不同肥料對油茶林土壤微生物及酶活性的影響

王華++胡錦珍++胡冬南++郭曉敏

摘要：以贛無油茶無性系（Camellia oleifera Abel）為材料，分別設(shè)施用油茶專用肥（ZYF）、生物有機肥（YJF）、復(fù)合肥（FHF）和不施肥（CK）4個處理，研究不同肥料處理下油茶林土壤微生物及土壤酶活性的季節(jié)變化。結(jié)果表明：施用不同肥料對土壤細菌數(shù)量有明顯的促進作用，效果最好的是ZYF；ZYF、YJF施肥處理對于提高油茶林土壤中放線菌數(shù)量效果較好；有機肥對提高土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量效果最好；YJF施肥處理對提高脲酶活性效果最佳，其次是ZYF；脲酶活性基本趨勢為夏季含量最高，秋季含量最低；YJF施肥處理對于提高土壤酶整體效果最好。綜合分析可知，油茶林土壤微生物學(xué)特性之間具有密切的相關(guān)關(guān)系，在一定程度上能表征土壤健康狀況，可作為評價土壤肥力的生物指標。

關(guān)鍵詞：油茶；肥料；土壤微生物量；土壤酶

中圖分類號： S154.3文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）06-0461-04

收稿日期：2015-05-06

基金項目：國家自然科學(xué)基金（編號：31260194）；國際植物營養(yǎng)研究所（IPNI）項目（編號：Jiangxi-29）；中央財政林業(yè)科技成果推廣示范項目（編號：[2011]TK056）；江西農(nóng)業(yè)大學(xué)自然科學(xué)創(chuàng)新發(fā)展基金（編號：09004090）。

作者簡介：王華（1972—），女，江西鄱陽人，博士，高級實驗師，主要從事土壤微生物研究。E-mail：mengyiwanghua@sina.com。

通信作者：郭曉敏，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事林地養(yǎng)分管理研究。E-mail：gxmjxau@163.com。油茶（Camellia oleifera Abel）是山茶科山茶屬油脂含量較高且具有較高栽培經(jīng)濟價值的一類植物的總稱。油茶集生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益于一身，對于推進山區(qū)綜合開發(fā)、促進農(nóng)民就業(yè)增收、維護國家糧油安全、加快國土綠化進程都具有十分重要的作用[1]。研究表明，科學(xué)合理地施肥能夠促進油茶生長、改善光合作用、提高油茶產(chǎn)量等[2-5]。根據(jù)肥料類型、作物特點及土壤性質(zhì)，選擇合適的肥料進行科學(xué)施肥是提高養(yǎng)分利用效率，爭取油茶高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的必由之路。土壤微生物作為林地生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，參與物質(zhì)循環(huán)、能量流動，是土壤中最活躍的部分，對土壤養(yǎng)分及其對林木營養(yǎng)供給有著重要意義[6]。微生物群落結(jié)構(gòu)變化直接影響土壤質(zhì)量，對土壤微生物種類進行區(qū)分和數(shù)量統(tǒng)計可以有效判斷土壤的營養(yǎng)狀況，土壤酶是土壤生物化學(xué)過程的積極參與者，其活性反映土壤中多種生物化學(xué)過程的強度，它也是評價土壤肥力的重要指標[7]。土壤微生物量一直被世界各國學(xué)者作為土壤質(zhì)量的生物指標進行研究探討，不僅能夠在一定程度上反映土壤微生物總量，而且能夠反映土壤微生物活性[8]。目前已有一些關(guān)于油茶林土壤微生物及酶活性的報道[9-11]。本研究探討油茶專用肥、有機肥、復(fù)合肥對油茶林土壤微生物學(xué)特性及土壤酶活性的影響，旨在為油茶林合理施肥和改善土壤養(yǎng)分循環(huán)提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于江西省九江市廬山區(qū)海會鎮(zhèn)，該地屬中國亞熱帶東部季風區(qū)域，氣候溫和，雨量充沛，年均降水量為 1 437 mm，年平均氣溫15～18 ℃，年平均日照時間1 932 h，成土母質(zhì)主要為花崗巖、片麻巖、石英砂巖等，土層深厚，試驗地前茬種植茶樹。土壤pH值4.4，銨態(tài)氮（NH+4-N）含量 28. 48 mg/kg，硝態(tài)氮（NO-3-N）含量11.75 mg/kg，全磷含量 1.95 mg/kg，全鉀含量49.47 mg/kg，油茶樹齡8年，栽植密度2 500株/hm2[ 12 ]。

1.2材料

贛油茶無性系由江西林業(yè)科學(xué)研究院提供。生物有機肥由江西農(nóng)業(yè)大學(xué)和綠源生物工程有限公司共同研制，有機質(zhì)含量30%、腐殖酸含量20%、氮磷鉀含量6%，N ∶ P2O5 ∶ K2O=1 ∶ 1 ∶ 1。油茶專用肥由江西農(nóng)業(yè)大學(xué)研制，氮磷鉀含量266%，N ∶ P2O5 ∶ K2O=1 ∶ 0.8 ∶ 1，添加硼砂、硫酸鋅、氧化鈣等中微量元素。復(fù)合肥從市場直接購買，氮、磷、鉀養(yǎng)分含量均為15%。

1.3試驗設(shè)計

選擇生長較為一致的8年生油茶，采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，重復(fù)3次，設(shè)4個施肥處理：YJF，生物有機肥 2 kg/（株·年）；ZYF，油茶無機專用肥1 kg/（株·年）；FHF，復(fù)合肥0.6 kg/（株·年）；CK，不施肥（表1）。施肥方法：溝施法（沿樹冠滴水線挖環(huán)狀溝施入），分2次施入（5月、11月初）。每個處理20株，處理間設(shè)置保護行。2009年起施肥。

1.4樣品采集

每個處理、每個樣區(qū)分別在根區(qū)選5點（靠近施肥點離油茶主根50～60 cm），采集0～20 cm的表層土壤，并將5個點的土壤混勻，過2 mm篩，去掉根等雜物。一份自然風干用于土壤酶測定，一份放入冰箱于0～4 ℃保存，用于土壤微生物性質(zhì)測定。采樣時間分別為：2012年6月28日（夏）、2012年9月27日（秋）、2013年1月12日（冬）、2013年3月22日（春）。

1.5方法

采用平板稀釋法進行微生物菌落計數(shù)。采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)細菌，采用高氏一號培養(yǎng)基培養(yǎng)放線菌，采用馬丁孟加拉紅培養(yǎng)基培養(yǎng)真菌[13]。采用高錳酸鉀滴定法測定土壤過氧化氫酶活性，其活性以1 g土壤1 h內(nèi)消耗 0.1 mol/L KMnO4體積（mL）表示。采用二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶活性，其活性以1 g土壤在37 ℃在24 h釋放的葡萄糖質(zhì)量（mg）表示；采用磷酸苯二鈉比色法測定磷酸酶活性，其活性以24 h后1 g土壤所含磷質(zhì)量（mg）表示；采用苯酚比色法測定土壤脲酶活性，其活性以24 h后100 g土壤中NH3-N質(zhì)量（mg）表示[14]。采用三氯甲烷熏蒸提取法測定土壤微生物量碳。采用熏蒸提取-茚三酮比色法[15]測定土壤微生物量氮。

1.6數(shù)據(jù)處理

運用Excel軟件處理數(shù)據(jù)，運用SPSS17.0 軟件統(tǒng)計并分析相關(guān)數(shù)據(jù)。

2結(jié)果與分析

2.1不同肥料處理下土壤微生物數(shù)量的季節(jié)變化

細菌、放線菌及真菌是構(gòu)成土壤微生物群體的主要種類，在土壤有機物質(zhì)分解、礦化、營養(yǎng)循環(huán)中起重要作用，其數(shù)量在一定程度上可以表征土壤肥力水平。由表2可知，春季施用YJF、ZYF、FHF細菌數(shù)量較CK顯著增加；夏季、秋季、冬季不同肥料處理下細菌數(shù)量均存在顯著差異；夏季不同肥料處理下細菌數(shù)量由高到低依次為：ZYF>FHF>YJF>CK；秋季不同肥料處理下細菌數(shù)量由高到低依次為：YJF>ZYF>FHF>CK；冬季不同肥料處理下細菌數(shù)量由高到低依次為：ZYF>YJF>FHF>CK。ZYF、YJF、FHF處理下油茶土壤中細菌數(shù)量與CK相比，年平均量分別增長114.16%、68.23%、5064%。由此可見，施用不同肥料對土壤細菌數(shù)量有明顯的促進作用，效果最好的是ZYF。這可能是由于專用肥中添加的鈣、硼、鋅等中微量元素使得缺素土壤養(yǎng)分均衡，從而有利于細菌生長繁殖。不同施肥處理下細菌數(shù)量隨季節(jié)的變化規(guī)律基本一致，秋季細菌數(shù)量最多，其次是夏季，冬季、春季細菌數(shù)量較少。夏季、秋季水熱狀況良好，細菌數(shù)量呈明顯上升趨勢；秋季油茶林地上部分雜草枯萎，果實采摘前進行除草使得死亡植株覆蓋在土壤表層，增加了土壤有機質(zhì)含量，有利于細菌的生長；春季、冬季氣溫低，細菌數(shù)量偏少。

由表2可還可見，不同施肥處理下，春季與秋季放線菌數(shù)量變化趨勢為：YJF>ZYF>FHF>CK，夏季為：ZYF>YJF>FHF>CK，冬季為：YJF>FHF>ZYF>CK。與CK相比，ZYF處理下，放線菌數(shù)量年平均量增加了39.23%，YJF、FHF處理下，放線菌數(shù)量年平均量分別增加了35.30%、17.40%。ZYF和YJF施肥處理對于提高油茶林土壤中放線菌數(shù)量效果較好。油茶專用肥配方以及有機肥中的有機質(zhì)及腐殖質(zhì)為放線菌生長繁殖提供了較好的土壤環(huán)境，使得放線菌數(shù)量增加。土壤微生物的季節(jié)動態(tài)變化是一個較為復(fù)雜的問題，受土壤類型、植物群落、氣候條件、土壤營養(yǎng)狀況等因素的影響，夏季土壤放線菌數(shù)量最多與夏季氣溫高及土壤水分狀況有利于放線菌生長等因素有關(guān)。施用不同肥料對土壤中真菌數(shù)量均有顯著促進作用，不同施肥處理下，春季、夏季、冬季真菌數(shù)量變化規(guī)律為：FHF>ZYF>YJF>CK；秋季為：ZYF>YJF>FHF>CK。與CK相比，F(xiàn)HF、ZYF、YJF施肥處理下油茶土壤中真菌數(shù)量年平均量分別增長67.88%、61.68%、35.16%。FHF施肥處理對于增加土壤中真菌數(shù)量整體效果最佳，其次是ZYF處理。復(fù)合肥氮磷鉀含量對真菌數(shù)量有較大影響，氮磷鉀含量較高的復(fù)合肥與專用肥有利于真菌數(shù)量增加，含量較低的有機肥增加效果不如它們。土壤中真菌的數(shù)量具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律，春季最多，其次是秋季、夏季，冬季真菌數(shù)量最少。真菌數(shù)量與土壤溫度、含水量等有關(guān)，春季氣溫回升，土壤濕潤有利于真菌生長。冬季氣溫低，土壤干燥不利于真菌繁殖，因而數(shù)量減少。

2.2不同肥料處理油茶林土壤微生物量碳、氮的變化

由圖1可知，春季土壤微生物量碳含量由高到低依次為：YJF>ZYF>FHF>CK，夏季土壤微生物量碳含量由高到低依次為：ZYF>YJF>FHF>CK，秋季土壤微生物量碳含量由高到低依次為：FHF>YJF> ZYF>CK，冬季土壤微生物量碳含量由高到低依次為：YJF>FHF>ZYF>CK。YJF、 ZYF、FHF施肥處理下油茶土壤中土壤微生物量碳含量與CK相比年平均量分別增加47.92%、39.17%、37.36%。

由圖2可見，春季土壤微生物量氮含量由高到低依次為：YJF>ZYF>FHF>CK，夏季土壤微生物量氮含量由高到低依次為：YJF>ZYF>FHF>CK；秋季土壤微生物量氮含量由高到低依次為：YJF >FHF>ZYF>CK，冬季土壤微生物量氮含

量由高到低依次為：YJF>FHF>ZYF>CK。YJF、FHF、ZYF處理油茶土壤中土壤微生物量氮含量與CK相比年平均量分別增加53.01%、27.32%、19.33%。有機肥對提高土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量效果最好，有機肥富含有機質(zhì)、腐殖酸，可有效改善和增加土壤中可培養(yǎng)及不可培養(yǎng)的微生物群落。有機肥處理有效增加土壤微生物量，在改善土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)、提高土壤肥力方面發(fā)揮著積極作用。夏季和秋季土壤微生物量碳和氮含量較春季、冬季高，這可能是由于夏季、秋季氣溫及降水豐富等條件有利于微生物生長。

2.3不同肥料處理土壤酶的季節(jié)變化

由圖3可知，F(xiàn)HF、ZYF、YJF處理土壤中蔗糖酶活性與CK相比年平均量分別增長42.34%、22.28%、18.50%。由此可見，F(xiàn)HF處理對提高蔗糖酶活性效果最好。 FHF、ZYF、YJF處理下不同季節(jié)土壤中蔗糖酶活性表現(xiàn)一致，春季含量顯著高于其他季節(jié)，夏季、秋季、冬季之間蔗糖酶活性無顯著差異。由圖4可知，春季YJF和ZYF處理下油茶林土壤中脲酶活性無顯著差異，這2種處理脲酶活性均顯著高于FHF處理，CK處理下油茶林土壤中脲酶活性最低。夏季不同施肥處理下脲酶活性基本趨勢為ZYF>YJF>FHF>CK，秋季為YJF>ZYF>FHF>CK，冬季不同施肥處理間脲酶活性均存在顯著差異：YJF>FHF>ZYF>CK。與CK相比，YJF、ZYF、FHF施肥處理下脲酶活性年均增長率分別為：28.38%、2383%、17.73%。YJF施肥處理對提高脲酶活性效果最佳，其次是ZYF處理。同一季節(jié)間脲酶活性基本趨勢為夏季含量最高，秋季含量最低。

由圖5可知，春季FHF和ZYF施肥處理下土壤過氧化氫酶活性無顯著差異，含量均高于YJ處理F，CK最低。夏季

ZYF、YJF、FHF施肥處理下土壤過氧化氫酶活性無顯著差異，都顯著高于CK。秋季施肥處理下土壤過氧化氫酶活性由高到低依次為：YJF>FHF>ZYF>CK。冬季YJF處理下土壤過氧化氫酶活性最大，其次是FHF、ZYF處理，CK最低。YJF、FHF、ZYF處理與CK相比，過氧化氫酶活性年平均量分別增加15.72%、11.11% 、8.8%。對于提高過氧化氫酶活性，YJF施肥處理最好。不同季節(jié)間過氧化氫酶活性均存在顯著差異，且各處理活性大小均為：夏季>秋季>春季>冬季。

從圖6可以看出，春季ZYF、YJF、FHF施肥處理下磷酸酶活性無顯著差異，但均顯著高于CK。夏季不同施肥處理下磷酸酶活性由高到低依次為：ZYF>FHF>YJF>CK。秋季不同施肥處理下磷酸酶活性由高到低依次為：YJF>ZYF>FHF>CK。冬季磷酸酶活性由高到低依次為：ZYF>YJF>FHF>CK。與CK相比，ZYF、YJF、FHF處理下磷酸酶酶活性年平均增長率分別為14.20%、12.12%、8.57%。ZYF處理對提高磷酸酶活性最佳，其次是YJF處理。ZYF處理下夏季和秋季土壤磷酸酶活性無顯著差異，春季和冬季間無顯著差異。YJF和CK處理下，秋季土壤磷酸酶活性最高、其次是夏季，

春季、冬季較低。FHF處理下夏季和秋季土壤磷酸酶活性較高，其次是春季，冬季最低。施肥使土壤蔗糖酶、脲酶、過氧化氧酶、磷酸酶活性明顯增強。YJF施肥處理對于提高土壤酶活性整體效果最好，YJF除了具有一定的肥效作用外，還具有功能微生物所起到的功效作用。土壤酶活性與功能微生物代謝活性密切相關(guān)，因此YJF有利于改善和提高油茶林土壤內(nèi)部的土壤酶活性。不同施肥處理下土壤酶活性季節(jié)動態(tài)變化趨勢復(fù)雜，蔗糖酶在春季含量較高可能與土壤真菌數(shù)量有關(guān)；其他酶在夏季含量較高，可能與微生物數(shù)量、土壤溫度、水分狀況等因素有關(guān)。

2.4不同肥料處理下油茶林土壤微生物特性及酶活性相關(guān)性分析

從表3可以看出，細菌數(shù)量與過氧化氫酶、磷酸酶以及微生物量碳、微生物量氮之間存在極顯著相關(guān)；放線菌與過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶以及微生物量碳之間存在極顯著相關(guān)；真菌與蔗糖酶、磷酸酶及微生物量碳之間存在顯著或極顯著相關(guān)；土壤微生物量碳與土壤微生物量氮之間也存在極顯著相關(guān)。由此可見，油茶林土壤微生物學(xué)特性之間具有密切的相關(guān)關(guān)系，它們在一定程度上能表征土壤健康狀況，可作為評價土壤肥力的生物指標。

3結(jié)論與討論

施肥是治理油茶低產(chǎn)問題的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)措施，不同的肥料與土壤營養(yǎng)的循環(huán)及健康狀況密切相關(guān)。土壤微生物數(shù)量、微生物生物量以及土壤酶活性受施肥方式、植物根際分泌物、溫度、降水量等多種因素共同影響。本試驗結(jié)果表明，不同肥料處理下油茶林土壤中微生物數(shù)量均增加，效果最佳的是油茶專用肥。油茶專用肥是根據(jù)對土壤養(yǎng)分含量特點的分析和油茶的需肥規(guī)律，結(jié)合當?shù)氐牧晳T施肥水平、自然氣候條件，因地制宜地研制的。除了含氮、磷、鉀養(yǎng)分外，油茶專用肥中還根據(jù)當?shù)赝寥廊彼貭顩r添加了鈣、鎂等中微量元素。由于土壤中的養(yǎng)分元素是多樣的，不同土壤中養(yǎng)分豐缺程度也各不相同，土壤肥力水平對微生物的影響非常復(fù)雜。土壤微生物的生命活動不僅需要能源，也需要生命元素，土壤養(yǎng)分限制因子及其水平會影響到微生物的生命活動。因此，油茶專用肥配方養(yǎng)分比較全面均衡，有利于微生物菌落的生長繁殖。

土壤微生物量占土壤有機質(zhì)的比例很低，但它是土壤中最為活躍的成分，在土壤碳、氮、磷等循環(huán)過程中起著重要的作用。本研究結(jié)果表明，施肥處理能增加油茶林土壤微生物量碳及土壤微生物量氮含量，其中施用生物有機肥對提高油茶林土壤中土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量效果最好。有機肥中有機質(zhì)和腐殖酸含量高，為土壤生物創(chuàng)造良好的微生態(tài)環(huán)境，可有效增加微生物群落。施用有機肥不但增加了土壤養(yǎng)分，同時也為微生物生長提供充足的碳源。有機質(zhì)可被土壤微生物吸收并成為其機體的一部分，這樣不僅提高了土壤有機碳的積累，而且提高了土壤的微生物生物量。土壤營養(yǎng)元素循環(huán)中，土壤酶也起著重要的作用，土壤中與物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化有關(guān)的生物化學(xué)過程都是在土壤酶的作用下進行的。土壤酶活性分析結(jié)果顯示，油茶林土壤中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶活性均表現(xiàn)為施肥處理高于不施肥，生物有機肥整體效果較好。生物有機肥中的有機養(yǎng)分、無機養(yǎng)分及有益微生物既能夠互相促進提高肥效，直接為土壤微生物提供有機能源，又能夠通過改善根際土壤環(huán)境促進微生物的繁衍并延緩?fù)寥牢⑸锏乃p速率，使其長時間保持旺盛的生命力，從而能夠激活脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、過氧化氫酶等土壤有益酶的生物活性。此外，有機肥本身帶有外源酶，有利于土壤酶活性的提高，因此施生物有機肥具有很好的培肥增產(chǎn)效果。

綜上所述，施肥有利于油茶林土壤微生物增加和土壤酶活性提高，尤其是油茶專用肥和生物有機肥。因此，在生產(chǎn)實踐中應(yīng)改變以往只施復(fù)合肥的模式，加強油茶專用肥和生物有機肥的應(yīng)用，改良土壤，提高土壤肥力。本試驗結(jié)果顯示，土壤微生物和酶活性能較早地反映或預(yù)示土壤變化，所以可以作為跟蹤土壤質(zhì)量的生物指標，可用于科學(xué)評價土壤健康質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展的潛力預(yù)測。

參考文獻：

[1]李志剛，于衛(wèi)平，李健. 我國油茶研究與產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀綜述[J]. 農(nóng)業(yè)科技通訊，2011（6）：8-11.

[2]胡冬南，游美紅，袁生貴，等. 不同配方施肥對幼齡油茶的影響[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報，2005，20（1）：94-97.

[3]趙中華，郭曉敏，李發(fā)凱，等. 不同施肥處理對油茶光合生理特性的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007，29（4）：576-581.

[4]胡玉玲，胡冬南，周城師，等. 施肥對贛無系列油茶葉片SPAD值及養(yǎng)分的影響[J]. 林業(yè)科技開發(fā)，2011，25（2）：20-23.

[5]胡冬南，胡玉玲，牛德奎，等. 施肥配比與蕓薹素內(nèi)酯對油茶生長的影響研究[J]. 林業(yè)科學(xué)研究，2011，24（4）：505-511.

[6]Moscatelli M C，F(xiàn)onck M，de Angelis P，et al. Mediterranean natural forest living at elevated carbon dioxide：soil biological properties and plant biomass growth[J]. Soil Use and Management，2001，17（3）：195-202.

[7]章家恩，劉文高，胡剛. 不同土地利用方式下土壤微生物數(shù)量與土壤肥力的關(guān)系[J]. 土壤與環(huán)境，2002，11（2）：140-143.

[8]陶水龍，林啟美，趙小蓉. 土壤微生物量研究方法進展[J]. 土壤肥料，1998（5）：15-18.

[9]周國英，陳小艷，李倩茹，等. 油茶林土壤微生物生態(tài)分布及土壤酶活性的研究[J]. 經(jīng)濟林研究，2001，19（1）：9-12.

[10]郝艷，劉君昂，周國英，等. 不同撫育措施對油茶林土壤養(yǎng)分微生物及酶活性的影響[J]. 林業(yè)資源管理，2008（6）：97-101.

[11]郭春蘭，張露，雷蕾，等. 不同林齡油茶林土壤酶活性及養(yǎng)分特征[J]. 草業(yè)科學(xué)，2012，29（11）：1647-1654.

[12]周裕新，胡玉玲，甘青，等. 施肥與蕓薹素內(nèi)酯對贛無油茶葉片養(yǎng)分和生長的影響[J]. 西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，32（2）：1-6.

[13]林先貴. 土壤微生物研究原理與方法[M]. 北京：高等教育出版社，2010.

[14]關(guān)松蔭. 土壤酶及其研究方法[M]. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986：260-332.

[15]吳金水，林啟美，黃巧云，等. 土壤微生物生物量測定方法及其應(yīng)用[M]. 北京：氣象出版社，2006：54-74.