不同施肥處理對(duì)大白菜土壤酶和の⑸物量碳、氮含量的影響

馮龍 張崇玉 陶雯 李雄 吳正肖

摘 要：為研究不同施肥條件下對(duì)白菜土壤環(huán)境的作用效果，通過(guò)盆栽試驗(yàn)，研究了NPK+OM（一半化肥+一半中藥渣有機(jī)肥）、OM（中藥渣有機(jī)肥）、OM1（雞糞有機(jī)肥）、80%OM、60%OM等處理對(duì)白菜生育期內(nèi)土壤酶活性、微生物量碳和微生物量氮的影響。結(jié)果表明，同NPK處理相比，NPK+OM處理的土壤蔗糖酶活性提高了981%～2353%、脲酶活性提高了766%～2873%、過(guò)氧化氫酶活性提高了928%～3879%、中性磷酸酶活性提高了257%～3484%；土壤微生物墨碳（SMBC）、土壤微生物墨氮（SMBN）分別提高了2559%～5837%、978%～1158%。在白菜生長(zhǎng)過(guò)程中，土壤脲酶、中性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶和SMBC活性均在白菜結(jié)球期時(shí)最高，而SMBN是在團(tuán)棵期時(shí)達(dá)到最大值。隨著白菜的生長(zhǎng)發(fā)育，SMBN含量逐漸降低，在成熟期下降速度降慢。綜合分析認(rèn)為，有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)對(duì)白菜生長(zhǎng)土壤環(huán)境的作用效果最佳，其次是單施有機(jī)肥，最差的是單施化肥處理。

關(guān)鍵詞：施肥處理；白菜；土壤酶活性；土壤微生物量碳；氮

中圖分類號(hào)：S14735

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0457（2018）04-0045-006 國(guó)際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2018.04.007

Effects of Fertilization Treatments on Enzyme Activities and Microbial Carbon and Nitrogen in Chinese Cabbage Grown Soil

FENG Long1，ZHANG Chongyu1*，TAO Wen1，LI Xiong1，WU Zhengxiao2

（1.Agricultural College of Guizhou university， Guiyang， Guizhou 550025， China； 2. Agricultural Commission of Zumyi Municipal，Zunyi， Guizhou 563000， China）

Abstract：In order to understand the effect of different fertilization on Chinese cabbage grown soil environment， pot experiments were conducted to study the effect of NPK+OM （chemical fertilizer + half of Chinese herb residue organic fertilizer）， OM （Chinese herb residue organic fertilizer）， OM1 （chicken manure）， 80%OM， 60%OM and other treatment on soil enzyme activity， microbial biomass carbon and microbial biomass nitrogen during Chinese cabbage growth period，. The results showed that， compared with NPK treatment， soil invertase activity of NPK+OM increased by 9.81% ～ 23.53%， urease activity increased from 7.66% to 28.73%， catalase activity increased from 9.28% to 38.79%， neutral phosphatase activity increased from 2.57% to 34.84%； SMBC and SMBN were increased by 25.59% to 58.37% and 9.78% to 11.58%， respectively. During the growth of Chinese cabbage， soil urease， neutral phosphatase， catalase， invertase and SMBC activity all reached the highest in cabbage heading stage， while SMBN reached the maximum at the pellet stage. With the growth and development of Chinese cabbage， the content of SMBN decreased gradually and the rate of decline decreased during the mature period. Comprehensive analysis showed that organic and inorganic combination had the best effect on the cabbage grown， soil， followed by single application of organic manure， and the worst was single fertilizer treatment.

Key words：fertilization treatment； Chinese cabbage； soil enzyme activity； soil microbial carbon； nitrogen

土壤酶和微生物量是土壤生物學(xué)活性的主要指標(biāo)。土壤微生物量是指土壤中活的微生物總量[1]，是植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的源與庫(kù)的重要來(lái)源[2]。土壤酶是具有高度催化作用的一類蛋白質(zhì)[3]，參與土壤生物化學(xué)過(guò)程，其活性大小影響腐殖質(zhì)的合成與分解速率，對(duì)土壤中高等植物和動(dòng)物殘?bào)w的分解及轉(zhuǎn)化起重要作用[4]。土壤酶和微生物量是衡量土壤肥力的一個(gè)重要指標(biāo)[5-7]，其活性高低可在一定程度上反映作物的生長(zhǎng)發(fā)育狀況以及土壤中物質(zhì)代謝的旺盛程度。目前，關(guān)于施肥對(duì)蔬菜生長(zhǎng)、土壤中的酶活性以及微生物量的研究較多[8-10]，但關(guān)于不同施肥處理對(duì)盆栽土壤中酶活性以及微生物量影響的研究較少。本文以盆栽試驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究不同施肥處理對(duì)大白菜不同生育期盆栽試驗(yàn)土壤酶活性以及微生物量的影響，以期揭示盆栽試驗(yàn)中不同施肥處理土壤的生物化學(xué)過(guò)程的變化規(guī)律，為指導(dǎo)大田種植科學(xué)施肥提供理論依據(jù)，并且為大白菜的施肥管理提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

11 供試材料

試驗(yàn)設(shè)在貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院盆栽場(chǎng)，供試土壤為黃壤，有機(jī)質(zhì)含量3174 g/kg，全氮含量203 g/kg，堿解氮14631 mg/kg，速效磷6572 mg/kg，速效鉀24318 mg/kg，pH 687。供試雞糞有機(jī)肥為貴州省息烽縣博施生物有機(jī)肥公司提供，其N、P2O5和K2O含量分別為222%，237%和171%，有機(jī)質(zhì)含量5427%；供試中藥渣肥料為貴州省貴陽(yáng)智仁源生物有機(jī)肥業(yè)有限公司提供，其N、P2O5和K2O含量分別為270%，194% 和110% ，有機(jī)質(zhì)含量71%；所用化肥為尿素（含N，46%）、過(guò)磷酸鈣（含P2O5，16%）、硫酸鉀（含K2O，50%）；大白菜種子。

12 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽試驗(yàn)，設(shè)7個(gè)處理：CK，不施肥；NPK，單施化肥（尿素326 g，過(guò)磷酸鈣469 g，硫酸鉀300 g）；OM，單施中藥渣有機(jī)肥68 g；OM1，單施雞糞有機(jī)肥55 g；NPK+OM，中藥渣有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施（尿素163 g，過(guò)磷酸鈣235 g，硫酸鉀150 g，中藥渣有機(jī)肥34 g）；80%OM，中藥渣有機(jī)肥544 g；60%OM，中藥渣有機(jī)肥408 g。試驗(yàn)用盆為塑料盆，高為20 cm、口徑15 cm，每個(gè)處理重復(fù)10次，共計(jì)70盆。隨機(jī)區(qū)組排列，于2017年4月10日盆栽試驗(yàn)時(shí)，將肥料與土壤充分混勻后裝盆，每盆裝土15 kg。

13 測(cè)定項(xiàng)目和方法

土壤樣分別在白菜的團(tuán)棵期、蓮座期、結(jié)球期、成熟期采集土壤樣品。采樣時(shí)，分別將每桶白菜拔出（土壤全部抖落在桶里），然后將土壤倒出混勻后，取2袋樣，共計(jì)140個(gè)土樣。一袋新鮮樣品立即進(jìn)行土壤微生物碳、氮的測(cè)定，一袋土樣風(fēng)干過(guò)篩后進(jìn)行土壤酶活性測(cè)定。

土壤微生物量碳、氮用氯仿熏蒸法[11]測(cè)定；土壤脲酶用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定； 磷酸酶用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定； 過(guò)氧化氫酶用KMnO4滴定法測(cè)定； 蔗糖酶用Na2S2O3滴定法[3]測(cè)定。

14 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 170和Excel 2003 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

21 施肥對(duì)白菜土壤酶活性的影響

211 對(duì)土壤蔗糖酶活性的影響

所有施肥處理的蔗糖酶活性均顯著高于CK，說(shuō)明施肥能明顯提高根際土壤的蔗糖酶活性（圖1）。除處理CK外，各處理均呈現(xiàn)出先升高后緩慢降低的變化趨勢(shì)。施肥后，白菜從團(tuán)棵期到結(jié)球期，所有施肥處理均呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，在結(jié)球期時(shí)達(dá)到最大值，之后開(kāi)始緩慢下降。

在結(jié)球期時(shí)，NPK+OM處理分別比CK、NPK、OM和OM1處理提高了4728%、2117%、1016%和1274%；同NPK處理相比，OM和OM1處理分別提高了1458%和1207%。在整個(gè)生育期內(nèi)，NPK+OM處理處理的蔗糖酶活性比CK 提高了 1962%～4728%，比OM提高了781%～1372%，比OM1提高了827%～1622%，比NPK提高了981%～2353%。說(shuō)明有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施比單施有機(jī)肥更有利于提高土壤蔗糖酶的活性；單施有機(jī)肥比單施化肥更有利于提高土壤蔗糖酶的活性。

212 對(duì)土壤脲酶活性的影響

土壤中脲酶的主要作用是水解尿素，直接參與尿素形態(tài)的轉(zhuǎn)化，其水解產(chǎn)物氨為植物及土壤微生物生長(zhǎng)提供能源物質(zhì)。施用不同肥料對(duì)土壤脲酶活性動(dòng)態(tài)變化的影響如圖2所示。

各施肥處理較CK均顯著提高了土壤中脲酶的活性，但不同肥料及同一肥料不同施肥水平對(duì)其活性影響不一；在白菜結(jié)球期時(shí)，大白菜需肥量最大，土壤脲酶活性處理NPK+OM較OM、OM1、80%OM、60%OM增加不顯著，但較NPK和CK處理分別提高了2873%、7063%。在各施肥處理中，有機(jī)無(wú)機(jī)配施顯著高于其他處理，比單施有機(jī)肥的處理提高了451%～2276%，比單施化肥處理提高了766%～2873%，比CK提高了4826%～7063%。可見(jiàn)，有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)土壤酶活性的增加顯著高于單施化肥和單施有機(jī)肥處理。

213 對(duì)土壤過(guò)氧化氫酶活性的影響

各處理的過(guò)氧化氫酶活性均表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。在白菜蓮座期時(shí)，除NPK+OM處理外，所有處理均達(dá)到了最大值，其中，NPK+OM處理的活性最高，分別比CK、OM、OM1和NPK，提高了2941%、725%、974%和1403%。之后，除NPK+OM處理外，各處理均開(kāi)始迅速下降，到白菜成熟期時(shí)達(dá)到了最低值，而NPK+OM處理在白菜結(jié)球期時(shí)達(dá)到最大值，在白菜成熟期時(shí)達(dá)到了最低值。在白菜不同的生長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，各處理土壤過(guò)氧化氫酶活性的變化規(guī)律為NPK+OM>OM>OM1>80%OM>NPK>60%OM>CK。NPK+OM分別比CK提高了982%～6741%，比OM提高了915%～2574%，比OM1提高了941%～3357%，比NPK提高了928%～3879%。OM、OM1和NPK處理差異不明顯，但均顯著高于CK處理。施肥后團(tuán)棵期到結(jié)球期是白菜快速生長(zhǎng)、干物質(zhì)積累最大的時(shí)期，也是白菜對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素吸收量最大的階段。此時(shí)過(guò)氧化氫酶活性處于較高值，可以解除白菜快速生長(zhǎng)積累的過(guò)氧化氫等物質(zhì)產(chǎn)生的毒害，說(shuō)明過(guò)氧化氫酶活性與白菜生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程密切相關(guān)。

214 對(duì)土壤中性磷酸酶活性的影響

磷酸酶是土壤中的一種水解酶，其酶促作用可以加速分解土壤中難溶性磷的速度，提高土壤中磷的有效性，為作物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分保障。不同施肥對(duì)土壤中性磷酸酶活性動(dòng)態(tài)變化的影響如圖4所示。

所有施肥處理均可顯著提高土壤中性磷酸酶的活性，在白菜整個(gè)生育期，總體呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，在結(jié)球期達(dá)到最高峰，其中，以NPK+OM處理最高，分別比CK、OM、OM1和NPK，提高了4103%、956%、1004%和3926%。單施無(wú)機(jī)肥處理對(duì)土壤磷酸酶活性無(wú)顯著影響，其在大白菜生長(zhǎng)旺盛期時(shí)，磷酸酶活性降低，原因可能是單施無(wú)機(jī)肥后，土壤中離子濃度過(guò)高，影響了磷酸酶活性。在白菜的生長(zhǎng)進(jìn)程中，各處理中性磷酸酶活性最大的是NPK+OM處理，顯著高于其它處理，比CK提高了3592%～4718%，比單施有機(jī)肥提高了840%～1982%，比單施化肥提高了257%～3484%。說(shuō)明有機(jī)無(wú)機(jī)配施可促進(jìn)土壤中性磷酸酶活性的提高，且較單施有機(jī)肥和單施化肥差異顯著。

22 對(duì)白菜土壤微生物量碳、氮的影響

221 對(duì)土壤微生物量碳的影響

各施肥處理的土壤微生物量碳（SMBC）含量均顯著高于CK（表1）。在白菜整個(gè)生育期內(nèi)，表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，在結(jié)球期時(shí)達(dá)到最大值，其中，以NPK+OM處理最高，達(dá)到60824 mg/kg，分別比CK、NPK、OM和OM1處理，增加了25016、18070、6678和4985 mg/kg。從白菜整個(gè)生育期來(lái)看，施用有機(jī)肥的處理一直顯著高于NPK和CK處理。從表1中也可得出，OM處理在白菜整個(gè)生育期內(nèi)分別比80%OM和60%OM處理提高了042%～216%和094%～406%，表明隨著有機(jī)肥施用量的增加，土壤微生物量碳也逐漸增加。

施肥處理均可增加土壤微生物量碳的含量，但增加趨勢(shì)最快的是無(wú)機(jī)有機(jī)配施處理，其次是單施有機(jī)肥，增加最緩的是單施化肥處理，這有可能是有機(jī)肥的施用增加了土壤有機(jī)質(zhì)的含量，為微生物的生長(zhǎng)提供了足夠的碳源。

222 對(duì)土壤微生物量氮的影響

由表2可得出，土壤微生物量氮（SMBN）在白菜整個(gè)生育期內(nèi)，表現(xiàn)出顯著降低的趨勢(shì)。在團(tuán)棵期時(shí)，各施肥處理的SMBN均顯著高于CK，其中，以NPK+OM處理的SMBN的含量最高，為9264 mg/kg，分別比CK、OM、OM1、80%OM和60%OM增加了6092、4971、1060、1344、1546和3337 mg/kg。從白菜的整個(gè)生育期來(lái)看，與NPK和CK處理相比，施用有機(jī)肥的處理均顯著提高了SMBN的含量。施肥后，在白菜團(tuán)棵期至成熟期時(shí)，各處理的SMBN含量均出現(xiàn)不同程度的降低，其中，蓮座期至結(jié)球期降幅最大，可能是因?yàn)檫@階段白菜生長(zhǎng)迅速，所需要的土壤氮素營(yíng)養(yǎng)更多，土壤中氮素降低的更快，從而使得土壤微生物礦化加快。

在白菜整個(gè)生育期內(nèi)，SMBN含量降幅最大的是NPK+OM處理，降幅為2777%，這可能是有機(jī)無(wú)機(jī)配施加速了白菜的養(yǎng)分累積量，從而使得土壤中氮素營(yíng)養(yǎng)降低的更快。從表2也可知，OM處理分別比80%OM和60%OM，提高了603%～760%和3842%～4847%，說(shuō)明同一有機(jī)肥，隨著施肥量的增加土壤中SMBN的含量也逐漸增加。

可見(jiàn)，施肥處理均可增加土壤微生物氮的含量，增加最明顯的是有機(jī)無(wú)機(jī)配施，但隨著白菜的生長(zhǎng)，各處理土壤微生物氮的含量也在逐漸下降。

3 結(jié)論與討論

31 施肥對(duì)白菜土壤酶活性的影響

井大煒等[11]研究表明，雞糞和化肥配施與單施化肥相比，能顯著提高根際土壤的脲酶、過(guò)氧化氫酶以及蔗糖酶的活性。李娟等[12]通過(guò)有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施可明顯增加土壤脲酶和堿性磷酸酶活性，并且明顯高于單施化肥。李明松等[13]研究表明，不同施肥處理均能提高土壤酶的活性，增幅依次為：有機(jī)無(wú)機(jī)配施>單施有機(jī)肥>單施化肥。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)果相似，中藥渣有機(jī)肥與化肥配施明顯增加了土壤酶活性。原因可能是有機(jī)肥的施用不僅對(duì)土壤具有改良作用，而且也為土壤酶提供了酶促基質(zhì)和為微生物的生長(zhǎng)提供了足夠的碳源，從而加速了土壤微生物的生長(zhǎng)，增加了土壤酶活性。本研究結(jié)果還表明：同一有機(jī)肥，隨著施肥量的增加，土壤酶活性也在逐漸增加，這可能是因?yàn)殡S著有機(jī)質(zhì)投入的增加，為土壤微生物的生長(zhǎng)提供了充足的碳源，使得微生物彼此之間生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)減小，更有利于增加微生物的含量，從而提高了土壤酶活性。

綜上所述，所有施肥處理均增加了土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶以及中性磷酸酶的活性，其中，以有機(jī)無(wú)機(jī)配施的增幅最大，單施有機(jī)肥的處理其次，單施化肥的處理最低。

32 施肥對(duì)白菜土壤微生物量碳、氮的影響

已有研究表明土壤微生物量碳能反映土壤有效養(yǎng)分狀況以及微生物生物活性，是評(píng)價(jià)土壤微生物數(shù)量和活性及土壤肥力的重要指標(biāo)[14]。微生物生物量氮是土壤氮素的源和庫(kù)[15-16]，研究土壤微生物生物量對(duì)了解土壤養(yǎng)分循環(huán)及轉(zhuǎn)化具有很大意義[17]。本研究結(jié)果表明，在白菜的生長(zhǎng)過(guò)程中，所有施用有機(jī)肥的處理SMBC、SMBN含量均顯著高于CK和單施化肥處理，這與徐永剛告示[18]和 Goyal等[19]研究結(jié)果相似。這是由于有機(jī)肥的施用為土壤微生物的生長(zhǎng)提供了充足的碳源和氮源，增加了土壤微生物生物量碳、氮含量，使得土壤碳、氮素直接保存于微生物中，避免土壤中碳素、氮素通過(guò)各種化學(xué)作用損失，提高了土壤氮素以及化肥的利用率。

本研究還發(fā)現(xiàn)，在白菜的整個(gè)生育期內(nèi)，各處理土壤微生物生物量均表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，這可能與白菜在各生長(zhǎng)期內(nèi)所需養(yǎng)分含量相關(guān)，在白菜生長(zhǎng)前期，白菜所需養(yǎng)分含量較少[20]，土壤中的養(yǎng)分含量能滿足當(dāng)前白菜所需的養(yǎng)分含量，所以沒(méi)有影響到土壤微生物生物量。而到白菜生長(zhǎng)中后期，白菜生長(zhǎng)需要大量養(yǎng)分，土壤中的養(yǎng)分不夠充分，所以一部分SMBN釋放出氮素，以供白菜生長(zhǎng)發(fā)育的需要。這表明土壤微生物量氮對(duì)土壤氮素供應(yīng)以及植物生長(zhǎng)具有重要作用[21]。

綜上綜述，在白菜的生育期內(nèi)，土壤微生物生物量均表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。SMBC含量在結(jié)球期時(shí)達(dá)到最大值，各施肥處理較對(duì)照均顯著增加，其中，以有機(jī)無(wú)機(jī)配施最高，其次是單施有機(jī)肥的處理，最低的是單施化肥；SMBN含量在團(tuán)棵期時(shí)達(dá)到最大值，之后隨白菜的生長(zhǎng)不斷降低，表明一部分SMBN釋放出來(lái)，供給白菜生長(zhǎng)所需氮素，這說(shuō)明SMBN是土壤氮素最主要的源和庫(kù)。

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