李小煒,白春梅,田 麗,李曉韜
(1. 榆林學(xué)院,陜西 榆林 719000;2. 榆林市八中,陜西 榆林 719000)
陜西榆林西北部與毛烏素沙漠南緣接壤,土質(zhì)為風(fēng)沙土,物理結(jié)構(gòu)松散較差,團粒體結(jié)構(gòu)差[1]。土壤營養(yǎng)物質(zhì)貧瘠,有機質(zhì)含量低,微生物活力低,土壤酶活性低。土壤物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)性質(zhì)較差,導(dǎo)致了灌溉水分流失較快,加大了農(nóng)田用水量,加速了水資源的消耗和生態(tài)的惡化。為了增加產(chǎn)量,當(dāng)?shù)剞r(nóng)民在作物栽培中,依賴大量施用化肥,而土壤保水性差,也導(dǎo)致相當(dāng)一部分肥料隨著水源下滲或隨著地表徑流橫向流失,所以化肥施用量大,但增產(chǎn)效果差,而且會造成土壤結(jié)構(gòu)進一步惡化[2],加重農(nóng)業(yè)面源污染。所以改善土壤物理結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境,提高保水保肥能力,促進土壤的可持續(xù)發(fā)展,達到低投入,高產(chǎn)量的目的。
土壤改良劑又稱為土壤調(diào)理劑,能改善土壤性質(zhì),但不能直接給土壤提供養(yǎng)料[3]。包括礦物類土壤改良劑、秸稈等有機質(zhì)土壤改良劑、人工合成高分子類土壤改良劑,有益微生物制劑類土壤改良劑。特別是微生物類土壤改良劑含有多種對土壤有益細(xì)菌,增加土壤微生物活動,而土壤微生物的活動能促進土壤有機養(yǎng)分的分解和作物養(yǎng)分吸收[4],促進團粒體結(jié)構(gòu)的形成[5],促進土壤酶活性的提高[6~7],最終達到改良土壤結(jié)構(gòu),增加土壤有機質(zhì)含量,促進土壤養(yǎng)分釋放和提高肥料利用率,促進耕地可持續(xù)利用,達到增加產(chǎn)量和降低成本的目的[8]。
本試驗通過研究微生物土壤改良劑對沙區(qū)耕地土壤物理結(jié)構(gòu)、土壤酶活性的改善作用,來為沙區(qū)推廣使用微生物制劑土壤改良劑,促進沙區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,提供理論和技術(shù)支持。
試驗地位于榆林市榆陽區(qū)北部沙區(qū)(109°43′E,38°23′N),氣候干旱,年降水375 mm,蒸發(fā)量約1 850 mm,年總?cè)照? 860 h,≥10積3 100~3 300 ℃,無霜期166 d,土質(zhì)為風(fēng)沙土[9]。試驗地耕前容重為1.43 g·cm-3,總孔隙度44.28%,田間持水量15.13%、飽和含水量21.56。
供試品種為玉米吉單137,基施有機肥,N+P2O5+K2O 5.0%,有機質(zhì)45%。土壤改良劑為菌動力(山東淮坊君德生物科技有限公司),含有芽孢桿菌、木霉菌、乳酸菌、固氮菌、放線菌等。
試驗于2017年實施。各處理基施有機肥3 000 kg·hm-2,一次施入,追肥為自制NPK滴管肥600 kg·hm-2,灌水量統(tǒng)一為4 500 m3·hm-2(CK)。菌動力施用量為200 kg·hm-2(處理J1)、300 kg·hm-2(處理J2)。菌動力播前作為基肥1次施入。大田試驗采用水肥一體管理,寬窄行設(shè)計,每公頃約90 900株,1個處理3個重復(fù),小區(qū)面積80 m2。
土壤物理性質(zhì)于玉米灌漿后期測量,在耕作層0~30 cm做剖面,采用環(huán)刀法測量。土壤酶活性的測量:蔗糖酶活性用比色法測定,堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定,脲酶活性采用比色法測定。
不同處理各項指標(biāo)差異均采用單因素方差分析(one-way ANOVA)。統(tǒng)計學(xué)分析采用SAS8.01數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件。
圖1微生物土壤改良劑對土壤物理性質(zhì)的影響
觀察圖1,施用微生物土壤改良劑處理JI、J2,相對CK,土壤容重呈顯著下降趨勢(P<0.05),總孔隙度呈顯著上升趨勢(P<0.05),容重的下降,說明土壤物理狀況有明顯改善,有利于根系的擴展生長,有利于保水保肥和土壤通氣??偪紫抖瘸噬仙厔?,說明土壤團粒體結(jié)構(gòu)得到了改善,原因為土壤微生物活動的增加,通過產(chǎn)氣、分泌化學(xué)物質(zhì)、釋放酶類促進土壤團粒體結(jié)構(gòu)的形成。J2的田間持水量相對J1和CK呈顯著增加趨勢(P<0.05),說明施用微生物土壤改良劑,能提高田間持水量,促進沙區(qū)耕地保水。
圖2 微生物土壤改良劑對土壤酶活性的影響
土壤酶活性是土壤生態(tài)的重要標(biāo)志,土壤酶能促進土壤有機質(zhì)的分解,促進土壤游離營養(yǎng)離子的增加,增加土壤速效養(yǎng)分,促進根系營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。而土壤酶由土壤微生物產(chǎn)生,土壤微生物活動的增加,必定促進土壤酶的增加。從圖2(a)、圖2(c)可以看出,堿性磷酸酶、脲酶隨著土壤改良劑施用量的增加各處理之間都呈顯著增加趨勢(P<0.05)。蔗糖酶處理J1、J2之間并無顯著差異(P>0.05),但相對不施土壤改良劑處理均呈顯著差異(P<0.05)。
農(nóng)牧交錯風(fēng)沙區(qū)已經(jīng)不適應(yīng)進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn),但是由于當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟來源有限,還必須進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。大量施用化肥成為增產(chǎn)最快、最有效的手段,但隨之帶來的土壤結(jié)構(gòu)惡化,土壤有機生態(tài)退化,農(nóng)業(yè)面源污染不可避免。施用微生物土壤改良劑成本不高,但轉(zhuǎn)變生產(chǎn)者觀念才是最關(guān)鍵問題。通過技術(shù)示范,大力宣傳,樹立、培養(yǎng)一種耕地可持續(xù)利用的觀念,促進沙區(qū)耕地可持續(xù)利用和農(nóng)民收入的提高。