化肥减量配施腐植酸生物肥对土壤特性及芸豆生长的影响

东北黑土区是我国最大的商品粮储备基地,但开垦时间的延长和长期单施化肥使土壤质量不断恶化,土地生产力下降,化肥对粮食产量的贡献率逐年降低。因此,开发有效的“用养结合”模式成为东北黑土区农业生产中亟待解决的瓶颈问题。本研究以芸豆为研究对象,进行两年田间试验,以试验地区常规化肥施肥量(CF)为对照,在氮磷钾素配比不变的情况下化肥总量减少20%(RF),以及化肥减量同时施用腐植酸生物肥45.0 kg·hm~(-2)(RFH1)、67.5 kg·hm~(-2)(RFH2)、90.0 kg·hm~(-2)(RFH3)、112.5 kg·hm~(-2)(RFH4),共6个处理,研究化肥减量配施腐植酸生物肥对土壤理化特性,以及植株养分吸收、碳氮代谢、抗氧化特性和产量构成的影响,以明Enfermedad de Monge确玉米-豆科作物轮作制度下,腐植酸生物肥对退化黑土区的修复效果及豆科作物生长的影响,为我国黑土区耕地保护利用提供参考。研究结果表明:1.化肥减量配施腐植酸生物肥能降低土壤容重,同时促使土壤水稳性大团聚体生成,增加直径5~2mm和2~1mm的土壤大团聚体比例,改善土壤物理结构。2021年和2022年试验中RFH1、RFH2处理的土壤团聚体平均重量直径较CF处理显著增加26.0%和12.3%、17.6%和10.6%,土壤容重达到1.45 g·cm~(-3)和1.38 g·cm~(-3)、1.45 g·cm~(-3)和1.37 g·cm~(-3)。2.化肥减量配施腐植酸生物肥增加了真菌子囊菌门(Ascomycota)和细菌变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度,促进了土壤真菌和细菌多样性的提高。化肥减量配施腐植酸生物肥在一定程度上提高了土壤酶活性,尤其在营养生长期效果显著。配施腐植酸生物肥处理的土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶和蛋白酶活性较CF处理分别提高了11.8%~34.6%、10.1%~48.4%、10.4%~14.7%和13.7%~35.2%。3.化肥减量配施腐植酸生物肥在一定程度上增加了土壤的养分供应,但随着腐植酸生物肥用量的增加增幅效应降低,其中,2021年RFselleckchem LY2835219H2处理的土壤碱解氮和有效磷的含量较CF处理分别显著增加了10.1%~15.8%和12.7%~25.3%;2022年RFH2处理的土壤碱解氮含量较CF处理显著增加15.1%~21.1%。4.化肥减量配施腐植酸生物肥增加了植株中氮、磷、钾的积累,维持植株不低于常规化肥施用量的养分吸收能力。2021年和2022年RFH2处理的植株氮含量较CF处理分别显著增加了10.6%~18.9%和9.3%~11.8%,磷含量增加了16.0%~26.6%和11.5%~16.8%,钾含量增加了13.8%~21.1%和15.5%~19.7%。5.化肥减量配施腐植酸生物肥在加强植株碳、氮代谢的同时,对光合碳代谢的影响更显著,植株碳氮比增加。随着腐植酸生物肥用量的增加,植株代谢活性呈抛物线型,峰值出现在RFH3处理,两年的试验中叶片的可溶性糖和可溶性蛋白质含量较CF处理分别显著增加了selleck抑制剂11.5%~49.0%和13.0%~26.7%;植株的碳氮比由1.08~2.61增加到1.31~3.07。6.腐植酸生物肥通过诱导植株超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的增强,降低了活性氧的积累,增强了过氧化物清除酶系及抗坏血酸-谷胱甘肽循环活性,进而加强了对H_2O_2的清除能力。2021年和2022年RFH2处理的丙二醛含量较CF处理分别显著降低了13.1%~40.7%和20.2%~37.5%,超氧阴离子自由基含量较CF处理显著降低了15.7%~32.9%和14.2%~25.3%。7.化肥减量配施腐植酸生物肥促进了芸豆植株的生长和产量形成。RFH2处理子粒产量在2021年和2022年试验中均最高,并且较RF处理分别显著增加了32.8%和52.4%,较CF处理分别显著增加了24.7%和21.5%。腐植酸生物肥能改善土壤物理性状、活化土壤养分,促进芸豆生长和养分吸收,增强植株抗逆性和碳氮代谢活性,进而降低了化肥减量施用的不利影响,提高群体保苗数量和单株产量形成能力。综合分析,在常规化肥施用量减少20%配施67.5 kg·hm~(-2)腐植酸生物肥(RFH2)的处理可获得较好的效果。