土壤调理剂与微生物有机肥配施对黄潮土区重茬大蒜土壤改良及产量的影响

常 虹，秦广利，王红军，陈 妍

（商丘职业技术学院，河南 商丘 476000）

“杞县大蒜”是国家地理标志保护产品，常年种植面积达4.67 万km2，年产量达90 多万t，规模和产量均居全国首位[1]。大蒜常年重茬种植，由于过量施用化学肥料，忽视有机肥施用，导致重茬病害加剧，土壤结构及生态环境遭到破坏，出现土壤板结、肥力下降等问题，严重影响大蒜产量[2]。因此，优化施肥技术，减轻重茬障碍，对提高大蒜产量和品质具有重要意义。

随着畜禽养殖业的迅猛发展，如何将巨大的畜禽废弃物变废为宝，避免其对生态环境造成污染已成为普遍关注的热点[3]。大量畜禽粪便经过简单处理后施入农田，不仅可解决其对生态环境的污染问题，还可缓解作物重茬及长期施用化肥造成的土壤板结等问题。崔亚男等[4]的研究表明，猪粪有机肥能使蔬菜增产且品质大幅度提高。赵军等[5]的研究发现，猪粪有机肥替代部分化肥不仅能够提高水稻和小麦的产量，且能提高土壤微生物生物量碳、氮，减轻长期施用化肥对土壤的危害。肖庆礼等[6]的研究表明，牛粪有机肥可明显改善植烟黄壤的理化性质和持水性能，提高烟叶产量及品质。但是未经无害化处理的动物粪便含有激素及抗生素等有毒物质，施用后会造成土壤盐渍化和板结，并易将病虫带入土壤，影响作物生长发育[7]。

羊粪是热性肥料，易于发酵分解，肥质细密而干燥，肥分含量高，肥效持久，对各种农作物和土壤均可施用[8‐9]。有关羊粪有机肥在作物上的应用研究较少。李亚飞等[10]的研究表明，施用羊粪有机肥可改善烟田土壤理化性质，增加微生物数量，促进烟株生长发育，提高烟叶经济效益。许兰梅等[11]的研究表明，施用羊粪有机肥有利于改善土壤物理性状，提高玉米千粒质量和产量。杜中平等[12]的研究表明，施用羊粪有机肥可以促进番茄生长，提高蛋白质、可溶性糖含量，降低硝酸盐含量，增加经济效益。土壤调理剂可改善土壤结构、降低土壤容重、增加土壤孔隙度，提高作物产量及品质[13‐18]。但是，经无害化处理的微生物发酵羊粪与土壤调理剂配施在大蒜上应用的研究未见报道。为此，以纯羊板粪经过180 d 以上高温杀菌腐熟后添加EM 菌加工成的微生物发酵羊粪和土壤调理剂为材料，研究二者在常规施用化肥基础上单独施用及配施对黄潮土区重茬大蒜土壤改良及产量的影响，为杞县农业资源化有效利用、缓解大蒜重茬障碍提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2019 年在河南省开封市杞县大蒜种植基地进行。试验地土壤类型为黄潮土，土壤质地为砂土，地势平坦，排灌条件较好，重茬种植8 a 以上。土壤肥力均匀，试验前耕层主要养分及理化性质：有机质14.5 g/kg、碱解氮90.1 mg/kg、有效磷24.9 mg/kg、速效钾135.6 mg/kg、pH值8.21。

1.2 试验材料

供试大蒜品种为杞县红皮蒜。微生物发酵羊粪由庆科生物肥料有限公司提供，养分及理化性质：有机质36.15%、氮（N）2.31%、磷（P2O5）2.14%、钾（K2O）1.51%、水分26.15%、pH 值8.41、有效活菌数2.3×108cfu/g。土壤调理剂主要成分为硫酸铵、氨基酸酚、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰、磷酸氢铵、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠等，由河南省火车头农业有限公司提供（专利号：ZL201310067402.9）。

1.3 试验设计

试验共设5 个处理，CK：常规施用化肥+旋耕；T1：常规施用化肥+旋耕+土壤调理剂；T2：常规施用化肥+旋耕+微生物有机肥；T3：常规施用化肥+旋耕+微生物有机肥+土壤调理剂；T4：常规施用化肥+深耕+微生物有机肥。每个处理重复3次，随机区组排列。小区种植面积30 m2（5 m×6 m），小区间隔0.5 m。整地旋耕深度12 cm，深耕深度30 cm。

常规施用化肥：于整地前施入复合肥（15-15-15）1 200 kg/hm2；微生物有机肥为纯羊板粪经过180 d 以上高温杀菌腐熟后添加EM 菌加工而成的微生物发酵羊粪，将微生物有机肥（2.7万kg/hm2）与土壤调理剂（22.5 kg/hm2）作基肥施入。各处理返青期均追施化肥（N 46%）150 kg/hm2。2019 年9 月25日播种大蒜，行距0.2 m、株距0.15 m，种植密度为39万株/hm2，2020年5月20日收获。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤理化性质及养分指标 于2020 年5 月10 日，用环刀采用S 形五点取样法在每个小区采集土样。采用饱和浸提法测定土壤容重、孔隙度等理化指标。土壤养分指标参照《土壤农业化学分析方法》[19]进行测定：采用重铬酸钾容量法测定有机质含量，采用碱解扩散法测定碱解氮含量，采用火焰光度计法测定速效钾含量，采用钼锑抗比色法测定有效磷含量，采用酸度计测定pH值。

1.4.2 酶活性 土壤蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定；脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定，磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定[20]。

1.4.3 农艺性状及产量 于大蒜抽薹期，每小区随机抽取15 株，分别采用游标卡尺测量茎粗，采用卷尺测量株高。于大蒜成熟期，按小区实收计算大蒜产量。

1.4.4 病情指数 于大蒜鳞茎膨大期进行病害调查，依据参考文献[2]中叶枯病、根腐病、菌核病分类，确定病害发生类别和级别，计算病情指数及防效。

1.5 数据分析

利用Excel 2016 对数据进行处理，采用SPSS 17.0对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 土壤调理剂与微生物有机肥配施对重茬大蒜土壤的改良效果

2.1.1 土壤调理剂与微生物有机肥配施对土壤养分含量的影响 从表1 可以看出，T1—T4 处理有机质含量比常规施用化肥（CK）处理显著提高4.13%～22.06%，各处理间差异达显著水平。各处理碱解氮、有效磷含量表现趋势一致，T1—T4 处理比常规施用化肥（CK）处理分别提高2.71%～13.47%、1.36%～18.80%，T1 处理较常规施用化肥（CK）提高不显著，T2 处理与T4 处理差异不显著，其他处理间差异均达到显著水平。速效钾含量方面，T1—T4处理比常规施用化肥（CK）处理显著提高4.01%～14.89%，T2、T3、T4处理间差异不显著，其与T1处理差异均达到显著水平。综上可见，施用土壤调理剂和微生物有机肥都可以提高土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量，上述指标在不同处理间具体表现为T3>T4>T2>T1>CK。

表1 土壤调理剂与微生物有机肥配施对土壤养分含量的影响Tab.1 Effect of soil conditioner and microbial organic fertilizer on nutrient content of soil

2.1.2 土壤调理剂与微生物有机肥配施对土壤理化性质的影响 由表2可知，施用土壤调理剂、微生物有机肥可以有效提高土壤孔隙度，降低土壤容重，以二者配施的T3 处理效果为最佳，且不同处理间差异均达到显著水平。配施土壤调理剂、微生物有机肥后，与常规施用化肥（CK）相比，土壤黏粒显著降低，土壤粉粒显著增加，且各处理间差异整体上均达到显著水平；土壤砂粒方面，T2 处理与常规施用化肥（CK）处理、T4 处理差异不显著，其他处理间差异均达到显著水平。说明在常规施用化肥的基础上增施土壤调理剂、微生物有机肥均可以疏松土壤，改良重茬危害，且以二者配合施用效果为最好。

表2 土壤调理剂与微生物有机肥配施对土壤理化性质的影响Tab.2 Effect of soil conditioner and microbial organic fertilizer on physical and chemical properties of soil

2.1.3 土壤调理剂与微生物有机肥配施对土壤酶活性的影响 由表3 可知，不同处理土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶、脲酶活性趋势表现一致的是T2—T4 处理显著高于T1 处理、常规施用化肥（CK）处理，T1 处理与常规施用化肥（CK）处理差异不显著。不同处理各种酶活性表现趋势不一致的是过氧化氢酶与磷酸酶活性在T2—T4 处理间差异不显著；蔗糖酶与脲酶活性在T2 处理与T4 处理间差异不显著，但二者与T3处理差异均达到显著水平。综上，施肥时增施微生物有机肥可以显著提高土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶、脲酶活性，且均以T3 处理效果为最好，旋耕与深耕差异不明显，单独施用土壤调理剂对4种酶活性提高效果不显著。

表3 土壤调理剂与微生物有机肥配施对土壤酶活性的影响Tab.3 Effect of soil conditioner and microbial organic fertilizr on enzyme activity of soil

2.2 土壤调理剂与微生物有机肥配施对大蒜生长及产量的影响

2.2.1 土壤调理剂与微生物有机肥配施对大蒜病情指数的影响 由表4可知，施用土壤调理剂、微生物有机肥能有效提高菌核病、叶枯病、根腐病的防效，以T3 处理防效为最好，分别达到了63.36%、66.47%、60.15%。菌核病与叶枯病病情指数方面趋势相同的是，T2 处理与T4 处理间差异不显著，其与T1处理差异均达到显著水平，T3处理则显著低于其他处理；表现趋势不同的是，T1 处理与常规施用化肥（CK）处理的菌核病病情指数差异不显著，但T1处理与常规施用化肥（CK）处理的叶枯病病情指数差异显著。根腐病病情指数方面，T1—T4处理均显著低于常规施用化肥（CK）处理，且各处理间差异均达到显著水平（P<0.05）。

表4 土壤调理剂与微生物有机肥配施对大蒜病情指数的影响Tab.4 Effect of soil conditioner and microbial organic fertilizr on garlic disease index

2.2.2 土壤调理剂与微生物有机肥配施对大蒜生物学性状及产量的影响 由表5 可知，在常规配施化肥基础上施用土壤调理剂、微生物有机肥均能提高大蒜株高、茎粗及蒜头直径，均以二者配合施用的T3处理效果为最好。株高、蒜头直径在不同处理间表现趋势一致，T2、T3、T4 处理间差异不显著，其与T1、常规施用化肥（CK）处理差异均达到显著水平；T1 处理与常规施用化肥（CK）处理差异不显著。茎粗表现为T2 处理与T4 处理间、T1 处理与常规施用化肥（CK）处理间差异不显著，其他处理间差异均达到显著水平。

表5 土壤调理剂与微生物有机肥配施对大蒜生物学性状及产量的影响Tab.5 Effect of soil conditioner and microbial organic fertilizer on biological characters and yield of garlic

T1—T4 处理大蒜产量均显著高于常规施用化肥（CK）处理，以T3 处理为最高，比常规施用化肥（CK）处理增产25.64%，且各处理间差异均达到显著水平，具体表现为T3>T4>T2>T1>CK。综上，施用微生物有机肥提高大蒜产量效果优于施用土壤调理剂，且以二者配合施用效果为最佳。

3 结论与讨论

生物有机肥不仅养分全面，肥效持久，而且含有一定的有效活菌数，能够提高土壤肥力，改善土壤微生物环境，增强植株抗病能力。而土壤调理剂通过高活性物质与水的媒介作用，可以修复土壤，增强土壤通透性，提高酶活性，改善作物重茬障碍。生物有机肥、土壤调理剂对土壤改良方面的研究已有相关报道。吴文利等[21]的研究表明，生物有机肥配合施用硅钾钙改良剂能够增加土壤有机质含量，提高梨园土壤微生物活性，降低土传病害发生率。丁阔等[22]的研究表明，施用黑炭和羊粪能有效改变果园土壤颗粒组成，改善土壤物理性质，提高土壤有机质、碱解氮、有效磷、有效钾含量。冯焕德等[23]的研究表明，羊粪有机肥能有效降低杧果园土壤容重，增加土壤总孔隙度。高添等[24]的研究表明，地黄种植中施用生物有机肥能够显著降低土壤pH 值，提高有效养分含量，改善土壤肥力状况。本研究结果表明，黄潮土种植大蒜在常规旋耕施用化肥基础上，配施土壤调理剂、微生物有机肥可以改善黄潮土种植大蒜土壤的理化性质，提高酶活性，显著降低土壤容重，增加土壤孔隙度，这与前人研究结果[21‐24]相似。其中，以土壤调理剂和微生物有机肥配施的T3 处理效果为最好，该处理土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别提高22.06%、13.47%、18.80%、14.89%，土壤粉粒显著提高，土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶、脲酶的活性显著增强。

良好的土壤条件能够促进植株生长，提高产量及品质。相关研究表明，施用土壤调理剂、微生物有机肥能够促进作物生长，防止病害发生。曾强等[25]的研究表明，腐熟农家肥添加功能菌剂配施土壤调理剂能够有效促进烟株的生长发育，提高烟株的抗病性和烟叶产量。李停锋等[26]的研究表明，施用生物有机肥可改善压砂西瓜连作土壤的肥力水平，有效提高可溶性固形物、维生素C 含量，降低有机酸含量，获得较高产量。赵佳[27]的研究结果表明，施用微生物有机肥可有效抑制连作西瓜发病率，降低病情指数，提高产量，促生作用显著。杨正涛等[28]的研究表明，菌渣与土壤改良剂配合施用能明显增加马铃薯株高、茎粗、主茎数，提高产量，提升淀粉、还原糖、维生素C及粗蛋白含量。本研究结果表明，施用土壤调理剂、微生物有机肥可促进大蒜生长发育，降低病情指数，提高产量，这与前人研究结果[25‐28]相似。所有处理中，以土壤调理剂与微生物有机肥配施的T3处理效果为最好，其与常规施用化肥（CK）相比，大蒜菌核病、叶枯病、根腐病的防效分别达到63.36%、66.47%、60.15%，提高了株高、茎粗及蒜头直径，较常规施用化肥（CK）显著增产25.64%。

综上，在本研究的试验条件下，综合考虑土壤调理剂、微生物有机肥施用对重茬大蒜土壤改良效果及生长、产量的影响，以T3 处理（常规施用化肥+旋耕+微生物有机肥+土壤调理剂）效果为最佳，可改良大蒜根际土壤，缓解重茬障碍，建议推广。