有机物料对盐化潮土性质及甜菜品质和效益的影响

魏淑莲

（肃南裕固族自治县自然资源局，甘肃 肃南 734000)

甘肃省河西内陆灌区昼夜温差大，是甜菜最佳种植生态区，截至2019年，甜菜种植面积达到1 500 hm2[1]。经社会实践调查，目前存在的突出问题是：农户长期超量施用化肥，化肥中的盐基离子累积在土壤中，导致土壤含盐量高，有机质含量降低，土壤板结，不利于甜菜块根膨大，甜菜产量低而不稳定[2]。有关化肥、畜禽粪便、作物秸秆和有机物料对土壤性质及作物产量和品质的影响，前人做了大量的研究工作。费聪等[3]研究表明，随着氮肥施用量的增加，尤其是在块根膨大期大量施用氮肥，甜菜块根糖含量会明显下降。通过施用畜禽粪肥或有机物料，可有效地改善作物营养品质[4]，提高土壤中铜和锌等微量元素的活性[5]、水稳性团聚体含量和土壤酶活性[6]，降低土壤pH值、EC值和土壤交换性钠百分率（ESP）[7]，有利于保持土壤养分平衡[8]和改良土壤[9]。综上所述，前人的研究主要集中在化肥、秸秆、畜禽粪便和有机肥对土壤理化性质和产量的影响上，而牛粪、油菜籽饼、玉米秸秆和食用菌渣对盐化潮土性质及甜菜含糖率和效益影响的研究未见报道，为了减轻有机物料对农村生态环境的污染，减少化肥施用量，本文研究了有机物料对盐化潮土性质及甜菜含糖率和效益的影响，旨在为研究区域内有机物料循环利用提供技术参考。

1 材料和方法

1.1 试验时间与地点

试验地点在张掖市临泽县板桥镇板桥村（100°17′11″E，39°15′23″N），海拔1 398 m，降水量108 mm，蒸发量1 860 mm，年均气温7.4 ℃，日照时长3 245 h，无霜期150 d。土壤类型为盐化潮土，种植前采集耕作层0～20 cm土样室内进行化验分析，测得有机质、碱解氮、速效磷、速效钾均值分别为18.54 g/kg、56.30 mg/kg、7.52 mg/kg、143.21 mg/kg，pH值、CEC和全盐分别为8.22、16.48 cmol/kg和2.56 g/kg，前茬作物是向日葵。

1.2 试验材料

甜菜品种为HIO-474（瑞士先正达公司育成）；牛粪（含有机质24.40%、N 0.32%、P2O50.25%、K2O 0.16%，粒径1～10 mm）；油菜籽饼（含有机质73.80%、N 1.45%、P2O50.80%、K2O 1.04%，粒径1～10 mm）；粉碎玉米秸秆（含有机质87.10%、N 0.95%、P2O50.15%、K2O 0.72%，长度1～10 mm）；食用菌渣（含有机质47.80%、N 1.01%、P2O50.73%、K2O 1.46%，粒径1～10 mm）；秸秆发酵剂（含枯草芽孢杆菌有效活菌2亿/g，粒径0.5～2 mm）；尿素（含N 46%，粒径1～3 mm）；磷酸二铵（含N 18%、P2O546%，粒径3～4 mm）；硫酸钾（含K2O 50%，粒径1～2 mm）；秸秆发酵剂等均购于当地市场。

1.3 试验方法

1.3.1 有机物料发酵方法

将风干牛粪、油菜籽饼、玉米秸秆和食用菌渣粉碎过10 mm筛，每吨有机物料加入秸秆发酵剂4 kg，分别加入尿素将C/N调整到25/1，喷自来水调节水分含量在60%～65%。在温室内（室温25～30 ℃）堆成2 m高的梯形发酵，覆盖塑料薄膜并开直径3～5 cm小洞若干。牛粪发酵132 d，间隔40 d捣翻1次；油菜籽饼发酵87 d，间隔40 d捣翻1次；玉米秸秆发酵159 d，间隔50 d捣翻1次；食用菌渣发酵60 d，间隔30 d捣翻1次。待堆内温度降到室温，发酵物料出现灰白色菌丝后，在阴凉干燥处自然风干（含水量小于5%）备用[10]。

1.3.2 试验设计

试验共设计6个处理：处理1，不施肥（CK1）；处理2，化肥（CK2）；处理3，牛粪；处理4，油菜籽饼；处理5，玉米秸秆；处理6，食用菌渣。处理2、3、4、5、6纯氮磷钾投入量均为0.81 t/hm2，折合成相应的施肥量见表1，每处理重复3次，随机区组排列。

表1 各处理化肥及有机物料施用量 t/hm2

1.3.3 种植方法

播种前将化肥和有机物料计量撒入小区，起垄，垄高、垄宽和垄距为35、50和50 cm，在垄上铺上滴灌带并覆膜，2019年4月24日播种，深度、株距分别为2.0、24.0 cm，每小区5垄、每垄2行。分别在甜菜播种后、播种10 d后、生长盛期、块根膨大期和收获前各滴灌1次，每个小区灌水量7.2 m3。处理2的尿素1/3在甜菜生长盛期，2/3在块根膨大期结合灌水追施，追肥方法为穴施。

1.3.4 样品采集与指标测定

甜菜收获时每个小区选择中间3垄，每垄采集5株，测定叶丛高、单株鲜叶质量、根体长度、根直径、单株根质量。将小区平均根产量换算成公顷产量进行统计分析。2019年10月4日甜菜收获后，在小区内按五点取样法采集耕作层0～20 cm土样5 kg，用四分法留2 kg，1 kg新鲜土样放入4 ℃冰箱用于测定酶活性，另外1 kg土样风干后过1 mm筛供室内化验分析。容重和团聚体测定用环刀采集原状土，不进行风干。甜菜含糖率和根直径采用手持式测糖仪和游标卡尺测定；土壤容重、总孔隙度和＞0.25 mm团聚体采用环刀法、计算法和干筛法测定；pH值、CEC、有机质和全盐分别采用酸度计法、乙酸铵-氯化铵法、重铬酸钾法和电导法测定[11]；蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶分别采用3,5-二硝基水杨酸比色法、靛酚比色法、磷酸苯二钠比色法和碘量滴定法测定[12]。

1.4 数据分析方法

采用SPSS16.0统计软件进行数据统计分析，采用Duncan新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对盐化潮土理化性质及有机质和酶活性的影响

2.1.1 对物理性质的影响

从表2可以看出，不同处理盐化潮土容重由小到大的变化顺序依次为牛粪＜玉米秸秆＜食用菌渣＜油菜籽饼＜化肥（CK2）＜不施肥（CK1）。牛粪处理的容重极显著低于CK2和CK1，分别降低了8.82%和9.49%，玉米秸秆次之，与两对照之间也均达极显著差异。不同处理总孔隙度和团聚体由大到小的变化顺序依次均为牛粪＞玉米秸秆＞食用菌渣＞油菜籽饼＞化肥＞不施肥；牛粪处理总孔隙度比化肥和不施肥分别增加4.53和4.91个百分点，均达极显著差异；牛粪处理＞0.25 mm团聚体比化肥和不施肥分别增加8.28和8.73个百分点，均达极显著差异。牛粪比其他有机物料有利于降低容重，增大孔隙度，促进团聚体的形成，化肥对容重、孔隙度和团聚体的影响较小。

表2 不同处理对盐化潮土理化性质和有机质的影响

2.1.2 对有机质和化学性质的影响

由表2可知，不同处理盐化潮土有机质含量和CEC由大到小的变化顺序依次为玉米秸秆＞牛粪＞油菜籽饼＞食用菌渣＞化肥＞不施肥。玉米秸秆处理的有机质含量、CEC均显著高于牛粪处理，两处理均极显著高于其他处理，其中玉米秸秆处理有机质含量较化肥、不施肥处理分别增加36.93%和40.40%，CEC分别增加36.98%和40.41%。不同处理pH值由小到大的变化顺序依次为食用菌渣＜油菜籽饼＜牛粪＜玉米秸秆＜化肥＜不施肥，食用菌渣、油菜籽饼、牛粪、玉米秸秆处理的pH值均显著低于化肥和不施肥处理，其中食用菌渣处理较化肥、不施肥分别降低5.85%和6.08%。不同处理全盐含量由小到大的变化顺序依次为不施肥＜牛粪＜玉米秸秆＜油菜籽饼＜食用菌渣＜化肥，牛粪、玉米秸秆处理的全盐含量均显著低于化肥处理，分别降低了6.52%、5.80%，但与不施肥处理间差异不显著。玉米秸秆有利于提高CEC和有机质含量；食用菌渣有利于降低pH值；牛粪最有利于降低全盐含量。

2.1.3 对酶活性的影响

由表3可知，不同处理盐化潮土蔗糖酶活性由大到小的变化顺序依次为玉米秸秆＞牛粪＞油菜籽饼＞食用菌渣＞化肥＞不施肥，玉米秸秆较化肥和不施肥分别极显著增加17.69%和38.46%，牛粪与化肥和不施肥之间差异也均达极显著水平。不同处理盐化潮土脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性由大到小的变化顺序依次均为玉米秸秆＞油菜籽饼＞食用菌渣＞牛粪＞化肥＞不施肥，玉米秸秆、油菜籽饼均极显著高于化肥和不施肥处理；其中，玉米秸秆处理的脲酶活性比化肥和不施肥处理分别增加60.66%和71.93%，磷酸酶活性分别增加23.75%和31.57%，多酚氧化酶活性分别增加42.55%和52.27%。玉米秸秆有利于酶活性的提高，这种变化规律可能与玉米秸秆有机质含量较高有关。

表3 不同处理对盐化潮土酶活性的影响

2.2 不同处理对甜菜性状和效益影响

2.2.1 对甜菜植株性状影响

由表4可知，不同处理甜菜叶丛高度、单株鲜叶质量、根体长度、根直径、单株根质量由大到小的变化顺序依次均为油菜籽饼＞食用菌渣＞玉米秸秆＞牛粪＞化肥＞不施肥。叶丛高度方面，油菜籽饼处理较化肥显著增加7.30%，较不施肥极显著增加16.28%；单株鲜叶质量方面，油菜籽饼处理较化肥和不施肥分别极显著增加12.96%和28.43%，根体长度分别极显著增加13.00%和33.47%，根直径分别极显著增加10.01%和39.45%；单株根质量方面，油菜籽饼较化肥显著增加8.42%，较不施肥极显著增加37.33%。油菜籽饼比其他有机物料和化肥有利于提高甜菜性状。

表4 不同处理对甜菜植株性状和含糖率的影响

2.2.2 对甜菜根含糖率的影响

由表4可知，不同处理甜菜根含糖率由大到小的变化顺序依次为油菜籽饼＞食用菌渣＞玉米秸秆＞牛粪＞化肥＞不施肥。油菜籽饼处理较化肥和不施肥分别极显著增加1.35和2.73个百分点。油菜籽饼比牛粪更有利于提高甜菜含糖率。

2.2.3 对根产量的影响

由表5可知，不同处理甜菜根产量由大到小的变化顺序依次为油菜籽饼＞食用菌渣＞玉米秸秆＞牛粪＞化肥＞不施肥。油菜籽饼较化肥显著增加5.02%，较不施肥极显著增加34.11%。油菜籽饼比其他有机物料更有利于提高甜菜根产量。

表5 不同处理对甜菜经济效益的影响

2.2.4 对经济效益的影响

由表5可知，不同处理甜菜根产值由大到小的变化顺序依次为油菜籽饼＞食用菌渣＞玉米秸秆＞牛粪＞化肥＞不施肥。油菜籽饼与食用菌渣、玉米秸秆、牛粪和化肥比较，施肥利润分别增加312.95、670.05、1 025.90和1 620.54元/hm2。4种有机物料中油菜籽饼更有利于提高甜菜经济效益。

3 结论与讨论

本研究结果表明，施用有机物料提高了盐化潮土有机质含量，究其原因是有机物料将大量的有机质带入土壤，增加了土壤有机质含量。施用有机物料降低了盐化潮土容重，增加了孔隙度和团聚体，这与曲成闯等[13]的研究结果相吻合。究其原因，一是有机物料使盐化潮土疏松，降低了容重，增大了孔隙度；二是有机物料中的有机质促进了团聚体的形成。施用有机物料的盐化潮土CEC增大，pH值和全盐降低，这种变化规律与庄钟娟等[14]的研究结果一致。究其原因，一是有机物料吸附能力较强，提高了土壤的保肥性，因而增大了CEC；二是有机物料在分解过程中产生的有机酸，降低了盐化潮土pH值；三是有机物料盐基离子含量比化肥低，因而降低了全盐含量。有机物料提高了盐化潮土蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性。究其原因，一是有机物料把大量的活性酶带入盐化潮土；二是有机物料提高了盐化潮土有机碳含量，为土壤酶创造了良好的生态环境，提高了酶活性。有机物料提高了甜菜含糖量，究其原因是有机物料中的有机质改善了甜菜的品质。施用有机物料促进了甜菜生长发育，提高了产量和经济效益，究其原因是有机物料中的有机质有效地改善了盐化潮土的理化性质，在分解过程中释放的大量元素和微量元素促进了甜菜的生长发育，提高了块根产量。

4种有机物料中油菜籽饼有利于提高甜菜性状、产量、含糖率和经济效益；牛粪有利于降低盐化潮土容重和全盐含量，增大孔隙度和团聚体；玉米秸秆有利于提高有机质及CEC和酶活性；食用菌渣有利于降低pH值。施用有机物料改善了盐化潮土理化性质，提高了土壤有机质、酶活性和甜菜经济效益。施用化肥容重增大，孔隙度降低、全盐增加，有机质、团聚体、CEC和酶活性变化较小。