微生物菌肥對鹽漬化土壤夏玉米減施氮肥的效應研究

劉全鳳，孫 一，賴德強，翟玉柱，李雅靜，孫月雙，張連水，孔德平*

（1.滄州市農林科學院，河北 滄州 061001；2.滄州旺發生物技術研究所有限公司，河北 滄州 061001）

滄州地區的鹽漬化土壤肥力低、理化性狀差、養分不平衡[1-3]，在一定程度上限制了當地農業的可持續發展。氮素是植物生長必需的大量元素之一，合理施用氮肥是提高作物產量和品質的保障[4-7]。但是該地區氮肥施用過量的現象十分普遍，加大了環境污染的風險和土壤鹽漬化的程度，導致生態效益下降[8-11]。近年研究發現，微生物菌肥在低肥力和鹽漬化土壤中表現出了較好的效果。李翠蘭等[12]研究表明，在養分脅迫條件下，微生物菌劑有固氮、解磷、解鉀的作用。李蘭曉等[13]研究發現，施用微生物菌劑可以提高鹽堿地造林的成活率，明顯改善微生物區系。微生物菌肥具有環境友好、無污染等優勢，在農業可持續發展中具有不可替代的作用[14-18]。通過微生物菌肥與無機氮肥配施，探究滄州鹽漬化地區夏玉米生產中微生物菌肥對減施氮肥的效果，可為鹽漬化土壤合理減施氮肥提供理論依據。

1 材料與方法

試驗于2017年在河北省滄州市青縣陳咀鄉旺發生物技術研究所試驗基地進行。該地區屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，夏季高溫多雨，降水主要集中在6-9月（占全年降水量的80% 左右）。土壤質地為鹽漬化中壤質潮土。0-20 cm耕層土壤含鹽量為0.28% ，基礎養分含量為有機質13.56 g/kg、全氮1.04 g/kg、堿解氮53.44 mg/kg、速效磷27.34 mg/kg和速效鉀103.14 mg/kg，pH值 8.1。

參試玉米品種為鄭單958。無機肥料有尿素（N含量46% ）、過磷酸鈣（P2O5含量12% ）和硫酸鉀（K2O含量50% ）。微生物菌肥由滄州旺發生物技術研究所有限公司提供，該肥料為粉劑，含有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠凍樣類芽孢桿菌、光合細菌、酵母菌、放線菌等多種有益微生物，有效活菌總數逸100億個/g。釆用隨機區組試驗設計，設5個施肥處理（表1），所有肥料均一次性底施。小區面積30 m2（5 m×6 m），3次重復。玉米行距60 cm，株距25 cm，其他管理同大田常規。

表1 不同施肥處理的肥料用量 （kg/hm2）Table 1 The amount of fertilizers of different treatments

玉米收獲后，采取“S”型布點，每小區均選取3個樣點，用土鉆采集0-20cm土層的土樣，混合后裝入事先已滅菌的牛皮紙袋中，密封后帶回實驗室，置4益冰箱中保存，備用。采用奈氏比色法[19]測定土壤脲酶活性，采用烘干殘渣法測定土壤全鹽量，采用堿解擴散法測定土壤堿解氮含量。各小區單打單收，取1 kg籽粒樣品，烘干后計算籽粒含水量，折算其烘干產量。

采用Microsoft Excel 2007軟件和SPSS 17.0數據處理系統進行數據統計和分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理下土壤脲酶活性的變化

脲酶能特異性地催化尿素水解釋放出氨和二氧化碳，具有絕對專一性。可以用土壤脲酶活性表征土壤的氮素供應狀況[20]。

土壤脲酶活性隨著無機氮肥用量的降低呈先升高后降低的變化趨勢；添加微生物菌肥各處理的土壤脲酶活性均顯著躍CK，其中，N2處理的土壤脲酶活性最高，與N3處理差異不顯著，但二者均顯著躍其他處理（圖1）。表明施用微生物菌肥可以明顯提高鹽漬化土壤的脲酶活性，但土壤脲酶活性還受無機氮肥用量的影響，其中，無機氮肥用量為常規施氮量的70% -80% （105-120kg/hm2）時土壤脲酶活性較高，土壤的供氮能力較強。

2.2 不同施肥處理下土壤全鹽量的變化

土壤全鹽量是鹽漬土壤一個非常重要的屬性，是限制作物生長的障礙因素[20]。

圖1 不同施肥處理的土壤脲酶活性Fig.1 Soil urease activity under different fertilization treatments

土壤全鹽量隨著無機氮肥用量的降低呈先降低后升高的變化趨勢；添加微生物菌肥各處理的土壤全鹽量均約CK，其中，N3處理的土壤全鹽量最低且與CK差異達到了顯著水平，而其他添加微生物菌肥處理的全鹽量與CK和N3處理差異均不顯著（圖2）。表明施用微生物菌肥可在一定程度上降低土壤的含鹽量，但土壤全鹽量還受無機氮肥用量的影響，其中，無機氮肥用量為常規施氮量的70% （105 kg/hm2）時土壤全鹽量明顯降低。

圖2 不同施肥處理的土壤全鹽量Fig.2 Soil total salt content under different fertilization treatments

2.3 不同施肥處理下土壤堿解氮含量的變化

土壤堿解氮也叫有效氮，是一個反映土壤近期內氮素養分供應狀況的指標。

土壤堿解氮含量隨著無機氮肥用量的降低呈先升高后降低的變化趨勢；添加微生物菌肥各處理的土壤堿解氮含量均顯著躍CK，其中，N2處理的土壤堿解氮含量最高，與N3處理差異不顯著，但二者均顯著躍其他處理（圖3）。表明施用微生物菌肥可以明顯提高鹽漬化土壤的堿解氮含量，但土壤堿解氮含量還受無機氮肥用量的影響，其中，無機氮肥用量為常規施氮量的70% -80% （105-120 kg/hm2）時土壤堿解氮含量較高，土壤的供氮能力較強。

圖3 不同施肥處理的土壤堿解氮含量Fig.3 Soil alkali-hydrolyzed nitrogen content under different fertilization treatments

2.4 不同施肥處理下玉米產量的變化

玉米產量隨著無機氮肥用量的降低呈先升高后降低的變化趨勢；不同施肥處理的玉米產量順序為N2躍N3躍N1躍CK躍N4，且兩兩處理間的差異均達到了極顯著水平（表2）。表明在施用微生物菌肥條件下，無機氮肥用量為常規施氮量的70% -90% （105-135kg/hm2）時可以明顯提高玉米產量，其中，無機氮肥用量為常規施氮量的80% （120kg/hm2）時玉米產量最高，達到了7641.75kg/hm2。

表2 不同施肥處理的玉米產量Table 2 Maize yield under different fertilization treatments

3 結論與討論

施用微生物菌肥能顯著提高鹽漬化土壤的脲酶活性和堿解氮含量，在一定程度上降低土壤的全鹽量，明顯提高玉米產量。在施用微生物菌肥的前提下，無機氮肥施用量降至常規施氮量的80% （120 kg/hm2）時，土壤脲酶活性和堿解氮含量以及玉米產量均達到最高，且土壤全鹽量較低。本研究結果可為鹽漬化土壤合理減施氮肥提供參考。