不同類型有機(jī)肥+EM 菌對(duì)花生光合特性、土壤養(yǎng)分和產(chǎn)量的影響

張 宇,王海新,史普想,陸 巖,蔡立夫,金 振

(遼寧省沙地治理與利用研究所,遼寧 阜新123000)

近年來,花生種植過程中因化肥、農(nóng)藥使用量過大以及連作等因素使土壤營(yíng)養(yǎng)失衡,病蟲害加重,嚴(yán)重影響花生產(chǎn)量和品質(zhì)。 生產(chǎn)上提倡使用有機(jī)肥做底肥,培肥地力,改善土壤養(yǎng)分比例,提高化肥肥效,改善環(huán)境[1-2]。 但在有機(jī)肥腐熟過程中方法不到位,有機(jī)肥養(yǎng)分利用率降低,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成燒苗、毒害根系的現(xiàn)象[3]。 EM 菌是一種集80多種微生物的活菌制劑,其主要菌種有乳酸菌、酵母菌、光合細(xì)菌、乙酸菌等,可通過加速有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化,增加微生物含量和土壤酶活性,抑制病原微生物繁殖,促進(jìn)光合作用來達(dá)到綠色增產(chǎn)效果[4]。 在有機(jī)肥堆肥過程中,使用EM 菌能加快堆肥中有機(jī)物的轉(zhuǎn)化,有效提高腐熟速率[5-7]。施用EM 發(fā)酵堆制的有機(jī)肥,土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷等含量均明顯提高,土壤理化性狀有所改善[8-10]。 本試驗(yàn)通過不同類型有機(jī)肥添加EM 菌發(fā)酵減量配施化肥,探討對(duì)花生光合特性、葉綠素含量、土壤養(yǎng)分、酶活性和花生產(chǎn)量的影響,以提高肥料利用率,達(dá)到減肥減藥目的。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在遼寧省沙地治理與利用研究所花生繁種基地進(jìn)行,采用盆栽試驗(yàn)。 土壤理化性狀:堿解氮46.5 mg/kg,速效磷43.4 mg/kg,速效鉀138 mg/kg,有機(jī)質(zhì)12.1 g/kg,p H 值6.5。

共9個(gè)處理,分別是牛糞+EM(C+EM)、豬糞+EM(P+EM)、羊糞+EM(S+EM)、雞糞+EM(CH+EM)、牛糞(C)、豬糞(P)、羊糞(S)、雞糞(CH),以只施化肥為對(duì)照(CK),隨機(jī)排列,3次重復(fù)。5月10日播種,每盆裝土20 kg,過1 mm 篩,種植3株,種植前施入有機(jī)肥和化肥,定期澆水,防止干旱。 有機(jī)肥施用量30 t/hm2,EM 菌液用量60 L/hm2,使用前以1:20兌水稀釋,均勻噴在有機(jī)肥上,有機(jī)肥濕度控制在60%左右發(fā)酵15 d。 化肥為洋豐硫花生復(fù)合肥(N:P2O5:K2O=14-16-15),對(duì)照的化肥用量為600 kg/hm2(農(nóng)戶用量標(biāo)準(zhǔn)),其他處理配施化肥用量為450 kg/hm2。

表1 不同有機(jī)肥養(yǎng)分含量(%)Table 1 Nutrient content of different manures

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 光合特性測(cè)定

選取健康花生植株的主莖倒三葉,利用LI-6400型光合儀于花期上午10:00-12:00測(cè)定凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)。

1.2.2 葉綠素含量的測(cè)定

利用SPAD-502型便攜式葉綠素儀于花期上午10:00-12:00測(cè)定花生植株的主莖倒三葉的葉綠素含量。

1.2.3 土壤養(yǎng)分含量測(cè)定

收獲后,取0～20 cm 土樣,參照胡慧蓉[11]的方法進(jìn)行土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量的測(cè)定。

1.2.4 土壤酶活性的測(cè)定

收獲后,取0～20 cm 土樣,進(jìn)行土壤酶活性測(cè)定。 土壤過氧化氫酶用高錳酸鉀滴定法測(cè)定,土壤蔗糖酶用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定,土壤脲酶用次氯酸鈉-苯酚鈉比色法測(cè)定,土壤磷酸酶用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定[12]。

1.2.5 產(chǎn)量測(cè)定

測(cè)定花生產(chǎn)量和單株果數(shù)、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、出仁率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用DPS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。利用Excel軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥+EM 菌對(duì)花生光合特性的影響

圖1所示,有機(jī)肥+EM 各處理的凈光合速率均高于對(duì)照(只施化肥)和對(duì)應(yīng)單獨(dú)有機(jī)肥處理,除羊糞+EM 處理外均達(dá)顯著水平。 有機(jī)肥+EM 各處理的凈光合速率較對(duì)照提高4.14%～18.54%,牛糞、豬糞和雞糞3 種有機(jī)肥+EM處理的凈光合速率較其單獨(dú)施用有機(jī)肥分別提高16.84%、7.90%和14.22%。

有機(jī)肥+EM 各處理的蒸騰速率均高于對(duì)照(只施化肥)和對(duì)應(yīng)單獨(dú)有機(jī)肥處理,且達(dá)顯著水平,蒸騰速率較對(duì)照提高28.20%～38.83%,牛糞、豬糞、羊糞和雞糞4種有機(jī)肥+EM 處理的蒸騰速率較其單獨(dú)施有機(jī)肥分別提高41.32%、38.65%、29.04%和37.04%。

有機(jī)肥+EM 各處理的氣孔導(dǎo)度均高于對(duì)照(只施化肥)和對(duì)應(yīng)單獨(dú)有機(jī)肥處理,除羊糞+EM處理外均達(dá)到顯著水平,氣孔導(dǎo)度較對(duì)照提高了1.66%～13.63%,牛糞、豬糞和雞糞3種有機(jī)肥+EM 處理的氣孔導(dǎo)度較其單獨(dú)施用有機(jī)肥分別提高12.42%、6.18%、和10.89%。

有機(jī)肥+EM 各處理的胞間CO2濃度均高于對(duì)照(只施化肥)和對(duì)應(yīng)單獨(dú)有機(jī)肥處理,且達(dá)到顯著水平,胞間CO2濃度較對(duì)照提高9.14%～24.22%,牛糞、豬糞、羊糞和雞糞4種有機(jī)肥+EM處理的胞間CO2濃度較單獨(dú)施有機(jī)肥分別提高18.93%、12.38%、7.67%和16.32%。 單獨(dú)有機(jī)肥4個(gè)處理較對(duì)照提高1.36%～24.22%,除羊糞外差異均達(dá)到顯著水平。 結(jié)果表明,有機(jī)肥+EM 菌能夠有效提高花生的光合特性,單獨(dú)施用有機(jī)肥對(duì)花生光合特性則影響不大。

2.2 有機(jī)肥+EM 菌對(duì)花生葉綠素含量的影響

圖2所示,EM 菌處理有機(jī)肥使花生葉片葉綠素含量顯著升高,有機(jī)肥+EM 菌4個(gè)處理的葉綠素平均含量較對(duì)照提高8.95%,牛糞、豬糞、羊糞和雞糞4種有機(jī)肥+EM 處理的葉片葉綠素含量較其單獨(dú)施有機(jī)肥分別提高11.84%、4.56%、4.65%和9.74%,且均達(dá)到顯著水平。 說明EM菌處理有機(jī)肥配施減量化肥能夠提高肥料的利用效率,從而提高花生功能葉片葉綠素含量,光合作用增強(qiáng)。

圖2 有機(jī)肥+EM 菌對(duì)花生葉片SPAD 值的影響Fig.2 Effect of manure+EM bacteria on SPAD value of peanut leaves

2.3 有機(jī)肥+EM 菌對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

表2可知,在土壤有機(jī)質(zhì)方面,有機(jī)肥+EM菌處理較對(duì)照提高18.13%～52.34%,均達(dá)顯著水平。 牛糞、豬糞、羊糞和雞糞4種有機(jī)肥+EM 處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量較其單獨(dú)施有機(jī)肥處理提高15.94%～36.01%,且均達(dá)顯著水平。 單獨(dú)施有機(jī)肥處理堿解氮含量較對(duì)照(只施化肥)提高7.63%～41.34%,除羊糞+EM 均達(dá)顯著水平,有機(jī)肥+EM 菌處理較對(duì)照和單獨(dú)施有機(jī)肥的堿解氮含量分別提高47.29%～74.92%和22.12%～38.41%,且均達(dá)顯著水平。 有機(jī)肥+EM 菌處理速效磷含量較對(duì)照提高1.49%～58.91%,除羊糞外均達(dá)顯著水平,牛糞、豬糞和雞糞3種有機(jī)肥+EM 處理的土壤速效磷含量較其單獨(dú)施有機(jī)肥分別提高45.68%、24.37%和37.49%,且均達(dá)顯著水平。 在速效鉀方面,只有牛糞+EM 和雞糞+EM 處理有顯著提高,分別較對(duì)照提高了5.31%和4.59%。說明施用有機(jī)肥+EM 菌配施減量化肥能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷含量,但速效鉀含量提高不明顯。

表2 不同處理的土壤養(yǎng)分含量Table 2 Soil nutrient content under different treatments

圖3 有機(jī)肥+EM 菌對(duì)土壤酶活性的影響Fig.3 Effect of manure + EM bacteria on soil enzyme activity

2.4 有機(jī)肥+EM 菌對(duì)土壤酶活性的影響

圖3 可知,有機(jī)肥+EM 菌處理使土壤過氧化氫酶活性較對(duì)照提高38.45%～73.99%,均達(dá)顯著水平,牛糞、豬糞、羊糞和雞糞4種有機(jī)肥+EM 處理較其單獨(dú)施有機(jī)肥分別提高65.31%、26.56%、37.34%和44.37%,且均達(dá)到顯著水平。

有機(jī)肥+EM 菌處理的土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分別較對(duì)照提高23.39%～68.23%、12.73%～40.00%和46.43%～123.21%,差異均達(dá)顯著水平。4種有機(jī)肥+EM 處理的土壤蔗糖酶和磷酸酶活性較其單獨(dú)施用有機(jī)肥均有所提高,且均達(dá)到顯著水平。 而土壤脲酶活性僅有牛糞、羊糞和雞糞3種有機(jī)肥+EM 處理較其單獨(dú)施用有機(jī)肥顯著升高。 表明,有機(jī)肥+EM 菌處理的土壤酶活性均有顯著提高,其中磷酸酶活性升幅最大。

2.5 有機(jī)肥+EM 菌對(duì)花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

表3可知,單獨(dú)施有機(jī)肥處理較對(duì)照(只施化肥)平均增產(chǎn)2.37%,其中豬糞和雞糞達(dá)到顯著水平,有機(jī)肥+EM 菌處理較對(duì)照平均增產(chǎn)15.10%,均達(dá)顯著水平。 有機(jī)肥+EM 菌處理單株結(jié)果數(shù)較對(duì)照平均提高9.91%,除羊糞+EM 外均達(dá)到顯著水平。 有機(jī)肥+EM 菌處理在百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、出仁率等方面,均無明顯提高。 說明,使用EM 菌處理有機(jī)肥配施減量化肥通過有效提高單株結(jié)果數(shù)來提高花生產(chǎn)量。

表3 不同處理的產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 3 Yield and yield components of peanut under different treatments

3 結(jié)論與討論

花生作為我國(guó)重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物,主要集中種植在丘陵、旱薄地,由于受種植效益和環(huán)境影響,土壤養(yǎng)分失調(diào)及病蟲害加重[13],農(nóng)民追求通過增施化肥和農(nóng)藥來彌補(bǔ)減產(chǎn),但是增產(chǎn)效果和土壤質(zhì)量越來越差。 研究表明,在花生栽培過程中,適量施用有機(jī)肥或有機(jī)肥無機(jī)肥配施,能夠有效改善土壤理化性質(zhì),有效調(diào)節(jié)土壤氮磷鉀的養(yǎng)分含量,提高土壤微生物數(shù)量和活性,從而達(dá)到花生增產(chǎn)和減施化肥農(nóng)藥的目的[14-17]。 EM菌的添加能夠在有機(jī)肥腐熟過程中加快分解轉(zhuǎn)化,提高肥料利用效率[18-19],從而使花生植株健壯,增加葉片葉綠素含量,光合特性有明顯提高,這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。

土壤的養(yǎng)分含量和微生物活性與作物產(chǎn)量息息相關(guān),孫紅霞等[20]研究表明,EM 菌發(fā)酵后的豬糞肥施入黃瓜和茄子,能夠有效增加土壤中微生物數(shù)量和土壤微生物活動(dòng),從而提高土壤中有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量。 本試驗(yàn)中有機(jī)肥+EM 菌能有效提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷等養(yǎng)分含量及土壤酶活性,說明EM 菌的加入增加了微生物數(shù)量和活性,有效促進(jìn)了有機(jī)肥和土壤中有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化過程,并且產(chǎn)生和積累抗生物質(zhì),抑制病原菌生長(zhǎng),從而提高花生產(chǎn)量。

本試驗(yàn)通過不同類型有機(jī)肥添加EM 菌發(fā)酵減量配施化肥,結(jié)果表明,在花生種植過程中施用EM 菌發(fā)酵的有機(jī)肥平均可增產(chǎn)15.10%,說明有機(jī)肥+EM 菌能有效替代部分化肥。 有機(jī)肥利用EM 菌進(jìn)行深度發(fā)酵配施化肥,可提高花生產(chǎn)量和抗病性,減少化肥用量,同時(shí)還能解決由于化肥過度使用而造成的土壤結(jié)構(gòu)改變、地下水污染、肥料利用率低等問題,具有廣闊應(yīng)用前景。