不同類(lèi)型畜禽糞便有機(jī)肥對(duì)辣椒產(chǎn)量及根際土壤酶活性的影響

關(guān)天霞 ，馬國(guó)泰 ，張 昊，景根茂

（1. 河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，甘肅 張掖 734000；2. 甘肅省河西走廊特色資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 張掖 734000）

近年來(lái)，畜禽養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)也產(chǎn)生了大量的畜禽糞便，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年產(chǎn)生畜禽糞便總量達(dá)8. 37 億t［1-2］，這些糞畜禽糞便含有豐富的N、P、K和其他營(yíng)養(yǎng)元素，能夠改善土壤理化性質(zhì)，提高作物產(chǎn)量［2］，而且施用畜禽糞便有機(jī)肥對(duì)物質(zhì)循環(huán)和環(huán)境保護(hù)有重要作用，也符合有機(jī)農(nóng)業(yè)或生態(tài)農(nóng)業(yè)的要求［3］。因此，農(nóng)田施用畜禽糞便制造的有機(jī)肥是最直接有效、安全環(huán)保的處理方式之一［4］。

土壤酶參與土壤中的各種代謝過(guò)程和能量轉(zhuǎn)化，是土壤生物化學(xué)特征的重要組成部分，可表征物質(zhì)在土壤中代謝快慢，是評(píng)價(jià)土壤肥力變化的一項(xiàng)重要指標(biāo)［5-7］。目前，許多學(xué)者對(duì)不同類(lèi)型、不同用量有機(jī)肥施用后土壤不同酶活性的變化做了研究。周紅娟等［8］采用土壤培養(yǎng)法，在自然光照的溫室大棚內(nèi)進(jìn)行研究，結(jié)果表明，施用雞糞能顯著提高濱海鹽堿土堿性磷酸酶活性。石慧等［9］通過(guò)對(duì)荔枝園土壤添加1%、2%和4%豬糞進(jìn)行土壤培養(yǎng)試驗(yàn)和荔枝盆栽試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)施入豬糞可提高土壤過(guò)氧化氫酶、脲酶和酸性磷酸酶活性。王永昕等［10］研究發(fā)現(xiàn)，施用雞糞為20～100 g/kg時(shí)，雞糞的加入能顯著增加重金屬Cd 污染下小白菜根際土壤的脲酶和過(guò)氧化氫酶活性，而施用雞糞在20～60 g/kg范圍內(nèi)，土壤中蔗糖酶和中性磷酸酶活性則呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。呂衛(wèi)光等［11］通過(guò)盆栽試驗(yàn)研究了以雞糞和豬糞為原料的有機(jī)肥對(duì)西瓜生長(zhǎng)期間土壤酶活性的影響，發(fā)現(xiàn)雞糞有機(jī)肥降低了土壤過(guò)氧化氫酶活性，而豬糞有機(jī)肥則相反；土壤堿性磷酸酶和脲酶活性隨著施肥時(shí)期的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)；豬糞有機(jī)肥比雞糞有機(jī)肥對(duì)土壤酶活性的改善和提高作用更加明顯。上述研究表明不同原料有機(jī)肥的施用對(duì)于不同類(lèi)型土壤，不同作物種植條件下的土壤酶活性的影響有所不同。

辣椒是人們喜食的蔬菜之一，有機(jī)肥施用可以影響土壤酶活性，進(jìn)而影響到辣椒生長(zhǎng)以及辣椒產(chǎn)量，目前已有一些學(xué)者的研究也表明，施用畜禽糞便有機(jī)肥可以在一定程度上提高辣椒產(chǎn)量［12-14］，但對(duì)于不同用量的雞糞和豬糞對(duì)張掖地區(qū)辣椒產(chǎn)量及不同生育期根際土壤酶活性的動(dòng)態(tài)變化均研究較少。本研究以甘肅張掖灌漠土為研究對(duì)象，進(jìn)行不同用量雞糞和豬糞施用條件下辣椒不同生育期辣椒生長(zhǎng)相關(guān)指標(biāo)及根際土壤酶活性動(dòng)態(tài)特性的研究，以期為指導(dǎo)辣椒菜田土壤合理施肥，正確掌握施肥技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試?yán)苯菲贩N為隴椒3號(hào)；試驗(yàn)地設(shè)于張掖市新墩鎮(zhèn)城兒閘村（38°54′43″N，100°24′43″E，海拔1 515 m）。土壤類(lèi)型為灌漠土，土壤pH 8.46，有機(jī)質(zhì)含量25.89 g/kg，堿解氮含量9.77 mg/kg，速效磷含量22.60 mg/kg，速效鉀含量45.90 mg/kg。供試雞糞購(gòu)自呈強(qiáng)養(yǎng)殖農(nóng)民專(zhuān)業(yè)合作社，經(jīng)二次翻堆通風(fēng)發(fā)酵后，其理化性質(zhì)為：pH 8.32，有機(jī)碳含量37.82 g/kg，全N含量 9.92 g/kg，全P含量28.69 g/kg，全K含量21.32 g/kg；供試豬糞購(gòu)于包海兵養(yǎng)殖場(chǎng)，經(jīng)二次翻堆通風(fēng)發(fā)酵后，其理化性質(zhì)為：pH 8.07，有機(jī)碳含量71.79 g/kg，全N含量14.98 g/kg，全P含量24.04 g/kg，全K含量15.45 g/kg；工藝為二次翻堆通風(fēng)發(fā)酵。

1.2 試驗(yàn)方法

采用田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，雞糞和豬糞均設(shè)0（對(duì)照）、15、30、45、60 t/hm2（FW）5個(gè)處理，每個(gè)處理4次重復(fù)，小區(qū)面積4.56 m2（1.2 m×3.8 m）。小區(qū)施肥量以施用純氮為標(biāo)準(zhǔn)?；适┓柿繛镹 150 kg/ hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 75 kg/ hm2。辣椒播種密度為40 cm×45 cm，每小區(qū)播種24株，辣椒生長(zhǎng)期間根據(jù)土壤墑情適時(shí)灌水、鋤草等管理。

樣品采集：分別在辣椒種植前（2016年5月1日）、辣椒幼苗期（2016年7月17日）、辣椒初花期（2016年7月29日）、辣椒開(kāi)花坐果期（2016年8月11日）、辣椒盛果期（2016年9月4日）、辣椒收獲期（2016年10月3日）采集耕層混合土樣（0～20 cm），風(fēng)干過(guò)篩后保存待測(cè)定。

脲酶活性的測(cè)定采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法，過(guò)氧化氫酶活性的測(cè)定采用滴定法，蔗糖酶活性的測(cè)定采用3，5- 二硝基水楊酸比色法，磷酸酶活性的測(cè)定采用磷酸苯二鈉比色法［15］。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行處理，不同處理間參數(shù)的差異顯著性通過(guò)SPSS 21.0采用SSR法（Ducan檢驗(yàn)）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同有機(jī)肥處理對(duì)辣椒生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量的影響

從表1可以看出，無(wú)論是施用雞糞還是豬糞，都不同程度提高了辣椒株高、根長(zhǎng)、根系生物量、莖葉生物量、單果重及辣椒產(chǎn)量。在盛果期，辣椒株高、根長(zhǎng)、單果重及產(chǎn)量均隨著雞糞和豬糞施用量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，在施肥量為30 t/hm2時(shí)達(dá)到最大（P＜0.05），就產(chǎn)量而言，雞糞和豬糞施用量分別達(dá)到10.47 t/hm2和11.50 t/hm2，比對(duì)照（9.92 t/hm2）分別增加5.54%和15.35%。豬糞的施用對(duì)根系生物量和莖葉生物量也有顯著增加。將相同施用量的雞糞和豬糞相比較，豬糞對(duì)辣椒生長(zhǎng)性狀以及產(chǎn)量的提高影響更加顯著。

2.2 不同有機(jī)肥處理土壤酶活性的變化

表1 不同有機(jī)肥處理辣椒生長(zhǎng)性狀及產(chǎn)量的變化（盛果期）

2.2.1 土壤脲酶活性的變化 脲酶活性可反映有機(jī)氮向有效氮轉(zhuǎn)化的能力和土壤供氮能力，與土壤供氮能力有密切關(guān)系，從而表征土壤氮素的供應(yīng)程度，反映土壤肥力狀況［16-19］。從圖1和圖2可以看出，無(wú)論是施用雞糞還是豬糞，在辣椒同一生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，脲酶活性均隨著施用量的增加而呈現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢(shì)，種植前脲酶活性增長(zhǎng)幅度最大，施用30 t/hm2雞糞和豬糞顯著提高了土壤脲酶活性，分別提高9.98%和15.98%，當(dāng)施用量繼續(xù)上升至60 t/hm2時(shí)，脲酶活性雖有所提高，但提高作用不顯著。在同一雞糞和豬糞施用量時(shí)，隨著辣椒從幼苗期到收獲期，脲酶活性雖有下降，但下降幅度不顯著。將辣椒生長(zhǎng)同一時(shí)期，相同施用量的雞糞和豬糞相比較，豬糞對(duì)脲酶活性的提高作用更為顯著。

圖1 不同用量雞糞施用條件下土壤脲酶活性的變化

圖2 不同用量豬糞施用條件下土壤脲酶活性的變化

2.2.2 土壤過(guò)氧化氫酶活性的變化 過(guò)氧化氫酶是參與土壤中物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的一種重要氧化還原酶，可促進(jìn)土壤中多種化合物的氧化，防止過(guò)氧化氫積累對(duì)生物體造成毒害，在一定程度上可以表征土壤生物氧化過(guò)程的強(qiáng)弱，其活性與土壤肥力密切相關(guān)［20-21］。從圖3和圖4可以看出，無(wú)論是施用雞糞還是豬糞，在辣椒同一生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，過(guò)氧化氫酶活性均隨著施用量的增加而呈現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢(shì)， 施用15 t/hm2雞糞和豬糞顯著提高了土壤過(guò)氧化氫酶活性，在辣椒整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，雞糞和豬糞分別提高 1.37～1.79倍和 2.39～4.43倍，當(dāng)施用量從30 t/hm2上升至60 t/hm2時(shí)，過(guò)氧化氫酶活性雖有所提高，但提高作用不顯著。在同一雞糞和豬糞施用量時(shí)，辣椒幼苗期過(guò)氧化氫酶活性呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。在辣椒同一生育時(shí)期，相同施用量的雞糞和豬糞相比較，雞糞對(duì)提高過(guò)氧化氫酶活性的效果更為顯著。

圖3 不同用量雞糞施用條件下土壤過(guò)氧化氫酶活性的變化

圖4 不同用量豬糞施用條件下土壤過(guò)氧化氫酶活性的變化

2.2.3 土壤蔗糖酶活性的變化 土壤蔗糖酶廣泛存在于土壤中，直接參與土壤有機(jī)質(zhì)的代謝過(guò)程，其不僅能夠表征土壤生物學(xué)活性強(qiáng)度，也可以作為評(píng)價(jià)土壤熟化程度和土壤肥力的指標(biāo)［22-24］。從圖5和圖6可以看出，無(wú)論是施用雞糞還是豬糞，在辣椒同一生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，蔗糖酶活性均隨著施用量的增加而呈現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢(shì)，施用15 t/hm2雞糞和豬糞顯著提高了土壤蔗糖酶活性，在辣椒整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，雞糞和豬糞分別提高1.21～1.40倍和1.38～1.55倍，隨著雞糞和豬糞施用量的增加，與對(duì)照相比，施用量為60 t/hm2時(shí)，種植前蔗糖酶活性增加幅度最大，增幅分別達(dá)到2.62倍和2.54倍。但施用量從30 t/hm2上升至60 t/hm2時(shí)，過(guò)氧化氫酶活性僅增加37.2%和19.2%。在同一雞糞和豬糞施用量時(shí)，隨著辣椒生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的進(jìn)行，蔗糖酶活性逐漸下降，但從初花期到收獲期下降幅度不顯著。將辣椒生長(zhǎng)同一時(shí)期相同施用量的雞糞和豬糞相比較，豬糞對(duì)提高蔗糖酶活性的作用更為顯著。

圖5 不同用量雞糞施用條件下土壤蔗糖酶活性的變化

圖6 不同用量豬糞施用條件下土壤蔗糖酶活性的變化

2.2.4 土壤磷酸酶活性的變化 磷酸酶活性與土壤磷素轉(zhuǎn)化密切相關(guān)，可以反映土壤速效磷的供應(yīng)的狀況。堿性磷酸酶能促進(jìn)有機(jī)磷化合物分解，對(duì)土壤磷素轉(zhuǎn)化利用起重要作用［25］。從圖7和圖8可以看出，在辣椒同一生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，無(wú)論是施用雞糞還是豬糞，堿性磷酸酶活性隨著施用量的增加而呈現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢(shì)，種植前堿性磷酸酶增長(zhǎng)幅度最大，施用30 t/hm2雞糞和豬糞顯著提高了土壤堿性磷酸酶活性，分別提高38.0%和33.4%，而當(dāng)雞糞和豬糞施用量為60 t/hm2時(shí)，則增加幅度達(dá)到2.37倍和2.29倍。隨著辣椒生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的進(jìn)行，堿性磷酸酶活性逐漸下降，而且當(dāng)施用量為60 t/hm2時(shí)，堿性磷酸酶活性下降程度最為明顯（P＜0.05），分別為雞糞28.9%和豬糞30.3%。將辣椒生長(zhǎng)同一時(shí)期相同施用量的雞糞和豬糞相比較，兩者對(duì)堿性磷酸酶活性的提高作用相差不顯著。

圖7 不同用量雞糞施用條件下土壤磷酸酶活性的變化

圖8 不同用量豬糞施用條件下土壤磷酸酶活性的變化

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用雞糞和豬糞有機(jī)肥處理的辣椒產(chǎn)量顯著高于不施用有機(jī)肥的處理，并且施用量為30 t/hm2時(shí)辣椒產(chǎn)量分別增加5.54%和15.35%，達(dá)到最大，說(shuō)明有機(jī)肥的施用有利于植物吸收養(yǎng)分，從而提高了辣椒產(chǎn)量，并且相同施用量時(shí)，豬糞對(duì)辣椒產(chǎn)量的提高效果優(yōu)于雞糞。

土壤中一切生物化學(xué)反應(yīng)都是在土壤酶的參與下完成的，土壤酶活性的高低能反映土壤的綜合肥力特征及土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化進(jìn)程［25］。不同施肥措施對(duì)土壤酶活性會(huì)產(chǎn)生不同的影響［26］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用雞糞和豬糞，土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶和堿性磷酸酶活性均有所提高，這與黃玉霞等［27］的研究結(jié)果相似。張碩等［28］研究發(fā)現(xiàn)施用豬糞能顯著提高烤煙根際土壤脲酶和磷酸酶活性，而榮勤雷等［29］的研究結(jié)果也表明，化肥與豬糞長(zhǎng)期配合施用可以提高磷酸酶活性，Liu等［30］的研究也有類(lèi)似的結(jié)果。本試驗(yàn)中，施用15 t/hm2雞糞和豬糞就可以提高土壤過(guò)氧化氫酶和蔗糖酶活性，而施用30 t鮮重/hm2雞糞和豬糞時(shí)土壤脲酶和磷酸酶活性顯著提高，隨著有機(jī)肥施用量的繼續(xù)增加，4種酶活性繼續(xù)增加，但增加效果不顯著，也有研究表明，隨著有機(jī)肥施用量的增大，土壤酶活性增加效果越加明顯［31］。

隨著辣椒生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的進(jìn)行，無(wú)論施用豬糞還是雞糞，土壤脲酶、蔗糖酶和堿性磷酸酶活性均呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，而過(guò)氧化氫酶則表現(xiàn)出先增加后下降的趨勢(shì)。楊鵬鳴等［32］對(duì)于西瓜施肥后蔗糖酶活性隨時(shí)間的延長(zhǎng)基本下降的研究結(jié)果相似，而曹丹等［33］在黃瓜上的研究結(jié)果則是初花期脲酶活性高于幼苗期，張碩等［28］則發(fā)現(xiàn)隨著烤煙生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的進(jìn)行，脲酶活性呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢(shì)，而蔗糖酶活性則呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)。呂衛(wèi)光等［11］發(fā)現(xiàn)在西瓜生長(zhǎng)期間土壤過(guò)氧化氫酶活性隨時(shí)間的延長(zhǎng)而升高、磷酸酶活性總體下降。王延軍等［34］研究表明，番茄在生長(zhǎng)中期，土壤脲酶、酸性磷酸酶及過(guò)氧化氫酶的活性都有較大提高，番茄生長(zhǎng)后期脲酶和酸性磷酸酶活性減弱， 但過(guò)氧化氫酶活性繼續(xù)增強(qiáng)。

在辣椒的同一生長(zhǎng)時(shí)期，相同施用量的雞糞和豬糞相比較，豬糞對(duì)提高土壤脲酶、蔗糖酶活性作用更為明顯，而對(duì)于過(guò)氧化氫酶則較弱。綜合而言，豬糞比雞糞對(duì)土壤酶活性的改善和提高作用更好，充分說(shuō)明施用不同用量的雞糞和豬糞對(duì)不同作物根際土壤酶活性的動(dòng)態(tài)變化影響都不同。因此，在不同的土壤類(lèi)型條件下，種植不同的作物，應(yīng)該采取不同的施肥措施。在本試驗(yàn)灌漠土土壤類(lèi)型條件下，種植隴椒3號(hào)時(shí)，施用30 t/hm2豬糞更能顯著提高土壤酶活性，促進(jìn)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，提高作物吸收養(yǎng)分效率，促進(jìn)辣椒生長(zhǎng)，增加辣椒產(chǎn)量。