畜禽粪便组合肥对土壤微生物、酶活性及黄瓜品质的影响

陆 静

（张掖市甘州区农业农村局，甘肃 张掖 734000)

截至2018年，张掖市甘州区温室蔬菜种植面积达2 600 hm2[1]，温室种植的黄瓜化肥N、P2O5、K2O纯养分投入量为2.15 t/hm2，有机肥N、P2O5、K2O纯养分投入量为0.33 t/hm2，长期超量施用化肥，土壤酶活性和黄瓜品质下降，因此采用畜禽粪便组合肥替代常规化肥，对保障国家蔬菜安全生产具有重要的意义。有关畜禽粪便有机肥的研究报道较多，研究认为鸡粪对土壤中Pb、Cd具有较强的钝化作用[2]；牛粪与秸秆配合施用，降低了玉米各部位对Cd的吸收和转运，使Cd累积在玉米的根部和茎叶部位，籽粒中Cd含量降低[3]；鸡粪与秸秆生物炭配合施用，降低了Pb的有效性[4]；鸡粪和生物炭混合施用，减少了玉米对Cd的吸收和积累[5]；牛粪对土壤物理化学性质的改善表现出积极的作用[6]；如能降低土壤酸碱度、电导率和碱化度[7]；鸡粪可提高土壤水稳性团聚体的稳定性[8]；羊粪和马粪混合施用，可以提高有机质的腐殖化程度[9]；猪粪施用量与土壤有机碳含量之间存在着显著的线性关系[10]。牛粪还可以明显提高大豆的脂肪、游离氨基酸和可溶性糖含量[11]；羊粪可以提高火龙果总糖和维生素C含量[12]，改善番茄品质[13]。

综上所述，前人研究主要集中在畜禽粪便对土壤重金属离子、理化性质和作物品质影响等方面，而畜禽粪便组合肥对土壤微生物及酶活性和黄瓜品质影响的研究未见文献报道。据统计，张掖市分布着807.82万t的畜禽粪便[14]，用于沼气工程、直接还田的占比54%，还有371.60 t随意堆放在居民点周围，污染了乡村环境。据室内分析，这些畜禽粪便重金属离子Hg、Cd、Cr、Pb含量均小于国家规定（GB 8172—87）的畜禽粪便含量标准[15]。为了解决温室蔬菜长期施用化肥导致土壤酶活性和黄瓜品质下降的问题，本研究选择畜禽粪便有机肥、黄瓜多元肥、生物菌肥和抗重茬剂4种原料，在室内合成畜禽粪便组合肥，进行肥料田间验证试验，以便对畜禽粪便组合肥的肥效做出合理的评价。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在甘肃省张掖市甘州区党寨镇杨家墩村温室内进行（100°15′68″E，39°05′90″N）。试验地海拔1 485 m，年平均降水量116 mm，蒸发量1 850 mm，气温7.50 ℃。土壤类型是灌漠土，0～20 cm土层含有机质18.65 g/kg，碱解氮60.14 mg/kg，速效磷6.12 mg/kg，速效钾144.23 mg/kg，有效锌0.43 mg/kg，有效钼0.10 mg/kg，pH值8.45。

1.2 试验材料

1.2.1 无机肥料

尿素（N 46%），磷酸二铵（N 18%，P2O546%），硫酸钾（K2O 50%），硫酸锌（Zn 23%），钼酸铵（Mo50%），黄瓜多元肥（自制，尿素、磷酸二铵、硫酸钾、硫酸锌和钼酸铵风干质量比按0.509 6∶0.254 8∶0.191 1∶0.038 2∶0.006 3混合，含N 28.03%，P2O511.72%，K2O 9.56%，Zn 0.88%，Mo 0.32%）。

1.2.2 有机肥料

发酵羊粪（含有机质46.30%，N 1.32%，P2O51.29%，K2O 0.61%，粒径1～20 mm），发酵牛粪（含有机质35.41%，N 0.43%，P2O50.32%，K2O 0.56%，粒径1～20 mm），发酵鸡粪（含有机质46.77%，N 1.31%，P2O50.61%，K2O 0.92%，粒径1～5 mm），畜禽粪便有机肥（自制，按羊粪、鸡粪和牛粪风干质量比0.40∶0.35∶0.25混合，含有机质42.77%，N 1.03%，P2O50.41%，K2O 0.72%）。

1.2.3 其他材料

生物菌肥（枯草芽孢杆菌有效活菌2.50×108cfu/g，粒径0.2～2.0 mm）；高抗重茬剂（海洋生物钙18%，甲壳素1.50%），黄瓜品种（津优35号，天津科润黄瓜研究所选育）。

1.3 试验方法

1.3.1 畜禽粪便组合肥配制方法

将畜禽粪便有机肥、黄瓜多元肥、生物菌肥、高抗重茬剂风干质量比按0.970 7∶0.025 9∶0.002 4∶0.001 0混合得到畜禽粪便组合肥，经室内分析，含有机质41.49%，N 1.69%，P2O50.70%，K2O 0.94%，Zn 0.02%，Mo 0.01%，有效活菌6×104cfu/g，粒径1～5 mm。

1.3.2 试验处理

2019年2月20日，在纯养分投入量相等条件下（N 1.01 t/hm2＋P2O50.42 t/hm2＋K2O 0.56 t/hm2＋Zn 0.01 t/hm2＋Mo 0.01 t/hm2），试验共设计3个处理：处理1，不施肥（空白对照）；处理2，常规化肥（尿素1.85 t/hm2＋磷酸二铵0.91 t/hm2＋硫酸钾1.12 t/hm2＋硫酸锌0.04 t/hm2＋钼酸铵0.02 t/hm2），磷酸二铵和硫酸钾在定植前翻入20 cm土层作底肥，尿素在黄瓜开花期、第2层瓜条膨大期和第3层瓜条膨大期分别结合灌水追施0.85、1.11 t/hm2和0.58 t/hm2，追肥方法穴施，施肥深度10 cm；处理3，畜禽粪便组合肥（施用量为60 t/hm2），在定植前全部翻入20 cm土层作底肥。每个处理重复3次，随机区组排列。

1.3.3 种植方法

小区面积22.4 m2（8 m×2.8 m），垄高、垄距分别为30 cm和40 cm，垄上铺滴灌带和地膜，定植深度10 cm，株距25 cm，行距40 cm，每垄定植2行。在黄瓜定植后、开花期、第1层瓜条膨大期、第2层瓜条膨大期、第3层瓜条膨大期各灌水1次，每小区灌水量4.5 m3。

1.3.4 测定指标及方法

黄瓜收获时在试验小区中间2个垄内按顺序采集15个瓜条，测定单瓜质量、单株瓜质量，硝酸盐、VC、可溶性糖、可溶性蛋白和可溶性固形物含量，每个小区每次采收分别计产，将小区产量折合成公顷产量。黄瓜收获后（2019年8月24日），在试验小区内按对角线布置5个采样点，采集耕作层（0～20 cm）土样5 kg，用四分法带回1 kg混合土样放入4 ℃冰箱避光保存，以备测定微生物数量和酶活性。

微生物种群量测定采用稀释平板法[16]；蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性采用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[17]；黄瓜硝酸盐、VC、可溶性糖和可溶性蛋白含量分别采用水杨酸硝化法、2,6-二氯靛酚滴定法、蒽酮-硫酸法和考马斯亮蓝C-250染色法测定[18]；可溶性固形物采用折射计测定。

1.4 数据处理方法

采用DPSS 10.0统计软进行数据分析和多重比较及LSR检验。

2 结果与分析

2.1 畜禽粪便组合肥对温室土壤微生物和酶活性的影响

由表1可知，黄瓜收获后不同处理土壤微生物数量和酶活性由大到小的变化顺序依次为：畜禽粪便组合肥＞常规化肥＞不施肥。畜禽粪便组合肥与常规化肥比较，细菌和放线菌数量分别极显著增加了40.63%和23.37%，蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分别极显著增加53.61%、13.85%和11.11%。

表1 畜禽粪便组合肥对温室土壤微生物和酶活性的影响

2.2 畜禽粪便组合肥对黄瓜品质、产量性状和效益的影响

由表2可知，不同处理黄瓜可溶性糖、VC、可溶性蛋白质、可溶性固形物含量以及产量由大到小的变化顺序均依次为：畜禽粪便组合肥＞常规化肥＞对照，硝酸盐由大到小的变化顺序依次为：常规化肥＞畜禽粪便组合肥＞对照。畜禽粪便组合肥与常规化肥比较，可溶性糖、可溶性蛋白质和可溶性固形物含量分别显著增加6.69%、8.93%和7.50%，硝酸盐显著降低5.22%，VC则极显著增加10.65%；单瓜质量和产量分别显著增加5.77%和5.26%；单株瓜质量增加4.76%，但二者差异不显著；增产值和施肥利润分别增加了18.83%和18.63%。

表2 畜禽粪便组合肥对黄瓜品质、产量性状及效益的影响

3 结论与讨论

综合试验结果，畜禽粪便组合肥比常规化肥更有利于提高土壤酶活性、微生物数量及黄瓜可溶性糖、可溶性蛋白质、可溶性固形物和VC含量，降低黄瓜硝酸盐含量。常规化肥则提高了黄瓜硝酸盐含量，对土壤微生物和酶活性无显著影响。施用畜禽粪便组合肥提高了土壤酶活性和黄瓜经济效益。

畜禽粪便组合肥比常规化肥更有利于提高土壤细菌和放线菌数量，这种变化规律与曲成闯等[19]的研究结果相吻合，究其原因：一是畜禽粪便功能性生态肥中的有机碳和大量元素为微生物提供了碳源和营养物质，促进了细菌和放线菌的繁殖；二是畜禽粪便功能性生态肥中的生物菌肥把活性微生物带到土壤中，促进了细菌和放线菌的繁殖[20]。畜禽粪便组合肥比常规化肥更有利于提高土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性，究其原因：一是畜禽粪便组合肥把大量的酶带入土壤中，二是畜禽粪便组合肥中的有机质为土壤酶创造了良好的土壤生态环境条件，因而提高了酶活性。许晓玲等[21]、徐忠山等[22]也认为施用有机肥对过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性有一定的促进作用。畜禽粪便组合肥比常规化肥更有利于改善黄瓜经济性状，提高经济效益，究其原因是畜禽粪便组合肥中的有机质和速效氮磷钾含量比常规化肥高，有机质的肥效较长，可源源不断地供给黄瓜营养，因而提高了产量和经济效益。施用畜禽粪便组合肥解决了长期施用化肥导致土壤酶活性下降和黄瓜产量低而不稳的疑难问题，为蔬菜安全生产提供了技术保障。