不同类型有机肥+EM 菌对花生光合特性、土壤养分和产量的影响

张 宇,王海新,史普想,陆 岩,蔡立夫,金 振

(辽宁省沙地治理与利用研究所,辽宁 阜新123000)

近年来,花生种植过程中因化肥、农药使用量过大以及连作等因素使土壤营养失衡,病虫害加重,严重影响花生产量和品质。 生产上提倡使用有机肥做底肥,培肥地力,改善土壤养分比例,提高化肥肥效,改善环境[1-2]。 但在有机肥腐熟过程中方法不到位,有机肥养分利用率降低,严重时还会造成烧苗、毒害根系的现象[3]。 EM 菌是一种集80多种微生物的活菌制剂,其主要菌种有乳酸菌、酵母菌、光合细菌、乙酸菌等,可通过加速有机物分解转化,增加微生物含量和土壤酶活性,抑制病原微生物繁殖,促进光合作用来达到绿色增产效果[4]。 在有机肥堆肥过程中,使用EM 菌能加快堆肥中有机物的转化,有效提高腐熟速率[5-7]。施用EM 发酵堆制的有机肥,土壤有机质、全氮、速效磷等含量均明显提高,土壤理化性状有所改善[8-10]。 本试验通过不同类型有机肥添加EM 菌发酵减量配施化肥,探讨对花生光合特性、叶绿素含量、土壤养分、酶活性和花生产量的影响,以提高肥料利用率,达到减肥减药目的。

1 材料与方法

1.1 材料与试验设计

试验在辽宁省沙地治理与利用研究所花生繁种基地进行,采用盆栽试验。 土壤理化性状:碱解氮46.5 mg/kg,速效磷43.4 mg/kg,速效钾138 mg/kg,有机质12.1 g/kg,p H 值6.5。

共9个处理,分别是牛粪+EM(C+EM)、猪粪+EM(P+EM)、羊粪+EM(S+EM)、鸡粪+EM(CH+EM)、牛粪(C)、猪粪(P)、羊粪(S)、鸡粪(CH),以只施化肥为对照(CK),随机排列,3次重复。5月10日播种,每盆装土20 kg,过1 mm 筛,种植3株,种植前施入有机肥和化肥,定期浇水,防止干旱。 有机肥施用量30 t/hm2,EM 菌液用量60 L/hm2,使用前以1:20兑水稀释,均匀喷在有机肥上,有机肥湿度控制在60%左右发酵15 d。 化肥为洋丰硫花生复合肥(N:P2O5:K2O=14-16-15),对照的化肥用量为600 kg/hm2(农户用量标准),其他处理配施化肥用量为450 kg/hm2。

表1 不同有机肥养分含量(%)Table 1 Nutrient content of different manures

1.2 测定项目与方法

1.2.1 光合特性测定

选取健康花生植株的主茎倒三叶,利用LI-6400型光合仪于花期上午10:00-12:00测定净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)。

1.2.2 叶绿素含量的测定

利用SPAD-502型便携式叶绿素仪于花期上午10:00-12:00测定花生植株的主茎倒三叶的叶绿素含量。

1.2.3 土壤养分含量测定

收获后,取0～20 cm 土样,参照胡慧蓉[11]的方法进行土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量的测定。

1.2.4 土壤酶活性的测定

收获后,取0～20 cm 土样,进行土壤酶活性测定。 土壤过氧化氢酶用高锰酸钾滴定法测定,土壤蔗糖酶用3,5-二硝基水杨酸比色法测定,土壤脲酶用次氯酸钠-苯酚钠比色法测定,土壤磷酸酶用磷酸苯二钠比色法测定[12]。

1.2.5 产量测定

测定花生产量和单株果数、百果质量、百仁质量、出仁率。

1.3 数据处理

采用DPS软件对数据进行处理和统计分析。利用Excel软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 有机肥+EM 菌对花生光合特性的影响

图1所示,有机肥+EM 各处理的净光合速率均高于对照(只施化肥)和对应单独有机肥处理,除羊粪+EM 处理外均达显著水平。 有机肥+EM 各处理的净光合速率较对照提高4.14%～18.54%,牛粪、猪粪和鸡粪3 种有机肥+EM处理的净光合速率较其单独施用有机肥分别提高16.84%、7.90%和14.22%。

有机肥+EM 各处理的蒸腾速率均高于对照(只施化肥)和对应单独有机肥处理,且达显著水平,蒸腾速率较对照提高28.20%～38.83%,牛粪、猪粪、羊粪和鸡粪4种有机肥+EM 处理的蒸腾速率较其单独施有机肥分别提高41.32%、38.65%、29.04%和37.04%。

有机肥+EM 各处理的气孔导度均高于对照(只施化肥)和对应单独有机肥处理,除羊粪+EM处理外均达到显著水平,气孔导度较对照提高了1.66%～13.63%,牛粪、猪粪和鸡粪3种有机肥+EM 处理的气孔导度较其单独施用有机肥分别提高12.42%、6.18%、和10.89%。

有机肥+EM 各处理的胞间CO2浓度均高于对照(只施化肥)和对应单独有机肥处理,且达到显著水平,胞间CO2浓度较对照提高9.14%～24.22%,牛粪、猪粪、羊粪和鸡粪4种有机肥+EM处理的胞间CO2浓度较单独施有机肥分别提高18.93%、12.38%、7.67%和16.32%。 单独有机肥4个处理较对照提高1.36%～24.22%,除羊粪外差异均达到显著水平。 结果表明,有机肥+EM 菌能够有效提高花生的光合特性,单独施用有机肥对花生光合特性则影响不大。

2.2 有机肥+EM 菌对花生叶绿素含量的影响

图2所示,EM 菌处理有机肥使花生叶片叶绿素含量显著升高,有机肥+EM 菌4个处理的叶绿素平均含量较对照提高8.95%,牛粪、猪粪、羊粪和鸡粪4种有机肥+EM 处理的叶片叶绿素含量较其单独施有机肥分别提高11.84%、4.56%、4.65%和9.74%,且均达到显著水平。 说明EM菌处理有机肥配施减量化肥能够提高肥料的利用效率,从而提高花生功能叶片叶绿素含量,光合作用增强。

图2 有机肥+EM 菌对花生叶片SPAD 值的影响Fig.2 Effect of manure+EM bacteria on SPAD value of peanut leaves

2.3 有机肥+EM 菌对土壤养分含量的影响

表2可知,在土壤有机质方面,有机肥+EM菌处理较对照提高18.13%～52.34%,均达显著水平。 牛粪、猪粪、羊粪和鸡粪4种有机肥+EM 处理的土壤有机质含量较其单独施有机肥处理提高15.94%～36.01%,且均达显著水平。 单独施有机肥处理碱解氮含量较对照(只施化肥)提高7.63%～41.34%,除羊粪+EM 均达显著水平,有机肥+EM 菌处理较对照和单独施有机肥的碱解氮含量分别提高47.29%～74.92%和22.12%～38.41%,且均达显著水平。 有机肥+EM 菌处理速效磷含量较对照提高1.49%～58.91%,除羊粪外均达显著水平,牛粪、猪粪和鸡粪3种有机肥+EM 处理的土壤速效磷含量较其单独施有机肥分别提高45.68%、24.37%和37.49%,且均达显著水平。 在速效钾方面,只有牛粪+EM 和鸡粪+EM 处理有显著提高,分别较对照提高了5.31%和4.59%。说明施用有机肥+EM 菌配施减量化肥能够提高土壤有机质、碱解氮、速效磷含量,但速效钾含量提高不明显。

表2 不同处理的土壤养分含量Table 2 Soil nutrient content under different treatments

图3 有机肥+EM 菌对土壤酶活性的影响Fig.3 Effect of manure + EM bacteria on soil enzyme activity

2.4 有机肥+EM 菌对土壤酶活性的影响

图3 可知,有机肥+EM 菌处理使土壤过氧化氢酶活性较对照提高38.45%～73.99%,均达显著水平,牛粪、猪粪、羊粪和鸡粪4种有机肥+EM 处理较其单独施有机肥分别提高65.31%、26.56%、37.34%和44.37%,且均达到显著水平。

有机肥+EM 菌处理的土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分别较对照提高23.39%～68.23%、12.73%～40.00%和46.43%～123.21%,差异均达显著水平。4种有机肥+EM 处理的土壤蔗糖酶和磷酸酶活性较其单独施用有机肥均有所提高,且均达到显著水平。 而土壤脲酶活性仅有牛粪、羊粪和鸡粪3种有机肥+EM 处理较其单独施用有机肥显著升高。 表明,有机肥+EM 菌处理的土壤酶活性均有显著提高,其中磷酸酶活性升幅最大。

2.5 有机肥+EM 菌对花生产量及产量构成因素的影响

表3可知,单独施有机肥处理较对照(只施化肥)平均增产2.37%,其中猪粪和鸡粪达到显著水平,有机肥+EM 菌处理较对照平均增产15.10%,均达显著水平。 有机肥+EM 菌处理单株结果数较对照平均提高9.91%,除羊粪+EM 外均达到显著水平。 有机肥+EM 菌处理在百果质量、百仁质量、出仁率等方面,均无明显提高。 说明,使用EM 菌处理有机肥配施减量化肥通过有效提高单株结果数来提高花生产量。

表3 不同处理的产量和产量构成因素Table 3 Yield and yield components of peanut under different treatments

3 结论与讨论

花生作为我国重要的油料作物和经济作物,主要集中种植在丘陵、旱薄地,由于受种植效益和环境影响,土壤养分失调及病虫害加重[13],农民追求通过增施化肥和农药来弥补减产,但是增产效果和土壤质量越来越差。 研究表明,在花生栽培过程中,适量施用有机肥或有机肥无机肥配施,能够有效改善土壤理化性质,有效调节土壤氮磷钾的养分含量,提高土壤微生物数量和活性,从而达到花生增产和减施化肥农药的目的[14-17]。 EM菌的添加能够在有机肥腐熟过程中加快分解转化,提高肥料利用效率[18-19],从而使花生植株健壮,增加叶片叶绿素含量,光合特性有明显提高,这与本试验结果一致。

土壤的养分含量和微生物活性与作物产量息息相关,孙红霞等[20]研究表明,EM 菌发酵后的猪粪肥施入黄瓜和茄子,能够有效增加土壤中微生物数量和土壤微生物活动,从而提高土壤中有机质和速效养分含量。 本试验中有机肥+EM 菌能有效提高土壤有机质、碱解氮、速效磷等养分含量及土壤酶活性,说明EM 菌的加入增加了微生物数量和活性,有效促进了有机肥和土壤中有机物分解转化过程,并且产生和积累抗生物质,抑制病原菌生长,从而提高花生产量。

本试验通过不同类型有机肥添加EM 菌发酵减量配施化肥,结果表明,在花生种植过程中施用EM 菌发酵的有机肥平均可增产15.10%,说明有机肥+EM 菌能有效替代部分化肥。 有机肥利用EM 菌进行深度发酵配施化肥,可提高花生产量和抗病性,减少化肥用量,同时还能解决由于化肥过度使用而造成的土壤结构改变、地下水污染、肥料利用率低等问题,具有广阔应用前景。