王 磊

(黃河三角洲(濱州)國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管委會(huì)，山東 濱州 256600)

1 引言

豐富的土地資源給黃河三角洲地區(qū)高效生態(tài)發(fā)展提供了巨大潛力，但土壤鹽漬化制約了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。黃河三角洲鹽漬化土地面積44.29萬(wàn)hm2,占其總面積的50%以上，土壤中平均鹽含量超過(guò)17‰[1]，僅鹽堿光板地和重度鹽漬化土壤的面積超過(guò)萬(wàn)23.63 hm2,約占黃河三角洲區(qū)域總土地面積的28.4%。土壤表層鹽分在0.4%～3.0%的區(qū)間內(nèi)[2]。這是不適于小麥、玉米等糧食作物生長(zhǎng)的。鹽堿地改良成為黃河三角洲高效生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的首要問(wèn)題。

隨著土地退化問(wèn)題不斷嚴(yán)重及世界人口增加帶來(lái)的糧食需求增加，對(duì)鹽堿地的改良及開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到世界各國(guó)的關(guān)注[3]。目前世界上主要的鹽堿地改良方法有加入土壤改良劑、水洗淋溶、種植耐鹽作物、生物—植物聯(lián)合改良鹽堿土等[4～8]。利用作物秸稈，通過(guò)微生物發(fā)酵，聯(lián)合小麥根基促生菌的應(yīng)用改良黃河三角洲鹽堿地，進(jìn)行小麥種植的報(bào)道尚未見(jiàn)到。本文旨在通過(guò)試驗(yàn)，探索一種新的鹽堿地改良技術(shù)，大面積改善黃河三角洲鹽堿地，以用于小麥種植，擴(kuò)大小麥種植面積，增加糧食產(chǎn)量，為國(guó)家保障糧食安全，促進(jìn)黃河三角洲高效生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)固體廢棄物秸稈的綜合利用，保護(hù)農(nóng)業(yè)環(huán)境。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

秸稈為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收獲后的玉米秸稈。玉米秸稈降解發(fā)酵菌株為山東康地恩生物集團(tuán)有限公司生產(chǎn)提供的纖維素酶菌粉，小麥根際促生菌為天津理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與安全工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室篩選的B21、B81菌種。

菌種培養(yǎng)基為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，其組分為：蛋白胨0.5%、酵母粉0.1%、NaCl0.5%、KH2PO40.05%、CaCO30.2%、過(guò)40目篩玉米秸稈粉0.5%、MgSO40.05%。

2.2 秸稈發(fā)酵

在37 ℃條件下培養(yǎng)纖維素酶菌株24 h，血球計(jì)數(shù)板顯微鏡鏡檢計(jì)數(shù)，用生理鹽水稀釋，菌懸液濃度調(diào)整為5×107個(gè)/mL，備用；將玉米秸稈粉碎至80目，按照10 mL菌懸液/100 g玉米秸稈的比例添加菌懸液，調(diào)整含水率60%左右，作為發(fā)酵基質(zhì)；將玉米秸稈發(fā)酵基質(zhì)置于消毒后的發(fā)酵罐內(nèi)，于室溫自然發(fā)酵12～15 d。

2.3 試驗(yàn)土地

本文試驗(yàn)土地位于濱州市無(wú)棣縣水灣鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)，面積約667 m2,土壤質(zhì)地見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)土地土質(zhì)分析

2.4 試驗(yàn)處理

將發(fā)酵12～15 d腐熟后的玉米秸稈，配合小麥根際促生菌B21、B81使用，具體處理見(jiàn)表2。小區(qū)面積55.5 m2，重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。小麥播種前澆水造墑，按處理設(shè)計(jì)施腐熟的玉米秸稈和小麥根際促生菌，另施N 25 kg/666.7 m2,P2O530 kg/666.7 m2，K2O20kg/666.7 m2。小麥播種及管理同常規(guī)。小麥品種為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民使用的濟(jì)麥20。

表2 試驗(yàn)處理

2.5 指標(biāo)測(cè)定及方法

2.5.1 土壤指標(biāo)測(cè)定方法

分別于小麥播種前和收獲后測(cè)定土壤的容重、土壤呼吸強(qiáng)度(靜態(tài)堿液吸收法)、液相率、pH值、總孔隙度、氣相率、有機(jī)質(zhì)、EC(電導(dǎo)率)、含鹽量、速效 N、速效 P、速效 K等指標(biāo)，測(cè)定方法參考程斐、孫朝暉和趙玉國(guó)等使用的方法。

2.5.2 小麥生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定方法

根系SOD活性根據(jù) GB/T5009.171-2003測(cè)定。小麥開(kāi)花后的35 d內(nèi)每隔7 d測(cè)定根系SOD活性一次。

根系MDA含量采用硫代巴比妥酸(TBA)顯色法。小麥開(kāi)花后的35 d內(nèi)每隔7 d測(cè)定一次。小麥產(chǎn)量按小區(qū)產(chǎn)量計(jì)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤指標(biāo)測(cè)定結(jié)果與分析

3.1.1 播種前與收割后大田土壤理化性質(zhì)變化

表3 播種前與收割后土壤理化性質(zhì)變化

由表3可知，微生物堆肥后的試驗(yàn)田與播種前相比發(fā)生了較大的變化，而未施堆肥的對(duì)照組變化相對(duì)較小，這說(shuō)明了利用微生物堆肥法能夠改良黃河三角洲鹽堿土壤，尤其是處理1，pH值下降了0.56,EC 值也有所變化,播種后土壤容重在適宜作物生長(zhǎng)范圍內(nèi),總孔隙度也有所提高,土壤呼吸強(qiáng)度增加。總體而言，盡管試驗(yàn)結(jié)果表明微生物堆肥法對(duì)鹽堿土壤的改善效果明顯，但不是一蹴而就，呈現(xiàn)出逐漸改善的趨勢(shì)。

3.1.2 收割后大田土壤含鹽量變化

由圖1可知，利用微生物堆肥后試驗(yàn)田土壤含鹽量較原土有較大幅度的降低，與對(duì)照土壤含鹽量相比也有一定程度的降低，這表明利用秸稈微生物堆肥對(duì)鹽堿土壤含鹽量具有一定的改良作用。

圖1 大田土壤含鹽量變化示意

3.1.3 收割后大田土壤有機(jī)質(zhì)含量變化

由圖2可知，利用微生物堆肥后試驗(yàn)田土壤有機(jī)質(zhì)含量較原土有較大幅度的提高，提高了51.09%，與對(duì)照土壤有機(jī)質(zhì)含量相比也相對(duì)較高，這表明利用秸稈微生物堆肥對(duì)鹽堿土壤有機(jī)質(zhì)含量具有較好的改良作用。

3.1.4 大田土壤速效 N、P、K 含量變化

由圖3可知利用微生物堆肥后試驗(yàn)田土壤速效N、P、K含量較原土有一定幅度的提高，但是提高幅度不是很明顯，分析原因可能是因?yàn)榇筇镌囼?yàn)面積太大，大幅度改良非一日之功。

圖2 大田土壤有機(jī)質(zhì)含量變化示意

圖3 大田土壤速效N、P、K含量變化示意

3.2 小麥各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果與分析

3.2.1 開(kāi)花后小麥根系 SOD 活性變化

植物體內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)活性處于一個(gè)較高的水平時(shí)有利于緩解根系的衰老[11]。小麥開(kāi)花后根系SOD活性的活性如圖4所示。

圖4 開(kāi)花后小麥根系 SOD 活性變化

由圖4可以發(fā)現(xiàn)，開(kāi)花后小麥根系的SOD活性在試驗(yàn)田和對(duì)照田中均呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢(shì)，對(duì)比試驗(yàn)田和對(duì)照田小麥SOD活性，試驗(yàn)田的SOD活性均高于對(duì)照田，其中以處理1SOD活性最高。試驗(yàn)結(jié)果表明利用玉米秸稈微生物堆肥可有效提高小麥根系的SOD活性，提高小麥的生命力，延緩小麥衰老。

3.2.2 開(kāi)花后小麥根系MDA含量變化

MDA含量的高低能夠直接反映植物受環(huán)境脅迫的程度和植物衰老程度，小麥根系的MDA含量越高則說(shuō)明小麥根系越容易衰老。開(kāi)花后小麥根系的MDA含量變化如圖5所示。

圖5 開(kāi)花后小麥根系MDA含量變化

由圖5可知，開(kāi)花后小麥根系的MDA含量隨著時(shí)間推移均呈現(xiàn)出增加的變化趨勢(shì)，對(duì)比試驗(yàn)田和對(duì)照田小麥MDA含量，施加微生物堆肥的小麥MDA含量均低于未施加微生物堆肥對(duì)照，其中以處理1最低，其次是處理2。試驗(yàn)結(jié)果表明利用玉米秸稈微生物堆肥可有效降低小麥根系的MDA含量，對(duì)延緩小麥的衰老具有一定的作用。

3.2.3 小麥成熟后產(chǎn)量指標(biāo)對(duì)比

由圖6可以發(fā)現(xiàn)，利用微生物堆肥改良黃河三角洲鹽堿土壤可以顯著提高小麥產(chǎn)量，其中以處理1最高，畝產(chǎn)量可達(dá)到413 kg/666.7 m2，對(duì)照只有313 kg/666.7 m2，增產(chǎn)幅度31.95%。

5 結(jié)語(yǔ)

本文研究了利用玉米秸稈通過(guò)微生物堆肥法改良黃河三角洲鹽堿土壤，結(jié)果表明微生物堆肥法能夠有效改善鹽堿土壤土質(zhì)，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，降低含鹽量，速效N、P、K的含量也有一定幅度的提高。此外，本文還研究了微生物堆肥法對(duì)小麥種植的影響，結(jié)果表明微生物堆肥對(duì)提高小麥根系活力，延緩衰老具有促進(jìn)作用，小麥產(chǎn)量可達(dá)到畝均413 kg/666.7 m2。

圖6 小麥產(chǎn)量對(duì)比

利用玉米秸稈微生物堆肥法不僅可以綜合利用農(nóng)業(yè)秸稈，而且可以有效增加糧食產(chǎn)量，符合農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的理念和黃河三角洲高效生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展需求，在黃河三角洲鹽堿地改良和高效生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展中具有廣闊的應(yīng)用前景。