不同蚓糞添加量對(duì)紅壤微生物及酶活性的影響

陳小錦+沈鵬飛+陳博陽(yáng)

摘要：采用江西鷹潭紅壤為材料，在適當(dāng)培養(yǎng)與穩(wěn)定之后用于白菜栽培試驗(yàn)，測(cè)定種植后混合物的微生物生物量及酶活性。試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，蚯蚓糞占混合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0、5%、10%、15%、20%。結(jié)果表明：添加適量的蚯蚓糞可以提高紅壤微生物的生物量，從而提高紅壤肥力及養(yǎng)分有效性；添加適量的蚯蚓糞也可以提高多種酶活性，從而提高紅壤生物活性和紅壤肥力，改善紅壤生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：蚯蚓糞；紅壤微生物；酶活性

中圖分類(lèi)號(hào)： S154 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）11-0443-02

土壤微生物是土壤有機(jī)質(zhì)的活性部分，也是土壤中最活躍的因子[1]。研究土壤微生物量對(duì)了解土壤肥力、土壤養(yǎng)分植物有效性以及土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、循環(huán)具有重要意義[2-3]。

土壤酶來(lái)自于微生物、植物和動(dòng)物的活體或殘?bào)w，是土壤的重要組成部分，能加速土壤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)[4-6]。土壤酶活性是土壤生物活性和土壤肥力的重要指標(biāo)[7-8]。土壤酶活性受多種因素的影響，而活性的改變會(huì)影響土壤養(yǎng)分釋放，從而影響作物生長(zhǎng)[9-10]。

本試驗(yàn)以江西鷹潭紅壤為研究對(duì)象，在土壤中充分融合不同比例的蚯蚓糞，探討蚯蚓糞對(duì)紅壤微生物及酶活性的影響，以此來(lái)評(píng)價(jià)紅壤肥力、養(yǎng)分有效性和紅壤生態(tài)環(huán)境，判斷蚯蚓糞對(duì)紅壤生態(tài)環(huán)境造成的影響[11-12]。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2014年6—12月在揚(yáng)州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院測(cè)試中心及盆栽試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行。

1.1 試驗(yàn)材料

本研究所用材料包括紅壤（采自江西鷹潭）、蚯蚓糞（采自揚(yáng)州大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)牧場(chǎng)奶牛場(chǎng)蚯蚓消解基地）。供試白菜品種為四月慢。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，蚓糞的添加量（按質(zhì)量計(jì)算）分別為（紅壤與蚯蚓糞）混合物的0（CK）、5%（T1）、10%（T2）、15%（T3）、20%（T4），各處理重復(fù)3次。每盆裝混合物1 kg，備用。

2014年10月25日播種50粒/盆白菜種子，薄層覆蓋后定量澆水，置于日光下培養(yǎng)，試驗(yàn)期間根據(jù)實(shí)際情況適量補(bǔ)水，保持水分條件一致，于11月30日采收，并同時(shí)取土樣。

2014年12月對(duì)所取土樣進(jìn)行微生物及酶活性的測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤微生物數(shù)量及種類(lèi)采用平板計(jì)數(shù)法進(jìn)行測(cè)定；脲酶活性采用尿素殘留量法進(jìn)行測(cè)定；土壤磷酸酶活性采用PNPP比色法進(jìn)行測(cè)定；土壤脫氫酶活性采用TTC分光光度法進(jìn)行測(cè)定；土壤過(guò)氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)方法

對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)采用Excel 2003、SPSS等軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蚯蚓糞添加量對(duì)紅壤微生物數(shù)量的影響

從圖1可以看出，隨著蚯蚓糞添加量的增加，土壤細(xì)菌數(shù)不斷增加，并且增長(zhǎng)的速度不斷提高。由此可知，剛開(kāi)始添加蚯蚓糞時(shí)，土壤細(xì)菌數(shù)量的增加主要是由于蚯蚓糞中存在大量微生物。當(dāng)蚯蚓糞含量>5%后，土壤細(xì)菌數(shù)顯著增加，這說(shuō)明蚯蚓糞不僅直接帶入大量細(xì)菌，同時(shí)還能促進(jìn)紅壤中細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖。

在蚯蚓糞添加量處于低水平（<5%）時(shí)，紅壤中放線菌數(shù)量顯著提高。然而，蚯蚓糞含量超過(guò)5%之后，放線菌數(shù)量基本保持不變，有微弱的減少趨勢(shì)。真菌數(shù)量隨著蚯蚓糞含量的提高基本保持不變，這表明蚯蚓糞對(duì)紅壤內(nèi)的真菌數(shù)量無(wú)明顯作用。

2.2 不同蚯蚓糞添加量對(duì)紅壤微生物種類(lèi)的影響

從圖2可以看出，隨著蚯蚓糞添加量的提高，紅壤細(xì)菌種數(shù)總體不斷提高。在蚯蚓糞添加量<5%時(shí)，細(xì)菌種類(lèi)提高，這可能是因?yàn)轵球炯S本身的細(xì)菌引入；但隨后有短暫的下滑，這可能是因?yàn)榧?xì)菌之間的生長(zhǎng)存在拮抗作用；之后細(xì)菌種數(shù)又重新開(kāi)始增加。

隨著蚯蚓糞添加量的提高，放線菌的種類(lèi)也不斷提高，直到蚯蚓糞達(dá)到較高水平（15%）后，放線菌種類(lèi)有減少的趨勢(shì)。

蚯蚓糞添加量<5%或>10%時(shí)，隨著蚯蚓糞添加量的提高，真菌種數(shù)基本保持不變，這表明蚯蚓糞對(duì)紅壤內(nèi)的真菌種類(lèi)也無(wú)明顯作用。由圖2可見(jiàn)，當(dāng)蚯蚓糞添加量>5%后，真菌種數(shù)顯著減少，然而真菌的數(shù)量并沒(méi)有減少，這說(shuō)明蚯蚓糞添加量在5%～10%時(shí)，真菌群落之間的生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)劇烈，導(dǎo)致某些群落的消亡。

2.3 不同蚯蚓糞添加量對(duì)紅壤脲酶活性的影響

脲酶在土壤酶系研究中是比較深入的，其酶促反應(yīng)產(chǎn)物氨是植物氮源之一，其活性反映土壤有機(jī)態(tài)氮向有效態(tài)氮的轉(zhuǎn)化能力和土壤無(wú)機(jī)氮的供應(yīng)能力。同時(shí)，脲酶與土壤其他因子（有機(jī)質(zhì)含量、微生物數(shù)量）有關(guān)。研究土壤脲酶轉(zhuǎn)化尿素的作用及其調(diào)控技術(shù)，對(duì)提高尿素氮肥利用率有重要意義。從圖3可以看出，在蚯蚓糞添加量<15%時(shí)，隨著蚯蚓糞添加量的增加，紅壤脲酶活性不斷提高?？芍砑域球炯S可以明顯提高紅壤脲酶活性，從而可以提高尿素氮的利用率。但當(dāng)蚯蚓糞添加量超過(guò)15%后，土壤的脲酶活性反而開(kāi)始下降，由此可知，蚯蚓糞添加量過(guò)高反而會(huì)抑制脲酶的活性，降低有機(jī)質(zhì)的利用效率。

2.4 不同蚯蚓糞添加量對(duì)紅壤磷酸酶活性的影響

土壤磷酸酶是催化土壤中磷酸單酯和磷酸二酯水解的酶，能將有機(jī)磷酯水解為無(wú)機(jī)磷酸，土壤中有機(jī)磷在它的作用下轉(zhuǎn)化成可供植物吸收的無(wú)機(jī)磷。所以，土壤磷酸酶的活性直接影響土壤中磷的有效性。土壤磷酸酶根據(jù)pH值不同分為酸性磷酸酶、堿性磷酸酶和中性磷酸酶。本試驗(yàn)研究的是酸性磷酸酶。從圖4可以看出，當(dāng)蚯蚓糞添加量較小時(shí)，隨著蚯蚓糞添加量的增加，紅壤酸性磷酸酶活性不斷提高。由此可知，添加蚯蚓糞可以提高紅壤酸性磷酸酶活性，土壤磷酸酶可水解土壤有機(jī)磷化合物釋放出無(wú)機(jī)磷，為植物提供磷素營(yíng)養(yǎng)，提高土壤無(wú)機(jī)磷含量，從而改善紅壤磷素極缺的現(xiàn)象。但蚯蚓糞添加量超過(guò)10%后，土壤的酸性磷酸酶活性略有下降或上升但基本不變，可能是因?yàn)殡S著蚯蚓糞添加量的提高，紅壤的pH越來(lái)越高，當(dāng)蚯蚓糞添加量超過(guò)10%時(shí)，紅壤pH已接近中性，所以酸性磷酸酶幾乎保持不變。

2.5 不同蚯蚓糞添加量對(duì)紅壤脫氫酶活性的影響

土壤脫氫酶屬于氧化還原酶系，脫氫酶能酶促脫氫反應(yīng)，起著氫的中間傳遞體作用，能從一定的基質(zhì)中析出氫或氫的供體而進(jìn)行氧化作用，反映土壤微生物新陳代謝的整體活性，可以作為微生物氧化還原能力的指標(biāo)，在生物動(dòng)力學(xué)的研究中極受重視。從圖5可以看出，隨著蚯蚓糞添加量的提高，紅壤脫氫酶活性不斷提高，即蚯蚓糞可以明顯提高土壤的脫氫酶活性，提高土壤微生物的氧化還原能力，改善土壤酶的活性性狀及肥力狀況。

2.6 不同蚯蚓糞添加量對(duì)紅壤過(guò)氧化氫酶活性的影響

過(guò)氧化氫酶廣泛存在于土壤中和生物休內(nèi)。土壤過(guò)氧化氫酶促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解，有利于防止它對(duì)生物體的毒害作用。過(guò)氧化氫酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)，與微生物數(shù)量也有關(guān)。土壤肥力因子與過(guò)氧化氫酶活性成正比。由圖6可以看出，在蚯蚓糞添加量<15%時(shí)，隨著蚯蚓糞添加量的提高，紅壤過(guò)氧化氫酶活性不斷提高，由此可知添加蚯蚓糞可以提高紅壤的過(guò)氧化氫酶活性，減輕有害物質(zhì)的積累，改善土壤安全及肥力狀況。但當(dāng)蚯蚓糞添加量超過(guò)15%后，土壤的過(guò)氧化氫酶活性有所下降，由此可知蚯蚓糞含量過(guò)高也會(huì)抑制過(guò)氧化氫酶的活性。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，適量添加蚯蚓糞可以提高紅壤中微生物的生物量。一方面，添加蚯蚓糞會(huì)增加微生物的數(shù)量，提高土壤的生物活性。添加量較?。?lt;5%）時(shí)，增加的微生物主要為放線菌；添加量>5%后，增加的微生物主要為細(xì)菌；真菌不是微生物增加的主要因素。另一方面，添加蚯蚓糞會(huì)使紅壤微生物種數(shù)總體不斷提高。隨著蚯蚓糞添加量的提高， 細(xì)菌及放線菌種數(shù)增加的趨勢(shì)比較明顯，真菌種數(shù)在5%～10%時(shí)驟降。

添加蚯蚓糞還可以改善紅壤的酶活性狀況。隨著蚯蚓糞添加量的提高，土壤脲酶活性、磷酸酶活性、脫氫酶活性、過(guò)氧化氫酶活性均呈上升趨勢(shì)，從而可以提高土壤生物活性和土壤肥力狀況。

當(dāng)蚯蚓糞添加量較小時(shí)，隨著蚯蚓糞添加量的增加，紅壤磷酸酶活性不斷提高，但蚯蚓糞添加量超過(guò)10%后，土壤的酸性磷酸酶活性基本不變，可能是因?yàn)楫?dāng)蚯蚓糞添加量超過(guò)10%時(shí)，紅壤pH值已接近中性，所以酸性磷酸酶幾乎保持不變。

根據(jù)微生物及酶活性的規(guī)律，添加10%蚯蚓糞綜合作用效果最好。

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