沼肥和紫莖澤蘭菌肥對土壤肥力的影響

周雙雙++張振++尹芳++張無敵++柳靜++吳凱++趙興玲++王昌梅++楊紅

摘要 分別用無肥對照、沼肥和紫莖澤蘭菌肥，按照等養(yǎng)分原則施肥小鐵頭菜，利用酶標(biāo)儀、稀釋涂布平板、分光光度計(jì)等方法，測定不同肥料施肥后小鐵頭菜土壤的蛋白酶含量、活菌數(shù)以及腐殖質(zhì)含量。結(jié)果表明，施用沼肥的效果好于紫莖澤蘭菌肥，土壤肥力較施肥前得到提高。該試驗(yàn)可以為施用不同肥料對土壤肥力的影響以及后續(xù)對土壤肥力改善的研究提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 沼肥；紫莖澤蘭菌肥；土壤肥力

中圖分類號 S158 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）09-0214-02

中國是農(nóng)業(yè)大國，也是化肥使用大國，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國化肥使用量占世界的35%，相當(dāng)于美國、印度的總和。近幾年，我國農(nóng)業(yè)投入邊際效益明顯下降。雖然化肥的施用提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，但通過對施用化肥的土壤研究發(fā)現(xiàn)，土壤板結(jié)，肥力下降。因此，改善土壤肥力對提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)至關(guān)重要。土壤肥力是指土壤為植物生長提供養(yǎng)分、水分以及優(yōu)良環(huán)境條件的能力，它是土壤各種基本性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，是土壤區(qū)別于成土母質(zhì)和其他自然體最本質(zhì)的特征，也是土壤作為自然資源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的物質(zhì)基礎(chǔ)。評價土壤肥力的生物指標(biāo)有有機(jī)質(zhì)、腐植酸、土壤酶活性等。

沼肥是經(jīng)生物厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的，由沼液和沼渣組成。沼液中不僅含有N、P、K等作物必需元素（主要以速效形態(tài)存在，例如NH4+），而且富含微量元素（S、Ca、Mg等）、腐植酸、有機(jī)質(zhì)等，對提高作物產(chǎn)量和促進(jìn)土壤C/N礦化和減少溫室氣體排放具有顯著影響；沼渣中也含上述成分。因此，沼肥被認(rèn)為是良好的有機(jī)肥料。而紫莖澤蘭作為外來物種阻礙了農(nóng)林業(yè)、畜牧業(yè)的發(fā)展，據(jù)測定，紫莖澤蘭含全氮0.372%、全磷0.062%、全鉀0.580%、鈣0.478%、鎂0.059%、鐵0.017%、硫0.069%、硅0.279%、銅2.459 mg/kg、鋅10.139 mg/kg、錳29.527 mg/kg、硼5.259 mg/kg、鉬0.204 mg/kg，營養(yǎng)素含量豐富。按綠肥類粗有機(jī)質(zhì)水平計(jì)算，紫莖澤蘭的粗有機(jī)物含量為83.18%，符合二級有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)。將紫莖澤蘭作為一種潛在的野生有機(jī)肥加以開發(fā)利用，不僅可以減少化肥施用量，還能減少污染、改善土壤及作物品質(zhì)，符合可持續(xù)發(fā)展理念的要求。通過試驗(yàn)，測定不同肥料所種植的小鐵頭菜土壤中的蛋白酶含量、活菌數(shù)以及腐殖質(zhì)含量，探究施用不同肥料對土壤肥力的影響，為今后土壤肥力改善提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)選在云南師范大學(xué)呈貢校區(qū)能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院室外種植地，種植小鐵頭菜的土壤屬于南方紅壤。表層土壤pH值6.8，含全氮0.061 2%、速效磷0.052 3%、速效鉀1.124%，Ts值98.3801%。

1.2 試驗(yàn)材料

種植作物為小鐵頭蔬菜。沼肥來源是實(shí)驗(yàn)室采集的水葫蘆經(jīng)過厭氧發(fā)酵后得到的沼液、沼渣殘留物。紫莖澤蘭菌肥是由采集的野生紫莖澤蘭經(jīng)過榨汁機(jī)加工處理，加入活性接種物之后，經(jīng)過一段時間的發(fā)酵，將上清液留作農(nóng)殘降解劑使用，發(fā)酵殘?jiān)鳛榫适褂谩?/p>

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3個處理，分別為不施肥（CK）、沼肥、紫莖澤蘭菌肥，按照等分原則施肥。每隔5～10 d，在沼肥組和紫莖澤蘭組進(jìn)行相應(yīng)追肥，每隔1～2 d澆水1次，其他日常管理相同。

1.4 測定內(nèi)容和方法

采用五點(diǎn)取樣法采集0～20 cm土壤，用無菌鑷子去除沙礫，然后將混合土樣用無菌封口袋密封，帶回實(shí)驗(yàn)室后過2 mm篩，4 ℃下儲存用于測定土壤細(xì)菌、真菌、放射菌數(shù)量。

1.4.1 土壤蛋白酶測定。先按照五點(diǎn)取樣法在種植小鐵頭菜的地方取2個樣，采用對照原則在試驗(yàn)組和對照組加入0.02 g的風(fēng)干土樣待測。先配制試驗(yàn)所用的蛋白酶試劑，具體做法是將試劑2、試劑3和試劑4在40 ℃下水浴10 min，然后在試驗(yàn)組試管中先后加入100 μL試劑1和200 μL試劑3，而對照組試管中加入300 μL試劑1。混勻之后放置40 ℃的水浴鍋中水浴30 min，之后取出振蕩5～6次，使測定土壤樣品與反應(yīng)溶液充分接觸反應(yīng)。在試驗(yàn)組和對照組試管中各加100 μL試劑2，混勻，10 000 r/m下離心10 min。取上清液繼續(xù)試驗(yàn)。重新在試驗(yàn)組和對照組試管中各加入150 μL上清液待測，在標(biāo)準(zhǔn)管中加入150 μL試劑6和700 μL試劑4，在試驗(yàn)組和對照組試管中各加入700 μL試劑4，然后分別在3種試管中加入150 μL試劑5，之后混勻，在40 ℃水浴鍋中水浴20 min，最后冷卻至室溫，將待測樣品放置于酶標(biāo)儀中，680 nm波長下測定樣品的吸光度值。

計(jì)算公式：

S-ACPT=C標(biāo)準(zhǔn)管×（A實(shí)驗(yàn)管-A對照管）/A標(biāo)準(zhǔn)管×V反總/W/T

=48×（A實(shí)驗(yàn)管-A對照管）/A標(biāo)準(zhǔn)管

式中，C標(biāo)準(zhǔn)管為標(biāo)準(zhǔn)管濃度，為0.05 mg/mL；V反總為反應(yīng)體系總體積，為0.4 mL；T為反應(yīng)時間，為30 min=1/48 d；W為樣本質(zhì)量，為0.02 g。

1.4.2 土壤微生物活菌數(shù)的測定。微生物活菌數(shù)采用稀釋平板計(jì)數(shù)法測定。分別用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（28～30 ℃，1～2 d）、馬鈴薯瓊脂培養(yǎng)基（28 ℃，3～5 d）、高氏一號瓊脂（28 ℃，5～7 d）培養(yǎng)細(xì)菌、真菌、放射菌，各培養(yǎng)基濃度3次重復(fù)。

1.4.3 土壤腐殖質(zhì)測定。稱取土樣10.00 g放入250 mL三角瓶中，加入100 mL 0.1 mol/L焦磷酸鈉和0.1 mom/L氫氧化鈉混合提取液（土∶液=1∶20），用橡皮塞緊后在振蕩機(jī)上振蕩30 min，然后放在溫箱中靜置13～14 h（溫度控制在20 ℃左右），隨之將溶液再次搖勻后過濾，將濾液收集到200 mL三角瓶中待測。吸取待測液20 mL，移入硬質(zhì)試管中，用0.5 mol/L硫酸溶液中和至pH=7（pH試紙?jiān)囼?yàn)），插入鐵絲籠中，將鐵絲籠放到水浴鍋里，在沸水浴中蒸干，然后按照測有機(jī)質(zhì)的方法測定總碳量即可。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼肥和紫莖澤蘭菌肥對土壤蛋白酶活性的影響

由表1可知，3種不同施肥處理對土壤蛋白酶的影響顯著。土壤蛋白酶在剖面中的分布與蔗糖酶蛋白酶：蛋白酶參與土壤中存在的氨基酸、蛋白質(zhì)以及其他含蛋白質(zhì)氮的有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化。它們的水解產(chǎn)物是高等植物的氮源之一[1-3]。土壤蛋白酶在剖面中的分布與蔗糖酶相似，酶活性隨剖面深度而減弱。并與土壤有機(jī)質(zhì)含量、氮素及其他土壤性質(zhì)有關(guān)。沼肥對土壤蛋白酶活性具有顯著提高作用；紫莖澤蘭菌肥對土壤蛋白酶活性雖然也有提高作用，但明顯低于沼肥。而且隨著沼肥和紫莖澤蘭不斷施用，提高土壤蛋白酶活性的效果越顯著。

2.2 沼肥和紫莖澤蘭菌肥對土壤活菌數(shù)的影響

由表2可知，3種不同的施肥處理對土壤微生物數(shù)量影響顯著。土壤微生物數(shù)量是反映土壤生物活性的重要指標(biāo)，對植物生長和營養(yǎng)元素流動起到重要作用。作為土壤微生物的主要組成部分，細(xì)菌、真菌、放射菌的數(shù)量變化既反映了土壤中各元素的變化，又反映了土壤物質(zhì)循環(huán)和能量流動的調(diào)節(jié)，從而揭示了土壤發(fā)育的現(xiàn)狀和趨向。此外，微生物種類數(shù)量的變化對土壤肥力的形成具有調(diào)節(jié)作用。施用沼肥的土壤活菌數(shù)明顯增多；施用紫莖澤蘭的土壤雖然也有增多，但是增長數(shù)量少于沼肥處理。施用沼肥對土壤肥力有改善作用，因?yàn)楦迟|(zhì)是由一些異養(yǎng)的微生物，如某些腐生細(xì)菌，把土壤中的動、植物殘體和有機(jī)肥料分解，然后再重新合成的。土壤中的活菌數(shù)數(shù)量越多，代謝活動越旺盛，腐殖質(zhì)合成速度就會加快，合成有機(jī)物就會增多，土壤肥力越高[4-6]。

2.3 沼肥和紫莖澤蘭菌肥對土壤腐殖質(zhì)的影響

由表3可知，3種不同施肥處理對土壤腐殖質(zhì)的影響顯著。腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)的重要組成部分，它是土壤養(yǎng)分的主要來源。因腐殖質(zhì)中含有植物生長發(fā)育所需要的一些元素，能改善土壤、增加肥力。因此，對土壤的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、生物學(xué)性質(zhì)都有重要影響，是土壤肥力指標(biāo)之一。施用沼肥的土壤腐殖質(zhì)明顯增多；施用紫莖澤蘭的土壤雖然也有增多，但是增長數(shù)量沒有沼肥大。施用沼肥和微生物菌肥對土壤肥力都有改善作用。這是因?yàn)楦迟|(zhì)是一種黑色膠狀物質(zhì)，它常與礦物質(zhì)顆粒緊密結(jié)合在一起，成為土壤有機(jī)質(zhì)的主要類型，對土壤肥力有重要的影響。土壤有機(jī)物增多，土壤肥力越高。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，施肥處理對于土壤蛋白酶、土壤活菌數(shù)和土壤腐殖質(zhì)的影響以沼肥處理最高，紫莖澤蘭菌肥處理次之。這可能是因?yàn)檎臃屎妥锨o澤蘭菌肥中含有大量有機(jī)質(zhì)，并且施用沼肥和紫莖澤蘭菌肥，增加了土壤中微生物生長所需的碳源和氮源，有機(jī)質(zhì)和碳氮元素是合成蛋白酶的重要物質(zhì)，土壤蛋白酶活性的增加有利于微生物的繁殖，而微生物數(shù)量的增加反過來又改善了土壤環(huán)境，增加了土壤腐殖質(zhì)的含量，從而提高了土壤肥力，提高了作物的品質(zhì)。該試驗(yàn)對今后深入研究紫莖澤蘭改良土壤肥力方向提供相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 牛紅榜，劉萬學(xué)，萬方浩.紫莖澤蘭（Ageratina adenophora）入侵對土壤微生物群落和理化性質(zhì)的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2007（7）：3051-3060.

[2] 李會娜，劉萬學(xué)，戴蓮，等.紫莖澤蘭入侵對土壤微生物、酶活性及肥力的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（11）：3964-3971.

[3] 鄧丹丹，劉棋，蔣智林，等.紫莖澤蘭與不同植物群落土壤養(yǎng)分及酶活性差異[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2015（9）：1466-1471.

[4] 蔣智林，劉萬學(xué)，萬方浩，等.紫莖澤蘭與本地植物群落根際土壤酶活性和土壤肥力的差異[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2008（2）：660-664.

[5] 牛紅榜.外來植物紫莖澤蘭入侵的土壤微生物學(xué)機(jī)制[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2007.

[6] 劉興林，胡金朝，白潔，等.紫莖澤蘭脫毒工藝及其腐熟肥料的應(yīng)用[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2014（20）：149-153.