不同條件下核桃青皮腐解物對土壤肥力的影響

馬紅葉,潘學(xué)軍,張文娥,彭 劍

(貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/貴州省果樹工程技術(shù)研究中心,貴州 貴陽 550025)

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不同條件下核桃青皮腐解物對土壤肥力的影響

馬紅葉,潘學(xué)軍,張文娥,彭 劍

(貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/貴州省果樹工程技術(shù)研究中心,貴州 貴陽 550025)

【目的】 研究不同腐解條件下核桃青皮腐解物對土壤化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的影響，探討核桃青皮的還田效應(yīng)，篩選最佳腐解條件，為有效利用核桃青皮提供科學(xué)依據(jù)。【方法】 以鐵核桃青皮為試材，將核桃青皮與土壤混合進(jìn)行腐解試驗，研究不同腐解時間(0，10，20，30，40，50，60 d)、腐解溫度(15，25，35 ℃)以及青皮與土壤不同配比(0∶100(CK)，1∶100，5∶100，10∶100，質(zhì)量比)條件下核桃青皮腐解對土壤化學(xué)特性、養(yǎng)分含量、酶活性和微生物數(shù)量的影響?！窘Y(jié)果】 在不同腐解時間試驗中，與0 d(未腐解)處理相比，核桃青皮腐解降低了土壤EC值和過氧化氫酶、纖維素酶活性，提高了蔗糖酶和堿性磷酸酶活性，土壤全氮、全磷、全鉀、有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)含量以及真菌、放線菌數(shù)量的最大值多出現(xiàn)在10～30 d，其中又以20 d居多。在不同腐解溫度處理中，除全氮、全磷、全鉀含量及過氧化氫酶活性和放線菌數(shù)量外，其他測定指標(biāo)的峰值均出現(xiàn)在常溫(25 ℃)處理中。青皮與土壤不同配比試驗中，土壤pH、EC值、全氮、總有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)、全鉀含量,以及脲酶和堿性磷酸酶的活性、放線菌數(shù)量大體上隨青皮添加比例的增加而增大，當(dāng)青皮與土壤配比為10∶100時均達(dá)最大值。【結(jié)論】 核桃青皮腐解能有效提高土壤養(yǎng)分含量，增強土壤酶活性，增加微生物數(shù)量，可以改善和提高土壤肥力。就改善土壤肥力方面而言，核桃青皮的最佳腐解條件為：腐解時間20 d、常溫(25 ℃)和青皮與土壤配比為10∶100。

核桃青皮；腐解條件；土壤肥力

殘體是植物在生長發(fā)育過程中新陳代謝的產(chǎn)物，含有有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，是生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的重要載體[1]。作為生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換的主要途徑，植物殘體通過分解逐步將養(yǎng)分歸還給土壤，在維持土壤肥力、保持土壤生產(chǎn)力等方面發(fā)揮著重要作用[2]。研究表明，植物殘體分解能夠改善土壤營養(yǎng)狀況、提高土壤生物活性及保持土壤物理穩(wěn)定性[3]。郭鑫等[4]發(fā)現(xiàn)，毛烏素沙地人工固沙灌木林地(沙柳、楊柴、檸條)植物殘體的分解可使土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量提高，土壤體積質(zhì)量降低，孔隙度增大，促進(jìn)土壤改良。馬尾松、槲櫟凋落物分解后能使土壤脲酶、過氧化氫酶及堿性磷酸酶活性增強[5]。此外，植物殘體分解也利于增加土壤動物、微生物數(shù)量，提高生物多樣性[3]。具有化感作用的植物如桉樹、大蒜、紫莖澤蘭等的殘體分解對土壤質(zhì)量也有不同程度的改良作用[6-8]。而陳國平等[9]研究指出，具有化感作用的核桃林凋落物對土壤礦質(zhì)營養(yǎng)元素積累總量的貢獻(xiàn)小于栓皮櫟林和槲櫟林。近年來，關(guān)于植物殘體分解的研究較多[10]，其中有關(guān)化感植物殘體分解也有一定報道[6-9,11-12]，但具有強烈化感作用的核桃青皮的分解至今尚缺乏相應(yīng)的關(guān)注，目前關(guān)于其分解物對土壤理化性質(zhì)和生物活性的影響等問題的認(rèn)識還不清楚。植物殘體通過分解發(fā)揮其在養(yǎng)分循環(huán)、維持土壤肥力等方面的作用，但其分解受時間、環(huán)境因素(尤其是溫度)、植物殘體本身的數(shù)量和質(zhì)量等諸多因素的影響[13]?；诖?，本試驗以我國西南地區(qū)核桃特有種鐵核桃(JuglanssigillataDode)的青皮為試材，研究在不同分解條件下核桃青皮腐解物對土壤化學(xué)性質(zhì)、養(yǎng)分含量、酶活性及微生物數(shù)量的影響，以期為篩選核桃青皮的最佳腐解條件提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在貴州大學(xué)果樹工程技術(shù)研究中心盆栽場進(jìn)行(26° 11′ N，106° 27′ E)。該地區(qū)屬亞熱帶濕潤溫和型氣候，年平均氣溫15.3 ℃，年極端最高溫度35.1 ℃，年極端最低溫度-7.3 ℃，年平均相對濕度78%，年平均總降水量為1 129.5 mm，夏季降雨量約500 mm，夜間降水量占全年降水量的70%。年平均陰天時間為235.1 d，年平均日照時數(shù)為1 148.3 h，年降雪僅為11.3 d。

1.2 試驗材料

試驗所用的鐵核桃青皮和土壤(黑色石灰土)于2014年10月采集于貴州大學(xué)核桃栽培試驗基地。采集的核桃青皮自然風(fēng)干，用粉碎機(jī)粉碎成顆粒狀，裝入塑料袋在暗室中儲藏備用。將取回的土壤于暗室中攤開、風(fēng)干、敲碎、去除雜物、過1 cm篩，于暗室中保存?zhèn)溆?。核桃青皮和土壤的基本化學(xué)性質(zhì)見表1。

表 1 供試土壤和核桃青皮的基本化學(xué)性質(zhì)

1.3 試驗設(shè)計

從2014年11月開始共進(jìn)行了3個核桃青皮分解試驗，研究不同腐解時間、腐解溫度以及青皮粉末與土壤不同配比(質(zhì)量比，下同)下核桃青皮腐解物對土壤化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)的影響。

1.3.1 腐解時間 將核桃青皮粉末與土壤以5∶100比例混合，裝入具有透氣孔的塑料盆(19 cm×19 cm×15 cm)內(nèi)，澆透水，在自然條件下，分別于分解0，10，20，30，40，50和60 d時取樣，測定土壤化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)。

1.3.2 腐解溫度 將核桃青皮粉末與土壤以5∶100比例混合，裝入具有透氣孔的塑料盆(19 cm×19 cm×15 cm)內(nèi)澆透水，在恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)分解，腐解溫度分別為15，25和35℃，腐解30 d時取樣，測定土壤化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)。

1.3.3 青皮粉末與土壤配比 將核桃青皮粉末與土壤分別以0∶100(CK),1∶100，5∶100和10∶100的比例混合，裝入具有透氣孔的塑料盆(19 cm×19 cm×15 cm)內(nèi)澆透水，自然條件下腐解30 d時取樣，測定土壤化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)。

所有處理均在盆的底部和頂部鋪上塑料薄膜以防水分散失。培養(yǎng)過程中，水分控制采用質(zhì)量控制法，保證腐解過程中土壤含水量不低于土壤田間最大持水量的70%。每處理15盆，3次重復(fù)。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計。1.3.1和1.3.3節(jié)試驗在塑料大棚中進(jìn)行。試驗結(jié)束后，將每個重復(fù)各盆中的土壤混勻，一部分(約1 kg)室溫下風(fēng)干，過孔徑1 mm或0.25 mm篩，暗室干燥保存，留待測定土壤化學(xué)性質(zhì)、酶活性；一部分(約50 g)于4 ℃冰箱保存，用于測定土壤微生物數(shù)量。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 土壤pH、EC值 土壤pH(水土體積質(zhì)量比為2.5∶1)，用酸度計(PHS-3CT，上海)測定；土壤EC值(水土體積質(zhì)量比為5∶1)，用電導(dǎo)儀(DDS-12DW，蕭山)測定[14]。

1.4.2 土壤有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)含量 土壤有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測定，土壤有機(jī)質(zhì)含量=土壤有機(jī)碳含量×1.724。

1.4.3 土壤礦質(zhì)養(yǎng)分含量 全氮含量采用半微量開氏法測定，全磷含量用NaOH熔融-鉬銻抗比色法測定，全鉀含量用NaOH熔融-原子吸收法測定[14]。

1.4.4 土壤酶活性 土壤蔗糖酶、纖維素酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定，脲酶活性采用靛酚藍(lán)比色法測定，過氧化氫酶活性采用紫外分光光度法測定(UV-1100,MAPAD,上海)[15]。

1.4.5 土壤微生物數(shù)量 土壤微生物數(shù)量采用稀釋平板法測定[16]，其中細(xì)菌用牛肉膏蛋白胨選擇性培養(yǎng)基培養(yǎng)，真菌用馬丁孟加拉紅-鏈霉素選擇性培養(yǎng)基培養(yǎng)，放線菌用改良高氏一號培養(yǎng)基培養(yǎng)。微生物總量為細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量的總和。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和做圖，采用DPSv7. 05 分析軟件進(jìn)行單因素方差分析。方差分析時的多重比較采用Duncan’s新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同腐解時間下核桃青皮對土壤化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)的影響

隨著腐解時間的延長，土壤pH值變化表現(xiàn)為先增加后降低，而EC值呈現(xiàn)先降低而后波動上升再下降的趨勢，pH、EC峰值分別出現(xiàn)在10 和0 d(圖1)。

圖中標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下圖同

圖 1 不同腐解時間下核桃青皮腐解物對土壤pH和EC值的影響

Fig.1 Effects of duration of walnut husk decomposition on soil pH and EC

由表2可見，核桃青皮腐解期間，土壤全氮、總有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)、全磷、全鉀含量大體呈先增加后降低的變化趨勢，以上指標(biāo)的最大值多出現(xiàn)在10～30 d，表明核桃青皮在30 d內(nèi)腐解較快，可釋放出大量養(yǎng)分。腐解20，60 d時土壤C/N明顯高于其他腐解時間處理，而其他處理之間差異不顯著。

表 2 不同腐解時間下核桃青皮腐解物對土壤養(yǎng)分含量的影響

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note:Different lowercase letters mean significant difference (P<0.05).The same below.

不同腐解時間下核桃青皮腐解物對土壤酶活性的影響見圖2。

圖 2 不同腐解時間下核桃青皮腐解物對土壤酶活性的影響

Fig.2 Effects of duration of walnut husk decomposition on soil enzyme activities

從圖2可以看出，與0 d(未腐解)相比，隨著腐解時間的延長，核桃青皮腐解顯著提高了土壤蔗糖酶和堿性磷酸酶活性,顯著降低了纖維素酶活性。在核桃青皮腐解期間,脲酶和過氧化氫酶活性均呈現(xiàn)波動性不規(guī)則變化趨勢。

圖3顯示，土壤各類微生物數(shù)量在青皮腐解期間變化趨勢多樣，其中細(xì)菌、放線菌數(shù)量和微生物總量均呈單峰曲線變化，其最大值分別出現(xiàn)在40，20，40 d；而真菌數(shù)量呈雙峰曲線變化，2個峰值分別出現(xiàn)在10 和40 d。在微生物總量中，細(xì)菌數(shù)量占絕對優(yōu)勢，這也是微生物總量與細(xì)菌數(shù)量變化趨勢一致的原因。

圖 3 不同腐解時間下核桃青皮腐解物對土壤微生物數(shù)量的影響

2.2 不同腐解溫度下核桃青皮對土壤化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)的影響

在不同的腐解溫度處理中，土壤pH值在低溫(15 ℃)和常溫(25 ℃)處理間無顯著差異，但較高溫處理(35 ℃)均顯著增加，分別增加了0.06和0.07(圖4)。各處理土壤EC值也表現(xiàn)出相似的趨勢。與高溫處理(35 ℃)相比，15和25 ℃ 處理土壤EC值分別增加了24.34和32.67 μS/cm。

圖 4 不同腐解溫度下核桃青皮腐解物對土壤pH和EC值的影響

表3顯示，隨著溫度的升高，土壤養(yǎng)分呈現(xiàn)不同的變化趨勢。其中，土壤全氮含量隨著溫度的升高而升高，35 ℃下土壤全氮含量比15 ℃增加了11.58%?？傆袡C(jī)碳含量在25 ℃下達(dá)到最大值。土壤有機(jī)質(zhì)含量在高溫(35 ℃)和常溫(25 ℃)處理間無顯著差異，但較低溫(15 ℃)處理均顯著增加。各溫度處理對土壤全磷、全鉀含量的影響不顯著。C/N 在25 ℃下最高，15 ℃下次之，35 ℃下最低。

表 3 不同腐解溫度下核桃青皮腐解物對土壤養(yǎng)分含量的影響

腐解溫度對土壤酶活性的影響如圖5所示。圖5顯示，在各溫度處理中，土壤堿性磷酸酶和過氧化氫酶活性在低溫(15 ℃)和常溫(25 ℃)處理間無顯著差異，但較高溫(35 ℃)處理均顯著增加，增幅分別為42.83%，46.47%和5.6%，4.22%。但土壤纖維素酶活性卻表現(xiàn)出相反的趨勢，在高溫(35 ℃)和常溫(25 ℃)處理間無顯著差異，但較低溫(15 ℃)處理均顯著增加。此外，蔗糖酶和脲酶活性峰值均出現(xiàn)在常溫處理(25 ℃)中，且與其他溫度處理之間差異顯著。

哦，東方人！希望你能再次登上“非洲之傲”！你一定會看到我，看到我美麗的衣服！珊德拉夫人獨自舉起酒杯，一飲而盡。

圖 5 不同腐解溫度下核桃青皮腐解物對土壤酶活性的影響

圖6顯示，在不同溫度處理中，細(xì)菌、真菌數(shù)量及微生物總量表現(xiàn)出相同的變化趨勢，均以25 ℃時最高，15 ℃時次之，35 ℃時最低。25 ℃處理的土壤細(xì)菌、真菌數(shù)量及微生物總量分別是35 ℃處理的4.05，55.36和4.01倍。放線菌數(shù)量隨著腐解溫度的升高而顯著增加。說明在不同腐解溫度下，核桃青皮腐解物對土壤微生物的數(shù)量產(chǎn)生了較大影響。在各溫度處理中，微生物總量以細(xì)菌占絕對優(yōu)勢，微生物總量變化趨勢與細(xì)菌數(shù)量相同。

圖 6 不同腐解溫度下核桃青皮腐解物對土壤微生物數(shù)量的影響

Fig.6 Effects of temperature of walnut husk decomposition on soil microbial quantity

2.3 青皮與土壤不同配比下核桃青皮對土壤化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)的影響

從土壤pH值對青皮不同添加量處理的響應(yīng)(圖7)可以看出，土壤pH值隨核桃青皮添加比例的增加而呈顯著增大的趨勢。土壤EC值最高值出現(xiàn)在青皮與土壤配比為10∶100處理中，青皮與土壤配比為5∶100處理次之，青皮與土壤配比為1∶100處理最低，且顯著低于CK。

圖 7 青皮與土壤不同配比下核桃青皮腐解物對土壤pH和EC值的影響

Fig.7 Effects of different husk to soil ratios of decomposed walnut husk on soil pH and EC

表4顯示，土壤全氮、總有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)、全鉀含量均隨核桃青皮添加比例的增加而增大。與CK相比，青皮與土壤配比為1∶100～10∶100時土壤全氮、總有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)、全鉀含量分別提高了9.12%～31.13%，9.61%～36.76%，9.62%～36.76%，5.56%～17.31%。除核桃青皮與土壤配比為10∶100處理土壤全磷含量顯著高于CK外，其余處理全磷含量與CK差異不顯著。C/N隨核桃青皮添加比例的增加而呈先增長后降低的趨勢，但核桃青皮與土壤配比為1∶100和10∶100處理的C/N與CK之間差異不顯著。

表 4 青皮與土壤不同配比下核桃青皮腐解物對土壤養(yǎng)分含量的影響

圖8表明，不同核桃青皮添加比例對土壤酶活性的影響不同。除纖維素酶活性在青皮與土壤配比為5∶100的處理中達(dá)到最大值外，蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶和過氧化氫酶活性均在青皮與土壤配比為10∶100的處理中達(dá)到最大值，且與其他處理差異達(dá)到顯著水平，與CK相比，以上4種酶活性最大值的增幅分別為69.04%，117.02%，94.16%，13.52%。此外，脲酶和堿性磷酸酶活性均與核桃青皮添加比例呈正相關(guān)關(guān)系，即以上2種酶活性隨核桃青皮添加比例的增加而增大。

圖 8 青皮與土壤不同配比下核桃青皮腐解物對土壤酶活性的影響

Fig.8 Effects of different husk to soil ratios of decomposed walnut husk on soil enzyme activities

圖9顯示，核桃青皮腐解對土壤微生物數(shù)量的增加有顯著的促進(jìn)作用。細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量和土壤微生物總量均在青皮與土壤配比為10∶100的處理中最高，青皮與土壤配比為1∶100和5∶100處理次之，CK最低。青皮與土壤不同配比為10∶100處理土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量和土壤微生物總量分別較CK提高了105.6%，3 316.73%，922%，245.68%。

圖 9 青皮與土壤不同配比下核桃青皮腐解物對土壤微生物數(shù)量的影響

3 討 論

3.1 不同腐解條件下核桃青皮腐解物對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

土壤pH和EC值是揭示土壤化學(xué)特性的重要指標(biāo)，通常用來反映土壤酸化和鹽漬化的程度[8]。在本研究中，腐解10 d時核桃青皮腐解物顯著提高了土壤pH值，這是由凋落物中有機(jī)陰離子的去羧基過程造成的[17]。前人研究發(fā)現(xiàn)，添加的凋落物對土壤pH的升高作用具有一定的時間限度，即前期添加凋落物后土壤pH會上升，而培養(yǎng)一段時間后土壤的pH會下降[18-19]，這與本研究不同腐解時間處理中土壤pH值呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢相符。本試驗中，不同腐解條件下各處理中的土壤pH值(7.75～8.17)雖高，但大體處在利于大多數(shù)林木和苗木生長的土壤pH變化范圍內(nèi)(4.5～8.5)，對土壤營養(yǎng)利用率的影響不大，反而添加核桃青皮后能緩解由植物殘體焚燒和作物連作以及長期過多施用氮肥或生理酸性化肥造成的土壤酸化[20]。

在本研究的不同配比核桃青皮腐解試驗中，除了青皮與土壤配比1∶100處理的EC值低于CK外，其他處理EC值均高于CK。且在青皮與土壤配比10∶100的處理中，土壤EC值達(dá)到了642.67 μS/cm，這與添加的青皮EC值較高有關(guān)。有研究認(rèn)為，土壤EC較低(120 μS/cm以下)時，不足以維持植物的生長；EC值為130～350 μS/cm，適宜育苗及種植不耐鹽植物；EC值為360～650 μS/cm，土壤適宜大多數(shù)植物生長；EC值>650 μS/cm，抑制植物生長，易使植物遭受鹽害[20-21]。因此，在還田的過程中應(yīng)注意核桃青皮的用量。

3.2 不同腐解條件下核桃青皮腐解物對土壤養(yǎng)分含量的影響

植物殘體含有豐富的養(yǎng)分，其腐解也是土壤碳素循環(huán)和營養(yǎng)再生的有效途徑[3-4,22]。前人研究表明，當(dāng)植物殘體回歸土壤并立即腐解能夠快速釋放殘體中的多種元素[23]。Musvoto等[24]也發(fā)現(xiàn)，土壤全氮含量的最高值出現(xiàn)在腐解的早期。本研究中，在核桃青皮不同腐解時間的處理中，各養(yǎng)分含量的最大值出現(xiàn)在10～30 d，這與上述結(jié)論相似。在25和35 ℃條件下，核桃青皮腐解物顯著提高了土壤全氮、總有機(jī)碳和有機(jī)質(zhì)含量，這與較高溫度通常伴隨著營養(yǎng)的快速循環(huán)，從而能夠增強腐解程度有關(guān)[23]。在不同配比核桃青皮的腐解試驗中，各養(yǎng)分含量均在青皮與土壤配比為10∶100時達(dá)到最大值，說明核桃青皮作為植物殘體的一種，與其他植物殘體一樣含有豐富的營養(yǎng)元素。與CK相比，添加核桃青皮的處理均提高了土壤C/N，這與植物殘體本身具有較高的C/N及腐解時間較短、殘體腐解不徹底有關(guān)[25]。在一定范圍內(nèi)，C/N越高，表明土壤中有機(jī)物質(zhì)的活性越大，可供給微生物的能源也越多，進(jìn)而可增強土壤活性[25]。一些研究指出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中大量施用氮肥和不合理施用有機(jī)肥，導(dǎo)致土壤C/N下降，土壤環(huán)境惡化[26]。而增施含纖維素較多的植物殘體、有機(jī)糞肥能更好協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分與能量間(土壤C/N)的平衡，改善土壤質(zhì)量，保持土壤的高效生產(chǎn)和持續(xù)利用[27]。

3.3 不同腐解條件下核桃青皮腐解物對土壤酶活性的影響

Dilly等[28]研究指出，土壤脲酶的最大活性出現(xiàn)在腐解的最后階段。但在本研究中，脲酶的最大活性在腐解早期(20 d)和腐解后期(50～60 d)均有出現(xiàn)，這與腐解前期核桃青皮增加了土壤透氣性，適當(dāng)提高了土壤溫度，且前期青皮腐解速率較快，腐解產(chǎn)物中含氮化合物較多有關(guān)[26]。與腐解0 d 相比，隨著腐解時間延長，土壤蔗糖酶活性總體呈升高趨勢。相對于其他酶活性而言，過氧化氫酶活性變幅較小，這可能與青皮中的有機(jī)碳釋放有關(guān)[28]。本研究中，土壤纖維素酶活性在前期迅速下降，到腐解后期才明顯地升高，這主要歸因于腐解前期和中期，土壤中微生物群落主要針對青皮中容易腐解的物質(zhì)先進(jìn)行分解，到了后期才主要針對殘體中的纖維素進(jìn)行降解，土壤纖維素降解菌開始活躍，纖維素酶活性才不斷增加[28]，而纖維素酶活性在0 d之后急劇下降可能與青皮腐解期間土壤微生物優(yōu)勢群體的改變和土壤有機(jī)質(zhì)的含量有關(guān)[26,28]。

有研究認(rèn)為，溫度升高引起的蛋白質(zhì)降解作用(如脫酰胺和肽鍵斷裂等)是土壤酶活性降低的重要原因，作為蛋白質(zhì)的土壤酶會因熱變性，影響自身的活性[26]。在本試驗中，除纖維素酶外，其他酶活性均在高溫處理(35 ℃)時達(dá)到最小值，這與趙彬等[29]得出的火后許多土壤酶的活性迅速降低的結(jié)論是一致的。

本研究發(fā)現(xiàn)，在一定添加范圍內(nèi)，蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶、纖維素酶5種酶活性大體隨核桃青皮添加比例的增加而增大。核桃青皮腐解提高土壤酶活性的原因在于青皮的腐解提供了大量的有機(jī)營養(yǎng)，可加快微生物繁殖速度、增強微生物活性，進(jìn)而促進(jìn)了土壤酶活性的提高。

3.4 不同腐解條件下核桃青皮腐解物對土壤微生物數(shù)量的影響

土壤微生物是土壤中微生態(tài)環(huán)境的重要組成部分[29]。作為土壤的三大類微生物，細(xì)菌、真菌和放線菌對土壤中植物殘體的分解以及土壤中營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化具有重要的作用[5]。本研究中，細(xì)菌數(shù)量及微生物總量均在分解的中后期(40 d)出現(xiàn)峰值，主要是因為隨著腐解時間的延長，核桃青皮中復(fù)雜的有機(jī)物進(jìn)一步分解，土壤中營養(yǎng)物質(zhì)和能源增加，從而使土壤細(xì)菌及微生物總量增加[25,30]。本研究中，土壤微生物總量大體上隨青皮添加比例的增加而增大，這主要歸因于植物殘體是土壤微生物的重要碳源，殘體腐解能夠為微生物提供充足的有機(jī)營養(yǎng)，促進(jìn)土壤微生物的大量繁殖，使微生物數(shù)量顯著增加[25]。本試驗中，各腐解時間及不同配比核桃青皮處理土壤微生物數(shù)量變化趨勢多樣，這與土壤微生物對土壤質(zhì)量的變化敏感有關(guān)，即凡是影響土壤質(zhì)量的因素都會影響到土壤微生物數(shù)量[31]。

土壤微生物多屬于中溫型，適宜溫度一般為25～37 ℃，當(dāng)溫度不適宜土壤微生物生存時，它們的數(shù)量和活性將發(fā)生變化[31]。本研究中，在不同溫度處理中，細(xì)菌、真菌數(shù)量及微生物總量表現(xiàn)出相同的變化趨勢，即隨著溫度升高而先升后降，且在25 ℃時達(dá)最大，這與前人的研究結(jié)果相似[31]。本研究中，土壤放線菌數(shù)量隨溫度升高而增加，最大值出現(xiàn)在35 ℃。

鑒于本研究是在室內(nèi)模擬條件下進(jìn)行，與田間實際環(huán)境存在一定的差異，且在腐解過程中未種植作物，因此還需要在田間試驗中進(jìn)一步對試驗結(jié)果進(jìn)行驗證，分析外界環(huán)境及作物吸收養(yǎng)分情況下青皮腐解物對土壤理化及生物學(xué)狀況的影響。

4 結(jié) 論

核桃青皮腐解可以有效提高土壤養(yǎng)分含量，增強土壤酶活性，增加微生物數(shù)量，具有改善和維持土壤肥力的作用。通過對青皮腐解化感效應(yīng)的綜合評價得出，在腐解時間為20 d、常溫(25 ℃)和青皮與土壤配比為10∶100條件下，腐解的核桃青皮對土壤的化學(xué)性質(zhì)、酶活性及微生物數(shù)量表現(xiàn)出較強的促進(jìn)作用，就提高土壤肥力方面而言，該條件可作為核桃青皮的有效腐解條件。

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Effects of walnut (Juglans sigillata) husk decomposition on soil fertility under various conditions

MA Hongye,PAN Xuejun,ZHANG Wene,PENG Jian

(Agricultural College,Guizhou University/Guizhou Engineering Research Center for Fruit Crops,Guiyang,Guizhou 550025,China)

【Objective】 The effects of walnut (Juglanssigillata) husk decomposition under various conditions on soil chemical and biological properties were analyzed to determine the feasibility to return walnut husk to soil and the reasonable decomposition conditions.【Method】 Walnut husk was decomposed with soil,and the chemical properties,nutrient content,enzymes activity and microbial quantity of soil under different durations (0,10,20,30,40,50,and 60 d),temperatures (15,25,and 35 ℃) and ratios of walnut husk to soil (0∶100(CK),1∶100,5∶100,and 10∶100) were analyzed.【Result】 Under different decomposition durations,decay of walnut husk improved soil sucrase and alkaline phosphatase activity and reduced activities of soil catalase and cellulase and EC value comparing with 0 d (not decay).The maximum value of soil nutrition indicators (total nitrogen,phosphorus,potassium and total organic carbon,organic matter) and fungi and actinomycetes quantity appeared in 10-30 d treatments,especially in 20 d.Under different decomposition temperatures,in addition to total nitrogen,phosphorus,potassium,catalase,and actinomycetes,the peak values of other measurement indexes were found at 25 ℃.Under different concentrations of decomposed walnut husk,soil pH,EC value,contents of total nitrogen,total organic carbon,organic matter and total potassium,activities urease and alkaline phosphatase,and quantity of soil actinomycetes increased with the increase of walnut husk ratio,and the highest values were all observed when the ratio was 10∶100.【Conclusion】 Walnut husk decomposition effectively improved the soil nutrients,soil enzyme activity,and quantity of microorganism.The optimal decomposition conditions were shorter durations 20 d,normal temperature (25 ℃),and high husk concentration (10∶100).

walnut husk;decomposition conditions;soil fertility

時間:2016-10-20 16:36

10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.12.013

2016-02-14

國家科技支撐計劃項目(2014BAD23B03)；貴州省科技重大專項([2011]6011號)

馬紅葉(1989-)，女，河北邢臺人，在讀碩士，主要從事果樹生理生態(tài)與栽培研究。E-mail:653751327@qq.com

潘學(xué)軍(1977-)，男，山東臨沂人，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事果樹種質(zhì)資源與生物技術(shù)育種研究。 E-mail:pxjun2050@aliyun.com

S664.109.9

A

1671-9387(2016)12-0088-11

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