控釋肥膜殼對(duì)土壤酶活性及微生物量碳氮磷的影響

孔 靜，劉 雙，徐林林，董元杰，王艷華

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，山東泰安，271018)

從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家就著手研究和改進(jìn)化肥的制作技術(shù)，力求從改變化肥本身的特性來(lái)提高肥料的利用率，相繼研制并推出控釋肥料系列產(chǎn)品，使化肥的利用率得以大幅度提高［1］。我國(guó)于20世紀(jì)70年代初期開(kāi)始研究包膜緩/控釋肥料，但未形成規(guī)模生產(chǎn)。20世紀(jì)80年代末期再度重視包膜緩/控釋肥料的研究，發(fā)展很快，國(guó)內(nèi)已有多家研究單位具備試制包膜肥料的實(shí)驗(yàn)設(shè)備［2，3］。我國(guó)從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)展有機(jī)高分子聚合物包膜肥料的研制工作。目前以樹(shù)脂包膜和硫包膜為代表的控釋肥料己在國(guó)內(nèi)得到大面積推廣［4，5］。

隨著包膜控釋肥料的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，殘留在土壤中的控釋肥的樹(shù)脂膜殼和硫磺膜殼會(huì)不會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生影響，控釋肥膜殼能否降解及其降解的機(jī)理，一直是人們關(guān)注的問(wèn)題［6］。戴九蘭、張慶富等［7，8］研究了控釋肥樹(shù)脂殘膜對(duì)土壤某些物理性質(zhì)和作物生長(zhǎng)的影響。土壤微生物和酶作為土壤的重要組成部分，對(duì)維持土壤質(zhì)量有著極其重要的作用，是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量和影響控釋肥膜殼降解的重要指標(biāo)［9］，劉明等［10］在盆栽小麥條件下進(jìn)行了初步研究。而花生是一種重要的油料作物，能夠利用根瘤菌自生固氮，且與禾本科作物相比具有不同的根際環(huán)境［11］。因此，研究盆栽花生條件下不同控釋肥殘膜對(duì)土壤酶活性和土壤微生物碳氮磷的影響，對(duì)于深入揭示控釋肥的肥效機(jī)理和膜殼降解機(jī)制具有重要意義，同時(shí)可為控釋肥的研制與成品改進(jìn)提供科學(xué)的依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 供試膜殼制備

膜殼制備:用熱水浸泡硫包膜控釋肥和樹(shù)脂包膜控釋肥，取出硫膜和樹(shù)脂膜，先用自來(lái)水浸泡沖洗肥料膜，再用蒸餾水反復(fù)浸泡并沖洗之后，置于干燥箱中烘干備用。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試盆栽土壤采自山東省泰安市山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院試驗(yàn)田，土壤類(lèi)型為棕壤?；纠砘再|(zhì):堿解氮 48．89 mg/kg，速效磷53．63 mg/kg，速效鉀80．99 mg/kg，全氮 1．23 g/kg，電導(dǎo)率 86．1 ×10－4S/m，有機(jī)質(zhì)10．74 g/kg。試驗(yàn)采用上口內(nèi)徑30 cm，底部?jī)?nèi)徑15 cm，深25 cm的塑料盆，每盆裝土5 kg，將稱(chēng)好的土(過(guò)篩孔尺寸為1 mm的篩)和肥料膜殼在1．5 m×1．5 m塑料布上充分混勻后，裝入盆中。普通復(fù)合肥料為N-P2O5-K2O=15-15-15氯基復(fù)合肥料，作為基肥施入。將花生種子放入盆中，30 d后每盆留3棵花生苗，整個(gè)生育期各盆澆水量保持一致。供試花生品種:小白沙。

表1 肥料膜殼試驗(yàn)處理 g·kg－1

盆栽試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理(表1)，CK為空白，不施膜殼;CRFS表示硫包膜控釋肥膜殼;CRFR表示樹(shù)脂包膜控釋肥膜殼;數(shù)字1，2，3分別代表3個(gè)控釋肥膜殼施用水平。各處理均3次重復(fù)。

1．3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1．3．1 土壤樣品的采集 在花生結(jié)莢期和成熟期分別取土，挑出其中混雜的控釋肥膜殼(避免對(duì)取出的土壤樣品產(chǎn)生影響)，風(fēng)干，過(guò)篩。測(cè)定花生結(jié)莢期土壤酶活性。測(cè)定花生成熟期土壤酶活性和土壤微生物量C，N，P。

1．3．2 土壤酶活性及微生物量碳氮磷的測(cè)定 土壤微生物量C，N，P的測(cè)定采用氯仿熏蒸，0．5 mol/L K2SO4浸提，浸提液中的有機(jī)C采用重鉻酸鉀氧化-硫酸亞鐵滴定法，全N采用凱氏定氮法測(cè)定;土壤微生物量P采用氯仿熏蒸，0．5 mol/L NaHCO3浸提，用鉬銻抗比色法測(cè)定。土壤中酶活性測(cè)定，脲酶:苯酚鈉比色法測(cè)定，以24 h內(nèi)1 g土壤中NH3-N的質(zhì)量(mg)表示;過(guò)氧化氫酶:0．1 mol/L KMnO4滴定法測(cè)定，以1 g土壤培養(yǎng)30 min消耗的0．1 mol/L的KMnO4體積(mL)表示;磷酸酶:用比色法測(cè)定，以1 g土壤37℃下培養(yǎng)24 h后所消耗的酚的質(zhì)量(mg)表示。

1．4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2003和DPS 7．05軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P﹤0．05)。

2 結(jié)果與分析

2．1 控釋肥膜殼對(duì)土壤酶學(xué)指標(biāo)的影響

土壤中施用控釋肥殘膜對(duì)土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶和磷酸酶活性產(chǎn)生一定的影響(表2)。結(jié)莢期，施用樹(shù)脂膜處理(CRFR1，CRFR2和CRFR3)土壤脲酶活性要高于CK處理，且分別提高11．48%，10．36%和1．88%，而施用硫膜處理(CRFS1，CRFS2和CRFS3)，土壤脲酶活性要低于CK處理。

表2 控釋肥膜殼對(duì)土壤酶活性的影響 mg·g－1

各施用膜殼處理土壤過(guò)氧化氫酶活性高于CK處理，且除CRFS3外，其它處理與CK處理差異顯著。各處理土壤磷酸酶活性差異不顯著，這說(shuō)明膜殼對(duì)土壤酶活性的影響主要表現(xiàn)在對(duì)脲酶和過(guò)氧化氫酶活性上，而對(duì)土壤磷酸酶活性影響不大。成熟期施用硫膜和樹(shù)脂膜處理顯著提高了土壤脲酶活性，這與結(jié)莢期有所不同，說(shuō)明硫膜能提高花生成熟期土壤脲酶活性。此時(shí)，與CK處理相比，施用硫膜和樹(shù)脂膜處理土壤過(guò)氧化氫酶活性提高3．62% ～118．84%，磷酸酶活性提高7．46% ～28．36%。

2．2 控釋肥膜殼對(duì)土壤微生物量碳含量的影響

在花生成熟期，除CRFR2處理土壤微生物碳含量高于CK處理外，其它施用膜殼處理土壤微生物碳含量均低于CK處理(圖1)，硫膜處理(CRFS1和CRFS3)的土壤微生物量碳相對(duì)較低。其中，施用硫膜處理的(CRFS1，CRFS2和CRFS3)土壤微生物量碳含量分別降低6．81%，0．80%和6．98%，且CRFS1和CRFS3處理與CK處理差異顯著?？傮w來(lái)講，樹(shù)脂膜和硫膜處理均以中等膜處理時(shí)土壤微生物量碳含量最大。

2．3 控釋肥膜殼對(duì)土壤微生物量氮含量的影響

成熟期土壤微生物氮含量變化不大，與CK相比，各施用膜殼處理間差異不顯著(圖2)。施用樹(shù)脂膜3個(gè)處理(CRFR1，CRFR2和CRFR3)和硫膜3個(gè)處理(CRFS1，CRFS2和CRFS3)的微生物量氮含量均以中等膜含量時(shí)最大。另外，在一定范圍內(nèi)，隨著殘膜施用量的增大，對(duì)土壤微生物量氮值無(wú)明顯影響。硫膜和樹(shù)脂膜對(duì)土壤微生物量氮含量影響不同，樹(shù)脂膜處理對(duì)土壤微生物量氮含量的降低程度要大于硫膜處理。

2．4 控釋肥膜殼對(duì)土壤微生物量磷含量的影響

各處理土壤微生物量磷含量按照CRFR2﹥CK﹥CRFS2﹥CRFR1﹥CRFS1﹥CRFR3﹥CRFS3的順序遞減(圖3)。

與不施膜殼處理(CK)相比，僅CRFR2處理土壤微生物量磷含量提高，其它5個(gè)處理土壤微生物量磷含量均降低。這說(shuō)明，在土壤中施用控釋肥膜殼硫膜和樹(shù)脂膜均明顯降低了土壤微生物量磷含量，這與硫膜和樹(shù)脂膜影響了土壤細(xì)菌和微生物活性有關(guān)。硫膜和樹(shù)脂膜對(duì)土壤微生物量磷含量的影響有差異，由圖3可以看出，硫膜對(duì)土壤微生物量磷含量的影響要大于樹(shù)脂膜處理。另外，施用膜殼的3個(gè)用量處理間，均以中等用量的土壤微生物量磷含量最高，高用量的土壤微生物量磷含量反而降低。

圖1 控釋肥膜殼對(duì)土壤微生物量C含量的影響

圖2 控釋肥膜殼對(duì)土壤微生物量N含量的影響

圖3 控釋肥膜殼對(duì)土壤微生物量磷含量的影響

3 結(jié)論

土壤中施用控釋肥殘膜對(duì)土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶和磷酸酶活性產(chǎn)生一定的影響。由于膜殼材質(zhì)不同，對(duì)土壤酶活性的影響不同。各處理土壤磷酸酶活性差異不顯著，這說(shuō)明膜殼對(duì)土壤磷酸酶活性影響不大，對(duì)土壤酶活性的影響主要表現(xiàn)在對(duì)脲酶和過(guò)氧化氫酶活性的影響上;硫膜能提高花生成熟期土壤脲酶活性。土壤微生物量碳是評(píng)價(jià)土壤微生物參與土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化循環(huán)能力的重要指標(biāo)，微生物量氮是土壤氮素的一個(gè)重要儲(chǔ)備庫(kù)，在土壤氮素循環(huán)與轉(zhuǎn)化過(guò)程中起著重要的調(diào)節(jié)作用。試驗(yàn)中樹(shù)脂膜和硫膜處理的微生物量碳氮均以中等膜處理時(shí)含量最大，在一定范圍內(nèi)，隨著殘膜加入量的增大，對(duì)土壤微生物量碳氮含量無(wú)明顯影響。硫膜和樹(shù)脂膜對(duì)土壤微生物量氮含量影響不同，樹(shù)脂膜對(duì)土壤微生物量氮含量的降低程度要大于硫膜處理;樹(shù)脂膜和硫膜處理均以中等量(2 g/kg)處理時(shí)微生物量碳和氮含量最大，施用控釋肥殘膜處理明顯降低了微生物量磷含量。

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