降低了10～20 cm和20～40 cm土層土壤的pH值，且高丹草+秸稈+微生物菌肥的效果更為明顯，分別較播前降低了3.37%和9.07%（P＜0.05）。圖8和圖9表明，種植高丹草及施用秸稈及微生物菌肥均顯著降低了鹽堿地0～5、5～10和10～20 cm土層土壤的電導(dǎo)率及含鹽量，且高丹草+秸稈+微生物菌肥處理的效果更為明顯，但20～40 cm土層土壤的電導(dǎo)率和含鹽量升高。

圖7 種植高丹草后各土層土壤pH值變化情況

圖8 種植高丹草后各土層土壤電導(dǎo)率變化情況

圖9 種植高丹草后各土層土壤含鹽量變化情況

2.4 微生物菌肥配施秸稈對(duì)飼草產(chǎn)量的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，燕麥+秸稈+微生物菌肥與燕麥常規(guī)種植相比，干草產(chǎn)量及鮮草產(chǎn)量分別提高了139%和105%。高丹草+秸稈+微生物菌肥與高丹草常規(guī)種植相比，干草產(chǎn)量及鮮草產(chǎn)量分別提高了126%和80%。

3 討論

土壤是作物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，土壤條件的好壞直接影響作物的產(chǎn)量與品質(zhì)。土壤鹽漬化的不斷加劇，會(huì)伴隨土壤板結(jié)、重金屬積累等問題[24]，嚴(yán)重影響作物的生長(zhǎng)。只有不斷改良土壤，才能使土地的肥、水、氣、熱等達(dá)到最佳協(xié)調(diào)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)作物的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)。翻耕可以有效提高土壤含水率，改良土壤結(jié)構(gòu)，并解決耕層淺薄等問題[25]。

pH值的變化將直接影響土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)、轉(zhuǎn)化、有效性以及土壤微生物群落的種類、數(shù)量和活性等，是衡量土壤好壞的一個(gè)重要指標(biāo)[26]。本研究中，通過對(duì)播前土深翻前后的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，深翻可以降低土壤pH值，尤其對(duì)表層土壤的效果較為明顯。關(guān)于微生物菌肥對(duì)酸性土壤質(zhì)量改進(jìn)效果的研究已有大量報(bào)道,且表明對(duì)土壤具有較好的改良效果[27-28]。呂金嶺等[29]研究發(fā)現(xiàn)，適量的微生物菌群對(duì)土壤酸化有顯著的緩解作用,土壤的pH值較原始土樣顯著提升。本研究結(jié)果表明，常規(guī)種植燕麥提高了土壤的pH值，且深層土壤高于表層土壤，而燕麥+微生物菌肥+秸稈處理卻降低了深層土壤的pH值。常規(guī)種植高丹草和高丹草+微生物菌肥+秸稈處理均降低了深層土壤的pH值，且后者較常規(guī)種植的降低效果更為明顯，說明微生物菌肥處理對(duì)鹽堿化土壤也有較好的改良效果。

表1 微生物菌肥配施秸稈對(duì)飼草產(chǎn)量的影響

本研究中，燕麥常規(guī)種植和燕麥+秸稈+微生物菌肥均顯著降低了土壤的電導(dǎo)率及含鹽量，且秸稈及微生物菌肥對(duì)表層土壤的改良效果較為明顯。高丹草常規(guī)種植及處理與燕麥種植表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，這與逄煥成等[30]的施用微生物菌劑可以降低土壤含鹽量并提高土壤養(yǎng)分的結(jié)果相似。但值得注意的是，雖然高丹草+秸稈+微生物菌肥處理對(duì)土壤的改良效果更加明顯，但20～40 cm土層土壤的電導(dǎo)率和含鹽量呈升高趨勢(shì)，這可能與高丹草在土壤表層析鹽能力更強(qiáng)有關(guān)。李星星等[31]研究表明，增施菌肥可提高作物產(chǎn)量，這一結(jié)果在本試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。

4 結(jié)論

種植燕麥及高丹草配合使用秸稈及土壤改良劑可顯著降低鹽堿地土壤含鹽量及電導(dǎo)率，常規(guī)種植燕麥及高丹草對(duì)鹽堿地?zé)o明顯影響，但施用秸稈+土壤改良劑可降低深層土壤的pH值,在鹽堿地施用秸稈及土壤改良劑對(duì)飼草增產(chǎn)作用明顯。