微生物土壤改良劑對陜北沙區(qū)耕地的改良效果研究

李小煒，白春梅，田 麗，李曉韜

(1. 榆林學(xué)院，陜西 榆林 719000；2. 榆林市八中,陜西 榆林 719000)

引言

陜西榆林西北部與毛烏素沙漠南緣接壤，土質(zhì)為風(fēng)沙土，物理結(jié)構(gòu)松散較差，團(tuán)粒體結(jié)構(gòu)差[1]。土壤營養(yǎng)物質(zhì)貧瘠，有機(jī)質(zhì)含量低，微生物活力低，土壤酶活性低。土壤物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)性質(zhì)較差，導(dǎo)致了灌溉水分流失較快，加大了農(nóng)田用水量，加速了水資源的消耗和生態(tài)的惡化。為了增加產(chǎn)量，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民在作物栽培中，依賴大量施用化肥，而土壤保水性差，也導(dǎo)致相當(dāng)一部分肥料隨著水源下滲或隨著地表徑流橫向流失，所以化肥施用量大，但增產(chǎn)效果差，而且會造成土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)一步惡化[2]，加重農(nóng)業(yè)面源污染。所以改善土壤物理結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境，提高保水保肥能力，促進(jìn)土壤的可持續(xù)發(fā)展，達(dá)到低投入，高產(chǎn)量的目的。

土壤改良劑又稱為土壤調(diào)理劑，能改善土壤性質(zhì)，但不能直接給土壤提供養(yǎng)料[3]。包括礦物類土壤改良劑、秸稈等有機(jī)質(zhì)土壤改良劑、人工合成高分子類土壤改良劑，有益微生物制劑類土壤改良劑。特別是微生物類土壤改良劑含有多種對土壤有益細(xì)菌，增加土壤微生物活動，而土壤微生物的活動能促進(jìn)土壤有機(jī)養(yǎng)分的分解和作物養(yǎng)分吸收[4]，促進(jìn)團(tuán)粒體結(jié)構(gòu)的形成[5]，促進(jìn)土壤酶活性的提高[6～7]，最終達(dá)到改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)土壤養(yǎng)分釋放和提高肥料利用率，促進(jìn)耕地可持續(xù)利用，達(dá)到增加產(chǎn)量和降低成本的目的[8]。

本試驗通過研究微生物土壤改良劑對沙區(qū)耕地土壤物理結(jié)構(gòu)、土壤酶活性的改善作用，來為沙區(qū)推廣使用微生物制劑土壤改良劑，促進(jìn)沙區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提供理論和技術(shù)支持。

1 內(nèi)容與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于榆林市榆陽區(qū)北部沙區(qū)(109°43′E，38°23′N)，氣候干旱，年降水375 mm，蒸發(fā)量約1 850 mm，年總?cè)照? 860 h，≥10積3 100～3 300 ℃，無霜期166 d，土質(zhì)為風(fēng)沙土[9]。試驗地耕前容重為1.43 g·cm-3，總孔隙度44.28%，田間持水量15.13%、飽和含水量21.56。

1.2 供試品種與肥料

供試品種為玉米吉單137，基施有機(jī)肥，N+P2O5+K2O 5.0%，有機(jī)質(zhì)45%。土壤改良劑為菌動力(山東淮坊君德生物科技有限公司)，含有芽孢桿菌、木霉菌、乳酸菌、固氮菌、放線菌等。

1.3 試驗設(shè)計

試驗于2017年實施。各處理基施有機(jī)肥3 000 kg·hm-2，一次施入，追肥為自制NPK滴管肥600 kg·hm-2，灌水量統(tǒng)一為4 500 m3·hm-2(CK)。菌動力施用量為200 kg·hm-2(處理J1)、300 kg·hm-2(處理J2)。菌動力播前作為基肥1次施入。大田試驗采用水肥一體管理，寬窄行設(shè)計，每公頃約90 900株，1個處理3個重復(fù)，小區(qū)面積80 m2。

1.4 測量方法

土壤物理性質(zhì)于玉米灌漿后期測量，在耕作層0～30 cm做剖面，采用環(huán)刀法測量。土壤酶活性的測量：蔗糖酶活性用比色法測定，堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定，脲酶活性采用比色法測定。

1.5 統(tǒng)計方法

不同處理各項指標(biāo)差異均采用單因素方差分析(one-way ANOVA)。統(tǒng)計學(xué)分析采用SAS8.01數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 微生物土壤改良劑對土壤物理性質(zhì)的影響

圖1微生物土壤改良劑對土壤物理性質(zhì)的影響

觀察圖1，施用微生物土壤改良劑處理JI、J2，相對CK，土壤容重呈顯著下降趨勢(P<0.05)，總孔隙度呈顯著上升趨勢(P<0.05)，容重的下降，說明土壤物理狀況有明顯改善，有利于根系的擴(kuò)展生長，有利于保水保肥和土壤通氣。總孔隙度呈上升趨勢，說明土壤團(tuán)粒體結(jié)構(gòu)得到了改善，原因為土壤微生物活動的增加，通過產(chǎn)氣、分泌化學(xué)物質(zhì)、釋放酶類促進(jìn)土壤團(tuán)粒體結(jié)構(gòu)的形成。J2的田間持水量相對J1和CK呈顯著增加趨勢(P<0.05)，說明施用微生物土壤改良劑，能提高田間持水量，促進(jìn)沙區(qū)耕地保水。

2.2 微生物土壤改良劑對土壤酶活性的影響

圖2 微生物土壤改良劑對土壤酶活性的影響

土壤酶活性是土壤生態(tài)的重要標(biāo)志，土壤酶能促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解，促進(jìn)土壤游離營養(yǎng)離子的增加，增加土壤速效養(yǎng)分，促進(jìn)根系營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。而土壤酶由土壤微生物產(chǎn)生，土壤微生物活動的增加，必定促進(jìn)土壤酶的增加。從圖2(a)、圖2(c)可以看出，堿性磷酸酶、脲酶隨著土壤改良劑施用量的增加各處理之間都呈顯著增加趨勢(P<0.05)。蔗糖酶處理J1、J2之間并無顯著差異(P>0.05)，但相對不施土壤改良劑處理均呈顯著差異(P<0.05)。

3 討 論

農(nóng)牧交錯風(fēng)沙區(qū)已經(jīng)不適應(yīng)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但是由于當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟(jì)來源有限，還必須進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。大量施用化肥成為增產(chǎn)最快、最有效的手段，但隨之帶來的土壤結(jié)構(gòu)惡化，土壤有機(jī)生態(tài)退化，農(nóng)業(yè)面源污染不可避免。施用微生物土壤改良劑成本不高，但轉(zhuǎn)變生產(chǎn)者觀念才是最關(guān)鍵問題。通過技術(shù)示范，大力宣傳，樹立、培養(yǎng)一種耕地可持續(xù)利用的觀念，促進(jìn)沙區(qū)耕地可持續(xù)利用和農(nóng)民收入的提高。