周傳志，李廷亮，孟會生，洪堅平，栗 麗

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西太谷030801）

菌劑與肥料配施對復(fù)墾土壤生化強(qiáng)度及油菜生長的影響

周傳志，李廷亮，孟會生，洪堅平，栗 麗

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西太谷030801）

通過盆栽試驗(yàn)，研究等養(yǎng)分供應(yīng)條件下，生物菌劑與有機(jī)無機(jī)肥料配施對山西煤礦區(qū)復(fù)墾地土壤生化強(qiáng)度和盆栽油菜生長的影響。結(jié)果表明，菌劑和肥料配施能顯著增強(qiáng)復(fù)墾土壤生化作用強(qiáng)度，提高油菜產(chǎn)量，改善油菜品質(zhì)，其中以有機(jī)肥+無機(jī)肥+菌劑配施效果最為顯著（P＜0.05），土壤呼吸作用強(qiáng)度、氨化作用強(qiáng)度和硝化作用強(qiáng)度比CK分別提高87.56%，95.83%和125.93%；與未添加菌劑處理相比，添加菌劑處理的油菜干質(zhì)量增加20.81%～24.57%，硝酸鹽含量降低18.40%～25.54%，還原糖、葉綠素和Vc含量分別提高19.87%～24.56%，16.67%～43.82%和13.22%～24.21%。綜上所述，菌劑+有機(jī)肥+無機(jī)肥配合施用是礦區(qū)復(fù)墾土壤培肥和植被恢復(fù)的最佳組合方式。

生物菌劑；復(fù)墾土壤；生化強(qiáng)度；油菜產(chǎn)量；品質(zhì)

土壤養(yǎng)分貧瘠、肥力低下是制約采煤塌陷土地生態(tài)重建的主要因素，培肥土壤是礦區(qū)土壤地力恢復(fù)和土地復(fù)墾的重要途徑。以往大多施用有機(jī)無機(jī)肥改良礦區(qū)土壤，但因其缺少生物活體物質(zhì)，物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化緩慢，培肥時間較長[1]。土壤微生物參與土壤有機(jī)質(zhì)的分解、土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化以及土壤團(tuán)聚體的形成，是土壤肥力的重要組成部分。生物菌劑是由有益微生物制成的活性制劑，施入土壤中能夠增強(qiáng)土壤生物活性，活化土壤養(yǎng)分，改良土壤結(jié)構(gòu)和改善植物的營養(yǎng)環(huán)境，具有低投入、高效益、高產(chǎn)出和無污染等優(yōu)點(diǎn)[2]。研究表明，施用菌劑增加了礦區(qū)復(fù)墾土壤養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)含量和微生物數(shù)量，對尾礦充填復(fù)墾土壤的植被重建具有重要作用[3-9]。然而，單純施用生物菌肥并不能滿足作物生長的需要，尤其在貧瘠土壤上，生物肥的增產(chǎn)效果有限，與其他肥料配合施用效果更好[10-12]。目前有關(guān)生物菌劑與其他肥料配施在礦區(qū)復(fù)墾生態(tài)重建中的應(yīng)用研究相對較少。

本研究通過盆栽試驗(yàn)，探討等養(yǎng)分供應(yīng)條件下，復(fù)合生物菌劑與肥料配施對礦區(qū)復(fù)墾地土壤微生物活性和盆栽油菜生長的影響，為生物菌劑在礦區(qū)復(fù)墾地土壤改良培肥熟化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試土壤取自山西省襄垣縣采煤塌陷區(qū)復(fù)墾2 a土壤，其有機(jī)質(zhì)含量7.10 g/kg，全氮0.35 g/kg，全磷0.56 g/kg，全鉀3.23 g/kg，堿解氮16.87 mg/kg，速效磷6.20 mg/kg，速效鉀135.39 mg/kg，pH值7.96。

供試菌劑為復(fù)合生物菌劑（活性有益菌≥108個/g），由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供。供試有機(jī)肥為腐熟的雞糞，其中有機(jī)質(zhì)含量39.2%，N2.8%，P2O51.4%，K2O1.12%。供試無機(jī)肥為尿素（N，46%）、過磷酸鈣（P2O5，14%）、硫酸鉀（K2O，50%）。

供試油菜（Brassica napus L.）品種為四月蔓。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

盆栽油菜試驗(yàn)于2014年4月18日在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院日光溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，共設(shè)7個處理，分別為：CK（不施肥），OM（有機(jī)肥），IF（無機(jī)肥），OM＋MA（有機(jī)肥+菌劑），IF＋MA（無機(jī)肥＋菌劑），OM＋I(xiàn)F（50%有機(jī)肥＋50%無機(jī)肥），OM＋I(xiàn)F＋MA（50%有機(jī)肥＋50%無機(jī)肥+菌劑）。有機(jī)肥施用量為腐熟雞糞20g/盆，無機(jī)肥施用量分別為尿素1.22 g/盆、過磷酸鈣2 g/盆、硫酸鉀0.448 g/盆，菌劑用量20 g/盆。每個處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

油菜于5月28日一次性收獲，將植物樣本帶回實(shí)驗(yàn)室，先用自來水沖洗干凈，再用蒸餾水沖洗，后用吸水紙擦干，用于測定油菜鮮質(zhì)量和干質(zhì)量以及植株中硝酸鹽、還原糖、Vc和葉綠素含量。同時在油菜收獲后采集土壤樣品，充分過2 mm篩，部分用于測定土壤生化作用強(qiáng)度指標(biāo)，其余土壤風(fēng)干后過1 mm篩，用于土壤養(yǎng)分的測定。土壤呼吸作用強(qiáng)度、氨化與硝化作用強(qiáng)度的測定參照文獻(xiàn)[13]的方法；油菜Vc、還原糖、硝酸鹽和葉綠素含量測定參照文獻(xiàn)[14]的方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物菌劑與肥料配施對復(fù)墾土壤生化強(qiáng)度的影響

土壤呼吸作用強(qiáng)度在一定程度上反映土壤中微生物的活性，氨化作用強(qiáng)度和硝化作用強(qiáng)度則是表征土壤供氮能力的重要指標(biāo)。由表1可知，施肥能夠顯著提高復(fù)墾土壤生化強(qiáng)度，與CK相比，呼吸作用、氨化作用和硝化作用強(qiáng)度分別提高了37.55%～87.56%，47.39%～95.83%和40.74%～125.93%。由于施用有機(jī)肥能增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量，為微生物提供能源和營養(yǎng)源，促進(jìn)微生物活性和增殖，故土壤呼吸作用、氨化作用和硝化作用強(qiáng)度表現(xiàn)為有機(jī)肥處理＞無機(jī)肥處理。施肥處理中，與未添加菌劑處理相比，添加菌劑處理的土壤生化強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，處理OM與IF，OM＋MA與IF＋MA差異不顯著，但OM＋MA與IF＋MA顯著高于OM與IF（P＜0.05）；土壤呼吸作用、氨化作用和硝化作用強(qiáng)度均以O(shè)M＋I(xiàn)F＋MA處理最高，且顯著高于其余各施肥處理。栗麗等[15]研究表明，在化肥和有機(jī)肥的配施下，添加菌劑能增加復(fù)墾土壤中的活菌數(shù)量，促進(jìn)土壤微生物代謝，進(jìn)而增強(qiáng)土壤呼吸強(qiáng)度、氨化作用強(qiáng)度和硝化作用強(qiáng)度，這與本研究結(jié)果一致。

表1 復(fù)合生物菌劑對復(fù)墾土壤生化強(qiáng)度的影響 mg/kg

2.2 生物菌劑與肥料配施對油菜產(chǎn)量的影響

由表2可知，由于復(fù)墾土壤中養(yǎng)分含量較低，施肥均能顯著提高油菜鮮質(zhì)量和干質(zhì)量，且添加菌劑處理與相應(yīng)的未添加菌劑處理相比，油菜干質(zhì)量和鮮質(zhì)量均有顯著增加，鮮質(zhì)量增加了13.78%～24.98%，干質(zhì)量增加了20.81%～24.57%。這可能是因?yàn)槭┤肷锞鷦┰黾恿送寥乐形⑸锪浚岣吡送寥烂富钚?，促進(jìn)土壤難溶性礦物質(zhì)養(yǎng)分的釋放，從而提高了油菜產(chǎn)量；另外，微生物生命活動過程中產(chǎn)生的各類植物生長激素等生理活性物質(zhì)，也能夠刺激和調(diào)節(jié)植物的生長，增加油菜干質(zhì)量。各施肥處理間，油菜鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均以處理OM＋I(xiàn)F＋MA最高，且顯著高于其他施肥處理，OM與IF，OM＋MA與IF＋MA差異均不顯著。

2.3 生物菌劑與肥料配施對油菜養(yǎng)分吸收的影響

由表2可知，復(fù)墾土壤中施肥能夠提高油菜對土壤中養(yǎng)分的吸收。各施肥處理中，油菜對氮、磷和鉀的吸收均表現(xiàn)為OM＋I(xiàn)F＋MA＞IF＋MA＞OM＋MA＞OM＋I(xiàn)F＞IF＞OM，表明無機(jī)肥處理對油菜養(yǎng)分吸收的效果優(yōu)于相應(yīng)的有機(jī)肥處理，主要是因?yàn)橛袡C(jī)肥料養(yǎng)分釋放緩慢，而無機(jī)肥肥效釋放快，能夠促進(jìn)植物干物質(zhì)積累和對養(yǎng)分的吸收利用。施肥處理中，OM與IF，OM＋MA與IF＋MA的吸氮量、吸磷量差異均不顯著，但OM＋MA與IF＋MA的吸氮量、吸磷量、吸鉀量顯著高于OM與IF，表明添加生物菌劑的處理與相應(yīng)的未添加菌劑處理相比，油菜對氮、磷、鉀的吸收均有顯著增加（P＜0.05），這與王海娟等[16]的研究結(jié)果一致。表明供試生物菌劑中的固氮、解磷和解鉀等功能菌群，參與土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和分解，促進(jìn)作物對養(yǎng)分的吸收利用。油菜養(yǎng)分含量均以O(shè)M＋I(xiàn)F＋MA處理最高，油菜吸氮量、吸磷量和吸鉀量分別是CK的3.55倍，3.39倍和1.24倍。

表2 復(fù)合生物菌劑對油菜產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的影響

2.4 生物菌劑與肥料配施對油菜品質(zhì)的影響

硝酸鹽是蔬菜品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，其含量水平反映作物的氮素營養(yǎng)，但積累過多會對人畜造成潛在威脅。由表3可知，各施肥處理對油菜硝酸鹽含量的影響不同，與CK相比，單施無機(jī)肥處理能增加油菜中硝酸鹽含量（增加9.17%），單施有機(jī)肥或有機(jī)肥與無機(jī)肥配施均能減少硝酸鹽含量（分別降低了4.68%，12.74%）。與未添加菌劑的處理相比，相應(yīng)的添加菌劑處理均能顯著降低油菜中硝酸鹽的含量（P＜0.05）。

蔬菜中還原糖含量的多少對產(chǎn)品的口感有重要影響；葉綠素是表征植物光合作用的重要指標(biāo)，一定范圍內(nèi)，其含量越高，光合作用越強(qiáng)；Vc是維持人體正常生理代謝所必需的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)之一。由表4可知，單施有機(jī)肥或無機(jī)肥均能夠顯著提高油菜中還原糖、葉綠素和Vc含量，且有機(jī)肥與無機(jī)肥配施顯著高于二者的單施效果（P＜0.05）。添加生物菌劑的處理與相應(yīng)的未添加菌劑處理相比，油菜品質(zhì)顯著改善。其中，添加菌劑后油菜還原糖含量提高19.87%～24.56%，葉綠素含量提高16.67%～43.82%，Vc含量提高13.22%～24.21%。各施肥處理中，油菜還原糖、葉綠素和Vc含量均以處理OM＋I(xiàn)F＋MA最高，分別是CK處理的1.53倍，1.58倍，1.24倍，且顯著高于其余各處理。其原因可能是生物菌劑和有機(jī)無機(jī)肥配施能顯著增加土壤中活體微生物數(shù)量，有些菌體侵入油菜體內(nèi)，增強(qiáng)了植物代謝功能，增加了葉綠素含量和光合作用面積，加速了營養(yǎng)的合成，促使油菜體內(nèi)淀粉和糖類的積累，進(jìn)而改善了油菜的品質(zhì)。

表3 復(fù)合生物菌劑對油菜硝酸鹽、還原糖、葉綠素和Vc含量的影響

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，菌肥與肥料配施不僅能顯著提高礦區(qū)復(fù)墾土壤生化強(qiáng)度，還能促進(jìn)盆栽油菜生長，改善其品質(zhì)，其中以有機(jī)肥＋無機(jī)肥＋菌劑配施效果最為顯著（P＜0.05）。與CK相比，土壤呼吸作用強(qiáng)度、氨化作用強(qiáng)度和硝化作用強(qiáng)度分別提高了87.56%，95.83%和125.93%；油菜干質(zhì)量及其對氮、磷和鉀的吸收在施肥處理之間均表現(xiàn)為無機(jī)肥相應(yīng)處理＞有機(jī)肥相應(yīng)處理，油菜還原糖、葉綠素和Vc含量表現(xiàn)為添加菌劑處理＞相應(yīng)未添加菌劑處理；與未添加菌劑處理相比，硝酸鹽含量降低18.40%～25.54%，還原糖、葉綠素和Vc含量分別提高19.87%～24.56%，16.67%～43.82%和13.22%～24.21%。綜上所述，菌劑＋有機(jī)肥＋無機(jī)肥配合施用效果顯著，是礦區(qū)復(fù)墾土壤培肥和植被恢復(fù)的最佳組合方式。

［1］胡振琪，魏忠義.煤礦區(qū)采動與復(fù)墾土壤存在的問題與對策[J].能源環(huán)境保護(hù)，2003，17（3）：3-7，10.

［2］葛均青，于賢昌，王竹紅.微生物肥料效應(yīng)及其應(yīng)用展望[J].中國農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)報，2003，11（3）：87-88.

［3］畢銀麗，吳福勇，武玉坤.叢枝菌根在煤礦區(qū)生態(tài)重建中的應(yīng)用[J].生態(tài)學(xué)報，2005，25（8）：2068-2073.

［4］Akhilesh K，Nivedita VA mycorrhizae and revegetation of coal mine spoils:Areview[J].Tropical E-cology，1999，40（1）：1-10.

［5］常勃.微生物菌劑對礦區(qū)復(fù)墾土壤生物活性和油菜生長的影響[D].太原：山西大學(xué)，2013.

［6］許劍敏.生物菌肥對礦區(qū)復(fù)墾土壤磷、有機(jī)質(zhì)、微生物數(shù)量的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（3）：250-252.

［7］王紅新，郭紹義.礦區(qū)復(fù)墾土壤接種叢枝菌根對玉米生長及營養(yǎng)吸收的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2007，23（1）：132-136.

［8］李建華，郜春花，盧朝東，等.菌劑與肥料配施對礦區(qū)復(fù)墾土壤白三葉草生長的影響 [J].中國農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)報，2011，19（2）：280-284.

［9］秦俊梅，王改玲.不同培肥對煤礦區(qū)復(fù)墾土壤酶活性及微生物量碳、氮的影響[J].水土保持學(xué)報，2014，28（6）：206-210.

［10］吳建峰，林先貴.我國微生物肥料研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].土壤，2002，34（2）：68-72.

［11］祁娟，師尚禮，姚拓.復(fù)合菌肥與化肥配施對寒旱區(qū)苜蓿生長特性及土壤養(yǎng)分的影響[J].草原與草坪，2013，33（4）：48-53.

［12］梁利寶，許劍敏，張小紅.菌肥與有機(jī)無機(jī)肥配施對北方石灰性土壤物理性質(zhì)的影響 [J].灌溉排水學(xué)報，2014，33（6）：105-108.

［13］關(guān)松蔭.土壤酶及其研究方法[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986.

［14］高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) [M].北京：高等教育出版社，2006.

［15］栗麗，洪堅平，謝英荷，等.生物菌肥對采煤塌陷復(fù)墾土壤生物活性及盆栽油菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 [J].中國農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)報，2010，18（5）：939-944.

［16］王海娟，包玉英，牛天心，等.菌劑與肥料配施對露天礦排土場苜蓿生長及土壤養(yǎng)分含量的影響 [J].華北農(nóng)學(xué)報，2014，29（4）：186-191.

Effect of Combined Application of Microbial Inoculum and Fertilizer on Soil Biochemical Capacity and Rape Growth in Reclaimed Mine Soil

ZHOUChuanzhi，LI Tingliang，MENGHuisheng，HONGJianping，LI Li
（College ofResources&Environment，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

The pot experiment using completely randomized design was conducted to investigate the effect of organic and inorganic fertilizer combined with microbial inoculum in equal nutrient supply conditions on the biochemical capacity of reclamation soil and the growth of rape.The results showed that the application of microbial inoculum and fertilizer could significantly enhance the biochemical capacity ofreclaimed soil,improve the rape yield and quality and the best effects showed in the treatment of organic fertilizer＋inorganic fertilizer+microbial inoculum（P＜0.05）.Compared with the control,soil respiration intensity,ammonification intensityand nitrification intensity in microbial inoculum treatments increased by 87.56%,95.83%and 125.93%,respectively.In addition,compared with nomicrobial inoculum treatments,rape dry weight,reducing sugar,chlorophyll and Vc content in microbial inoculum treatments increased by 20.81%-24.57%,19.87%-24.56%，16.67%-43.82%and 13.22%-24.21%,respectively.Nitrate content in microbial inoculum treatments reduced by 18.40%-25.54%.In general,the combined application of microbial inoculum with organic fertilizer and inorganic fertilizer is a good combination offetilityand revegetation reclamation in reclaimed mine soil.

microbial inoculum;reclamation soil;biochemical capacity;rape yield;quality

S158.3

A

1002-2481（2016）06-0794-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.06.18

2016-03-03

山西青年科技研究基金項(xiàng)目（2013021032-2）；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目（2013085）

周傳志（1993-），男，山東濟(jì)寧人，在校學(xué)生，研究方向：微生物肥料。栗 麗為通信作者。