王廣印 郭衛(wèi)麗 王勝楠 陳碧華

摘要：通過大田試驗，探討玉米秸稈、生物菌肥（EM）、土壤調(diào)理劑及其配施處理對日光溫室越冬茬番茄土壤鹽和重金屬含量的影響。結(jié)果表明，玉米秸稈、生物菌肥和土壤調(diào)理劑及其配施處理均可使土壤水溶性鹽含量下降，尤其是玉米秸稈+土壤調(diào)理劑配施處理與對照相比降低24.39%。各試驗處理對Na+含量幾乎無影響，可使Ca2+、Mg2+和K+濃度降低，尤其是EM處理顯著降低Ca2+濃度，而玉米秸稈、玉米秸稈+土壤調(diào)理劑和玉米秸稈+EM+土壤調(diào)理劑處理顯著降低Mg2+和K+濃度。各試驗處理對土壤中重金屬Mn、Ni和Cr影響不大，處理間無顯著差異；但玉米秸稈處理顯著降低Pb含量，玉米秸稈處理及玉米秸稈+EM+土壤調(diào)理劑配施處理顯著降低Zn、Cd和Cu的含量。日光溫室施用雞糞，除Pb外，Zn、Mn、Cr、Ni、Cd含量均較高，是日光溫室土壤重金屬污染的主要來源之一。

關(guān)鍵詞：玉米秸稈；生物菌肥；土壤調(diào)理劑；越冬茬番茄；土壤含鹽量；重金屬

中圖分類號：S151.9+3；X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）06-0055-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.06.012

Abstract： The influence of corn straw，bio-bacterial fertilizer（EM） and soil conditioner on soil salt and heavy metals contents were studied in over-winter tomato of the solar greenhouse using a field experiment. The results showed that soil water soluble salt content in all treatments occurred decreased，especially the corn straw+soil conditioner treatment decreased 24.39% compared with the control. All treatments had almost no effect on the content of Na+ and made the contents of Ca2+，Mg2+ and K+ decreased，respectively. Especially the EM treatment significantly decreased the concentration of Ca2+，while three treatments （corn straw，corn straw+soil conditioner and corn straw+EM+soil conditioner） significantly reduced the concentrations of Ca2+，Mg2+ and K+，respectively. All treatments had little effect on heavy metals of Mn，Ni and Cr contents in soil，and shown no significant difference between treatments； While corn straw significantly reduced Pb content，two treatments（corn straw and corn straw+EM+soil conditioner） significantly decreased the contents of Zn，Cd and Cu. The application of chicken manure caused Zn，Mn，Cr，Ni，Cd contents higher except for Pb， respectively，which was one of the main sources of heavy metal soil pollution in solar greenhouse.

Key words： corn straw； bio-bacterial fertilizer； soil conditioner； over-winter tomato； soil salt content； heavy metals

設(shè)施栽培已成為中國蔬菜生產(chǎn)的重要方式，栽培面積逐年增加，其在提高蔬菜產(chǎn)量和效益，滿足市場需求方面發(fā)揮了巨大作用。但設(shè)施栽培連作障礙造成的蔬菜減產(chǎn)和效益下降問題已成為目前設(shè)施蔬菜栽培的重大問題[1-4]，制約著設(shè)施蔬菜的可持續(xù)發(fā)展。設(shè)施蔬菜土壤鹽漬化、酸化、板結(jié)、重金屬污染和土傳病害等是最常見的連作障礙問題[5-7]。

玉米秸稈中含有較多營養(yǎng)物質(zhì)，其分解過程中會緩慢向土壤釋放礦物質(zhì)和有機質(zhì)，增加土壤養(yǎng)分及土壤微生物數(shù)量，土壤質(zhì)量得到明顯改善。國內(nèi)學(xué)者在秸稈覆蓋[8，9]、秸稈還田[10，11]、秸稈有機肥改良鹽漬化[12，13]、秸稈與化肥配施[13，14]、秸稈與有機肥配施[15-17]、秸稈和氮肥及有機肥配施[18，19]等方面都有不少研究。李尚科等[17]研究不同有機肥用量及秸稈用量對設(shè)施栽培次生鹽漬化土壤的修復(fù)效果，表明有機肥和秸稈的5個處理均能顯著降低土壤可溶性鹽分，有效改良次生鹽漬化土壤。

生物菌肥是由多種微生物所組成的菌群，包括光合菌群、乳酸菌群、酵母菌群、革蘭氏陰性放線菌群和發(fā)酵系的絲狀菌群等，各類微生物都發(fā)揮著重要作用[20]。生物菌肥改良鹽堿[21]、生物菌肥與無機肥配施[22]等已有報道。馬國輝等[23]研究發(fā)現(xiàn)，施用生物菌肥能明顯降低Pb、Cd、Hg、As及Cr在稻谷中的含量。

土壤調(diào)理劑是指加入土壤中用于改善土壤的物理、化學(xué)、生物性狀的物料，用于改良土壤結(jié)構(gòu)、降低土壤鹽堿危害、調(diào)節(jié)土壤酸堿度、改善土壤水分狀況或修復(fù)污染土壤等[24，25]。前人在土壤調(diào)理劑方面研究較多[26-29]，各種土壤調(diào)理劑的功效已經(jīng)被證明[30，31]，在調(diào)理劑與氮磷鉀配施[32]、調(diào)理劑與有機肥配施[33]、調(diào)理劑與生物有機肥混合施用[34]、調(diào)理劑與微生物功能菌配施[35]等方面也有相關(guān)研究。靳輝勇等[36]通過田間試驗發(fā)現(xiàn)，硅酸鹽土壤調(diào)理劑可以明顯增加土壤pH，有效降低了土壤Cd活性及紅菜薹、小白菜、雪里蕻和萵筍4種蔬菜對Cd的累積量。

綜上所述，秸稈、生物菌肥和土壤調(diào)理劑單施或兩種配施，或與化肥、有機肥等配施的報道較多，但這3種肥料的配施對日光溫室越冬茬番茄土壤鹽和重金屬影響方面的研究較少。因此，本研究通過大田試驗，研究玉米秸稈、土壤調(diào)理劑和生物菌肥及其配施對日光溫室越冬茬番茄土壤鹽和土壤重金屬含量的影響，旨在為優(yōu)化設(shè)施蔬菜連作障礙緩解技術(shù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

番茄品種為金棚8號，由西安金鵬種苗有限公司生產(chǎn)。玉米秸稈由當(dāng)?shù)剞r(nóng)民提供。生物菌肥（簡稱EM）為液體型，有效活菌數(shù)≥2.0億個/mL，由山西省臨汾市堯都區(qū)汾河氨基酸廠生產(chǎn)。土壤調(diào)理劑（中微量元素甚高，其中含有豐富的硅、鈣、鎂、亞鐵、錳等二價陽離子）由陜西賽眾生物科技有限公司生產(chǎn)。雞糞，施用前腐熟3個月，由當(dāng)?shù)啬仇B(yǎng)雞場提供。

1.2 方法

試驗在衛(wèi)輝市某高效農(nóng)業(yè)示范園日光溫室內(nèi)進(jìn)行。該溫室番茄連作達(dá)19年，有機肥以雞糞為主。番茄于2015年10月4日穴盤育苗，2015年11月12日定植，采用雙行栽培，株行距為34 cm×65 cm；每小區(qū)（畦）面積7.56 m2，每小區(qū)（畦）栽植36株。

田間試驗共設(shè)6個處理：T1，玉米秸稈；T2，土壤調(diào)理劑；T3，EM；T4，玉米秸稈+土壤調(diào)理劑；T5，玉米秸稈+EM+土壤調(diào)理劑；T6，對照（只施底肥和追肥）。每個處理設(shè)3次重復(fù)，各處理在田間采用隨機區(qū)組排列，并設(shè)有保護(hù)行。溫室底肥施腐熟雞糞（濕）（至少腐熟3個月）105 000 kg/hm2。土壤調(diào)理劑于定植前普施入處理區(qū)土壤，淺翻土壤10 cm拌勻，用量3 000 kg/hm2。當(dāng)年新玉米秸稈用粉碎機鍘成3 cm長段后，混施入處理區(qū)0～20 cm的土層中，用量7 500 kg/hm2。EM分別于番茄定植后、始花期、結(jié)果期順?biāo)疀_施到各處理區(qū)溝內(nèi)，每次用量為60 030 mg/hm2。生長期其他追肥均按照溫室越冬茬番茄常規(guī)管理進(jìn)行。當(dāng)植株高30 cm時吊蔓，結(jié)6層果打頂。

雞糞于施肥前取樣，樣品預(yù)處理后用Optima 2100DV電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜儀（美國Perkin Elmer公司）測定重金屬含量[37]。

2016年3月27日，采收各處理區(qū)番茄第二層果實時，采取土壤樣品，測定土壤中鹽離子和重金屬的含量。取樣采用“S”形多點（20點）混合法，在耕層（0～20 cm）取土樣，每個點土樣充分混合后按照四分法留取1 kg左右，裝入聚乙烯塑料袋，標(biāo)記密封，帶回實驗室置于室內(nèi)通風(fēng)陰涼處風(fēng)干，用瑪瑙研缽研磨后依次過直徑2 mm和1 mm土壤篩，分別保存于聚乙烯袋中，用于各項化學(xué)指標(biāo)的測定[38]。

土壤樣品預(yù)處理后，用Optima 2100DV電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜儀（美國Perkin Elmer公司）測定土壤鹽離子和重金屬含量[37]。土壤水溶性鹽總量用電導(dǎo)法進(jìn)行測定，然后用標(biāo)準(zhǔn)曲線法計算土壤全鹽量[38]。

1.3 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用Excel和SPSS軟件，方差分析采用鄧肯氏新復(fù)極差法（DMRT）。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米秸稈、生物菌肥和土壤調(diào)理劑對土壤水溶性鹽含量的影響

由圖1可以看出，與對照相比，各處理的土壤水溶性鹽含量均有所下降，其中“玉米秸稈+土壤調(diào)理劑”配施處理降低了24.39%，且顯著低于對照及其他處理。此外，不論是對照區(qū)還是各處理區(qū)，該溫室土壤都屬于重鹽漬化土壤。

2.2 玉米秸稈、生物菌肥和土壤調(diào)理劑處理對日光溫室土壤鹽陽離子含量的影響

由表1可以看出，與對照相比，各處理對Na+含量均無顯著影響；對于Ca2+，各處理均降低了Ca2+含量，但只有EM處理顯著降低了Ca2+含量；對于K+，各處理均降低了K+含量，但玉米秸稈和玉米秸稈+土壤調(diào)理劑及玉米秸稈+EM+土壤調(diào)理劑3個處理均顯著降低K+含量；對于Mg2+，除EM處理與對照相比含量降低未達(dá)顯著差異外，其余各處理均顯著降低了Mg2+含量。

2.3 玉米秸稈、生物菌肥和土壤調(diào)理劑處理對日光溫室土壤重金屬含量的影響

從表2可以看出，各處理對不同重金屬元素的影響各異。就Zn而言，玉米秸稈及玉米秸稈+EM+土壤調(diào)理劑配施處理顯著降低土壤的Zn含量；就Mn、Ni、Cr而言，各處理均無顯著差異，甚至Cr含量還稍有增加；對于Pb，以玉米秸稈處理降低最為顯著，而其他處理則無明顯效果，甚至還增加了土壤Pb含量；對于Cd，以玉米秸稈和玉米秸稈+EM+土壤調(diào)理劑配施處理顯著降低土壤Cd含量；對于Cu，則是玉米秸稈和玉米秸稈+EM+土壤調(diào)理劑配施處理顯著降低土壤Cu含量。

由表2、表3可見，該試驗溫室除Cd外，土壤重金屬含量均超過新鄉(xiāng)市土壤背景值。同時，土壤重金屬含量Cd遠(yuǎn)超出溫室環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值。

由表3可見，該溫室施用雞糞中除Pb外，Zn、Mn、Ni、Cd、Cr含量均較高，都超出有機肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是土壤重金屬污染的主要來源之一。

3 小結(jié)與討論

3.1 玉米秸稈、生物菌肥和土壤調(diào)理劑施用可降低土壤水溶性鹽含量

日光溫室施用土壤調(diào)理劑可使總堿度、堿化度和全鹽含量下降[30，35，39]。唐玉清等[35]采用土壤調(diào)理劑與微生物功能菌配合施用進(jìn)行修復(fù)土壤的試驗，表明總鹽下降48.9%，土壤pH下降5.49%。王婧等[22]通過大田試驗，研究了不同微生物菌肥產(chǎn)品對鹽漬土壤微生物、土壤含鹽量及食葵產(chǎn)量的影響，表明施用不同產(chǎn)品可降低0～40 cm土層鹽分含量，單施生物菌肥對土壤微生態(tài)系統(tǒng)的作用效果較優(yōu)，但其增產(chǎn)、抑鹽效果均不如生物菌肥配施無機肥處理，不能完全代替化肥產(chǎn)品。本試驗表明，試驗地土壤達(dá)嚴(yán)重鹽漬化程度，各試驗處理均可使土壤水溶性鹽含量有所下降，尤其是玉米秸稈+土壤調(diào)理劑配施處理與對照相比降低了24.39%。

土壤調(diào)理劑使鹽堿土壤中水溶性鹽分降低，主要是由于改良物質(zhì)使鹽堿土壤中的陽離子Na+被Ca2+、Mg2+等離子置換，降低鹽堿土的鹽含量，改善了鹽堿土的理化性質(zhì)，促進(jìn)作物生長[40]。

3.2 玉米秸稈、生物菌肥和土壤調(diào)理劑施用對土壤鹽陽離子濃度的降低作用

張永宏等[41]試驗結(jié)果表明，施用土壤調(diào)理劑后，使土壤Na+有不同程度的降低，既有利于Na+的淋洗，又增加了Ca2+、Mg2+的含量。姜晶晶等[42]研究鈣肥型土壤調(diào)理劑，表明田間增施鈣肥型土壤調(diào)理劑后，土壤交換性Ca2+含量增加34.0%，明顯改善設(shè)施土壤的理化性狀。本試驗表明，各處理對Na+含量幾乎無影響，而可使Ca2+、Mg2+、K+濃度降低，尤其是EM處理降低Ca2+的作用顯著，而玉米秸稈、玉米秸稈+土壤調(diào)理劑與玉米秸稈+EM+土壤調(diào)理劑處理降低Mg2+和K+的作用顯著。

3.3 玉米秸稈、生物菌肥和土壤調(diào)理劑施用對土壤不同重金屬的影響

土壤調(diào)理劑具有修復(fù)重金屬污染土壤的功能[25，39，43，44]。土壤施用調(diào)理劑通過離子間的交換、吸附、沉淀等有鈍化重金屬的作用[39]。某些調(diào)理劑可以改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，降低其在土壤中的生物有效性，緩解其威脅[45]。周華[44]以熟石灰、鈣鎂磷肥和檸檬酸等作為土壤改良劑，改良重金屬鎘、鉛污染的菜園土，結(jié)果顯示幾種改良劑均可有效降低重金屬對供試作物生長的影響。本試驗結(jié)果表明，試驗溫室除Cd外，土壤重金屬含量均超過新鄉(xiāng)市土壤背景值。但各處理對不同重金屬元素的影響各異，對土壤中的Mn、Ni和Cr影響不大，處理間無顯著差異。而玉米秸稈處理降低Pb的作用顯著，玉米秸稈和玉米秸稈+EM+土壤調(diào)理劑配施處理顯著降低了Zn、Cd和Cu的含量。可見，在肥料配施中，應(yīng)根據(jù)肥料與土壤重金屬的分布情況，采取單一施用或配施秸稈、生物菌肥和土壤調(diào)理劑的措施。

增施有機肥料對土壤有較好的改良效果，能提高養(yǎng)分含量和土壤有機質(zhì)，改進(jìn)土壤膠體性質(zhì)，從而提高土壤膠體對重金屬和農(nóng)藥的吸附能力[46]。

3.4 控制雞糞的施用

重金屬通過大氣沉降、污泥農(nóng)用、污水灌溉、化肥和農(nóng)藥的施用等途徑進(jìn)入農(nóng)田并在土壤中積累，具有很大的生態(tài)和健康風(fēng)險，受到廣泛關(guān)注[47]。由于化肥、農(nóng)藥和有機肥的過量施用，日光溫室土壤同樣存在嚴(yán)重的重金屬累積問題，且土壤多為Cd、Cr、Cu和Pb的累積[48]。本試驗結(jié)果表明，施用雞糞中除Ni、Cd、Pb外，Zn、Mn、Cr含量均較高，是土壤重金屬污染的主要來源之一。除Pb外，其他各重金屬含量都超出國家有機肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。雖然玉米秸稈、生物菌肥、土壤調(diào)理劑及其配施等可降低或顯著降低一些重金屬含量，但控制雞糞的長期施入及施用量，改變有機肥的施用結(jié)構(gòu)，配合玉米秸稈、生物菌肥、土壤調(diào)理劑及其混合肥的施用，是控制當(dāng)?shù)厝展鉁厥彝寥乐亟饘俪瑯?biāo)的重要選擇。

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