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、農藥使用量過大以及連作等因素使土壤營養(yǎng)失衡,病蟲害加重,嚴重影響花生產量和品質。 生產上提倡使用有機肥做底肥,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]。 但在有機肥腐熟過程中方法不到位,有機肥養(yǎng)分利用率降低,嚴重時還會造成燒苗、毒害根系的現象[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、光合細菌、乙酸菌等,可通過加速有機物分解轉化,增加微生物含量和土壤酶活性,抑制病原微生物繁殖,促進光合作用來達到綠色增產效果[4]。 在有機肥堆肥過程中,使用EM 菌能加快堆肥中有機物的轉化,有效提高腐熟速率[5-7]。施用EM 發(fā)酵堆制的有機肥,土壤有機質、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]。 本試驗通過不同類型有機肥添加EM 菌發(fā)酵減量配施化肥,探討對花生光合特性、葉綠素含量、土壤養(yǎng)分、酶活性和花生產量的影響,以提高肥料利用率,達到減肥減藥目的。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗設計

試驗在遼寧省沙地治理與利用研究所花生繁種基地進行,采用盆栽試驗。 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,有機質12.1 g/kg,p H 值6.5。

共9個處理,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),以只施化肥為對照(CK),隨機排列,3次重復。5月10日播種,每盆裝土20 kg,過1 mm 篩,種植3株,種植前施入有機肥和化肥,定期澆水,防止干旱。 有機肥施用量30 t/hm2,EM 菌液用量60 L/hm2,使用前以1:20兌水稀釋,均勻噴在有機肥上,有機肥濕度控制在60%左右發(fā)酵15 d。 化肥為洋豐硫花生復合肥(N:P2O5:K2O=14-16-15),對照的化肥用量為600 kg/hm2(農戶用量標準),其他處理配施化肥用量為450 kg/hm2。

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

1.2 測定項目與方法

1.2.1 光合特性測定

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測定凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)。

1.2.2 葉綠素含量的測定

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

1.2.3 土壤養(yǎng)分含量測定

收獲后,取0～20 cm 土樣,參照胡慧蓉[11]的方法進行土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀含量的測定。

1.2.4 土壤酶活性的測定

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

1.2.5 產量測定

測定花生產量和單株果數、百果質量、百仁質量、出仁率。

1.3 數據處理

采用DPS軟件對數據進行處理和統(tǒng)計分析。利用Excel軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 有機肥+EM 菌對花生光合特性的影響

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

有機肥+EM 各處理的蒸騰速率均高于對照(只施化肥)和對應單獨有機肥處理,且達顯著水平,蒸騰速率較對照提高28.20%～38.83%,牛糞、豬糞、羊糞和雞糞4種有機肥+EM 處理的蒸騰速率較其單獨施有機肥分別提高41.32%、38.65%、29.04%和37.04%。

有機肥+EM 各處理的氣孔導度均高于對照(只施化肥)和對應單獨有機肥處理,除羊糞+EM處理外均達到顯著水平,氣孔導度較對照提高了1.66%～13.63%,牛糞、豬糞和雞糞3種有機肥+EM 處理的氣孔導度較其單獨施用有機肥分別提高12.42%、6.18%、和10.89%。

有機肥+EM 各處理的胞間CO2濃度均高于對照(只施化肥)和對應單獨有機肥處理,且達到顯著水平,胞間CO2濃度較對照提高9.14%～24.22%,牛糞、豬糞、羊糞和雞糞4種有機肥+EM處理的胞間CO2濃度較單獨施有機肥分別提高18.93%、12.38%、7.67%和16.32%。 單獨有機肥4個處理較對照提高1.36%～24.22%,除羊糞外差異均達到顯著水平。 結果表明,有機肥+EM 菌能夠有效提高花生的光合特性,單獨施用有機肥對花生光合特性則影響不大。

2.2 有機肥+EM 菌對花生葉綠素含量的影響

圖2所示,EM 菌處理有機肥使花生葉片葉綠素含量顯著升高,有機肥+EM 菌4個處理的葉綠素平均含量較對照提高8.95%,牛糞、豬糞、羊糞和雞糞4種有機肥+EM 處理的葉片葉綠素含量較其單獨施有機肥分別提高11.84%、4.56%、4.65%和9.74%,且均達到顯著水平。 說明EM菌處理有機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。

圖2 有機肥+EM 菌對花生葉片SPAD 值的影響Fig.2 Effect of manure+EM bacteria on SPAD value of peanut leaves

2.3 有機肥+EM 菌對土壤養(yǎng)分含量的影響

表2可知,在土壤有機質方面,有機肥+EM菌處理較對照提高18.13%～52.34%,均達顯著水平。 牛糞、豬糞、羊糞和雞糞4種有機肥+EM 處理的土壤有機質含量較其單獨施有機肥處理提高15.94%～36.01%,且均達顯著水平。 單獨施有機肥處理堿解氮含量較對照(只施化肥)提高7.63%～41.34%,除羊糞+EM 均達顯著水平,有機肥+EM 菌處理較對照和單獨施有機肥的堿解氮含量分別提高47.29%～74.92%和22.12%～38.41%,且均達顯著水平。 有機肥+EM 菌處理速效磷含量較對照提高1.49%～58.91%,除羊糞外均達顯著水平,牛糞、豬糞和雞糞3種有機肥+EM 處理的土壤速效磷含量較其單獨施有機肥分別提高45.68%、24.37%和37.49%,且均達顯著水平。 在速效鉀方面,只有牛糞+EM 和雞糞+EM 處理有顯著提高,分別較對照提高了5.31%和4.59%。說明施用有機肥+EM 菌配施減量化肥能夠提高土壤有機質、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 有機肥+EM 菌對土壤酶活性的影響Fig.3 Effect of manure + EM bacteria on soil enzyme activity

2.4 有機肥+EM 菌對土壤酶活性的影響

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

有機肥+EM 菌處理的土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性分別較對照提高23.39%～68.23%、12.73%～40.00%和46.43%～123.21%,差異均達顯著水平。4種有機肥+EM 處理的土壤蔗糖酶和磷酸酶活性較其單獨施用有機肥均有所提高,且均達到顯著水平。 而土壤脲酶活性僅有牛糞、羊糞和雞糞3種有機肥+EM 處理較其單獨施用有機肥顯著升高。 表明,有機肥+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 有機肥+EM 菌對花生產量及產量構成因素的影響

表3可知,單獨施有機肥處理較對照(只施化肥)平均增產2.37%,其中豬糞和雞糞達到顯著水平,有機肥+EM 菌處理較對照平均增產15.10%,均達顯著水平。 有機肥+EM 菌處理單株結果數較對照平均提高9.91%,除羊糞+EM 外均達到顯著水平。 有機肥+EM 菌處理在百果質量、百仁質量、出仁率等方面,均無明顯提高。 說明,使用EM 菌處理有機肥配施減量化肥通過有效提高單株結果數來提高花生產量。

表3 不同處理的產量和產量構成因素Table 3 Yield and yield components of peanut under different treatments

3 結論與討論

花生作為我國重要的油料作物和經濟作物,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)分失調及病蟲害加重[13],農民追求通過增施化肥和農藥來彌補減產,但是增產效果和土壤質量越來越差。 研究表明,在花生栽培過程中,適量施用有機肥或有機肥無機肥配施,能夠有效改善土壤理化性質,有效調節(jié)土壤氮磷鉀的養(yǎng)分含量,提高土壤微生物數量和活性,從而達到花生增產和減施化肥農藥的目的[14-17]。 EM菌的添加能夠在有機肥腐熟過程中加快分解轉化,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,這與本試驗結果一致。

土壤的養(yǎng)分含量和微生物活性與作物產量息息相關,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量和土壤微生物活動,從而提高土壤中有機質和速效養(yǎng)分含量。 本試驗中有機肥+EM 菌能有效提高土壤有機質、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量和活性,有效促進了有機肥和土壤中有機物分解轉化過程,并且產生和積累抗生物質,抑制病原菌生長,從而提高花生產量。

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