不同修复材料对设施土壤理化性状及酶活性的影响

摘    要：为研究不同修复材料对设施土壤的修复效果，设置有机肥（T1）、玉米秸秆段（T2）、玉米秸秆段+微生物菌剂（T3）3种不同修复材料和不施加修复物（CK），先在非种植状态下修复30 d，然后定植黄瓜，持续修复至拉秧，测定其对设施土壤理化性状和酶活性的影响。结果表明，不同修复材料对设施土壤理化性状及酶活性均有影响。修复30 d，T1处理的土壤pH和EC值较对照显著降低，土壤有机质、速效氮、有效磷、脲酶、碱性磷酸酶和蛋白酶含量显著增加。修复115 d，T3处理的土壤pH和EC值显著降低，0～10 cm土壤有机质、速效氮和速效钾含量分别较对照增加17.42%、41.13%和46.69%，10～20 cm土壤有机质、速效氮和速效钾含量分别较对照增加35.61%、48.82%和69.16%，显著增加了土壤过氧化氢酶、淀粉酶和蔗糖酶活性。综合各项指标，修复期内，3种材料对设施土壤的修复效果表现为T3>T1>T2。

关键词：黄瓜;有机肥;秸秆;微生物菌剂;土壤理化性状;土壤酶活性

中图分类号：S642.2+S506 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）06-041-09

Restoration materials affect soil physical and chemical properties and enzyme activities under protected cultivation

JIA Hui LI Lei WANG Yong YUN Xingfu

（1. College of Horticulture and Plant Protection， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot 010018， Inner Mongolia， China; 2. Manzhouli Russian Vocational College， Manzhouli 021400， Inner Mongolia， China; 3. Inner Mongolia Academy of Agriculture and Animal Husbandry， Hohhot 010010， Inner Mongolia， China）

Abstract： In order to study the effect of different remediation materials on greenhouse soil， three different remediation materials， namely organic fertilizer （T1）， corn stalk segment （T2）， corn stalk segment + microbial agent （T3） and no remediation （CK）， were set up in this experiment. First， they were remediated for 30 days in the non-planting state， then cucumber was planted in the field， and the effects on physical and chemical characteristic and enzyme activities of greenhouse soil were measured. The results showed that the physical and chemical characteristic and enzyme activities of the soil were affected by different restoration materials. After 30 days of restoration， T1 treatment significantly decreased soil pH and EC values， and significantly increased soil organic matter， available nitrogen， available phosphorus， urease， alkaline phosphatase and protease contents. After 115 days of remediation， T3 treatment significantly reduced soil pH and EC values. Soil organic matter， available nitrogen and available potassium in 0-10 cm increased by 17.42%， 41.13% and 46.69% respectively compared with the control， and soil organic matter， available nitrogen and available potassium in 10-20 cm increased by 35.61%， 48.82% and 69.16% respectively， which was significant. According to the comprehensive indexes， the restoration effect of facility soil was T3 > T1 > T2 during the restoration period.

Key words： Cucumber; Organic fertilizer; Straw; Microbial agent; Soil physical and chemical properties; Soil enzyme activity

设施农业是利用先进技术来装备农业进行农作物高效生产的现代农业生产方式，作为全球最重要的农业生产方式之一，它在很大程度上解决了部分人地矛盾问题，属于劳动密集型产业[1]。设施农业对水、土地及自然资源的高利用率，可以改善我国耕地和水资源匮乏的状况[2]。推动发展设施农业，可以有效调节农业的产业结构、转化农业的发展方式。近年来，我国的设施蔬菜产业发展迅速。有研究表明，我国的设施农业面积位居世界第一，以蔬菜生产为主[3-4]，塑料大棚是一种广泛应用于茄果类蔬菜种植的设施农业生产方式。为提高经济效益，设施蔬菜高度集约化种植，施肥量大，复种指数高，常年连作，改变了设施土壤理化性状，导致作物产量和品质下降[5]。

随着农业种植理念的全面更新，设施土壤修复成为近年来人们重点关注的问题[6]。设施土壤修复技术是通过合理配施有机肥、各类植物秸秆及生物菌肥，改良和修复设施土壤，减轻土地污染，优化农产品品质，提高农产品产量[7]。玉米秸秆和禽畜粪便等土壤修复材料价格低廉、易于获取，而且合理施用能有效修复设施土壤理化性状，增加土壤养分，从而提高设施土壤的生产力[8]。

关于用有机肥和作物秸秆修复设施土壤的研究已有报道，但其研究方法均是施加修复物后立即播种或定植[9-11]。而施加修复物先在非种植状态下修复30 d，然后定植作物，持续修复至拉秧，比较其土壤理化性状及酶活性的研究尚未见报道。笔者对比不同修复材料对设施土壤的理化性状和酶活性的影响，筛选出修复效果显著的设施土壤修复材料，以期为有效修复设施土壤提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 修复材料 充分腐熟的有机肥（羊粪，内含有机质≥45%，N+P₂O₅+K₂O≥3.8%），购于呼和浩特市赛罕区金河镇;玉米秸秆段[3～5 cm，有机碳≥40%，全氮含量（w，后同）9.51 g·kg^-1，全钾含量17.64 g·kg^-1，全磷含量1.05 g·kg^-1]，购于呼和浩特市赛罕区金河镇;微生物菌剂（菁贝，有效活菌数100亿个·g^-1，主要成分为芽孢杆菌群、放线菌群、酵素菌群和木霉菌），购于山东贝佳生物科技有限公司。

1.1.2 植物材料 津优35号黄瓜种子，由天津科润农业股份有限公司培育。在内蒙古农业大学教学科研试验基地的温室内穴盘（32孔）育苗，培育27 d后作为试验用黄瓜秧苗。

1.2 方法

本试验设置有机肥修复（T1）、玉米秸秆段修复（T2）、玉米秸秆段+微生物菌剂修复（T3）和不施加修复物（CK）4个处理，施加修复物深翻修复30 d后定植黄瓜秧苗，4次重复，小区面积为11.25 m²，随机区组排列。黄瓜株距40 cm，行距60 cm，小区株数为40株。测定开始修复前到修复115 d（拉秧时）的土壤理化性状和土壤酶活性。

2020年5月31日将充分腐熟的有机肥（羊粪，8 kg·m^-2）、玉米秸秆段（6 kg·m^-2）、玉米秸秆段+微生物菌剂（6 kg·m^-2+6 g·m^-2）平铺在前茬为黄瓜的内蒙古农业大学教学科研试验基地的塑料大棚试验地上，用旋耕机进行旋耕（包括CK），旋耕深度20 cm，各处理等量灌溉（相同管道相同时间灌水）;先在非种植状态下修复30 d，于2020年7月1日在试验地上定植育好的黄瓜秧苗，继续修复，直至2020年9月19日拉秧。所有田间管理一致。

修复前取土样测定试验地概况;定植前（非种植状态下修复30 d）到拉秧后（修复115 d）期间每隔30 d对各处理及对照进行土壤取样，采用五点取样法，用土钻取0～10 cm和10～20 cm土层土样，各处理及对照不同土层土样分别充分混合均匀，用自封袋带回实验室，将土样薄薄的平铺于样品盘上，在室内自然风干，避免暴晒，风干后测定土壤的理化性状和酶活性。

1.3 指标测定

1.3.1 土壤理化性状指标 使用雷磁pHS-3C型pH计测定土壤pH，水土体积比为5∶1，振荡60 min之后，取出并立即测量pH值[12]。使用ST300C便携式电导率仪测定土壤EC值，以水土体积比5∶1在土样中加入去离子水，振荡30 min，静置30 min，将上清液过滤后，测定土壤提取液电导率[13]。用烘干法测定[14]土壤含水量，土壤含水量/%=（原土质量-烘干土质量）/烘干土质量×100。采用KCr2O7容量法-外加热法测定土壤有机质含量;采用扩散吸收法测定土壤速效氮含量;采用NH4OAc 浸提-火焰光度法测定土壤速效钾含量;采用NaHCO3 浸提-钼锑抗比色法测定土壤有效磷含量。

1.3.2 土壤酶活性指标 采用紫外分光光度法测定土壤过氧化氢酶活性;采用靛酚蓝比色法测定土壤脲酶活性;采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定土壤淀粉酶活性;采用磷酸苯二钠比色法测定土壤碱性磷酸酶活性;采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定土壤蔗糖酶活性;采用茚三酮比色法测定土壤蛋白酶活性;土壤葡聚糖酶活性测定参照关松荫[15]《土壤酶及其研究法》。

1.4 数据分析

采用Excel 2017进行数据处理，采用Duncan’s新复极差法进行显著性检验，在WPS 2019软件中绘制图。

2 结果与分析

2.1 不同修复材料对设施土壤理化性状的影响

2.1.1 设施土壤pH的变化 由图1可以看出，修复0～115 d，各处理0～10 cm、10～20 cm的土壤pH值均呈先下降后上升趋势。修复30～115 d，T1和T3处理土壤pH值始终低于对照。修复30 d，T1处理0～10 cm、10～20 cm的土壤pH值均与对照差异显著，分别较对照下降3.03%和1.59%，且低于其他处理。修复115 d，T3处理0～10 cm、10～20 cm的土壤pH值均显著低于对照及其他处理，分别较对照下降1.19%和1.18%，且随着土壤深度增加土壤pH值增大。