緩釋納米肥施用對青椒生長、土壤養(yǎng)分及酶活性的影響研究

滕青 戴啟斌 林慧凡 曾夢鳳

摘 要：為了解緩釋納米肥料的肥效及其對生態(tài)環(huán)境的影響，設(shè)置青椒栽培盆栽實驗，研究施用緩釋納米肥料對青椒生長、土壤養(yǎng)分、酶活性及微生物的影響。結(jié)果表明：（1）施用緩釋納米肥料，能促進青椒生長，但由于肥效緩，對青椒的生長促進不及化肥。（2）施加緩釋納米肥料顯著提高土壤養(yǎng)分，尤以堿解氮為最，增幅達到100%。（3）施用緩釋納米肥料能顯著提高土壤酶活性和土壤微生物數(shù)量，與空白相比，處理2的土壤脫氫酶和過氧化氫酶活性分別增加37.4%和21.3%，土壤細菌、放線菌和真菌分別增加了50%、72%和208%。因此，施用緩釋納米肥料可提高農(nóng)田土壤養(yǎng)分、土壤酶活性和微生物數(shù)量，減少養(yǎng)分流失，改善農(nóng)田土壤生態(tài)環(huán)境，具有良好的推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：緩釋納米肥料；青椒；土壤養(yǎng)分；土壤酶活性；微生物

中圖分類號 X173 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）22-0082-05

Abstract：In order to examine the fertilizer effect of slow-release Nano-fertilizer and its impact on the ecological environment，a cultivation pot experiment was arranged to study the influences of application of slow-release Nano-fertilizer on green pepper growth，soil Nutrients，enzyme activity and microorganisms. The results were as follows：（1） The application of slow-release Nano-fertilizer can promote the growth of green pepper，but due to the slow effect of fertilizer，the growth of green pepper was not as good as that of chemical fertilizer. （2）Application of slow-release Nano-fertilizer significantly increased soil nutrients，especially alkaline nitrogen，with an increase of 100%. （3） Application of slow-release Nano-fertilizer significantly increased soil enzyme activity and soil microbial population. Compared with blank，soil dehydrogenase and catalase activities of treatment 2 increased by 37.4% and 21.3%，respectively，and soil bacteria，actinomycetes and fungi increased by 50%，72% and 208%，respectively. Application of slow-release Nano-fertilizer can improved soil nutrient，soil enzyme activity and soil microorganism，reduce nutrient loss and improve soil ecological environment，with a good application value.

Key words：Slow-release Nano-fertilizer；Green pepper；Soil nutrient；Soil enzyme；Microorganism

目前，我國耕地總面積約1.4億hm2，排名世界第4位，而人均耕地面積僅約0.1hm2，遠低于世界人均耕地面積0.25hm2[1]，人均耕地面積不到美國的1/6，加拿大的1/15[2]。2012年，我國化肥總用量達5.84×1010kg，占世界化肥總用量的33.0%，單位耕地面積施用量超過世界平均水平的3倍[3]。而氮肥利用率為30.0%～35.0%，磷肥利用率僅為10.0%～20.0%，意味著施入土壤的大部分氮、磷通過不同的途徑流失到環(huán)境中，造成水體富營養(yǎng)化[4]。另外，長期施用化肥會使土壤板結(jié)，降低土壤孔隙度，增加土壤容重，破壞土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[5-6]。

納米肥料具有小尺寸效應(yīng)，與化肥相比，由于其比表面積大，可使養(yǎng)分更易被植物吸收，使其肥效明顯提高，經(jīng)濟效益顯著；施用納米肥可改善土壤理化性狀，提高土壤保水保肥能力[7]。同時可以不受土壤類型等復雜因素的影響，可大大減少對土壤和地下水的污染，極大地提高農(nóng)作物產(chǎn)量。因此，被稱為“環(huán)境友好型肥料”。青椒是一種四季蔬菜，在我國大部分地區(qū)都有種植，需肥量較大。本文通過栽培實驗研究緩釋納米肥料施用對青椒生長及土壤養(yǎng)分、酶活性及微生物含量的影響，考察緩釋納米肥料的肥效，為納米肥料的使用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 茂名市地處北回歸線以南，屬熱帶亞熱帶季風暖和天氣。全市年平均氣溫22.3～23.0℃，月平均最高氣溫在26.5～28.7℃（7月），月平均最低氣溫在14～16℃（1月），降雨季節(jié)長，年降雨量在1500～1800mm，降雨日在100～170d。

1.2 實驗材料 實驗用花盆購于本地花卉市場（可裝土約3kg）；琉璃天2號緩釋納米肥料（臺灣琉璃天奈米生物科技有限公司，其氮、磷、鉀、鎂、鈣和腐殖酸含量分別為26.0%、17.0%、13.0%、0.2%、0.9%和3.0%）；復合肥（氮、磷、鉀含量均為15.0%）；青椒種子（興寧市慶豐盈科種子有限公司）。

1.3 實驗設(shè)計 實驗設(shè)4個處理：處理1（空白處理）；處理2（納米肥料）；處理3（復合肥）；處理4（納米肥料+復合肥）。為研究不同肥料對青椒生長的影響，除空白處理外，其余處理施相同含量的氮，每kg土施純氮0.35g。另外，為消除農(nóng)藥對青椒生長以及生態(tài)的影響，本實驗在青椒生長整個過程中不添加農(nóng)藥以及其他的除草劑。施肥方案如表1所示。

1.4 樣品采集與分析 自幼苗4～5葉開始進行青椒苗情考察。記錄株高、稈莖直徑和葉齡。在青椒苗生長中期（2017年12月25日），在每個花盆內(nèi)，以6點取樣法采取表土樣（0～20cm），去掉雜物，將采集的土壤充分混勻并分為2份。1份將土壤風干后碾碎，通過10目和100目孔徑尼龍篩，取得土壤樣品，測定土壤理化指標；另1份置于4℃的冰箱保存，7d內(nèi)測定土壤酶活性和微生物。土壤理化指標分析[8]：土壤全氮測定采用凱氏定氮法；堿解氮測定采用擴散法；硝態(tài)氮測定采用紫外分光光度法；檸檬酸溶性磷測定采用鉬藍比色法。土壤酶活性分析[9]：過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法，以1g干土20min消耗0.01mol/L高錳酸鉀的mL數(shù)表示。脫氫酶活性采用三苯基氯代四氮唑（TTC）還原法，土壤脫氫酶活性表達為在24h后，1g新鮮土壤中TPF產(chǎn)生的μg的數(shù)量。脲酶活性采用苯酚鈉比色法，以24h后100g干土中NH3-N的mg數(shù)表示[10]。土壤中微生物含量的測定[11-12]：細菌培養(yǎng)基采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基；真菌采用馬丁氏（Martin）培養(yǎng)基；放線菌采用改良高氏1號培養(yǎng)基。

1.5 數(shù)據(jù)處理 實驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007進行處理，采用SPSS 17.0軟件進行單因素方差分析（One-Way ANOVA），用最小顯著差異法（LSD）進行多重比較，檢驗不同處理間差異程度。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對青椒生長的影響 施肥能促進植株生長，在青椒生長周期內(nèi)，青椒株高、基稈總體變化趨勢一致，12月12日后，施肥處理均顯著高于空白處理（p<0.05），且施化肥處理顯著高于其他處理（p<0.05），而處理2和處理3則差異不明顯（p>0.05）（圖1和圖2）。施肥后，4個處理的葉齡差異不明顯，在青椒生長后期，施化肥處理的葉齡高于其他處理（圖3）。使用復合肥可促進青椒株高、葉齡和莖稈直徑分別增長31.7%，23.5%和17.7%。說明復合肥在施用后，肥效能快速的釋放到土壤中供給植物生長所需，使得植物在進行光合作用時營養(yǎng)養(yǎng)分充足，在生長前期快速生長。而緩釋納米肥料處理的青椒株高和莖稈直徑也明顯高于空白處理，增幅分別達到12.2%和12.3%，緩釋納米肥對促進青椒生長的效果低于復合化肥，但化肥處理養(yǎng)分流失快，納米肥的肥效釋放緩慢，可持續(xù)地為植物提供生長所需的營養(yǎng)養(yǎng)分。研究表明[13-14]：施用緩釋納米肥的植株根系發(fā)達，植株抗病性、抗蟲害病能力以及果實品質(zhì)都明顯提高，具有一定的增產(chǎn)效果。

2.2 施肥處理對土壤養(yǎng)分的影響 在青椒施基肥至追肥后，處理2、處理3和處理4中各土壤的堿解氮，硝態(tài)氮和全氮指標大小差異不明顯，但顯著高于空白處理（圖4）。緩釋納米肥料是高氮型肥料，能有效提高土壤中全氮、堿解氮和硝態(tài)氮的含量。與空白處理相比，在青椒生長過程中全氮增加60.0%，堿解氮增加100.0%，硝態(tài)氮增加27.8%。土壤檸檬酸溶性磷即人為表層中的有效磷，測定土壤中的檸檬溶性磷可知該區(qū)域土壤的施肥近況及其磷元素的供應(yīng)情況[15]。施加肥料可使土壤表層中的有效磷增加，而處理4中溶性磷的含量明顯高于其他處理，說明化肥和納米肥料結(jié)合互相促進同時釋放磷，導致土壤中的溶性磷含量較高。而處理2和處理3中的溶性磷差異不顯著，說明化肥和納米肥料分別使用時，人為表層中的有效磷含量促使青椒植株生長的效果基本一致，2種肥料的有效磷含量大致相同（圖4）。

2.3 不同施肥處理對土壤酶活性的影響 土壤酶是土壤物質(zhì)循環(huán)和能量流動的重要參與者，其參與土壤的發(fā)生、發(fā)育及土壤肥力形成和演變的全過程，是土壤生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的組分之一[16-17]。土壤酶可以表征土壤的綜合肥力特征及土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化過程。不同植物的根系在生長發(fā)育過程中的分泌物、死亡根茬的礦化分解及不同的耕作和管理方式等都會影響土壤酶活性[18-19]。在青椒生長期間，與空白處理相比，施肥均能顯著提高土壤酶活性（圖5，p<0.05），且施納米肥料處理的土壤脫氫酶和過氧化氫酶活性顯著高于其他處理。與空白處理相比，處理2、處理3和處理4的土壤脫氫酶活性分別增加37.4%、33.6%和22.9%。處理2、處理3和處理4的土壤脲酶活性分別增加26.8%、12.1%和17.5%。處理2、處理3和處理4的土壤過氧化氫酶活性分別增加21.3%、13.3%和19.3%（圖5）。這與前人研究施用納米碳可以提高土壤酶活性，且施入的濃度越高，促進作用越好等結(jié)果一致[20-21]。因為施入納米碳可改變水分子的結(jié)構(gòu)和能態(tài)，提高其活性，在水不斷被植物吸收的過程中攜帶大量的營養(yǎng)元素進入植物體內(nèi)[22]。納米碳可改善作物周圍水環(huán)境，使肥料中的氮更易被根系吸收，提高作物的根系活力，促使根系分泌物增多，增加土壤中的微生物。土壤微生物的活動程度增加，分泌物也會增加，從而增加土壤的疏松度，土壤疏松，土壤容重減小[23]。增加土壤脲酶活性對提高氮素利用率及促進土壤氮素循環(huán)具有重要作用，促進植株的生長發(fā)育。因此土壤微生物的數(shù)量和植株根系的分泌物增多及活動強度增強能促進土壤酶活性增加。

2.4 不同施肥處理對土壤中微生物含量的影響 土壤微生物是土壤生物中極其重要和最為活躍的組成部分，其動態(tài)變化比其他土壤生物更能顯著和靈敏地反映土壤的肥力及土壤的質(zhì)量變化狀況，在維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、土壤養(yǎng)分分解轉(zhuǎn)化過程以及抗干擾性占據(jù)主導地位，并控制著土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的所有關(guān)鍵的過程[24-25]。土壤微生物數(shù)量表現(xiàn)為：細菌>放線菌>真菌。青椒生長各時期，各種施肥處理細菌、放線菌和真菌的數(shù)量，均顯著地高于空白處理。說明施肥增加土壤養(yǎng)分，改善土壤生態(tài)環(huán)境，增加土壤微生物的數(shù)量。且納米肥料處理的土壤微生物數(shù)量顯著高于化肥處理（圖6，p<0.05）。與空白處理相比，處理2、處理3和處理4的細菌數(shù)量分別增加50.0%、40.0%和50.0%。處理2、處理3和處理4的放線菌數(shù)量分別增加72.0%、52.0%和60.0%。處理2、處理3和處理4的真菌數(shù)量分別增加208.3%、183.3%和204.2%。緩釋納米肥料在緩慢釋放的過程中產(chǎn)生大量的腐殖酸。腐殖酸是土壤肥力的核心，能為土壤微生物提供其生存和繁衍所需的碳源和氮源。另外，腐植酸可以直接或間接地改善土壤溫度、水分及透氣狀況，調(diào)節(jié)土壤pH，促進土壤微生物的生長和繁殖，增加其數(shù)量與種類。

3 結(jié)論

使用化肥能更有效地促進青椒生長和分枝，施用緩釋納米肥料，養(yǎng)分釋放緩慢而持久，有利于提高土壤微生物數(shù)量和酶活性。處理2的土壤脫氫酶和過氧化氫酶活性分別是處理1的1.37倍和1.21倍、處理3的1.03倍和1.07倍、處理4的1.12倍和1.02倍。納米肥料處理的土壤細菌、放線菌和真菌數(shù)量均為化肥處理的1.07倍、1.13倍和1.09倍。施用緩釋納米肥可改善農(nóng)田土壤生態(tài)環(huán)境，具有良好的推廣應(yīng)用價值。

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（責編：張宏民）