生態有機肥還田對飼用玉米種植田有機質、酶活性和重金屬的影響

劉 靜，閆 剛，馬世強，張春梅，秦嘉海

（1.酒泉市農輝農業科技開發有限公司，甘肅 酒泉 735000；2.酒泉市吉農農業有限責任公司，甘肅 酒泉 735000；3.河西學院農業與生態工程學院，甘肅 張掖 734000）

酒泉市肅州區種植的飼用玉米長期施用化肥，種植地有機質含量較低，微生物數量和酶活性降低，土壤養分比例失調，飼用玉米產量和品質下降，影響了飼用玉米產業的可持續發展。有關功能性肥料對土壤性質和玉米經濟效益影響的研究報道較多[1-13]，生態有機肥還田對飼用玉米種植田有機質、有機碳、供碳量、微生物數量及酶活性和重金屬影響的研究少見文獻報道。為了解決土壤養分比例失調的問題，進行了生態有機肥還田對飼用玉米種植田有機質及酶活性和重金屬影響的試驗研究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗地概況

試驗在酒泉市肅州區上壩鎮下壩村飼用玉米種植基地上進行（東經98°40′22″，北緯39°36′41″），海拔1 460 m，土壤類型是灌淤旱作人為土[14]。0～20 cm 土層有機質含量19.34 g/kg，有機碳11.22 g/kg，堿解氮78.71 mg/kg，速效磷10.43 mg/kg，速效鉀138.87 mg/kg，pH 值為8.21。前茬作物是玉米。

1.1.2 試驗材料

玉米專用肥（自主研發，聚磷酸鹽、偏磷酸鉀、硫酸鋅和鉬酸銨風干質量比為0.533 3∶0.400 0∶0.053 3∶0.013 4），畜禽糞便肥（自主研發，發酵雞糞、發酵羊糞和發酵牛糞風干質量比為0.534 6∶0.327 8∶0.137 6），廢渣肥（自主研發，發酵食用菌渣、腐熟沼渣和發酵葡萄酒渣風干質量比為0.652 3∶0.289 7∶0.058 0），生態有機肥（自主研發，玉米專用肥、畜禽糞便肥和廢渣肥風干質量比為0.027 4∶0.680 9∶0.291 7），飼用玉米品種（DF4 四川西南科聯種業有限責任公司選育）。參試材料有效成分見表1。

表1 參試材料種類及有效成分

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

試驗于2021 年4 月25 日進行，設計3 個處理。處理1 為對照（不施肥），處理2 為農戶習慣施用化肥（硫酸鉀436.80 kg/hm2+磷酸二銨977.83 kg/hm2+硫酸鋅33.91 kg/hm2+鉬酸銨9.63 kg/hm2+尿素131.74 kg/hm2），處理3 為生態有機肥（施用量26 000 kg/hm2）。處理2和處理3 氮、磷、鉀、鋅和鉬純養分投入量相等（N 236.60 kg/hm2+P2O5449.80 kg/hm2+K2O 218.40 kg/hm2+Zn 7.800 kg/hm2+Mo 5.20 kg/hm2）。每個處理3 次重復，隨機區組排列。

1.2.2 種植方法

試驗小區面積36 m2（8 m×4.5 m），種植前小區四周筑埂。播種深度、株距和行距分別為5 cm、30 cm、50 cm，磷酸二銨、硫酸鉀、硫酸鋅、鉬酸銨、生態有機肥在播種前施入土層0～20 cm 作底肥，尿素在玉米大喇叭口期結合灌水追施，追肥方法為穴施，在玉米拔節期、大喇叭口期、開花期、灌漿期、乳熟期各灌水1 次，每個小區灌水量相等。

1.2.3 樣品采集方法

飼用玉米收獲后，分別在每個小區內按對角線布置5 個采樣點，采集0～20 cm 耕作層土樣5 kg，用四分法留2 kg（1 kg 土樣放入4 ℃冰箱避光保存測定微生物數量和酶活性，另外1 kg 土樣風干過1 mm 篩，測定有機質和重金屬離子含量）。

1.2.4 測定指標與方法

有機質測定采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法；土壤有機碳=有機質測定值/1.724[15]；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[17]；土壤重金屬離子和微量元素全量測定參考中國科學院南京土壤研究所《土壤理化分析》[18]。

1.2.5 數據處理

測試數據采用DPSS 10.0 統計軟件分析，差異顯著性采用多重比較，LSR 檢驗法。

2 結果與分析

2.1 生態有機肥對飼用玉米種植田有機質和微生物數量的影響

2.1.1 對有機質、有機碳和供碳量的影響

根據2021 年9 月6 日飼用玉米收獲后測定數據可以看出，不同處理飼用玉米種植田有機質、有機碳和供碳量依次為生態有機肥＞農戶習慣施用化肥＞對照（不施肥），具體見表2。生態有機肥與農戶習慣施用化肥比較，有機質、有機碳和供碳量分別增加了14.44%、13.48%和13.49%（P＜0.01），與對照比較，有機質、有機碳和供碳量分別增加了14.78%、14.79%和14.80%（P＜0.01）；農戶習慣施用化肥與對照比較，有機質、有機碳和供碳量分別增加了1.18%、1.14%和1.16%（P＞0.05）。生態有機肥極顯著提高了土壤有機質、有機碳和供碳量，農戶習慣施用化肥對有機質、有機碳和供碳量無顯著影響。

2.1.2 對微生物數量的影響

由表2 可知，不同處理飼用玉米種植田細菌和放線菌數量依次為生態有機肥＞農戶習慣施用化肥＞對照（不施肥），真菌數量依次為生態有機肥＜農戶習慣施用化肥＜對照（不施肥）。生態有機肥與農戶習慣施用化肥比較，細菌和放線菌數量分別增加了17.61%和20.69%（P＜0.01），真菌數量降低了9.98%（P＜0.01），與對照比較，細菌和放線菌數量分別增加了19.71%和24.26%（P＜0.01），真菌數量降低了2.15%（P＜0.01）；農戶習慣施用化肥與對照比較，細菌和放線菌數量分別增加了1.79%和2.96%（P＜0.01），真菌數量降低了9.98%（P＜0.01）。生態有機肥極顯著地提高了細菌和放線菌數量，降低了真菌數量，農戶習慣施用化肥對細菌和放線菌數量無顯著影響。

表2 生態有機肥對飼用玉米田有機質、有機碳和微生物數量的影響

2.2 生態有機肥對飼用玉米種植田酶活性和重金屬含量的影響

2.2.1 對酶活性的影響

由表3 可知，不同處理飼用玉米種植田酶活性依次為生態有機肥＞農戶習慣施用化肥＞對照（不施肥）。生態有機肥與農戶習慣施用化肥比較，蔗糖酶活性增加7.58%（P＜0.05），脲酶和磷酸酶活性分別增加2.14%和1.12%（P ＞0.05），多酚氧化酶活性增加21.43%（P＜0.01），與對照（不施肥）比較，蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性分別增加了10.94%、58.85%、24.91%和25.93%（P＜0.01）；農戶習慣施用化肥與對照（不施肥）比較，蔗糖酶和多酚氧化酶活性分別增加了3.13%和3.70%（P＞0.05），脲酶和磷酸酶活性分別增加了15.23%和23.53%（P＜0.01）。生態有機肥極顯著地提高了土壤蔗糖、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性，農戶習慣施用化肥極顯著提高了脲酶和磷酸酶活性，對蔗糖酶和多酚氧化酶活性無顯著影響。

表3 生態有機肥對土壤酶活性和重金屬含量的影響

2.2.2 對重金屬含量的影響

由表4 可知，不同處理飼用玉米種植田重金屬含量依次為農戶習慣施用化肥＞生態有機肥＞對照（不施肥）。生態有機肥與農戶習慣施用化肥比較，Hg、Cr、Pb 和Cu 含量分別降低了10.20%、10.98%、13.10%和12.50%（P＜0.01），Cd 和Zn 含量分別降低了9.09%和8.33%（P＜0.01），與對照（不施肥）比較，Hg、Cd、Cr、Pb、Cu 和Zn 含量分別增加了2.33%、2.56%、0.99%、1.88%、1.11%和2.33%（P＞0.05）；農戶習慣施用化肥與對照（不施肥）比較，Hg、Cd、Cr、Pb、Cu 和Zn 含量分別增加了13.95%、12.82%、13.45%、17.24%、15.56%和11.63%（P＜0.01）。農戶習慣施用化肥極顯著提高了重金屬含量，生態有機肥對重金屬含量無顯著影響。

表4 生態有機肥對土壤酶活性和重金屬含量的影響單位：mg·kg-1

3 結論

由試驗可知，不同處理飼用玉米種植田有機質及微生物數量和酶活性變化依次為生態有機肥＞農戶習慣施用化肥＞對照（不施肥），重金屬含量變化依次為農戶習慣施用化肥＞生態有機肥＞對照（不施肥），真菌變化依次為生態有機肥＜農戶習慣施用化肥＜對照（不施肥）。

施用生態有機肥提高了土壤有機質、有機碳、供碳量、細菌數量、放線菌數量、蔗糖酶和多酚氧化酶活性，對重金屬含量無顯著影響。

農戶習慣施用化肥提高了脲酶活性、磷酸酶活性和重金屬含量，對有機質、有機碳、供碳量、細菌數量、放線菌數量、蔗糖酶和多酚氧化酶活性無顯著影響。