盐碱地改良肥配方优化及对滨海旱作夏玉米的影响

姚强，宫志远，辛寒晓，孙中涛，张元祺，董晓霞，刘青，刘盛林，魏秀萍，安森，韩建东，王梅，李美

（1山东省农业科学院农业资源与环境研究所，农业部废弃物基质化利用重点实验室，济南 250100；2山东佐田氏生物科技有限公司，济南 250100）

0 引言

盐碱土是盐土、碱土、盐化土及碱化土的统称。不同的国家对盐碱土的划分不同。现在比较通用的方法是用土壤溶液中电导率和可交换性钠吸收比例来划分土壤盐碱化程度。现代盐碱土占中国国土资源面积约为369×106hm2，绝大部分分布于干旱地区、半干旱地区及滨海地区[1]。潜在盐碱土壤达173×106hm2，并且其面积仍在不断地扩大[2]。盐碱土壤理化性质差，对于植物生长存在一定的限制，造成植物的发育和繁殖的不良反应甚至枯萎死亡，制约生物生态环境的建立，导致盐碱土壤生产力进一步下降，形成恶性循环[3-5]。目前对于盐碱土壤改良通用的方法包括灌溉排盐，深沟排碱，生物排碱，施用有机肥、微生物改良剂等等[6]。经研究初步表明，某些原料如：腐殖酸褐煤，风化煤，磷石膏，硫酸盐，黑矾、食用菌菌渣等在改良盐渍土壤理化性质的过程中，起着积极地作用，对于排盐降碱、减少水分蒸发，降低土壤pH值等方面有着很好的效果[7-8]。

已报道文献表明，随着天然煤炭腐植酸施入盐碱土壤中量的增加，土壤pH值和EC值整体呈现降低的趋势，并且土壤含水率呈现上升趋势。对比未作处理的土壤生长植株的出苗率、叶长、根际等性状大大提升[9-10]。磷石膏是对磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，其主要成分为硫酸钙。能够置换钠离子，同盐碱地中的碳酸钠等反应[11-13]。盐碱地中施用磷石膏比同量施用土壤调理剂对植株的增产效果更加明显[14]。兼具有机肥和微生物肥料两种优势的生物有机肥，在提高土壤肥力、增强植物的营养吸收能力和抗逆性能力等方面有着很好的效果[15-16]。该研究通过施用几种含腐殖质的生物有机肥，对滨海中度盐碱地进行处理，分析土壤理化性质的改良效果及植物的生长发育，探讨滨海盐碱地的改良措施，对滨海盐碱区的资源化利用和生态环境的保护有重要的意义[17-18]。

1 材料及方法

1.1 试验材料

生物有机肥配方A：黄腐酸钾15%，鸡粪发酵肥15%，马来酸酐12.5%，菌渣12.5%，柠檬酸10%，过磷酸钙10%，微量元素肥料10%，钠离子吸附剂5%，微生物菌剂2.5%，珍珠岩5%，秸秆颗粒2.5%。其中微生物包括解磷菌、解钾菌、固氮菌、放线菌。配方B：烟气脱硫石膏23%，纤维素-丙烯酰胺16.5%，腐殖酸16%，菌渣10%，多羟基磷酸酯3.4%，N-29 亚甲基二脲1.6%，浮石粉4.5%，过磷酸钙6%，膨润土6%，禽畜粪便10%，微生物菌剂3%。其中微生物包括纤维素分解菌、地衣芽孢杆菌、解磷菌、固氮菌，解钾菌。配方C：腐殖酸24%，食用菌菌渣18%，脱硫石膏15%，多羟基磷酸酯10%，壳聚糖6%，硝酸钙6%，糠醛渣5%，氮磷化肥3%，蛭石6%，不锈钢钢渣3%，微生物菌剂4%。其中微生物包括拟康氏木霉菌、地衣芽孢杆菌、放线菌、盐单胞菌。

微生物菌剂及生物肥料等产品制备由山东佐田氏生物科技有限公司提供。

试验于2017 年6—10 月、2018 年6—10 月分别进行，供试土壤为山东省滨州市沾化区滨海中度盐碱试验田，土壤质地呈粘性，理化性质由表1、2 详细呈现。供试作物品种为夏玉米。

配方中所用的腐殖酸、黄腐酸钾、脱硫石膏、食用菌菌渣等原料均购于当地最近企业，经分析测定，腐殖酸原料中总腐殖酸含量为62.37%；烟气脱硫石膏主要成分CaSO4·2H2O含量为73.76%。所用微生物菌种由山东省农业科学院农业资源与环境研究所提供。

1.2 试验处理

试验设计在山东省滨州市沾化区盐碱地试验示范区进行，划分12 个小区，每个小区面积为40 m2，每个配方的施用量设40、50、60 kg 3 个梯度（见表3），空白对照(ck)仅施用底肥处理。播种前每小区施底肥（磷酸二铵，N 含量15.5%，P2O5含量43%）50kg，肥料均匀撒向试验田后土壤做旋耕整地处理。播种玉米种子用量37.5 kg/hm2，密度为60000～67500 株/hm2。行距在50 cm左右，株距33.3 cm。播种后按习惯拔节期追施尿素200 kg/hm2，大喇叭口期追施尿素405 kg/hm2。其他栽培管理按传统大田试验管理方式。

表1 土壤理化性质

表2 土壤主要盐分离子含量

表3 实验处理

1.3 测定方法

植株检测：玉米成熟时，每个小区随机选取3行玉米，掰下玉米穗，自然晾晒风干处理，脱粒、称重、计算产量；采用茚三酮法[19-20]测定玉米叶片中游离脯氨酸的含量；每小区随机选取10 株完好的玉米秸秆，贴地摘取，剪成方便烘干处理的小段，50℃烘箱烘至恒重后称重，计算地上部分生物量。

2 结果与分析

2.1 生物有机肥对玉米产量的影响

各配方生物有机肥处理的玉米作物产量在8652.15～9320.55 kg/hm2之间，均远高于ck 产量，增产率可达5.4%～13.5%，其中C3 梯度处理增产效果最为明显。ck两个年份产量差异不明显，旱作玉米水分补充靠降雨，2018年降水比2017年多，可能也是2018年ck 产量高于2017 年的原因之一。实验表明3 种配方的有机肥对于滨海盐碱地的改良均有较显著的有益效果，且2018年的产量均高于2017年，表明持续的使用生物有机肥改良有助于对盐碱地的改变。

2.2 有机肥施用量对旱作玉米产量的影响

相同生物有机肥配方下，施用量对于玉米产量的影响为梯度3＞梯度2＞梯度1，且效果较明显。表明施用量对于盐碱土壤呈正相关系。对于配方A来讲：A2-A3产量跨度明显高于A1-A2。配方B的B1-B2产量跨度要高于B2-B3，而配方C 与A 的表现相同，C2-C3 产量跨度要高于C1-C2。可以看出如果后期增加生物有机肥的施用量，配方A 与配方C 的潜力要高于配方B，且配方C的有益效果最为明显。

3种配方生物有机肥的有益效果对比为：配方C＞配方A＞配方B，从平均产量来看，配方A 和配方B差别不明显，均与配方C 差异明显。配方C 的增产效果明显。

2.3 生物有机肥对玉米叶片中游离脯氨酸(Pro)的含量影响

游离脯氨酸的含量与植物体的抗逆性有很大关系，游离脯氨酸的含量越高表明外界环境对植物体的胁迫程度越大。如图1所示，3种生物有机肥施用后对玉米叶片生长期的脯氨酸含量呈下降趋势且较Ck 下降明显，65 天以后玉米处于散粉期的原因故含量升高。实验结果说明施用生物有机肥改良使玉米对盐碱土壤的胁迫抗性增强。

表4 玉米产量对比 kg/hm2

2.4 生物有机肥的施用对地上部作物生物量的影响

由图2 可知，随着同种配方生物有机肥施用量的增加，玉米地上部生物量也有上升的趋势，2017 年最优地上部生物量的平均值为15901.8 kg/hm2，较2017年ck增加15.4%，2018年最优地上部生物量的平均值为17029.2 kg/hm2，较2018 年ck 组增加21.1%，同样由图2可知配方C的处理对地上部作物生物量影响最为明显。2018年改良效果要优于2017年效果。

3 结论与讨论

由于滨海盐碱区地势相对低洼特殊的地理环境条件加上海水倒灌等原因，地下水位高，土壤含盐量反复上升[21-22]，因此对于滨海盐碱土壤的持续性改良是不可或缺的工作。本研究通过设计3种不同配方的专用有机肥做对比，验证各生物有机肥配方的改良效果以及对盐碱区旱作植物的生长、产量的影响。由实验结果得出，3 种有机肥对盐碱地均表现出较好的提升玉米等作物栽培产量等改良效果。基于配方的成分比例来看，配方C 中腐殖酸、菌渣和脱硫石膏的成分比重较高，占总配比的57%，从实际改良效果可以得出，增施配方C对于滨海盐碱地的改良效果也均高于配方A和配方B。从同种生物有机肥的肥效来看，增加施肥量，对于盐碱地的改良成效越好，两者呈正相关系。施用800 kg/hm2配方C，对比ck 组的产量提升11.3%，且地上物生物量增加21.1%，作物体内含游离脯氨酸的量对比ck 组平均减少45%。表明作物对盐胁迫的抗性明显提升。相关结论与张辉等[23]、顾鑫等[24]、李玉波等[25]研究结论具有一定的一致性。张辉等[23]研究成果指出：脱硫石膏虽有很好的排盐作用，但对土壤的改良效果较小，顾鑫等[24]表明：腐殖酸的含量增加，土壤pH值和EC整体上呈降低趋势，含水量呈上升趋势，明显改善土壤理化性质。菌渣所含丰富的菌体蛋白、有机质和多种活性酶，改善作物根际微环境具有良好作用。综上分析，首先推行生物有机肥C，对于C的改良效果及进一步的试验表明，其采用适宜配比腐殖酸、菌渣和脱硫石膏为主要原料的有机肥，为研发高效盐碱地专用有机肥产品和优化施肥方式方法提供相关技术和理论基础，并对进一步提升滨海盐碱地生态保育及地力水平具有借鉴意义。