氨基酸復合肥對鹽堿土理化性狀的改良效果

張 力，劉景輝*，李 輝，劉玉娥

（1.內蒙古農業大學農學院，內蒙古 呼和浩特 010019；2.內蒙古呼和浩特市武川縣農牧和科技局水產管理站，內蒙古 呼和浩特 011700）

據統計，全球鹽漬化土壤面積已達到9.54×107hm2［1］，我國鹽漬化土壤面積為3.6×107hm2，相當于我國耕地面積的30%［2］，內蒙古鹽漬化土壤面積約為3.2×106hm2，包括耕地4.7×105hm2，達可灌面積的40%以上，這已經成為阻礙內蒙古作物生產的重要因素之一，改良鹽堿土壤已迫在眉睫［3］。鹽堿土壤的改良方式眾多，效果各異，大致分為物理（水利工程排鹽［4-6］、耕作方式改善土壤結構［7-8］）、化學（施用各類化學物質改良劑［9-11］）和生物措施（種植耐鹽堿植物［12］、施用微生物菌劑［13］）3類。

味精生產過程中產生的氨基酸發酵尾液既含有N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn等作物生長發育所必需的無機營養，又含有氨基酸、糖分等有機成分，是一類廉價易得的優質肥料原材料，采用濃縮或噴漿造粒等工藝進行處理加工，適用生產各類有機無機復混肥和氨基酸類水溶肥料［14-17］。氨基酸肥料作為一種新型肥料，因其能有效激發土壤中微生物的活性而改善土壤微生態條件［18-19］，為植物生長發育提供營養物質并能改善土壤理化性狀和土壤生態環境方面［20-22］而逐漸得到人們的認可。同時，在施用氨基酸后能明顯增強作物對逆境的抵抗能力［23-25］。

本試驗旨在通過氨基酸復合肥不同施用量對鹽堿地土壤理化性狀及燕麥產量的影響，探討氨基酸復合肥對鹽堿土壤的改良效果，為改良鹽堿地提供新的技術途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗分別于2017和2018年的5～9月在呼和浩特市土默特左旗內蒙古農業大學海流圖科技示范園區（東經111°22′30″，北緯40°41′30″）進行。該地為中溫帶大陸性氣候，年平均氣溫6.7℃；年平均降水量350～400 mm，年蒸發量平均為1851.7 mm。試驗地屬鹽堿地，土壤類型為黏土，鹽分以硫酸鈉和氯化鈉為主，土壤鹽分含量多在1%以上。土壤有機質較低，粘性較大，不利作物生長。試驗地土壤肥力狀況及氣溫和降水情況見表1和圖1。

表1 試驗地土壤肥力情況

1.2 供試材料

1.2.1 供試作物

燕麥（白燕2號）。

1.2.2 供試肥料

磷酸二銨（總養分≥64.0%，N 18%，P2O546%）；氨基酸復合肥（褐色粒狀固體，母液總游離氨基酸為75.0 g/L，pH 3.50，總養分≥15%，總N≥12.0%，有機質≥20%，水分≤3.0%）。

1.3 試驗設計與方法

試驗設不同的氨基酸復合肥施用量：A3（2250 kg/hm2）、A2（1500 kg/hm2）、A1（750 kg/hm2）和CK（0 kg/hm2），共計4個處理。燕麥播種行距為25 cm，播量為150 kg/hm2，重復3次，小區面積為5 m×10 m=50 m2。播前均施底肥（磷酸二銨）150 kg/hm2。試驗采用機械播種，中耕除草、病蟲害等，其他田間管理措施參照當地栽培模式要求進行。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 土壤物理指標

土壤質量含水率：于燕麥全生育期測定土壤質量含水率，采用鋁盒烘干法［26］。

土壤團聚體含量：于燕麥成熟期分別取0～10、10～20、20～40 cm土層土壤，測定團聚體含量，采用機械篩分法［27］。

1.4.2 土壤化學指標

于燕麥成熟期取0～10、10～20、20～40 cm土層土壤，分別測定以下指標。

pH值：雷磁pH計直接測量；全鹽含量：質量法；有機質含量：重鉻酸鉀容量法；堿解氮含量：擴散吸收法；有效磷含量：NaHCO3浸提，鉬銻抗-吸光光度法；速效鉀含量：火焰光度法，以醋酸銨為浸提劑［28］。

1.4.3 產量指標

生物產量：稱量法（采用齊地取樣的方法剪取地上部分稱重后計算鮮草產量，將樣品放入烘箱內105 ℃殺青0.5 h，之后在65 ℃條件下烘干至恒重，稱重，計算干重）。籽粒產量：于燕麥成熟期在各小區選取有代表性的3個1 m2燕麥進行人工收割，曬干脫粒后記錄產量。

1.5 數據處理

試驗數據采用Excel 2007和SPSS 20.0統計和顯著差異分析。

2 結果與分析

2.1 氨基酸復合肥對鹽堿地土壤團聚體含量的影響

由表2可知，連續2年施用氨基酸復合肥的0～20 cm土層土壤團聚體（直徑＞0.25 mm）含量顯著增加。0～10 cm土層，較對照CK，A3處理增幅最為明顯，為8.95%～9.08%；A2、A1處理次之，分別為6.85%～7.53%和3.31%～3.33%；10～20 cm土層，各處理直徑＞0.25 mm土壤團聚體含量表現為A2＞A3＞A1＞CK，較對照CK分別提高4.76%～5.16%、3.80%～4.37%和2.81%～3.29%；20～40 cm土層，A1處理直徑＞0.25 mm土壤團聚體含量最高，較對照CK提高1.92%～2.78%。這表明連續施用氨基酸復合肥對土壤團聚體含量有累加效果。

表2 氨基酸復合肥對0～40 cm土層土壤團聚體（＞0.25 mm）百分含量的影響 （%）

2.2 氨基酸復合肥對土壤含水率的影響

由圖2可知，施用氨基酸復合肥的各處理土壤含水率均高于對照CK，且隨著施肥量的增加土壤含水率也隨之增加。

由圖2可知，2017年燕麥苗期（6月4日）各處理土壤含水率均高于對照CK，其中A3處理土壤含水率最高，提高8.52%，處理A2次之，提高7.42%；燕麥拔節期（6月26日）各處理土壤含水率較對照CK分別提高7.67%、11.04%和10.79%；燕麥灌漿期（8月28日）各處理土壤含水率整體表現為A3＞A2＞A1＞CK，其中A3較對照CK提高9.38%。2018年燕麥苗期（6月4日）各處理土壤含水率較對照CK分別提高6.64%、7.63%和8.24%；燕麥拔節期（6月26日）各處理土壤含水率均高于對照CK，其中A2處理的土壤含水率最高，提高10.48%；燕麥灌漿期（8月28日）各處理土壤含水率整體表現為A3＞A2＞A1＞CK，其中A3較對照CK提高6.83%。

2.3 氨基酸復合肥對鹽堿地土壤pH和全鹽含量的影響

土壤pH和全鹽含量是反映鹽堿化土壤的重要指標，土壤全鹽量一部分來自于土壤本身，一部分與施入的肥料有關。由圖3可知，在連續2年氨基酸復合肥作用下，0～40 cm土層各處理土壤pH值較對照CK均顯著下降，其中以A3處理最佳，為8.03；A2處理次之。

由圖4可知，2017年，0～10 cm土層，A3處理的土壤全鹽含量均顯著低于其他各個處理，為8.49 g/kg；10～20 cm土層，各處理土壤全鹽含量表現為CK＞A1＞A2＞A3；20～40 cm土層，A2處理降幅最為明顯，達3.78%；A3處理次之且兩者之間差異不顯著；2018年，0～10 cm土層，A3處理降幅最為明顯，達8.66%；10～20 cm土層，各處理均顯著低于對照CK，表現為CK＞A1＞A2＞A3，較對照CK分別降低7.47%、5.84%和4.13%；20～40 cm土層，A3處理的土壤全鹽含量顯著低于其他各處理，為8.30 g/kg。

2.4 氨基酸復合肥對鹽堿地土壤有機質含量的影響

由圖5可知，各土層中所有處理土壤有機質含量的變化趨勢較為一致，均顯著高于CK，且隨土層加深，土壤有機質含量的增幅減緩。0～10 cm土層，A3處理增幅最為明顯，達27.78%～31.23%；10～20 cm土層，各處理土壤有機質含量表現為A3＞A2＞A1＞CK，A3處理效果最佳，為15.65～16.18 g/kg；20～40 cm土 層，A3、A2和A1處 理 土 壤有機質含量較對照CK分別增加23.3%～31.53%、18.18%～25.32%和12.22%～18.68%。

2.5 氨基酸復合肥對鹽堿地土壤速效養分含量的影響

土壤速效養分是衡量土壤肥力的關鍵性指標。由表3可知，連續2年施用氨基酸復合肥可顯著增加土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的含量，且隨施入量的增加而增加；但隨土層加深土壤速效養分的增幅減緩。0～10 cm土層，處理A3效果最佳，其土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的含量均顯著高于其他各處理，較CK分別提高8.75%～9.50%、39.21%～39.66%和22.92%～23.10%；10～20 cm土層，各處理土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的含量均顯著高于對照CK，整體表現為A3＞A2＞A1＞CK，較對照CK分別提高2.71%～9.17%、7.18%～33.70%和15.32%～31.96%；20～40 cm土層。2017年，A3處理下的土壤有效磷、速效鉀含量最高，分別為20.88和213.69 mg/kg，但處理A2的土壤堿解氮含量最高，為68.89 mg/kg，且處理A2、A3之間差異不顯著。2018年，A3處理的土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量整體表現為最高，分別為69.5、21.04和214.99 mg/kg，其中A2處理的堿解氮、有效磷與A3處理之間差異不顯著，分別為69.55和21.04 mg/kg。

表3 氨基酸復合肥對鹽堿地土壤速效養分含量的影響 （mg/kg）

2.6 氨基酸復合肥對燕麥產量的影響

由表4可知，氨基酸復合肥處理下燕麥籽粒、鮮草和干草產量均顯著高于CK，且連續2年施用，燕麥產量持續提升。綜合看出，處理A3效果最佳，其籽粒、鮮草和干草產量較CK分別 增 加58.21%～58.79%、57.80%～58.89%和65.15%～65.16%，且與A2處理差異不顯著，A2較CK分別增加56.53%～57.73%、57.80%～58.83%和64.04%～64.66%。

表4 氨基酸復合肥對燕麥產量的影響 （kg/hm2）

3 討論

3.1 氨基酸復合肥對土壤pH和鹽分指標的影響

pH值是土壤的一個重要指標，其變化將直接影響土壤養分動態、轉化、有效性以及土壤微生物群落的種類、數量和活性等，同時影響植物根系的生長發育［29］。Motojima等［30］和張江輝等［31］研究表明，改良劑中含有豐富的有機酸能降低作物根部環境pH值。張玉鳳等［32］在研究土壤調理劑對鹽堿土的改良效果時發現，酸性土壤調理劑（pH值為5.2～5.6）可有效降低土壤pH值。李俊華等［33］在研究氨基酸有機肥對棉花根際土壤與非根際土壤的影響時發現，根際土壤pH低于非根際，且隨著施用量的增加呈下降趨勢。本試驗研究表明，施用氨基酸復合肥能顯著降低土壤pH，主要是因為施用的氨基酸復合肥pH為4.50，能中和部分游離OH-，改善土壤微環境。

味精廢棄物與加菌味精廢棄物均有脫鹽效果，這是因為腐殖酸能減少土壤表層鹽分積累，同時吸附土壤中可溶性鹽［20］。改良劑對鹽堿土壤的改良效果表明棚室第一年種植的番茄各處理土壤鹽分均有不同程度的降低［34］。楊秀琴等［35］在對溫室香瓜施加含氨基酸肥料時發現其能降低土壤pH值和全鹽量。本試驗中，在氨基酸復合肥作用下土壤全鹽含量整體降低，這可能是由于復合肥料中的有機質經過土壤中微生物的降解轉化產生腐殖質，能有效吸附土壤的鈉物質，從而達到降低土壤鹽分的目的。這表明施用氨基酸復合肥對降低土壤pH和全鹽含量效果良好。

3.2 氨基酸復合肥對土壤有機質和速效養分含量的影響

黃慶等［36］研究谷氨酸發酵尾液有機、無機BB肥時，發現該類肥料土壤中有機質含量有一定程度提高。孫凱寧［37］以味精發酵尾液和尿素為材料開發出增值尿素產品，發現其能顯著增加土壤中有機質。本試驗中，施用氨基酸復合肥的A3處理土壤有機質含量最高，與前人研究結果一致。

氨基酸有機肥能提高土壤速效養分，一方面是其本身含有大量養分，另一方面是其具有能活化土壤養分的能力［38-39］。張鵬等［40］研究也表明，隨著有機肥施用量的增加，各施肥處理的全氮、全磷、全鉀含量分別較不施肥處理有顯著提高。分析原因可能有機質分解產生腐殖質，其具有強大離子吸附作用，能調節土壤陰、陽離子從而影響作物對土壤及肥料中某些養分的利用和吸收。同時本研究的氨基酸復合肥中含有的微生物活性因子能增加鹽堿土壤中有益微生物種類和活性，促進了養分離子的活化，從而提高了土壤速效養分的含量。因此，氨基酸復合肥處理下土壤堿解氮、有效磷及速效鉀含量均顯著高于對照，且隨著施肥量提高而增加，整體表現為A3處理最高。

4 結論

施用氨基酸復合肥能顯著降低土壤pH值、土壤全鹽含量，改善土壤孔隙狀況，提高土壤蓄水量和土壤速效養分含量。在本試驗條件下，氨基酸復合肥施用量為2250 kg/hm2時改良鹽堿地與增產效果最佳。