微生物菌肥配施秸秆对盐碱地土壤理化性质及饲草产量的影响

徐忠山，陈晓晶，赵宝平，米俊珍，武俊英，张碧茹，冯玉倩，刘景辉

（内蒙古农业大学杂粮产业协同创新中心，内蒙古 呼和浩特 010010）

土壤盐碱化是土地退化的主要形式，也是一种普遍的环境胁迫，严重制约着农业的发展[1]。据统计，全球盐渍化土壤面积为9.54×107hm2[2]，我国盐渍化土壤面积为 3.6×107hm2[3]，其中内蒙古盐渍化土壤面积约为3.2×106hm2，对盐碱地的改良已刻不容缓[4]。土壤盐碱化主要影响土壤的化学性质，导致pH值高、有机质含量低、含盐量高，使土壤保水保肥和透气透水能力下降[5]，进而使植物的生长发育受到抑制，造成减产[6]。微生物菌肥是一种利用微生物生命活动产物及其所含的酶类来改善土壤环境的无公害肥料[7]，其主要作用在于改善土壤质量，提高作物产量和品质等[8]。目前，微生物菌肥已被广泛应用于农业生产中。有研究表明，增施微生物菌肥对提高燕麦籽粒产量和生物产量有促进作用[9]，微生物菌肥的配施有利于有益酶活性的增强以及土壤生产力的提高[10]。作物秸秆因含有丰富的氮、磷、钾和有机质，合理还田既可以提高土壤养分含量、调节土壤酸碱度[11]，还可以优化农田环境，培育地力，提高作物品质与产量[12-14]。鉴于有关施用微生物菌肥及秸秆对土壤盐渍化改良效果的研究报告鲜见[15]，故有必要开展进一步的研究。

优质饲草料资源的短缺是制约草食畜牧业发展的重要因素，所以优质饲草资源的开发和利用越来越被重视[16]。高丹草与燕麦作为优良的禾本科饲料作物[17-18],具有抗逆性、再生力强、产量高、含糖量高，适口性和营养品质佳等特点[19-21]。

本试验意在通过掌握微生物菌肥配施秸秆对播种前后不同土层土壤理化性状的影响程度来明确此耕作措施对盐碱地的改良效果，并揭示其对燕麦及高丹草产量产生影响的机制。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年在内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗王爱召镇东兴村（110°27′54″E，40°34′62″N）进行。 此地属温带大陆性季风气候，年平均降水量为240～360 mm，年平均无霜期为155 d[22]。试验地为典型重度盐碱地，土壤质地为砂质壤土和黏土，土壤剖面有夹层，耕作层和下层偏壤土和砂质壤土，中层偏黏土，表现为粉粒和黏粒较多，不利于灌溉水向下渗透，物理性状不良。土壤有机质含量为3.5～9.0 g/kg，全氮含量平均为0.41 g/kg，有效氮含量为48 mg/kg，有效磷含量为3.1 mg/kg，速效钾含量为160 mg/kg。

1.2 供试材料

1.2.1 供试作物。燕麦（白燕2号）和高丹草（内农1号）。

1.2.2 供试肥料。磷酸二铵（总养分≥64.0%，N 18%，P2O546%）；微生物菌肥（黑色粒状固体，母液总游离氨基酸为75.0 g/L，pH值为3.50，总养分≥15%，总N≥12.0%，有机质≥20%，水分≤3.0%）。

1.3 试验设计

试验设燕麦常规种植（只施底肥），燕麦＋微生物菌肥＋秸秆，高丹草常规种植（只施底肥），高丹草＋微生物菌肥＋秸秆，共4个处理，3次重复。小区面积为50㎡。播种前对盐碱地先进行深翻，然后铺撒秸秆，利用旋耕机将秸秆翻入地表下10 cm处，施入底肥（磷酸二铵）和微生物菌肥。燕麦播种行距为30 cm，播量为225 kg/hm2；高丹草播种行距为30 cm，播量为45 kg/hm2。 磷酸二铵用量为150 kg/hm2，土壤调理剂用量为1 500 kg/hm2，秸秆还田量为5 730 kg/hm2。采用机械播种。其他田间管理模式同大田一致。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 土壤化学指标。分别于深翻前后及收获期取各处理的 0～5、5～10、10～20和20～40 cm土层土壤进行指标测定。

将烘干土与水按1∶2.5的质量比配置成浸提液，用酸度计（Ohaus Starter 3100）测定土壤pH值。将烘干土与水按1∶5的质量比配置成浸提液，用电导率仪（Ohaus Starter 3100）测定土壤电导率值。按照公式y=2.8311x+0.2932换算获得土壤含盐量，其中 y 为含盐量（g/kg），x 为电导率（ms/cm）[23]。

1.4.2 产量指标。于燕麦和高丹草成熟期在各小区选取具有代表性的3个1 m2的样点进行人工收割，用称量法对地上部分称重后计算鲜草产量。将样品放入烘箱内105℃杀青0.5 h，之后在 85℃条件下烘干至恒重，称重并计算干重。

1.5 数据处理

对数据采用Excel 2003和 SAS 9.0统计学软件进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 深翻对土壤pH值、电导率及含盐量的影响

由图1、图2和图3可知，播前深翻可降低盐碱地0～10 cm土层土壤的pH值、电导率及含盐量，且0～5 cm土层的降幅最大，其pH值、电导率及含盐量分别较深翻前降低1.08%、43.37%和42.63%。

图1 深翻前后各土层土壤pH值变化情况

图2 深翻前后各土层土壤电导率变化情况

图3 深翻前后各土层土壤含盐量变化情况

2.2 燕麦及土壤改良剂对土壤pH值、电导率及含盐量的影响

由图4可知，燕麦常规种植提高了盐碱地土壤的pH值，且对深层土壤的pH值影响大于表层。而施用秸秆及微生物菌肥虽然对0～10 cm土层的pH值影响较小，但显著降低了10～20 cm、20～40 cm土层土壤的pH值。图5和图6表明，燕麦常规种植及施用燕麦+秸秆+微生物菌肥均显著降低了土壤电导率及含盐量，且秸秆及微生物菌肥对表层土壤的改良效果较为明显。

图4 种植燕麦后各土层土壤pH值变化情况

图5 种植燕麦后各土层土壤电导率变化情况

图6 种植燕麦后各土层土壤含盐量变化情况

2.3 高丹草及土壤改良剂对土壤pH值、电导率及含盐量的影响

由图7可知，种植高丹草及施用秸秆与微生物菌肥对0～5 cm和5～10 cm土层土壤的pH值无明显影响，但显著降低了10～20 cm和20～40 cm土层土壤的pH值，且高丹草+秸秆+微生物菌肥的效果更为明显，分别较播前降低了3.37%和9.07%（P＜0.05）。图8和图9表明，种植高丹草及施用秸秆及微生物菌肥均显著降低了盐碱地0～5、5～10和10～20 cm土层土壤的电导率及含盐量，且高丹草+秸秆+微生物菌肥处理的效果更为明显，但20～40 cm土层土壤的电导率和含盐量升高。

图7 种植高丹草后各土层土壤pH值变化情况

图8 种植高丹草后各土层土壤电导率变化情况

图9 种植高丹草后各土层土壤含盐量变化情况

2.4 微生物菌肥配施秸秆对饲草产量的影响

试验结果表明，燕麦+秸秆+微生物菌肥与燕麦常规种植相比，干草产量及鲜草产量分别提高了139%和105%。高丹草+秸秆+微生物菌肥与高丹草常规种植相比，干草产量及鲜草产量分别提高了126%和80%。

3 讨论

土壤是作物生长的基础，土壤条件的好坏直接影响作物的产量与品质。土壤盐渍化的不断加剧，会伴随土壤板结、重金属积累等问题[24]，严重影响作物的生长。只有不断改良土壤，才能使土地的肥、水、气、热等达到最佳协调状态，从而实现作物的高产、优质。翻耕可以有效提高土壤含水率，改良土壤结构，并解决耕层浅薄等问题[25]。

pH值的变化将直接影响土壤养分动态、转化、有效性以及土壤微生物群落的种类、数量和活性等，是衡量土壤好坏的一个重要指标[26]。本研究中，通过对播前土深翻前后的对比发现，深翻可以降低土壤pH值，尤其对表层土壤的效果较为明显。关于微生物菌肥对酸性土壤质量改进效果的研究已有大量报道,且表明对土壤具有较好的改良效果[27-28]。吕金岭等[29]研究发现，适量的微生物菌群对土壤酸化有显著的缓解作用,土壤的pH值较原始土样显著提升。本研究结果表明，常规种植燕麦提高了土壤的pH值，且深层土壤高于表层土壤，而燕麦+微生物菌肥+秸秆处理却降低了深层土壤的pH值。常规种植高丹草和高丹草+微生物菌肥+秸秆处理均降低了深层土壤的pH值，且后者较常规种植的降低效果更为明显，说明微生物菌肥处理对盐碱化土壤也有较好的改良效果。

表1 微生物菌肥配施秸秆对饲草产量的影响

本研究中，燕麦常规种植和燕麦+秸秆+微生物菌肥均显著降低了土壤的电导率及含盐量，且秸秆及微生物菌肥对表层土壤的改良效果较为明显。高丹草常规种植及处理与燕麦种植表现出相同的趋势，这与逄焕成等[30]的施用微生物菌剂可以降低土壤含盐量并提高土壤养分的结果相似。但值得注意的是，虽然高丹草+秸秆+微生物菌肥处理对土壤的改良效果更加明显，但20～40 cm土层土壤的电导率和含盐量呈升高趋势，这可能与高丹草在土壤表层析盐能力更强有关。李星星等[31]研究表明，增施菌肥可提高作物产量，这一结果在本试验中得到了验证。

4 结论

种植燕麦及高丹草配合使用秸秆及土壤改良剂可显著降低盐碱地土壤含盐量及电导率，常规种植燕麦及高丹草对盐碱地无明显影响，但施用秸秆+土壤改良剂可降低深层土壤的pH值,在盐碱地施用秸秆及土壤改良剂对饲草增产作用明显。