有機(jī)無機(jī)肥配施對(duì)土壤理化性質(zhì)和番茄生長(zhǎng)的影響

楊程++劉秋香

摘要：通過盆栽試驗(yàn)，研究有機(jī)肥與不同用量無機(jī)肥配施對(duì)土壤理化性質(zhì)、生物學(xué)性質(zhì)及番茄生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，施肥能提高土壤養(yǎng)分含量。土壤中4種酶（脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶）活性以單施有機(jī)肥（T1）最高。3個(gè)有機(jī)無機(jī)肥配施處理中，隨化肥用量的增加，微生物量碳和4種酶活性呈降低趨勢(shì)。土壤微生物量碳、脲酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶含量與土壤有機(jī)碳、全氮、堿解氮、速效磷含量呈極顯著相關(guān)。本試驗(yàn)條件下，以T2處理即1 kg土壤中M-N-P2O5-K2O用量為33.333 g-0.133 g-0.071 1 g-0.169 g的番茄產(chǎn)量最高。

關(guān)鍵詞：施肥處理；理化性質(zhì)；微生物量碳；酶活性；番茄產(chǎn)量

中圖分類號(hào)： S641.206文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）06-0256-03

收稿日期：2015-04-23

基金項(xiàng)目：江蘇省科技支撐（社會(huì)發(fā)展）計(jì)劃（編號(hào)：BE2014722）。

作者簡(jiǎn)介：楊程（1983—），男，江蘇淮安人，碩士，工程師，從事土壤污染分析研究。Tel：（025）51816320；E-mail：yc384522@163.com。當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，化肥的施用在提高作物產(chǎn)量的同時(shí)也會(huì)引起土壤質(zhì)量的變化。許多研究表明，土壤生物學(xué)指標(biāo)能夠較早地預(yù)測(cè)土壤質(zhì)量的變化，是土壤質(zhì)量變化最敏感的指標(biāo)[1-3]，也是土壤健康的決定性因素。如土壤中的各種酶（蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶）和微生物生物量碳已成為評(píng)價(jià)土壤肥力和土壤微生物多樣性的重要指標(biāo)之一[3-4]。設(shè)施栽培是一種具有集約化生產(chǎn)程度高、復(fù)種指數(shù)高、肥料施用量大、無雨水淋洗、高溫高濕、高蒸發(fā)量、反季節(jié)栽培等特點(diǎn)的環(huán)境調(diào)控農(nóng)業(yè)[5]。在日光溫室栽培蔬菜生產(chǎn)中盲目施肥，特別是過量施肥現(xiàn)象十分嚴(yán)重[6-7]。番茄是目前蔬菜中栽培面積較大、施肥量較多的蔬菜，施肥對(duì)番茄品質(zhì)和質(zhì)量以及農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的影響已引起廣泛關(guān)注[6-8]，但同時(shí)研究施肥用量對(duì)土壤生物學(xué)指標(biāo)和番茄生長(zhǎng)的影響較少。針對(duì)這一問題，按照當(dāng)前設(shè)施栽培施肥方式，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)不同施肥水平研究土壤生物學(xué)性質(zhì)的變化及其與土壤肥力的關(guān)系，為尋求作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的土壤生態(tài)化學(xué)環(huán)境，更好地培肥土壤提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料

供試番茄為魯粉2號(hào)，土壤采自山東泰安郊區(qū)農(nóng)田，土壤類型為棕壤，供試土壤的基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)含量 5.60 g/kg，全氮含量0.59 g/kg，堿解氮含量26.94 mg/kg，速效磷含量44.05 mg/kg，速效鉀含量22.55 mg/kg，pH值為749，電導(dǎo)率0.35 mS/cm。該試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理：CK，不施肥；T1：只施有機(jī)肥M（豬廄肥33.333 g/kg）；T2：有機(jī)肥M+化肥1（相當(dāng)于1 kg土壤中施M-N-P2O5-K2O分別為 33.333 g-0.133 g-0.071 1 g-0.169 g）；T3：有機(jī)肥M+化肥2（相當(dāng)于1 kg土壤中施M-N-P2O5-K2O分別為33333 g-0.266 g-0.142 g-0.338 g）；T4：有機(jī)肥+化肥3（相當(dāng)于1 kg土壤中施M-N-P2O5-K2O分別為33.333 g-0.4 g-0.213 g-0.507 g），每個(gè)處理4次重復(fù)?；蕿槟蛩兀ê琋 46%）、過磷酸鈣（含P2O5 12%）、硫酸鉀（含K2O 50%）。豬廄肥養(yǎng)分含量為：有機(jī)碳73.7 g/kg，全氮4.61 g/kg，堿解氮360.62 mg/kg，速效磷246.4 mg/kg，速效鉀236.1 mg/kg。將土和肥料充分混勻后，裝入上口直徑 28 cm、下口直徑24 cm、高19 cm的桶中，每個(gè)桶裝土12 kg。試驗(yàn)于2013月4月12日移栽，每桶2株，4月20日定植，每桶為1株。移栽當(dāng)天及隨后的3～4 d每天澆水，以后則視土壤干濕狀況而定。番茄收獲時(shí)取樣分析，采樣時(shí)間為8月12日。

1.2測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤有機(jī)碳含量用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定；全氮含量用半微量開氏法測(cè)定；速效磷含量用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量用1 mol/L NH4Ac浸提，火焰光度法測(cè)定；pH值（水土比2.5 ∶ 1）用pH計(jì)測(cè)定，電導(dǎo)率（水土比5 ∶ 1）用DDS-307電導(dǎo)率儀測(cè)定[9]；土壤微生物量碳（MBC）含量采用三氯甲烷熏蒸浸提方法測(cè)定[10]；土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶和堿性磷酸酶活性依次采用3，5-二硝基水楊酸比色法、高錳酸鉀滴定法、靛酚藍(lán)比色法和磷酸苯二鈉比色法測(cè)定[4]。

1.3分析方法

數(shù)據(jù)采用Excel和SAS System 9.1軟件進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1有機(jī)無機(jī)肥混施對(duì)土壤理化指標(biāo)的影響

不同施肥處理使土壤理化性質(zhì)發(fā)生顯著變化（表1）。與CK（pH值8.26）相比，氮肥施用降低土壤pH值，且隨施肥量增加，pH值下降更明顯。施用尿素會(huì)很快水解轉(zhuǎn)化為NH4+，而后氧化為NO3-，釋放H+[7， 11-12]。有機(jī)肥施用也會(huì)引起土壤pH值降低，是因?yàn)橛袡C(jī)氮發(fā)生礦化產(chǎn)生NH4+隨后硝化而使土壤pH值降低[6， 12]。不同施肥處理土壤電導(dǎo)率（EC）差異顯著，T4處理最大（2.07 mS/cm），CK最小（0.43 mS/cm）。一般認(rèn)為，EC值超過1 mS/cm，表明土壤鹽漬化程度很高，會(huì)顯著影響作物生長(zhǎng)。由表1可知，T3和T4處理土壤EC值均超過1 mS/cm，表明這2種施肥量可能不利于番茄生長(zhǎng)。施肥顯著提高了土壤硝態(tài)氮含量，與CK（5.78 mg/kg）相比，T1、T2、T3、T4處理土壤中的硝態(tài)氮含量分別提高了166.3%、93.3%、540.0%、824.4%。相關(guān)分析結(jié)果表明，土壤硝態(tài)氮含量與施肥量呈顯著的正相關(guān)（P<005）。與CK相比，施肥也提高了土壤銨態(tài)氮含量，但與硝態(tài)氮相比，銨態(tài)氮提高程度不大，主要原因在于土壤較高的pH值利于銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮[7]，因而施肥處理土壤無機(jī)氮以硝態(tài)氮為主。5個(gè)處理土壤全氮含量依次為T4 （1.31 g/kg）>T1 （1.19 g/kg） ≈T3 （1.18 g/kg）>T2（1.01 g/kg）>CK（0.46 g/kg），與CK相比，其他4個(gè)施肥處理均達(dá)到顯著水平，表明有機(jī)肥和有機(jī)無機(jī)肥混施能夠提高土壤全氮含量。土壤中的堿解氮、速效磷、有效鉀含量與全氮含量有相似的趨勢(shì)，均表現(xiàn)為隨有機(jī)無機(jī)肥施肥量的增加，土壤中的堿解氮、速效磷、速效鉀含量增加，與CK相比，達(dá)到顯著水平。

土壤中微生物量碳含量占土壤總有機(jī)碳（SOC）含量的1%～5%[13]，但土壤微生物碳被認(rèn)為是土壤變化前最敏感的指標(biāo)，同時(shí)被用來預(yù)測(cè)土壤質(zhì)量的長(zhǎng)期趨勢(shì)[14-15]。由表1可知，施肥能夠提高土壤中微生物量碳的含量。與CK相比，T1、T2、T3、T4處理中MBC含量分別提高了2.73、3.67、2.74、1.97倍。所有處理中以T2處理MBC含量最高，這與姜培坤等研究結(jié)果[16]一致。隨化肥用量的增加，MBC有降低的趨勢(shì)。這是由于化肥的施用對(duì)土壤微生物量碳含量的影響較為復(fù)雜。有研究認(rèn)為，化肥的使用能夠增加促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，刺激植物根系產(chǎn)生更多的分泌物，提高土壤中MBC含量[17]；但也有研究認(rèn)為，化肥的施用會(huì)降低土壤中MBC含量[16，18]。

2.2不同施肥處理對(duì)土壤中酶活性的影響

從表2可以看出，土壤脲酶活性為0.49～2.00 mg/g（NH3-N，24 h）。與CK相比，T1、T2、T3、T4處理土壤脲酶活性達(dá)到顯著性差異，分別提高了3.08、2.76、2.49、2.37倍。蔗糖酶以蔗糖為底物，對(duì)增加土壤中易溶性碳含量有重要的意義，與土壤有機(jī)質(zhì)、N、P含量和微生物數(shù)量、土壤呼吸作用有關(guān)[4]。研究結(jié)果表明，各施肥處理蔗糖酶活性均高于CK，T1、T2、T3、T4處理土壤中蔗糖酶活性分別提高了150%、121%、103%、19%。與CK相比，只有T1、T2處理土壤中的過氧化氫酶活性提高，分別提高了10.2%、6.4%；T3、T4處理土壤中過氧化氫酶活性分別為5.74、5.13 mL/g（0.1 mol/L KMnO4），低于CK（5.80 mL/g，0.1 mol/L KMnO4），這表明土壤中施入過多的化肥會(huì)抑制過氧化氫酶活性，這與孫瑞蓮等的研究結(jié)果[19-20]相似。土壤中堿性磷酸酶活性以CK最低，為0.39 mg/g（PhOH， 24 h），T1處理最大，為1.25 mg/g（PhOH， 24 h）。有機(jī)肥的施用能提高土壤酶活性，可能是由兩方面原因引起的：一方面有機(jī)物料本身含有某些酶[21]，同時(shí)有機(jī)化合物中的活性分子分解產(chǎn)生的物質(zhì)為土壤水解酶提供更多的酶促基質(zhì)[21]；另一方面，有機(jī)物料施入土壤后，使土壤中的微生物得到足夠的碳源與氮源，利于微生物生長(zhǎng)，而微生物細(xì)胞的增殖和裂解可釋放某些酶，使土壤酶活性提高[4]。而化肥用量的增加使土壤酶活性降低，這是因?yàn)榛实氖┯迷谀撤N程度上會(huì)加快土壤有機(jī)質(zhì)的礦化，使土壤碳源減少，微生物的生長(zhǎng)受到影響。此外，土壤鹽分含量的提高也會(huì)抑制微生物活性，而使土壤酶活性降低[16]。

2.3土壤4種酶活性與理化性質(zhì)的相關(guān)性

由表3可以看出，土壤微生物量碳含量、脲酶活性、蔗糖酶活性和堿性磷酸酶活性與土壤有機(jī)碳含量、全氮含量、堿解氮含量、速效磷含量程極顯著正相關(guān)，而與速效鉀含量、銨態(tài)氮含量、硝態(tài)氮含量、pH值、電導(dǎo)率之間無相關(guān)性。土壤中過氧化氫酶活性與土壤理化性質(zhì)無相關(guān)性，這與孫瑞蓮等研究結(jié)果[19]相似。這說明本試驗(yàn)條件下過氧化氫酶并不能有效表征肥料對(duì)土壤肥力的影響。

2.4不同施肥處理對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

番茄產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果（表4）顯示，與CK相比，T1、T2、T3處理的番茄產(chǎn)量分別增產(chǎn)30.11%、35.80%、5.11%，以T2最高（239 g/盆），隨施肥量的增大，產(chǎn)量降低，T4最低（0 g/盆）。所有處理中，T4處理土壤中全氮、速效磷、硝態(tài)氮、速效鉀含量最高（表1），但過高的養(yǎng)分不一定能促進(jìn)番茄的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高[22]。吳建繁等報(bào)道，在高肥力土壤上大量施用有機(jī)肥和化學(xué)氮肥，若土壤和有機(jī)肥中的氮素供應(yīng)能充分滿足番茄生長(zhǎng)的氮素需求，則化肥氮對(duì)番茄產(chǎn)量形成影響很小（增產(chǎn)幅度低于10%），甚至在氮肥用量超過一定臨界值時(shí)番茄產(chǎn)量出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)[23]。

3結(jié)論

化肥和有機(jī)肥施用能夠顯著提高土壤中養(yǎng)分因子的含量，并且隨化肥的施用，有增加的趨勢(shì)（有機(jī)碳除外）。表明肥料的施用一定程度上有利于土壤養(yǎng)分的積累。所有處理中，土壤微生物量碳以T2處理最大，4種酶（脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶）活性以單施有機(jī)肥最高。隨化肥用量的提高，微生物量碳含量和酶活性呈降低趨勢(shì)。微生物量碳含量、脲酶活性、蔗糖酶活性、堿性磷酸酶活性與土壤有機(jī)碳、全氮、堿解氮、速效磷含量具有極顯著相關(guān)性。表明微生物量碳含量、脲酶活性、蔗糖酶活性、堿性磷酸酶活性可以作為評(píng)價(jià)土壤肥力的指標(biāo)。與CK相比，有機(jī)肥和化肥的施用在一定條件下能促進(jìn)番茄產(chǎn)量的提高，以T2處理最高。隨化肥的增加，產(chǎn)量降低，T4處理使番茄絕產(chǎn)。因此，在本試驗(yàn)條件下，盆栽番茄1 kg土壤中M-N-P2O5-K2O的適宜用量為33.333 g-0.133 g-0.071 1 g-0.169 g。

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