不同肥料對(duì)桉樹幼林生長(zhǎng)、土壤微生物及酶活性的影響

康 凱，呂成群，黃寶靈，任 涵，丁 瑋，溫立瓏，王勁松，莫云善

（1．廣西大學(xué)林學(xué)院，南寧 530004；2.廣西國(guó)有維都林場(chǎng)，來賓 546100；3.廣西國(guó)有欽廉林場(chǎng)，欽州 535099）

我國(guó)南方桉樹（Eucalyptusspp.）栽培區(qū)，地形、地質(zhì)、土壤類型及桉樹品種復(fù)雜多樣，桉樹種植也需因地制宜、因樹不同選擇適宜的肥料品種。前人對(duì)不同桉樹品種的施肥研究發(fā)現(xiàn)，不同桉樹品種施用同一肥料或者不同肥料施用于同一桉樹品種，其效果都有顯著差異[1-4]。然而，所施肥料的有效性往往跟當(dāng)?shù)赝寥牢⑸锓N群及土壤酶的活性有密切關(guān)系。

土壤微生物在土壤有機(jī)質(zhì)礦化與礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素（N、P、K）循環(huán)等方面起著至關(guān)重要的作用。因此，土壤微生物及其產(chǎn)生的酶可作為土壤環(huán)境質(zhì)量最有效的指示物。在土壤微生物的總量中，細(xì)菌的數(shù)量一般維持在微生物總量的90%以上。而真菌不宜過多，過多的真菌會(huì)造成植物根系發(fā)生病變；土壤中的某些真菌能與某些高等植物的根系形成共生體，稱為菌根，有的真菌還具有固氮性能，能改善植物的氮素循環(huán)。土壤中放線菌的量?jī)H次于細(xì)菌。在土壤中存在多種自生固氮菌，它們對(duì)增加土壤中的氮素有重要意義。

土壤酶作為一種生物催化劑，主要來源于土壤微生物、植物根系的分泌物以及動(dòng)植物殘?bào)w的分解物，因此它可以反映出土壤中各種生物化學(xué)反映的強(qiáng)度。研究表明[5-6]，活體微生物對(duì)土壤酶的影響相當(dāng)大，特定的土壤酶活性與細(xì)菌和真菌類群密切相關(guān)。本研究分析施用4種肥料對(duì)巨尾桉（E.erophylla）生長(zhǎng)、土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性的影響，以及酶活性與微生物數(shù)量之間的相關(guān)性，為桉樹人工林栽培中更加合理精準(zhǔn)的施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)林位于廣西國(guó)有維都林場(chǎng)（108°59′～109°23′E，23°26′～23°56′N）海拔100～200 m，林地坡度平均23°。土壤類型主要為砂巖、砂頁(yè)巖發(fā)育而成的赤紅壤和石灰?guī)r發(fā)育而成的棕色石灰土。氣候類型屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候，偶有干旱等惡劣氣候[7]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試肥料：復(fù)混A肥（增根劑與傳統(tǒng)氮磷鉀的原料進(jìn)行復(fù)混）、復(fù)混B肥（泥炭土等有機(jī)質(zhì)與傳統(tǒng)氮磷鉀的原料進(jìn)行復(fù)混）、液態(tài)菌肥、液態(tài)無菌肥4種肥料。復(fù)混A肥與復(fù)混B肥作對(duì)比的意義在于增根劑與有機(jī)質(zhì)等不同復(fù)混原料對(duì)桉樹生長(zhǎng)是否有促進(jìn)作用。液態(tài)菌肥與液態(tài)無菌肥的區(qū)別在于液菌肥加入的益生菌為巨大芽孢桿菌（表1）。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：4種肥料，采用隨機(jī)區(qū)組，每個(gè)區(qū)組1 200 m2，株行距2×3 m，每個(gè)肥料處理為1個(gè)區(qū)組，3個(gè)重復(fù)。以無林地為采集土壤對(duì)照地。

施肥方法：2017年4月造林，造林時(shí)沒施基肥，于當(dāng)年6月用供試肥料追肥，全部施肥以總養(yǎng)分為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施肥。復(fù)混A肥和復(fù)混B肥的氮、磷、鉀含量為30%，液態(tài)菌肥的氮、磷、鉀含量只有20%，含有固氮菌的液態(tài)菌肥可以減少無機(jī)氮肥的施用。

表1 各肥料的養(yǎng)分含量Tab.1 Nutrient content of each fertilizer

1.3 林木測(cè)定及土壤樣品采集

2017年6月追肥，2017年12月測(cè)定林木生長(zhǎng)量并采集土壤樣品。每處理每小區(qū)測(cè)定林木20株樹高和胸徑。土壤樣品采集按上坡、中坡和下坡水平線進(jìn)行取樣。每個(gè)坡位挖取1個(gè)剖面的土壤，剖面深度0～20 cm。將上坡、中坡和下坡各剖面挖取的土壤混勻，帶回實(shí)驗(yàn)室用于測(cè)定微生物的數(shù)量和土壤酶活性[8]。

1.4 土壤微生物培養(yǎng)方法[9]

采用平板稀釋法測(cè)定土壤微生物數(shù)量[10]，細(xì)菌培養(yǎng)基為瓊脂和牛肉膏；放線菌培養(yǎng)基是高氏1號(hào)培養(yǎng)基，阿須貝培養(yǎng)基用于固氮細(xì)菌培養(yǎng)。

土壤樣品用無菌水依次稀釋為10-2，10-3，10-4， 10-5，10-6，10-7，10-8，10-9g/mL 濃 度 備 用 。通過預(yù)實(shí)驗(yàn)，細(xì)菌的適宜接種濃度為10-6、10-7、10-8g/mL，放線菌和真菌的適宜接種濃度為10-1、10-2、10-3g/mL，固氮菌的適宜接種濃度為10-3、10-4、10-5g/mL。取各適宜濃度的土壤溶液100 μL均勻涂布在相應(yīng)的培養(yǎng)基上，每個(gè)濃度設(shè)置3個(gè)重復(fù)，28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，細(xì)菌1～2 d，真菌3～5 d，放線菌5～7 d，固氮菌4～5 d，然后計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)。另取新鮮土壤烘干后測(cè)定含水量，以每克干土計(jì)算微生物數(shù)量。

1.5 土壤酶活性的測(cè)定

土壤酶活性采用關(guān)松蔭等[11]《土壤酶及其研究法》的方法進(jìn)行測(cè)定。過氧化氫酶的測(cè)定采用容量法、蛋白酶活性采用福林酚比色法、蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法、脲酶活性采用苯酚鈉比色法測(cè)定。

1.6 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2010和SPSS 21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用4種肥料的桉樹幼林生長(zhǎng)量

施用4種肥料的桉樹幼林的生長(zhǎng)量見表2。樹高的大小排序?yàn)閺?fù)混A肥＞復(fù)混B肥＞液態(tài)有菌肥＞液態(tài)無菌肥；對(duì)于胸徑而言，液態(tài)無菌肥＞復(fù)混A肥＞復(fù)混B肥＞液態(tài)有菌肥。

表2 不同施肥處理對(duì)桉樹生長(zhǎng)量的影響Tab.2 Effects of different fertilizers on the growth of Eucalyptus erophylla

方差分析結(jié)果顯示（表2），4種肥料處理的樹高差異極顯著（P＜0.01），而胸徑生長(zhǎng)差異不顯著。施用復(fù)混A肥的樹高與復(fù)混B肥、液態(tài)菌肥、液態(tài)無菌肥的樹高間均有極顯著差異（P＜0.01）；復(fù)混B肥、液態(tài)菌肥、液態(tài)無菌肥的樹高之間差異不顯著。胸徑在幾種施肥中差異均不顯著。

2.2 幾種類型土壤的微生物數(shù)量

不同施肥樣品中不同土壤微生物的數(shù)量存在差異（表3）。5種土壤類型中的細(xì)菌和固氮細(xì)菌數(shù)量均高于真菌和放線菌，表明在研究區(qū)域，細(xì)菌和固氮菌在微生物活動(dòng)中對(duì)于物質(zhì)的分解起主要作用[12-13]。土壤微生物總量是施用液態(tài)無菌肥＞無林地對(duì)照＞液態(tài)菌肥＞復(fù)混B肥＞復(fù)混A肥；細(xì)菌數(shù)量是無林地對(duì)照＞液態(tài)菌肥＞復(fù)混A肥＞復(fù)混B肥＞液態(tài)無菌肥，由此可見液態(tài)菌肥增加了土壤中細(xì)菌的數(shù)量。放線菌的數(shù)量是無林地對(duì)照＞液態(tài)菌肥＞復(fù)混A肥＞液態(tài)無菌肥＞復(fù)混B肥。真菌的數(shù)量則是復(fù)混A肥＞液態(tài)無菌肥＞液態(tài)菌肥＞無林地對(duì)照＞復(fù)混B肥。土壤真菌作為土壤微生物的重要組成部分，是衡量土壤肥力的指標(biāo)[14]。固氮菌數(shù)量為液態(tài)無菌肥＞無林地對(duì)照＞復(fù)混B肥＞液態(tài)菌肥＞復(fù)混A肥。

表3 5種不同類型土壤微生物數(shù)量Tab.3 The number of soil microorganisms in five different fertilized plantations

對(duì)5個(gè)不同土壤類型微生物數(shù)量進(jìn)行單因素方差分析，細(xì)菌、放線菌、真菌、固氮菌均未達(dá)到顯著差異。

2.3 5種土壤類型土壤酶活性分析

5種土壤類型的土壤酶活性大小不同（表4）。其中過氧化氫酶：復(fù)混A肥＞液態(tài)菌肥＞液態(tài)無菌肥≈無林地對(duì)照 ＞復(fù)混B肥；蔗糖酶：復(fù)混A肥＞無林地對(duì)照＞液態(tài)無菌肥＞復(fù)混B肥＞液態(tài)菌肥；脲酶：復(fù)混A肥＞液態(tài)菌肥＞無林地對(duì)照＞復(fù)混B肥≈液態(tài)無菌肥；蛋白酶：液態(tài)無菌肥＞復(fù)混A肥＞液態(tài)菌肥＞無林地對(duì)照＞復(fù)混B肥。

蔗糖酶和蛋白酶在各種土壤類型間的差異性顯著（P＜0.05），而過氧化氫酶和脲酶在各種土壤類型間差異不顯著。

真菌與過氧化氫酶達(dá)到了高度正相關(guān)；放線菌與過氧化氫酶，真菌與蔗糖酶，真菌與脲酶以及蛋白酶呈現(xiàn)中度正相關(guān)；放線菌與蛋白酶，固氮菌與蛋白酶也呈現(xiàn)出中度正相關(guān)的關(guān)系（表5）。呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系說明該酶活性的升高會(huì)導(dǎo)致與之相應(yīng)的微生物的量升高。

表4 5種不同土壤類型土壤酶活性Tab.4 Soil enzyme activity in five different fertilized plantations

表5 土壤微生物數(shù)量與酶活性相關(guān)性分析Tab.5 Analysis of the correlation between soil microbial biomass and enzyme activity

3 討論

根據(jù)本次研究結(jié)果，施用液態(tài)菌肥的樹高和胸徑均不如常規(guī)的桉樹用肥復(fù)混A肥、復(fù)混B肥。從差異性看，液態(tài)菌肥與復(fù)混A肥的樹高差異顯著，而與復(fù)混B肥差異不顯著，液態(tài)菌肥的胸徑生長(zhǎng)與復(fù)混A肥、復(fù)混B肥的差異均達(dá)到顯著水平。施用復(fù)混A肥的樹高與復(fù)混B肥、液態(tài)菌肥、液態(tài)無菌肥的樹高之間均有極顯著差異；復(fù)混B肥、液態(tài)菌肥、液態(tài)無菌肥的樹高間差異不顯著。胸徑在幾種施肥對(duì)照中差異性均不顯著。王勁松[15]、陳祥文[16]、秦勇[17]、張輝[18-19]、覃小紅[20-21]、莫雅芳[22]等的研究，在廣西不同地區(qū)不同種類桉樹，一定濃度或者種類的菌肥可以促進(jìn)桉樹的生長(zhǎng)并可以一定程度上改良土壤。這對(duì)桉樹人工林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)及保護(hù)生態(tài)環(huán)境安全、維護(hù)桉樹林地的土壤地力都是非常有意義的。

施用加入了固氮菌的液態(tài)菌肥對(duì)于土壤中細(xì)菌數(shù)量的提高極為顯著，細(xì)菌占土壤微生物數(shù)量中的大部分，這對(duì)改善土壤營(yíng)養(yǎng)將產(chǎn)生一定的積極作用[23]。各種林地土壤的真菌、放線菌、固氮菌的數(shù)量以及土壤酶活性沒有呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性。對(duì)于桉樹林地的土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性，不同的研究其結(jié)果不相同[24-29]，表明各種林地的土壤微生物及土壤酶活性受到各種因素的影響而表現(xiàn)得比較復(fù)雜。本研究顯示，各種微生物與不同的酶的相關(guān)性不同，因而在各林地土壤表現(xiàn)出不同。另外，微生物菌肥不是速效肥，其需要一定的時(shí)間才能發(fā)揮最佳作用，本次研究是在施肥后半年的幼林進(jìn)行，有待今后繼續(xù)跟蹤研究。