秸秆还田和微生物菌剂对黑穗醋栗土壤理化指标和产量的影响

张 鹍，张静华，武新娟，宋鹏慧，杨 光，周 双

（黑龙江省农业科学院乡村振兴科技研究所，哈尔滨 150028）

黑穗醋栗（RibesnigrumL.）属茶藨子科（Grossulariaceae）茶藨子属植物，具有较高的营养价值和经济价值［1］。黑龙江省是中国小浆果主产区，现有黑穗醋栗栽培面积4 000 hm2，占全国栽培面积的60%以上［2］。近年来，随着产业结构的调整和人们对绿色食品需求的增加，黑穗醋栗以其“新优奇”的特点逐步占领一方市场，栽培面积也在逐年增加。肥沃、疏松、有机质含量高的土壤条件是保证黑穗醋栗果实品质及产量的重要因素之一。但随着栽植时间的不断延伸及连作障碍的影响，造成土壤坚实、耕层变浅、活土量少等，严重影响了作物产量和品质。

微生物菌剂富含作物生长所必需的氮、磷、钾等营养元素，以及多种氨基酸、微量元素和大量的有机质等，在适宜条件下，微生物菌剂能加速秸秆腐解，同时抑制或杀灭土壤中致病菌及害虫［3］。同时，大量的作物秸秆被弃置或焚烧，不仅浪费资源，且造成环境污染［4-7］。大量研究表明，秸秆还田能够有效增加土壤有机质含量，改良土壤，培肥地力，特别对缓解氮、磷、钾肥比例失调的矛盾，弥补磷、钾化肥不足有十分重要的意义［8，9］。目前，国内外对其他果树栽培中利用秸秆改良土壤的研究较多，也取得了很大的进展［10-13］，但在黑穗醋栗果园土壤改良方面鲜见报道。研究把利用秸秆和微生物菌剂改良土壤运用到黑穗醋栗栽培中，通过微生物菌剂和不同秸秆处理对土壤理化指标和产量的测定，旨在为秸秆合理利用、微生物菌剂推广应用以及黑穗醋栗的经济栽培提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在黑龙江省农业科学院乡村振兴科技研究所绥棱基地内进行，地理坐标为东经127°30′—127°43′，北纬47°30′—47°43′，属北温带大陆性季风气候，年平均气温1.4℃，≥10℃年活动积温2 406.4℃，平均年降水量551.5 mm，平均年日照时数2 790.6 h，无霜期118.2 d。供试地土壤为淋溶黑钙土，土壤基本理化指标：pH 6.8，有机质35.42 g/kg，全 氮2.68 g/kg，全 磷0.74 g/kg，全 钾184.49 g/kg，碱解氮208.46 mg/kg，速效磷48.84 mg/kg，速效钾60.26 mg/kg。

1.2 材料

黑穗醋栗品种寒丰，树龄5年，株行距1.0 m×2.5 m；秸秆为玉米秸秆；微生物菌剂（黑龙江省坤昊生物科技有限公司）有效活菌总数≥5亿CFU/mL；腐熟剂为秸秆腐熟剂（黑龙江省坤昊生物科技有限公司），主要成分光合细菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌等；氮肥为尿素，含氮46%。

1.3 试验设计

试验前将秸秆粉碎成3～5 cm小段，一部分备用，一部分腐熟（将秸秆每辅设30～40 cm厚度，喷施一层用微生物菌剂2.5 kg/t+腐熟剂2.5 kg/t+尿素2.5 kg/t制成的溶液，并根据秸秆湿度喷施清水，使秸秆水分含量在50%左右，堆积4～7 d，内部发酵温度保持在45℃以上）。随机选取园内长势一致的健康植株30株，每组随机选取10株，在距树根30～50 cm处开沟，长10 m、深30 cm、宽30 cm。试验设6个处理，3次重复于4月20日施入，具体施入方法见表1。

表1 试验设计

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤样品采集 采取5点混合法，采集植株根部0～20 cm土层土样，风干后过筛保存。

1.4.2 土壤理化性质测定 在施入0和90 d，分别测定土壤有机质、pH和土壤容重、全氮、全磷和缓效钾含量。在施入10、30、50、70、90 d分别测定土壤速效氮、速效磷和速效钾的动态变化。测定方法按照土壤农化常规分析法［14］。

1.4.3 产量测定 在果实成熟期，分1～2次采收果实，统计采收果实总量，计算单株产量。

1.5 数据分析

采用Excel 2007软件进行数据处理，采用SPSS 23.0软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤理化指标的影响

2.1.1 不同处理对土壤有机质、pH和土壤容重的影响 从表2可以看出，有机质含量高低顺序表现为J2＞J1＞J3＞CK＞J5＞J4。J2有机质含量最高，为42.88 g/kg，显著高于其他处理；其次是J1和J3，有机质含量分别为37.03、35.07 g/kg，二者之间差异不显著，但均显著低于J2；J4和J5有机质含量较低，分别为29.07、31.64 g/kg。表明微生物菌剂和腐熟剂不断腐烂分解矿化玉米秸秆，增加了土壤有机质含量。

从表2还可以看出，5个处理pH较CK均有所降低，降低0.1～0.5个单位；其中J4和J5降低程度达到了显著水平，pH分别为6.2和6.4；其他处理间差异不显著。

表2 不同处理对有机质、p H、土壤容重的影响

土壤容重越大，基质的通气、透水性越差，相反容重过小，基质则太过松散，不利于根系固定，土壤容重在1.0～1.3 g/cm3最适宜果树生长。5个处理的土壤容重与对照有所不同，但差异均不显著。J2土壤容重最小，为1.14 g/cm3，其次是J3和J1，分别为1.15、1.19 g/cm3。J4土壤容重最大，为1.39 g/cm3，J5的土壤容重与对照相近，为1.27 g/cm3。表明添加玉米秸秆、微生物菌剂和腐熟剂能够使土壤容重减小。

2.1.2 不同处理对土壤全氮、全磷、缓效钾的影响从表3可以看出，不同处理对土壤养分影响不同。

表3 不同处理对土壤全氮、全磷、缓效钾的影响

不同施肥处理均提高了土壤的全氮含量，但提高程度不同。其中J4和J5增加明显，分别增加了64.29%和53.78%，其次是J2，增加了41.86%，而J3和J1相对较低，仅增加了9.95%和15.67%；所有处理的土壤全磷含量变化规律不明显，有升高有降低；土壤缓效钾的含量除J2外，整体表现为处理后比处理前有所降低，J5处理下降幅度最大，为6.67%，其他处理下降幅度在2.96%～3.43%。

2.2 不同处理对土壤养分含量的动态变化

2.2.1 不同处理对土壤碱解氮含量变化的影响 从图1可以看出，不同处理对土壤碱解氮含量影响不同。J4和J5为不同施入量的氮肥处理，从施入10 d至施入50 d，碱解氮含量稳步上升，之后又呈下降趋势，主要原因认为是施入氮肥主要成分为氮，随着时间推移氮肥分解后氮水平与施前相差不大。J2、J1和J3，从施入10 d至施入90 d，碱解氮含量一直稳步上升；J2影响最大，施入10 d和90 d碱解氮含量分别为216.44、249.49 mg/kg，增加33.05 mg/kg，为5个处理中增加量最高的处理。CK为空白对照，碱解氮含量随着树体生长发育有小幅下降，但变化不明显。

图1 不同处理对土壤碱解氮含量变化的影响

2.2.2 不同处理对土壤速效磷含量变化的影响 从图2可以看出，6个处理速效磷含量变化呈先下降后上升的趋势，最终与处理前土壤中速效磷含量基本持平。其中，J2除30 d时略低于J1外，其余时期速效磷含量均表现为最高；其次是J1和J3，各个时期均高于CK；而速效磷含量最低的处理是J4，各个时期均低于CK；J5除90 d外，其余时期数值均略高于CK，但低于J1、J2和J3。所以玉米秸秆中较高磷含量的存在，影响了土壤中速效磷的含量。

图2 不同处理对土壤速效磷含量变化的影响

2.2.3 不同处理对土壤速效钾含量变化的影响 从图3可以看出，各处理土壤速效钾含量变化趋势基本相同，即在施入10 d和30 d呈整体下降趋势，30～50 d下降幅度最大，70～90 d趋于平缓。试验所有处理中，CK速效钾含量最高，5个时期含量分别为57.84、48.50、45.34、47.35、48.82 mg/kg。其余5个处理间虽有不同，但差别不明显。

图3 不同处理对土壤速效钾含量变化的影响

2.3 不同处理对产量的影响

从表4可以看出，5个处理产量均显著高于CK，其中J2产量最高，单株产量2.38 kg，折合产量9 520 kg/hm2，较对照增产23.96%；其次是J1，单株产量2.34 kg，折合产量9 360 kg/hm2，较对照增产21.88%，除J2外，显著高于其他处理；第三是J4，单株产量为2.26 kg，折合产量9 040 kg/hm2，较CK增产17.71%，显著高于J3和J5；第四、第五位分别是J3和J5，单株产量分别为2.12、2.09 kg，折合产量分别为8 480和8 360 kg/hm2，较CK仅分别增产10.42%和8.85%。

表4 不同处理对产量的影响

3 小结与讨论

土壤容重、有机质、pH、土壤全效养分和速效养分等是土壤理化性状的重要组成部分［15］。秸秆还田和微生物菌可以改变土壤的理化性状，明显增加土壤有机质含量、有效降低土壤pH、降低土壤容重，增加土壤孔隙度，提高土壤通透性，可以改善土壤结构，进一步调节土壤水、肥、气、热［16，17］。在有机质含量较高的土壤中施用化肥会降低土壤有机质含量、降低土壤pH［18］。本试验对不同处理土壤有机质含量、pH和土壤容重进行测定，结果表明，添加玉米秸秆、微生物菌剂和腐熟剂，可以使土壤有机质含量增加，同时增强土壤缓冲能力，降低pH，减小土壤容重。添加尿素，使土壤有机质含量降低、土壤pH降低、土壤容重增加，这与前人研究结果相同［19-22］。

此外，添加玉米秸秆、微生物菌剂和腐熟剂，土壤氮含量明显增加，表明施用秸秆、微生物菌剂和腐熟剂后土壤中有机质含量大幅度提高，而土壤有机质是影 响土壤氮 的重要因素［19，22，23］。添加尿素 处理，氮含量也明显增加，这是因为尿素的主要成分是氮。试验5个处理中土壤全磷、缓效钾有增加有减少，速效磷和速效钾的动态变化都是呈先下降后上升或平缓的趋势，表明不同处理增加了植株生长对磷和钾的消耗。

秸秆还田可消耗大量秸秆，避免焚烧带来的污染和资源浪费，同时添加微生物菌剂，可以改善土壤理化性状，提高作物单产［19］。综上所述，生产上建议采用腐熟的秸秆与土按1.0∶0.2混拌回填的方式，此方法简单易行，同时对果园土壤改良和树体生长发育方面有积极促进作用。