連續(xù)施用雞糞有機(jī)肥對(duì)菜地土壤酶活性的影響

關(guān)天霞，楊水蓮，劉芝妨，王治江，馬國(guó)泰，張芬琴，康 辰，安婭芝，李文慧

（1.河西學(xué)院生命科學(xué)與工程學(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；3.河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生態(tài)工程學(xué)院，甘肅 張掖 734000）

土壤酶活性是土壤生物活性的指標(biāo)，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成等都具有非常重要的催化作用[1-2]，同時(shí)，土壤酶對(duì)土壤的養(yǎng)分循環(huán)具有重要作用，例如能夠促進(jìn)土壤碳（蔗糖酶）、氮（脲酶）、磷（磷酸酶）等的轉(zhuǎn)化[3]，這些酶決定著土壤的代謝過程；因此，土壤酶活性可以作為評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)[4-5]。

有機(jī)肥含有豐富的腐植酸和N、P、K等多種營(yíng)養(yǎng)元素，可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量，增加土壤肥力[6]。施用有機(jī)肥在改善土壤理化性質(zhì)的同時(shí)，還可明顯提高土壤酶活性[7-8]，但施用有機(jī)肥對(duì)不同土壤類型酶活性的影響不盡相同，土壤脲酶、過氧化氫酶、蔗糖酶和磷酸酶作為評(píng)價(jià)土壤肥力的指標(biāo)，其活性高低與土壤類型、栽培制度和管理措施等都有密切關(guān)系[9]。孟慶英等[10]發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥可以增加白漿土土壤脲酶、過氧化氫酶以及蔗糖酶活性。沈冰濤等[11]研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥可以提高淮北平原農(nóng)田砂姜黑土土壤脲酶活性，部分提高土壤蔗糖酶活性，但對(duì)過氧化氫酶活性無顯著影響。劉金光等[12]發(fā)現(xiàn)連續(xù)施用有機(jī)肥可以顯著提高土壤過氧化氫酶活性，可能是因?yàn)橥寥烂富钚缘淖兓c土壤的物理、化學(xué)、微生物和生化特性有關(guān)。本研究以張掖地區(qū)2種主要類型土壤（灌漠土和潮土）為研究對(duì)象，研究了連續(xù)4年施用不同用量雞糞有機(jī)肥后2種不同類型菜地土壤脲酶、過氧化氫酶、蔗糖酶和磷酸酶活性的變化，以期為掌握菜地土壤施肥技術(shù)及推進(jìn)土壤質(zhì)量健康發(fā)展提供理論支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地一處設(shè)于張掖市甘州區(qū)新墩鎮(zhèn)城兒閘村（38°54′43″N，100°24′43″E，海拔1 510 m），土壤類型為灌漠土；另一處設(shè)于張掖市甘州區(qū)三閘鎮(zhèn)三閘村（38°60′02″N，100°24′36″E，海拔1 454 m），土壤類型為鹽堿潮土。

灌漠土基本理化性質(zhì)為：pH值8.41，有機(jī)質(zhì)含量27.04 g/kg，堿解氮含量21.27 mg/kg，速效磷含量27.61 mg/kg，速效鉀含量77.96 mg/kg。

潮土基本理化性質(zhì)為：pH值8.76，有機(jī)質(zhì)含量16.29 g/kg，堿解氮含量18.75 mg/kg，速效磷含量20.23 mg/kg，速效鉀含量67.05 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試雞糞購(gòu)買于當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖場(chǎng)，工藝為二次翻堆通風(fēng)發(fā)酵腐熟。化肥分別是尿素（46% N）、磷酸二銨（16% N和50% P2O5）和硫酸鉀（50% K2O）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，雞糞施用量設(shè)置5個(gè)水平，分別為0（對(duì)照）、15、30、45 t/hm2和60 t/hm2，雞糞作為基肥全部一次性施入，同時(shí)施入化肥，各處理化肥施用量均相同，分別為N 150 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2，每個(gè)處理設(shè)置4次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積均為4.56 m2（1.2 m×3.8 m）。試驗(yàn)地從2015年開始，連續(xù)4年種植白蘿卜，并按照相同施肥方案進(jìn)行處理。

1.4 樣品采集

在白蘿卜收獲后采用五點(diǎn)采樣法進(jìn)行根際耕層（0～20 cm）土壤樣品采集，每小區(qū)采集5個(gè)樣點(diǎn)，采集后將樣品風(fēng)干，過0.25 mm尼龍篩后裝入無色聚乙烯樣品袋，做好標(biāo)簽待測(cè)。

1.5 測(cè)定方法

脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定[13]；過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法（0.1 mol/L KMnO4）測(cè)定[13]；蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定[13]；堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定[13]。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016和SPSS21.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析（Ducan檢驗(yàn)），用Origin 8.0軟件做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同用量雞糞有機(jī)肥對(duì)土壤脲酶活性的影響

脲酶屬于一種水解酶，其活性大小可以反映出土壤中尿素向植物可直接吸收利用的NH4＋轉(zhuǎn)化的能力，從而可以表征出土壤氮素的供應(yīng)程度[9]。由圖1可以看出，土壤脲酶活性隨著雞糞施用量的增加而增加，中高用量（30、45、60 t/hm2）雞糞處理顯著提高了灌漠土脲酶活性，分別比對(duì)照提高了18.16%、15.17%和18.93%，以60 t/hm2處理活性最大；而高用量（45、60 t/hm2）處理也顯著提高了潮土脲酶活性，分別比對(duì)照提高了13.12%和10.57%，以45 t/hm2處理活性最大，但高用量雞糞有機(jī)肥處理之間土壤脲酶活性差異均不顯著。說明施用雞糞有機(jī)肥更容易提高灌漠土脲酶活性。

從圖1還可以看出，在同一雞糞施用量條件下，灌漠土脲酶活性始終高于潮土；在無雞糞施用條件下，灌漠土脲酶活性比潮土高出12.68%，以30 t/hm2處理活性差別最大，比潮土高出了27.03%。

2.2 不同用量雞糞有機(jī)肥對(duì)土壤過氧化氫酶活性的影響

過氧化氫酶是一種非常重要的氧化還原酶，能夠參與土壤中物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化，將生物呼吸及其他反應(yīng)產(chǎn)生的過氧化氫分解為分子氧和水，從而防止過氧化氫過度積累，可以在一定程度上反映出土壤的生物氧化過程[14]。由圖2可以看出，施用雞糞有機(jī)肥均可以顯著提高灌漠土過氧化氫酶活性，15、30、45、60 t/hm2處理分別比對(duì)照提高了8.25%、8.99%、14.89%和16.24%；而潮土中的高用量（45、60 t/hm2）處理過氧化氫酶活性顯著提高，分別比對(duì)照提高了9.16%和12.86%，說明施用雞糞有機(jī)肥更容易提高灌漠土過氧化氫酶活性。2種土壤中過氧化氫酶活性均以60 t/hm2雞糞處理最大，但高用量處理之間差異不顯著。

從圖2還可以看出，在同一雞糞施用量條件下，灌漠土過氧化氫酶活性均高于潮土；在無雞糞施用條件下，灌漠土過氧化氫酶活性比潮土高出1.18%，以45 t/hm2處理活性差別最大，高出了6.49%。

2.3 不同用量雞糞有機(jī)肥對(duì)土壤蔗糖酶活性的影響

土壤蔗糖酶主要參與高分子有機(jī)物質(zhì)的代謝過程，水解蔗糖生成葡萄糖和果糖，從而改善土壤碳素營(yíng)養(yǎng)，是評(píng)價(jià)土壤肥力狀況的重要指標(biāo)[15]。由圖3可以看出，60 t/hm2處理顯著提高了灌漠土蔗糖酶活性，比對(duì)照提高了14.42%，而潮土中高用量（45、60 t/hm2）處理蔗糖酶活性顯著提高，分別比對(duì)照提高了17.05%和18.61%，說明施用雞糞有機(jī)肥更容易提高潮土蔗糖酶活性。2種類型土壤蔗糖酶活性均以60 t/hm2雞糞處理最大，但高用量處理之間差異不顯著。

從圖3還可以看出，在同一雞糞施用量條件下，灌漠土蔗糖酶活性始終高于潮土，在無雞糞施用條件下，灌漠土蔗糖酶活性比潮土高出9.14%，但施用雞糞后灌漠土蔗糖酶活性比潮土高出幅度有所下降，在15 t/hm2處理時(shí)兩者蔗糖酶活性最相近。

2.4 不同用量雞糞有機(jī)肥對(duì)土壤堿性磷酸酶活性的影響

土壤磷酸酶是一種水解酶，可以促進(jìn)土壤有機(jī)磷化合物的礦化分解，其活性高低可以反映土壤磷素的生物有效性，與土壤肥力密切相關(guān)[16]。由圖4可以看出，土壤堿性磷酸酶活性隨著雞糞有機(jī)肥施用量的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，均在45 t/hm2處理時(shí)達(dá)到最大，分別比對(duì)照提高了23.56%（灌漠土）和25.18%（潮土），但中高用量（30、45、60 t/hm2）處理之間土壤堿性磷酸酶活性差異不顯著。說明施用雞糞有機(jī)肥的更容易提高（增幅較大）潮土堿性磷酸酶活性。

從圖4還可以看出，在同一雞糞施用量條件下，灌漠土堿性磷酸酶活性始終高于潮土，在無雞糞有機(jī)肥施用條件下，灌漠土堿性磷酸酶活性比潮土高出31.22%，但隨著雞糞施用量的增加，灌漠土堿性磷酸酶活性比潮土高出幅度有所下降，15 t/hm2雞糞有機(jī)肥處理僅高出25.34%。

3 討論與結(jié)論

本研究結(jié)果表明，連續(xù)4年施用中、高用量（30、45、60 t/hm2）雞糞有機(jī)肥可以顯著提高灌漠土和潮土2種類型菜地土壤酶活性，這與孟慶英等[10]、李猛等[17]的研究結(jié)果相似。楊麗娟等[18]發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥在一定條件下可以改變土壤酶活性，而榮勤雷等[5]卻發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥可以提高土壤磷酸酶活性，但對(duì)土壤脲酶活性沒有顯著影響。

本研究中2種類型土壤脲酶和堿性磷酸酶活性均以45 t/hm2雞糞施用量處理最大（灌漠土脲酶除外），而土壤過氧化氫酶和蔗糖酶活性則隨著雞糞施用量的增加而增加，但增加效果不顯著。沈冰濤等[11]研究發(fā)現(xiàn)，隨著有機(jī)肥施用量的增加，土壤磷酸酶活性呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，而Timo等[19]和蒲全明等[20]則發(fā)現(xiàn)土壤酶活性的增加效果隨著有機(jī)肥料施用量的增大更加明顯，于鎮(zhèn)華等[21]也發(fā)現(xiàn)施用有機(jī)肥可以顯著提高土壤脲酶和蔗糖酶活性，加倍施入有機(jī)肥可以繼續(xù)提高脲酶活性，但卻會(huì)使蔗糖酶活性有所下降，劉忠良等[22]的研究結(jié)果表明，土壤脲酶活性和過氧化氫酶活性隨著有機(jī)肥施用量的增加而不斷增加，而蔗糖酶活性卻呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)。

本研究還發(fā)現(xiàn)，相同用量雞糞有機(jī)肥對(duì)2種不同類型菜地土壤酶活性影響程度不同，無論是否施用雞糞有機(jī)肥，灌漠土菜地土壤酶活性始終高于潮土；在同一雞糞施用量條件下，連續(xù)4年施用雞糞有機(jī)肥更容易提高灌漠土菜地土壤脲酶、過氧化氫酶活性以及潮土菜地土壤蔗糖酶和堿性磷酸酶活性，這可能與2種不同類型土壤（灌漠土和潮土）本身的物理、化學(xué)以及生物特性不同有關(guān)[1]。