生态有机肥还田对饲用玉米种植田有机质、酶活性和重金属的影响

刘 静，闫 刚，马世强，张春梅，秦嘉海

（1.酒泉市农辉农业科技开发有限公司，甘肃 酒泉 735000；2.酒泉市吉农农业有限责任公司，甘肃 酒泉 735000；3.河西学院农业与生态工程学院，甘肃 张掖 734000）

酒泉市肃州区种植的饲用玉米长期施用化肥，种植地有机质含量较低，微生物数量和酶活性降低，土壤养分比例失调，饲用玉米产量和品质下降，影响了饲用玉米产业的可持续发展。有关功能性肥料对土壤性质和玉米经济效益影响的研究报道较多[1-13]，生态有机肥还田对饲用玉米种植田有机质、有机碳、供碳量、微生物数量及酶活性和重金属影响的研究少见文献报道。为了解决土壤养分比例失调的问题，进行了生态有机肥还田对饲用玉米种植田有机质及酶活性和重金属影响的试验研究。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验地概况

试验在酒泉市肃州区上坝镇下坝村饲用玉米种植基地上进行（东经98°40′22″，北纬39°36′41″），海拔1 460 m，土壤类型是灌淤旱作人为土[14]。0～20 cm 土层有机质含量19.34 g/kg，有机碳11.22 g/kg，碱解氮78.71 mg/kg，速效磷10.43 mg/kg，速效钾138.87 mg/kg，pH 值为8.21。前茬作物是玉米。

1.1.2 试验材料

玉米专用肥（自主研发，聚磷酸盐、偏磷酸钾、硫酸锌和钼酸铵风干质量比为0.533 3∶0.400 0∶0.053 3∶0.013 4），畜禽粪便肥（自主研发，发酵鸡粪、发酵羊粪和发酵牛粪风干质量比为0.534 6∶0.327 8∶0.137 6），废渣肥（自主研发，发酵食用菌渣、腐熟沼渣和发酵葡萄酒渣风干质量比为0.652 3∶0.289 7∶0.058 0），生态有机肥（自主研发，玉米专用肥、畜禽粪便肥和废渣肥风干质量比为0.027 4∶0.680 9∶0.291 7），饲用玉米品种（DF4 四川西南科联种业有限责任公司选育）。参试材料有效成分见表1。

表1 参试材料种类及有效成分

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

试验于2021 年4 月25 日进行，设计3 个处理。处理1 为对照（不施肥），处理2 为农户习惯施用化肥（硫酸钾436.80 kg/hm2+磷酸二铵977.83 kg/hm2+硫酸锌33.91 kg/hm2+钼酸铵9.63 kg/hm2+尿素131.74 kg/hm2），处理3 为生态有机肥（施用量26 000 kg/hm2）。处理2和处理3 氮、磷、钾、锌和钼纯养分投入量相等（N 236.60 kg/hm2+P2O5449.80 kg/hm2+K2O 218.40 kg/hm2+Zn 7.800 kg/hm2+Mo 5.20 kg/hm2）。每个处理3 次重复，随机区组排列。

1.2.2 种植方法

试验小区面积36 m2（8 m×4.5 m），种植前小区四周筑埂。播种深度、株距和行距分别为5 cm、30 cm、50 cm，磷酸二铵、硫酸钾、硫酸锌、钼酸铵、生态有机肥在播种前施入土层0～20 cm 作底肥，尿素在玉米大喇叭口期结合灌水追施，追肥方法为穴施，在玉米拔节期、大喇叭口期、开花期、灌浆期、乳熟期各灌水1 次，每个小区灌水量相等。

1.2.3 样品采集方法

饲用玉米收获后，分别在每个小区内按对角线布置5 个采样点，采集0～20 cm 耕作层土样5 kg，用四分法留2 kg（1 kg 土样放入4 ℃冰箱避光保存测定微生物数量和酶活性，另外1 kg 土样风干过1 mm 筛，测定有机质和重金属离子含量）。

1.2.4 测定指标与方法

有机质测定采用重铬酸钾氧化—外加热法；土壤有机碳=有机质测定值/1.724[15]；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分别采用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]；土壤重金属离子和微量元素全量测定参考中国科学院南京土壤研究所《土壤理化分析》[18]。

1.2.5 数据处理

测试数据采用DPSS 10.0 统计软件分析，差异显著性采用多重比较，LSR 检验法。

2 结果与分析

2.1 生态有机肥对饲用玉米种植田有机质和微生物数量的影响

2.1.1 对有机质、有机碳和供碳量的影响

根据2021 年9 月6 日饲用玉米收获后测定数据可以看出，不同处理饲用玉米种植田有机质、有机碳和供碳量依次为生态有机肥＞农户习惯施用化肥＞对照（不施肥），具体见表2。生态有机肥与农户习惯施用化肥比较，有机质、有机碳和供碳量分别增加了14.44%、13.48%和13.49%（P＜0.01），与对照比较，有机质、有机碳和供碳量分别增加了14.78%、14.79%和14.80%（P＜0.01）；农户习惯施用化肥与对照比较，有机质、有机碳和供碳量分别增加了1.18%、1.14%和1.16%（P＞0.05）。生态有机肥极显著提高了土壤有机质、有机碳和供碳量，农户习惯施用化肥对有机质、有机碳和供碳量无显著影响。

2.1.2 对微生物数量的影响

由表2 可知，不同处理饲用玉米种植田细菌和放线菌数量依次为生态有机肥＞农户习惯施用化肥＞对照（不施肥），真菌数量依次为生态有机肥＜农户习惯施用化肥＜对照（不施肥）。生态有机肥与农户习惯施用化肥比较，细菌和放线菌数量分别增加了17.61%和20.69%（P＜0.01），真菌数量降低了9.98%（P＜0.01），与对照比较，细菌和放线菌数量分别增加了19.71%和24.26%（P＜0.01），真菌数量降低了2.15%（P＜0.01）；农户习惯施用化肥与对照比较，细菌和放线菌数量分别增加了1.79%和2.96%（P＜0.01），真菌数量降低了9.98%（P＜0.01）。生态有机肥极显著地提高了细菌和放线菌数量，降低了真菌数量，农户习惯施用化肥对细菌和放线菌数量无显著影响。

表2 生态有机肥对饲用玉米田有机质、有机碳和微生物数量的影响

2.2 生态有机肥对饲用玉米种植田酶活性和重金属含量的影响

2.2.1 对酶活性的影响

由表3 可知，不同处理饲用玉米种植田酶活性依次为生态有机肥＞农户习惯施用化肥＞对照（不施肥）。生态有机肥与农户习惯施用化肥比较，蔗糖酶活性增加7.58%（P＜0.05），脲酶和磷酸酶活性分别增加2.14%和1.12%（P ＞0.05），多酚氧化酶活性增加21.43%（P＜0.01），与对照（不施肥）比较，蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性分别增加了10.94%、58.85%、24.91%和25.93%（P＜0.01）；农户习惯施用化肥与对照（不施肥）比较，蔗糖酶和多酚氧化酶活性分别增加了3.13%和3.70%（P＞0.05），脲酶和磷酸酶活性分别增加了15.23%和23.53%（P＜0.01）。生态有机肥极显著地提高了土壤蔗糖、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性，农户习惯施用化肥极显著提高了脲酶和磷酸酶活性，对蔗糖酶和多酚氧化酶活性无显著影响。

表3 生态有机肥对土壤酶活性和重金属含量的影响

2.2.2 对重金属含量的影响

由表4 可知，不同处理饲用玉米种植田重金属含量依次为农户习惯施用化肥＞生态有机肥＞对照（不施肥）。生态有机肥与农户习惯施用化肥比较，Hg、Cr、Pb 和Cu 含量分别降低了10.20%、10.98%、13.10%和12.50%（P＜0.01），Cd 和Zn 含量分别降低了9.09%和8.33%（P＜0.01），与对照（不施肥）比较，Hg、Cd、Cr、Pb、Cu 和Zn 含量分别增加了2.33%、2.56%、0.99%、1.88%、1.11%和2.33%（P＞0.05）；农户习惯施用化肥与对照（不施肥）比较，Hg、Cd、Cr、Pb、Cu 和Zn 含量分别增加了13.95%、12.82%、13.45%、17.24%、15.56%和11.63%（P＜0.01）。农户习惯施用化肥极显著提高了重金属含量，生态有机肥对重金属含量无显著影响。

表4 生态有机肥对土壤酶活性和重金属含量的影响单位：mg·kg-1

3 结论

由试验可知，不同处理饲用玉米种植田有机质及微生物数量和酶活性变化依次为生态有机肥＞农户习惯施用化肥＞对照（不施肥），重金属含量变化依次为农户习惯施用化肥＞生态有机肥＞对照（不施肥），真菌变化依次为生态有机肥＜农户习惯施用化肥＜对照（不施肥）。

施用生态有机肥提高了土壤有机质、有机碳、供碳量、细菌数量、放线菌数量、蔗糖酶和多酚氧化酶活性，对重金属含量无显著影响。

农户习惯施用化肥提高了脲酶活性、磷酸酶活性和重金属含量，对有机质、有机碳、供碳量、细菌数量、放线菌数量、蔗糖酶和多酚氧化酶活性无显著影响。