0 引言
辽西半干旱区年降水量仅为450～550 mm，风蚀强烈，水土流失严重，土壤养分贫瘠，土地退化严重，生态环境脆弱
[1]。该地区脆弱的生态环境和土地退化成为制约当地农业经济发展的关键因素。液体肥滴灌结合免耕秸秆覆盖技术, 能有效减少地表径流和土壤板结，增强土壤水肥分布均匀性，同时减少土壤水分蒸发，缓解雨水对地表的冲刷，能够保温促根，改善土壤健康状况，解决该地区干旱和土壤养分贫瘠问题
[2]。常规滴灌肥多为化肥，易引起土壤板结，且价格较高，因此需要开发滴灌液体有机肥。古龙酸母液是一种成本较低且有较大增产作用的液体有机肥，可以进行滴灌试验。
古龙酸母液（RAE）和巨大芽孢杆菌（CBS）是维生素C发酵过程中产生的两种副产物。RAE是一种深棕色黏性废液，主要成分包括2-酮基-L-古龙酸（2KGA）、草酸、甲酸、乙酸等一系列小分子有机酸
[3-4]。研究表明，由于RAE具有较低的酸性和富含小分子碳源的特性，可作为盐碱土改良剂，有效降低土壤pH值
[5]，增加有机碳和有效磷含量
[6]。此外，RAE在新疆旱区牧草地
[7]、矿山废弃地
[8]也得到了应用，效果良好。CBS中含有巨大芽孢杆菌残体。研究发现，将RAE与CBS混合使用可以显著提高作物产量，同时对土壤肥力和细菌群落产生协同影响
[9]，这为提高农作物产量、改善土壤环境提供了新途径。
土壤养分主要由碳（C）、氮（N）和磷（P）组成。土壤C∶N∶P化学计量特征常被用于探索C、N和P元素之间的平衡和相互作用及生态系统养分循环，同时也是反应土壤养分限制状况的重要指标
[10]。其中，土壤碳氮比（C∶N）影响土壤中C和N的循环，还可以反映土壤中C和N养分矿化和固持能力是否平衡。土壤碳磷比（C∶P）可以衡量土壤固磷潜力，是预测养分限制的主要指标
[11-12]。开展土壤C∶N∶P化学计量特征研究对于农田土壤提升肥力、增加固碳、判断养分限制性元素等具有重要意义。
为探究RAE和CBS混用对辽西半干旱区土壤养分含量和化学计量比的影响，使用RAE和CBS混合液作为液体肥，通过滴灌技术进行施肥，试验田采用免耕秸秆覆盖，通过对土壤养分含量分析，评估液体肥在辽西半干旱区的应用潜力，为RAE和CBS在辽西半干旱区土壤改良和利用奠定基础。
1 材料与方法
（1）试验区概况
本研究的田间试验地点位于辽宁省阜新市阜新县马蹄营子镇。该区位于辽宁省西部（41°41'～42°56' N，121°01'～122°56'E），地处辽宁西北部内蒙古高原和辽河平原的过渡带
[13]，地势西高东低，平均海拔为238 m，属北温带半干旱季风大陆性气候，年均气温为7.6 ℃，年均降水量为493.5 mm。年内日照时数分配不均，夏季日照时数较多，占68.5%，春秋季干旱严重，年均蒸发量为1 847.6 mm。土壤类型为褐土，质地为砂壤土
[14]。
（2）试验设计
RAE和CBS均来自东北制药有限责任公司。在玉米种植前利用粉碎机将上一茬玉米秸秆粉碎后（长度小于10 cm）平铺于地表。
采用免耕播种机播种，基于玉米的不同生长时期，以浅埋滴灌追氮为对照，RAE和氮肥、RAE和CBS混合，选取施肥后1 d、3 d、5 d、7 d、14 d、21 d和30 d的土样，并对土壤质量和玉米产量进行分析测量。RAE与CBS按1∶2的质量比施用，设置5种试验方式，分别为CK（对照组）、LR组（低剂量RAE）、HR组（高剂量RAE）、LRB组（低剂量RAE+CBS）、HRB组（高剂量RAE+CBS），每组重复4次，共20个试验小区，每小区面积50 m2（10 m×5 m，含5垄）。
（3） 土壤采样和指标测定方法
选取7个施肥后时间段的土样。根周土取样在根系周围3 cm范围内选点，挖取0～15 cm深的土壤样品，随后将各点取出的土壤混合均匀，去除石块、根系等杂物，装入样品袋中。根际土取样则先挖出完整的植物根系，去除掉根系上多余石块，用刷子轻扫根系周围紧密附着的土壤，装入样品袋。两种土样均按指标检测要求风干和冷冻保存。
参照文献[
15]方法，对采集的土样测定土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）。试验采用油浴加热消煮-重铬酸钾法测定SOC，采用凯氏定氮法测定TN，采用酸溶钼锑抗混合比色法测定TP。
利用SPSS 22.0软件计算试验数据的平均值和标准差，并进行单因素方差分析。
2 结果与分析
2.1 维生素C发酵副产物施肥对土壤总养分的影响
（1） 对SOC质量比的影响
维生素C发酵副产物施肥对不同时期土壤有机碳（SOC）含量的影响见
图1、
图2。由
图1可以看出，随施肥后时间延长，各试验组根周土的SOC质量比变化规律不同。CK组中，SOC的质量比在施肥后7 d内持续降低，28 d、30 d与7 d时基本一致。施加RAE的R试验组的土壤SOC质量比总体呈现先降低后上升的趋势，7 d时最低，30 d末期恢复至初期水平。LRB组中，SOC质量比先降后升，末期保持稳定，7 d时最低。HRB组中，SOC质量比先升后平稳再降低。由
图2可见，对于根际土而言，CK组和RAE组中，SOC质量比均呈现持续降低的趋势，30 d时最低。LRB组中，SOC质量比先升后降，随后保持稳定。HRB组中，SOC质量比先持续上升，到30 d时出现大幅降低。
总体来看，30 d时，CK组中，根周土和根际土的SOC质量比均低于初始值。单施和混施肥料后30 d，根周土的SOC质量比有一定程度提升，表明RAE和CBS单施和混施均对根周土的固碳能力有一定影响。土壤SOC含量总体在7～14 d时最低，因此建议在该时期补充RAE等碳肥。
各试验组不同时期的SOC质量比平均值见
图3。
图3中，A/B表示根周/根际土在不同施肥处理间存在显著差异（
P<0.05），a/b表示相同施肥处理下根周与根际土壤间存在显著差异（
P<0.05），下文同。由
图3可见，R组和RB组的根周土和根际土SOC质量比均显著高于CK组，而R组和RB组之间无显著差异。与CK组相比，R组、RB组根周土的SOC质量比分别提高了16.31%、17.81%、20.1%、22.67%，根际土的SOC质量比分别提高了12.74%、17.47%、19.61%、20.77%。
（2） 对土壤TN质量比的影响
维生素C发酵副产物施肥对土壤TN质量比的影响见
图4、
图5。由
图4可见，施肥后CK组中，根周土的TN质量比先升后降，随后保持稳定，在3 d时至最高点，7 d时至最低点。R组中，TN质量比在试验前期下降平稳，而末期下降较快，随后保持稳定。RB组中，TN质量比先持续下降，末期上升，1 d时TN质量比最高，21 d时最低。由
图5可见，根际土CK组和R组变化规律一致，均先升后降，随后保持稳定。CK组中，3 d时TN质量比最高，7 d时TN质量比最低。LR组中，3 d时TN质量比最高，HR组中，7 d时TN质量比最高。RB组中，TN质量比先上升后下降再上升。LRB组中，3 d时TN质量比最高，HRB组中，5 d时TN质量比最高。
总体来看，CK组中，30 d时，根周土和根际土的TN质量比低于初始值。单施肥料试验组中，相比于初始值，30 d时的TN质量比大幅降低。高剂量混施试验中，30 d时的TN质量比接近于初始值，表明高剂量混施能够补偿玉米生长的氮消耗，具有平衡土壤和植物间氮素量效果。土壤TN质量比在14～21 d时最低，因此建议在该时期补充尿素等氮肥。
由
图6可以看出，与CK组相比，LR组根周土和根际土的TN质量比平均值略高，HR组、RB组根周土和根际土的TN质量比平均值较高。与CK组相比，R组、RB组根周土的TN质量比分别提高了2.5%、9.8%、11.17%、16.69%，根际土的TN质量比分别提高了4.6%、14.4%、11.3%、16.9%。显著性比较显示，R组和RB组的根周土和根际土TN质量比无显著差异，RB组和CK组的根周土TN质量比存在显著差异。
（3） 对土壤TP质量比的影响
维生素C发酵副产物施肥对根周土和根际土的影响见
图7、
图8。由
图7、
图8以看出，对于根周土而言，施肥后CK组、LR组和RB组的土壤TP质量比的趋势变化一致，均呈现先升后降后保持平稳，HR组的土壤TP质量比先升后降，随后明显上升。CK组的TP质量比在3 d时最高，LR组的TP质量比在5 d时最高，HR组的TP质量比在30 d时最高，RB组的TP质量比均在7 d时最高。对于根际土而言，施肥后CK组的TP质量比变化趋势不明显，相对平稳。R组和RB组的TP质量比趋势变化一致，均呈现先升后降，然后再上升的趋势。R组中，均在5 d时TP质量比最高，14 d时TP质量比最低；RB组中，TP质量比在21 d时最低。
总体来看，CK组中，30 d时，根周土和根际土的TP质量比与初始值基本持平。单施处理和低剂量混施处理的试验组中，30 d时，TP质量比均与初始值基本一致。仅有高剂量混施的试验组在30 d时的TP质量比与初始值相比有明显下降，表明高剂量混施能有效转化土壤中难溶性磷为可吸收利用的磷元素，具有良好的解磷效果。土壤TP质量比总体在21～30 d时最低，建议在该时期补充具有解磷效果的RAE和CBS混施肥。
由
图9可以看出，与CK组相比，R组根周土和根际土的TP质量比平均值略高，RB组根周土和根际土的TP质量比平均值较高。与CK组相比，R组、RB组的根周土TP质量比的平均值分别提高了0.2%、2.1%、8.8%、12.66%，根际土TP质量比的平均值分别提高了4.19%、4.14%、9.71%、15.85%。显著性比较可见，R组和CK组的根周土和根际土 的TP质量比无显著差异。对于根周土的TP质量比而言，RB组与R组和CK组存在显著差异，对于根际土的TP质量比而言，HRB组与CK组存在显著差异。
2.2 维生素C发酵副产物施肥对土壤化学计量比的影响
（1） 对土壤碳氮比的影响
不同试验组维生素C发酵副产物施肥对土壤碳氮比的影响见
图10。由
图10可以看出，与CK组相比，各试验组根周土和根际土碳氮比的均值均有所提高，HRB组显著提高，根周土提高了19.1%，根际土提高了16.48%。将根周土与根际土的碳氮比进行比较可见，各试验组中，根周土的碳氮比均显著高于根际土的碳氮比，分别提高了21.45%（CK组）、20.47%（LR组）、22.71%（HR组）、21.7%（LRB组）、24.23%（HRB组）。
（2） 对土壤碳磷比的影响
不同试验组维生素C发酵副产物施肥对土壤碳磷比的影响见
图11。由
图11可以看出，与CK组相比，各试验组根周土和根际土碳磷比的均值均有所提高，其中HRB组根周土和根际土碳磷比显著提高，根周土提高9.67%，根际土提高13.42%。比较根周土与根际土碳磷比可知，RB组、CK组和HR组中，根际土碳磷比显著高于根周土，分别提高1.8%（LRB组）、4.4%（HRB组）、0.97%（CK组）、1.7%（HR组）。
（3） 对土壤氮磷比的影响
不同试验组维生素C发酵副产物施肥对土壤氮磷比的影响见
图12。由
图12可以看出，与CK组相比， R组和HRB组根周土和根际土的碳磷比均有所下降。与CK组相比，HRB组、LR组的根际土和HR组的根周土、根际土土壤碳磷比显著降低，分别降低15%（HRB根际土）、15.1%（LR根际土）、13.7%（HR根际土）、3.77%（HR根周土）。
3 讨论
土壤C、N、P是土壤养分的重要组成部分，是植物生长的基础，对植物的发育、分布、演替起重要作用
[16]。研究表明，所有施加古龙酸母液（RAE）的玉米地土壤SOC质量比显著高于CK。原因有两方面：一方面RAE中含有丰富的小分子碳（低分子量有机酸）
[17]；另一方面，RAE中低分子有机酸能够激发土壤微生物增殖，土壤微生物死后残体中也能增加土壤SOC
[18-19]。相比于单施RAE组（R组），RB组对土壤SOC质量比并无提高作用，原因在于RB组中巨大芽孢杆菌菌渣（CBS）主要成分为蛋白渣，C质量比很少，对SOC质量比提升有限。CBS中丰富的蛋白渣也导致RB试验组土壤N质量比的显著提高
[20-21]。由于RAE中含有少量N（4.6 g/L）
[22]，因此，LR组对土壤TN质量比提高尚不明显，但HR组能显著提高TN质量比。同时，由于RAE试验组中P质量比极少，因此对R试验组中土壤总P含量提高没有作用。将RAE应用于排土场土壤
[23]，显著提高了SOC等养分的质量比，这与本研究结果是一致的。
从根际土和根周土的比较分析可见，根际土的N、P质量比的均值高于根周土
[24]，原因在于玉米根系在进行生理活动时会不断地向外界分泌有机质，而这些分泌物分解会增加根际土壤养分含量，此外根际土壤微生物多样性及生理活动较根周土相比更活跃，加速了N和P的归还
[25]。学者们比较了华北落叶松
[26]沙棘
[27]紫花苜蓿
[28]的根际土与根周土土壤养分，根际土土壤养分普遍高于根周土，支撑了本研究结论。随着施肥时间的延长，土壤C、N、P质量比在30 d时总体最低，土壤TN降幅最大，达到6.16%，原因在于取样时间位于抽雄期，对养分需求较大，尤其对氮需求最大。
本研究各试验组的土壤碳氮比均高于全球陆地土壤和中国陆地土壤碳氮比的平均值
[29]（分别为12.25和12.34），表明与全国土壤相比，本研究区土壤相对受到氮限制。各施肥处理的碳氮比均高于CK处理，说明随着RAE和CBS的添加，土壤氮的有效性降低。土壤有机质分解的最适合碳氮比为25
[30]，本研究中，碳氮比均低于25，说明有机质分解受到限制。
各试验组的土壤碳磷比均远低于全球陆地土壤和中国陆地土壤的碳磷比平均值（分别为72.07和52.7），表明磷含量相对丰富。与CK处理相比，RAE和CBS均提高了土壤的碳磷比，土壤磷含量相对较低。与全球陆地土壤和中国陆地土壤氮磷比的平均值相比，当氮磷比小于10时，作物生产力会受到氮的限制
[31]，与CK组相比，RB组的氮磷比平均值有所降低，表明本区域土壤在施入RAE和CBS后依然受到氮的限制。
综上，施加RAE和CBS后，受到氮、磷限制较为严重，建议后续施肥中加大CBS用量，同时适当添加磷肥。从根际土和根周土的差异来看，根际土碳氮比均低于根周土，而碳磷比和氮磷比总体高于根周土，表明根周土更易受氮限制，根际土更易受到磷限制。
4 结论
（1）在辽西半干旱区通过滴灌措施施加古龙酸母液（RAE）和巨大芽孢杆菌菌渣（CBS）后，各剂量下土壤SOC质量比均显著提高。LR组和RB组中，TN质量比总体显著提高，RB组还显著提高了TP质量比。
（2）根周土和根际土的土壤SOC质量比无差异，根际土的TN和TP质量比总体高于根周土。与CK组相比，RB组均提高了土壤碳氮比、碳磷比，降低了氮磷比，表现为氮、磷双限制。根际土碳氮比均低于根周土，根际土碳磷比和氮磷比总体高于根周土，表明根周土更容易受到氮限制，根际土更容易受到磷限制。建议在施用RAE和CBS时，适当添加氮肥和磷肥，以解除氮、磷限制。
（3）RAE和CBS联合施用，加大CBS的用量，再适当添加磷肥可以作为辽西半干旱区玉米种植的有效施肥措施。
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