蟲糞有機(jī)肥對(duì)設(shè)施土壤理化性質(zhì)及番茄產(chǎn)量的影響

蔡瑞婕，肖 揚(yáng)， 吳 翔，王小波，徐曉燕

(天津農(nóng)學(xué)院 農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，天津 300384)

化肥的大量使用導(dǎo)致了土壤質(zhì)量惡化，使有機(jī)質(zhì)含量下降，同時(shí)造成土壤板結(jié)，不僅對(duì)農(nóng)業(yè)、林業(yè)的發(fā)展造成阻礙，同時(shí)也帶來了環(huán)境的污染問題，因此降低化肥施用量，增施有機(jī)肥具有重要意義。

蟲糞是一種新型有機(jī)肥，黃正團(tuán)等[1]研究表明，黃粉蟲蟲糞具有微小的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，表面還附著微膜，若將其施加到土壤中，能極大地提高土壤中氧含量，適當(dāng)添加黃粉蟲蟲糞能夠提高油菜品質(zhì)及產(chǎn)量[2]。劉巧林[3]研究表明，黑水虻蟲糞能提高小麥的出苗率、生物量干質(zhì)量及粗蛋白的含量，這是由于蟲糞中含有較多的磷，促進(jìn)了根系的發(fā)育及對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用，從而提高了小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量。白星花金龜蟲糞對(duì)櫻桃蘿卜也起到了增產(chǎn)作用[4]。目前對(duì)于蟲糞有機(jī)肥的研究相對(duì)較少，蟲糞施用后對(duì)土壤性質(zhì)的影響鮮見報(bào)道。鑒于此，研究雞糞、黃粉蟲糞、黑水虻蟲糞、白星花金龜蟲糞對(duì)設(shè)施土壤養(yǎng)分、酶活性及番茄產(chǎn)量的影響，從而為蟲糞有機(jī)肥的推廣使用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)設(shè)在天津市寶坻區(qū)里自沽農(nóng)場(chǎng)設(shè)施大棚內(nèi)。試驗(yàn)用地土壤理化性質(zhì)：pH值 8.54、有機(jī)質(zhì)含量1.23 g/kg、硝態(tài)氮含量27.14 mg/kg、速效磷含量120.45 mg/kg、速效鉀含量481.49 mg/kg。供試番茄品種為西奧多。供試有機(jī)肥的基本性質(zhì)見表1。

表1 供試有機(jī)肥基本性質(zhì)Tab.1 The basic properties of the tested organic fertilizer

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)對(duì)照(CK)、雞糞(F1)、黃粉蟲蟲糞(F2)、黑水虻蟲糞(F3)、 白星花金龜蟲糞(F4)5個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。每個(gè)處理的小區(qū)面積6 m×1.5 m，隨機(jī)排列。于2016年11月24日將4種不同種類有機(jī)肥各30 kg分別施入各小區(qū)中(對(duì)照不施加有機(jī)肥)。2016年12月1日將生長(zhǎng)良好的番茄幼苗進(jìn)行移栽，并進(jìn)行常規(guī)管理，在2017年4月10日采集不同處理小區(qū)的土樣。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤pH值采用pH計(jì)測(cè)定；土壤電導(dǎo)率采用電導(dǎo)法測(cè)定；土壤硝態(tài)氮含量采用紫外分光光度法測(cè)定[5]；土壤速效磷含量采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定；土壤速效鉀含量采用火焰光度計(jì)法測(cè)定[6]；土壤脲酶活性采用比色法測(cè)定[7]；土壤過氧化氫酶活性采用容量法測(cè)定[8]；土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定[8]；采用島津 SSM-5000A 總有機(jī)碳分析儀固體樣品組件測(cè)定土壤總碳(TC)含量、無機(jī)碳(IC)含量，總有機(jī)碳 (TOC)含量= TC 含量-IC含量；土壤水溶性碳以4∶1 的水土比(質(zhì)量比)常溫提取、過濾，總有機(jī)碳測(cè)定儀測(cè)定水溶性總碳(WTC)含量、水溶性無機(jī)碳(WIC)含量，水溶性總有機(jī)碳(WTOC)含量=WTC含量-WIC含量[9]。每次收獲測(cè)定番茄產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 軟件進(jìn)行分析，采用DPS 2000數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤pH值、電導(dǎo)率的影響

由表2可見， F3處理較CK顯著降低土壤pH值，其余各有機(jī)肥處理較CK無顯著差異?？赡苁怯捎贔3處理pH值較低，施用到土壤中隨之降低了土壤pH值。各處理對(duì)土壤電導(dǎo)率無顯著影響。

表2 不同處理對(duì)土壤pH值、電導(dǎo)率的影響Tab.2 Effects of different treatments on soil pH value, conductivity

注：不同小寫字母表示不同處理之間差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant differences between different treatments (P<0.05), the same below.

2.2 不同處理對(duì)土壤碳含量的影響

由表3可知，施加有機(jī)肥顯著增加了土壤TC、TOC含量，分別較CK增加了8.20%～23.25%、14.34%～35.49%。不同有機(jī)肥處理較CK對(duì)土壤IC含量無顯著影響。F2、F3、F4處理的土壤TC、TOC含量較F1處理顯著提高，分別提高了8.08%～13.92%、11.62%～18.50%。F2、F3、F4處理間土壤TC、IC、TOC含量無顯著差異。不同有機(jī)肥處理土壤WTC、WTOC含量較CK有顯著提高，分別提高了19.24%～32.74%、21.71%～39.16%，各有機(jī)肥處理間土壤WTC、WIC、WTOC含量差異不顯著。

表3 不同處理對(duì)土壤碳含量的影響Tab.3 Effects of different treatments on soil carbon content

2.3 不同處理對(duì)土壤硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量的影響

如圖1所示，各有機(jī)肥處理顯著提高了土壤硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量。F1、F2、F3、F4處理土壤硝態(tài)氮含量較CK分別提高196.00%、229.00%、281.00%、125.00%。F2、F3處理土壤硝態(tài)氮含量顯著高于F4處理。F1、F2、F3、F4處理土壤速效磷含量較CK分別提高15.15%、27.97%、34.75%、15.88%，其中，F(xiàn)2、F3處理土壤速效磷含量顯著高于F1、F4處理。F1、F2、F3、F4處理土壤速效鉀含量較CK分別提高26.94%、36.96%、53.90%、46.20%，其中，F(xiàn)3處理土壤速效鉀含量顯著高于F1處理，F(xiàn)1、F2、F4處理土壤速效鉀含量之間無顯著差異。

不同小寫字母表示不同處理之間差異顯著(P<0.05)，下同

2.4 不同處理對(duì)土壤酶活性的影響

從表4可見，各有機(jī)肥處理均顯著提高土壤磷酸酶、脲酶活性，而對(duì)過氧化氫酶活性沒有顯著影響。F4處理土壤磷酸酶活性最高，同時(shí)也顯著高于F1、F2、F3處理。F1、F2、F3、F4處理土壤磷酸酶活性較CK分別提高20.74%、22.22%、66.67%、115.56%。F4處理土壤脲酶活性最大，且顯著高于F1、F2處理。F1、F2、F3、F4處理土壤脲酶活性較CK分別提高113.80%、71.62%、164.19%、192.07%。

表4 不同處理對(duì)土壤酶活性的影響Tab.4 Effect of different treatments on soil enzyme activity

2.5 土壤碳含量、酶活性之間的相關(guān)性分析

由表5可見，TOC含量與TC含量呈極顯著正相關(guān)，WTC含量除與TC含量呈極顯著正相關(guān)外，與其他指標(biāo)均未達(dá)到相關(guān)水平，WTOC含量與TC、TOC、WTC含量呈極顯著正相關(guān)，磷酸酶活性與WTC、WTOC含量呈顯著正相關(guān)，除IC、WIC含量、過氧化氫酶活性外，脲酶活性與TC含量、TOC含量、WTOC含量、磷酸酶活性均呈顯著正相關(guān)，與WTC含量呈極顯著正相關(guān)。

表5 土壤碳含量、酶活性之間的相關(guān)性分析Tab.5 Correlation analysis between soil carbon content and enzyme activity

注:*、**分別表示顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)相關(guān)。

Note: *,** indicate significant(P<0.05) and extremely significant(P<0.01)correlation,respectively.

2.6 不同處理對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

如圖2所示，各有機(jī)肥處理的番茄產(chǎn)量較CK均顯著提高，提高了14.24%～35.09%，且F2、F3、F4處理對(duì)番茄產(chǎn)量的提升效果優(yōu)于F1處理，較F1處理分別提高17.37%、12.52%、18.25%。這可能是由于3種蟲糞有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)含量較多，較雞糞處理對(duì)番茄產(chǎn)量提高效果明顯。含有較高有機(jī)質(zhì)的F2、F3、F4處理間番茄產(chǎn)量無顯著差異。

圖2 不同處理對(duì)番茄產(chǎn)量的影響Fig.2 Effect of different treatments on tomato yield

3 結(jié)論與討論

有機(jī)碳作為評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)，對(duì)土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)及生物化學(xué)過程有重要影響[10]，同時(shí)對(duì)作物的生長(zhǎng)有重要作用[11]。本研究結(jié)果表明，各有機(jī)肥處理均顯著提高了土壤TOC含量，3種蟲糞有機(jī)肥的施用對(duì)土壤TOC含量提升效果最為顯著，這與駱坤等[12]施用有機(jī)肥可以顯著增加土壤有機(jī)碳含量的研究結(jié)果一致，其原因是有機(jī)肥的施用向土壤中帶入大量半分解狀態(tài)的有機(jī)質(zhì)，從而使土壤TOC含量顯著增加[13]，蟲糞有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)含量較高，施加到土壤中直接增加了土壤TOC和WTOC含量[14]。

土壤硝態(tài)氮是植物吸收氮素的主要形態(tài)，適量施用有機(jī)肥會(huì)增加土壤中養(yǎng)分的含量，同時(shí)增強(qiáng)土壤氮素的供給能力以及氮肥的利用效率[15]。本研究結(jié)果表明，各有機(jī)肥處理與CK相比均顯著提高土壤硝態(tài)氮含量，F(xiàn)3處理提高土壤硝態(tài)氮含量效果較好。各有機(jī)肥處理均顯著提高土壤速效磷含量，其中，F(xiàn)2、F3處理較F1處理對(duì)土壤速效磷含量提升效果較好。這可能是因?yàn)橄蛲寥乐性鍪┯袡C(jī)肥可以促進(jìn)無機(jī)磷向有效態(tài)轉(zhuǎn)化[16]，極大提高土壤無機(jī)磷的有效性[17]。

向土壤中施加有機(jī)肥能明顯改善土壤性質(zhì)，并且顯著提高土壤酶活性[18-20]。酶活性是土壤微生物活動(dòng)的重要標(biāo)志和土壤肥力的重要指標(biāo)[21-24],在較大程度上反映了土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況和理化性質(zhì)[25]。有研究表明，施用有機(jī)肥可以提高土壤脲酶、磷酸酶的活性[26]。本研究結(jié)果表明，各有機(jī)肥處理均顯著提高土壤磷酸酶、脲酶活性，這可能是由于有機(jī)肥向土壤中帶入了大量微生物，使土壤動(dòng)物、微生物代謝活動(dòng)增強(qiáng)，促進(jìn)相應(yīng)酶的分泌，從而使相應(yīng)酶活性得到提高[27-28]。本研究中，各有機(jī)肥處理均顯著提高番茄產(chǎn)量，且F2、F3、F4處理對(duì)番茄產(chǎn)量的提升效果優(yōu)于F1處理，這可能是由于蟲糞肥中有機(jī)質(zhì)含量較多，有利于番茄生物量的積累，從而促進(jìn)番茄產(chǎn)量的提升。

各有機(jī)肥處理均顯著提高土壤TC、TOC、WTC、WTOC的含量及番茄產(chǎn)量，且3種蟲糞有機(jī)肥處理的土壤TC、TOC含量和番茄產(chǎn)量?jī)?yōu)于雞糞處理。F3處理土壤速效磷、速效鉀含量較F1處理顯著提高。各有機(jī)肥處理均顯著提高土壤脲酶、磷酸酶活性，而對(duì)過氧化氫酶活性沒有顯著影響。其中，F(xiàn)4處理對(duì)土壤磷酸酶、脲酶活性提高效果較好，較F1處理分別提高78.53%、36.61%。土壤磷酸酶活性與WTC、WTOC含量呈顯著正相關(guān)，土壤脲酶活性與TC、TOC、WTOC含量呈顯著正相關(guān)，與WTC含量呈極顯著正相關(guān)。