腐植酸+微生物代謝物對(duì)恢復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡的研究

徐恩靜

摘要：土壤是人類賴以生存發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，健康的土壤是維持土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能可持續(xù)性及保證糧食安全的關(guān)鍵。本文通過(guò)含腐植酸水溶肥料在小麥上的示范試驗(yàn)，結(jié)果顯示，其比常規(guī)施肥增產(chǎn)率9.5%；比清水對(duì)照增產(chǎn)率8.3%。探討增產(chǎn)可能是腐植酸改善了土壤生態(tài)系統(tǒng)和作物生存環(huán)境，同時(shí)提高了作物吸收營(yíng)養(yǎng)元素的能力。文章又進(jìn)一步探討從腐植酸與功能性菌劑及其代謝物對(duì)土壤健康生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能研究，通過(guò)合適的技術(shù)措施，靶向調(diào)控有益微生物，提高土壤微生物多樣性及穩(wěn)定性，對(duì)土壤健康和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：土壤生態(tài)；腐植酸；微生物代謝物

“民非谷不食，谷非地不生。”土壤跟人類息息相關(guān)，是地球上全人類賴以生存發(fā)展的基礎(chǔ)，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本保障。中國(guó)雖然耕地面積遼闊，但對(duì)于巨大的人口數(shù)量來(lái)說(shuō)，人均的土壤資源非常有限。近年來(lái)，由于過(guò)量和盲目地施用化肥和不加保護(hù)地利用土壤，導(dǎo)致當(dāng)前土壤質(zhì)量下降和退化，已成為影響我國(guó)糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。黑土地保護(hù)法的頒布是在十三屆人大常委會(huì)中提出的，這已成為國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的一部分，中央一號(hào)文件也提出加強(qiáng)土地資源的保護(hù)與利用，是扎實(shí)推進(jìn)“藏糧于地”戰(zhàn)略的必然要求。耕地有限，技術(shù)進(jìn)步無(wú)限，“藏糧于技”是保障國(guó)家糧食安全的必然選擇。

1 土壤生態(tài)系統(tǒng)

土壤屬于一個(gè)典型的生態(tài)系統(tǒng)，具有穩(wěn)定性特點(diǎn)，其生物活性及功能等較強(qiáng)。質(zhì)量達(dá)標(biāo)的土壤擁有較強(qiáng)的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、良好的功能形態(tài)，可以提供相對(duì)長(zhǎng)效的生產(chǎn)力，這對(duì)于保障生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、改善環(huán)境、避免退化等發(fā)揮著積極作用。

健康土壤是實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物及加工原材料健康安全的發(fā)生器；改善水、大氣和環(huán)境質(zhì)量的過(guò)濾與凈化器；應(yīng)對(duì)污染物和有毒廢棄物的緩沖與修復(fù)器；維持動(dòng)植物、微生物和人體健康的促生器。研究土壤健康應(yīng)著眼于土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，培育健康土壤離不開科學(xué)合理地施用優(yōu)質(zhì)肥料。土壤有機(jī)質(zhì)一般代表著土壤中來(lái)自生命的物質(zhì)組分，它們屬于團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的不可分割的構(gòu)成元素，直接影響到土壤的肥力程度。它能夠?yàn)橥寥乐械囊幌盗形⑸锏姆敝彻?yīng)豐富的能源或供碳源，有機(jī)質(zhì)含量越多，土壤就越能提供龐大的食物網(wǎng)，從而更穩(wěn)定地維持土壤系統(tǒng)的健康。

土壤屬于微生物的一個(gè)重要續(xù)存載體，是其實(shí)現(xiàn)不斷繁衍的一個(gè)重要培育基地，其中的微生物類型較多，例如：細(xì)菌、放線菌、真菌、藻類等。它們個(gè)體微小，一般用肉眼很難看到；并且不同的土壤類型、深度、環(huán)境等因素中生活的微生物的品種以及數(shù)量也各有不同。這些微生物能夠促進(jìn)各種類型土壤的物理結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建，而且還能夠達(dá)到保水育肥、消除有害因子、增加有機(jī)物質(zhì)等目的。

土壤有機(jī)質(zhì)能夠?yàn)橥寥乐懈黝惿螒B(tài)的創(chuàng)立提供充足的能源及養(yǎng)分，其活動(dòng)旺盛則加速了元素周轉(zhuǎn)，利于有機(jī)質(zhì)的積累。因此，健康的土壤離不開豐富的有機(jī)質(zhì)和龐大的微生物群體，這兩者是保持健康土壤生態(tài)系統(tǒng)的基本要素。

2 腐植酸

腐植酸是在泥炭、風(fēng)化煤等物質(zhì)中提煉出來(lái)的，屬于一類結(jié)構(gòu)組分非常復(fù)雜的兼有苯核、羧基、酚羥基等不固定形態(tài)的混合物，其相對(duì)分子量偏高。它在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用特點(diǎn)包括：改善土壤性質(zhì)、施肥育肥、促進(jìn)生長(zhǎng)、實(shí)現(xiàn)抗逆、優(yōu)化品質(zhì)等[1]。同時(shí)，它的吸收、交換、緩沖、絡(luò)合等功能較強(qiáng)，為優(yōu)化土壤物理性質(zhì)、增強(qiáng)肥力效應(yīng)、解決土壤障礙等帶來(lái)支持；并且也能夠?qū)ν寥乐懈鞣N微生物的活性等帶來(lái)不同程度的影響[2]。腐植酸是農(nóng)業(yè)低碳生態(tài)綠色發(fā)展的主要材料，能夠改善微生物的生存環(huán)境，能夠促使土壤微生物的有效繁殖及生長(zhǎng)，間接性地提升土壤中的碳源含量等[3]；并且腐植酸能夠?yàn)橥寥乐械母黝愇⑸锏挠行L(zhǎng)供應(yīng)豐富的能源及原料，大幅提升對(duì)碳源的需求和利用程度，研究表明，腐植酸可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量[4]，促使其中的速效養(yǎng)分增加，由此能夠控制土壤容量[5]，擴(kuò)大內(nèi)部孔隙，促使農(nóng)作物高效地汲取其中的營(yíng)養(yǎng)組分[6]，并且還能夠促使團(tuán)粒結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化，并增加其中陽(yáng)離子的代換量[7-8]，促進(jìn)其中的微生物含量增加，并增強(qiáng)土壤酶的生物活性，進(jìn)而改善土壤生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境。腐植酸可以提高氮、磷、鉀大量元素及微量元素養(yǎng)分的利用率，加速土壤中遲效養(yǎng)分轉(zhuǎn)化[8]；能調(diào)節(jié)土壤酸堿性[9]，抑制土壤返鹽，改良鹽堿土壤等[10]。

腐植酸類能夠優(yōu)化土壤物理特性，促使其中的微生物活性大幅提升，并且還能夠提高土壤的育肥能力，降解土壤有機(jī)污染物，防治和修復(fù)土壤重金屬污染，修復(fù)改良土壤等，是土壤健康的重要保障[11]。

3 試驗(yàn)過(guò)程及分析

3.1 試驗(yàn)信息

3.1.1 試驗(yàn)位置

和縣西埠鎮(zhèn)雞籠山村。

3.1.2 試驗(yàn)土壤

試驗(yàn)田塊土壤是下屬黃土發(fā)育的水稻土類，質(zhì)地中壤，前茬種植水稻。土樣分析結(jié)果見表1所示。

3.1.3 試驗(yàn)肥料

含腐植酸水溶肥（腐植酸30 g/L、N+P2O5+K2O不低于200 g/L，由安徽省文勝生物工程股份有限公司供應(yīng)）。

3.1.4 供試作物

小麥，品種為“鎮(zhèn)麥12”。

3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

3.2.1 小區(qū)規(guī)劃

包括3個(gè)處理，每個(gè)處理需要規(guī)劃3次重復(fù)，隨機(jī)排序，各小區(qū)規(guī)劃面積是30 m2，試驗(yàn)為長(zhǎng)方形的地塊，在其周圍設(shè)置約70 cm保護(hù)欄，并增加隔離行。

3.2.2 規(guī)劃設(shè)計(jì)和施肥處理

①基礎(chǔ)施肥，聯(lián)合葉面施肥（試驗(yàn)肥料）。第

1次葉面噴施在小麥返青期，第2次在小麥拔節(jié)孕穗期，每次取安徽文勝含腐植酸水溶肥料100 mL/667 m2與清水混合，使其稀釋800倍。

②基礎(chǔ)施肥，聯(lián)合葉面噴水；葉面操作與處理①一樣噴灑相同含量的清水，操作時(shí)間、次數(shù)、

每公頃耗水量等和處理①一樣。

③基礎(chǔ)施肥，小區(qū)耗用量根據(jù)每公頃耗量來(lái)估算。

3.3 農(nóng)事記載

3.3.1 試驗(yàn)方法

2021年10月27日整地施底肥，10月28日條播，小麥用種量17 kg/667 m2，施肥量為：基施48%（26-9-13）

緩釋肥50 kg。處理①葉面施肥，第1、2次施肥的時(shí)間分別是2月28日、4月15日；處理②葉面噴水，其耗量和處理①相同；處理③葉面無(wú)需任何操作。5月27日測(cè)實(shí)產(chǎn)。

3.3.2 田塊管理

試驗(yàn)田委托專人管理，按照處理設(shè)計(jì)與方法進(jìn)行施肥，其他的農(nóng)田管理措施除草、防治病蟲害保持一致。

3.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果與分析

3.4.1 對(duì)小麥生物學(xué)性狀的影響

在小麥?zhǔn)斋@前，對(duì)3個(gè)處理的每個(gè)重復(fù)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)抽取1 m2的小麥，比較其生物學(xué)性狀（表2）以便分析出不同處理對(duì)小麥生物學(xué)性狀的影響。

通過(guò)對(duì)比可看出小麥葉面噴施安徽文勝含腐植酸水溶肥料的處理1比其他處理獲得的小麥品質(zhì)都好一些，由此來(lái)看，處理1的操作方式是值得借鑒的。

3.4.2 產(chǎn)量分析

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明（表3）：處理1與其他處理的小麥相比有較好的增產(chǎn)效果，比常規(guī)施肥增收小麥36 kg/667 m2，增產(chǎn)率9.5%；比清水對(duì)照增收小麥32 kg/667 m2，增產(chǎn)率8.3%。

3.4.3 效益分析

從不同處理小麥的經(jīng)濟(jì)效益分析來(lái)看（表4），葉面噴施安徽文勝含腐植酸水溶肥料比常規(guī)施肥增收小麥的產(chǎn)值為108元/667 m2，扣除增加的肥料及人工成本23元/667 m2，凈增產(chǎn)值為85元/667 m2；比清水對(duì)照增收小麥產(chǎn)值96元/667 m2，扣除增加的肥料成本

3元/667 m2，凈增產(chǎn)值93元/667 m2。分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，葉面噴施安徽文勝含腐植酸水溶肥料對(duì)小麥一定的增產(chǎn)效益。

3.4.4 方差分析

通過(guò)對(duì)3個(gè)處理間的方差分析（F測(cè)驗(yàn)），從而比較處理間的產(chǎn)量變異，詳見表5。

經(jīng)上表發(fā)現(xiàn)：操作間F值是14.71＞F0.05，由此來(lái)看，不同處理之間的對(duì)比差異突出，隨后需要通過(guò)LSD法給予多重對(duì)比。

從表6可以看出：處理1比處理3增產(chǎn)達(dá)極顯著水平，比處理2增產(chǎn)達(dá)顯著水平。

4 結(jié)論

小麥葉面噴施含腐植酸水溶肥料有較好的促進(jìn)作用和明顯的增產(chǎn)作用，比常規(guī)施肥增收小麥36 kg/667 m2，

增產(chǎn)率9.5%；比清水對(duì)照增收小麥32 kg/667 m2，增產(chǎn)率8.3%，有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，小麥葉面噴施含腐植酸水溶肥料有明顯的增產(chǎn)作用和較好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)此原因探討可能是腐植酸類物質(zhì)改善了小麥種植的土壤環(huán)境，同時(shí)，也為小麥生長(zhǎng)提供了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康和平衡也可通過(guò)添加外源生物制劑來(lái)調(diào)控，或選擇核心物種接種的微生物組能夠發(fā)揮調(diào)節(jié)微生物的作用，并且還具有抑制有害菌種、蓄積優(yōu)勢(shì)菌種、改善土壤品質(zhì)等作用。通過(guò)深入探討土壤微生物組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能類型，促使相關(guān)菌劑的科研水平大幅提升，這對(duì)于增強(qiáng)土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)健性等具有一定的積極作用。

科學(xué)施肥，不僅要實(shí)現(xiàn)土地更肥沃，更要做到生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，就目前肥料發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與其他限制作物高產(chǎn)高質(zhì)的因素如腐植酸、功能性微生物及其代謝物等進(jìn)行組合創(chuàng)新的新型功能性肥料，是致力于土壤健康研究的重要方向之一。

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