生物有機(jī)肥配施硅鉀鈣改良劑對酸性紅壤梨園土壤肥力及產(chǎn)量的影響

吳文利,康亞龍,曾少敏,王中華,胡小璇,安祥瑞,江尚燾,謝昶琰,黃新忠,董彩霞*,徐陽春

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江蘇省固體有機(jī)廢棄物資源化高技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/教育部資源節(jié)約型肥料工程技術(shù)研究中心/江蘇省有機(jī)固體廢棄物協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京210095;2.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所福建省落葉果樹工程技術(shù)研究中心,福建 福州350013;3.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所,江蘇 南京 210014)

據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計,我國梨栽培面積約96萬·hm-2,總產(chǎn)量約1 653萬t,均居世界第一[1-2]。梨樹最適宜生長的土壤pH值為5.5～6.5。我國南方梨產(chǎn)區(qū)如福建、江西和浙江等梨園土壤屬紅壤土,呈酸性且pH值普遍低于5.5,長期單一偏施化肥,土壤酸化嚴(yán)重,土壤板結(jié)和肥力降低,極大影響梨樹根系生長,導(dǎo)致梨產(chǎn)量和品質(zhì)下降[3-4]。因此,緩解土壤酸化,提高土壤肥力,對于保障我國梨產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展非常重要。土壤改良劑被認(rèn)為是提高土壤pH值和土壤微生物活性,增加土壤肥力的重要農(nóng)藝措施。土壤改良劑按照性質(zhì)可以劃分為無機(jī)和有機(jī)兩種類型,其中無機(jī)土壤改良劑主要包括石灰、礦物肥料如硅鉀鈣改良劑等,有機(jī)土壤改良劑主要包括有機(jī)物料、堆肥、生物質(zhì)炭和微生物肥料等[5-6]。石灰在短期內(nèi)可以顯著提高土壤pH值,但不可持續(xù),長期施用會導(dǎo)致“復(fù)酸化”,而施用硅鉀鈣改良劑能夠緩解土壤酸化,改善土壤物理結(jié)構(gòu),平衡土壤養(yǎng)分,提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[7-8]。有機(jī)肥作為傳統(tǒng)的有機(jī)土壤改良劑,在減少化肥用量,增強(qiáng)土壤生物活性,提高養(yǎng)分有效性和穩(wěn)定作物產(chǎn)量方面具有重要作用[9-10],然而,有機(jī)肥中養(yǎng)分配比不均衡,會引起植物與微生物間對養(yǎng)分的爭奪,難以保證作物高產(chǎn)的需求[11]。生物有機(jī)肥是在普通有機(jī)肥的基礎(chǔ)上,通過接種有益功能微生物,結(jié)合畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈等,經(jīng)過無害化腐熟混合制得一類具有生物功能和有機(jī)肥效應(yīng)的新型肥料。施用生物有機(jī)肥能改善土壤微生物區(qū)系,增強(qiáng)土壤酶活性,提高土壤養(yǎng)分有效性,最終增加作物產(chǎn)量并提高品質(zhì)[11-12]。

有關(guān)生物有機(jī)肥或與硅鉀鈣改良劑配施對酸性紅壤梨園土壤肥力、土壤微生物活性及產(chǎn)量影響的研究較少。本研究選用生物有機(jī)肥和硅鉀鈣改良劑為主要的有機(jī)土壤改良劑,采用連續(xù)3年的田間定位試驗(yàn),通過分析生物有機(jī)肥及其配施硅鉀鈣改良劑對梨園根際和土體土壤的理化性質(zhì)、微生物活性(微生物量碳、氮含量和酶活性)及產(chǎn)量影響,明確生物有機(jī)肥配施硅鉀鈣改良劑對酸性紅壤梨園土壤肥力的影響效應(yīng),為我國南方梨產(chǎn)區(qū)的梨園合理施肥和可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015年10月—2018年8月在福建省三明市建寧縣溪口鎮(zhèn)枧頭村綠源果業(yè)有限公司的梨園試驗(yàn)地(34°04′N,108°10′E)進(jìn)行。供試材料為20年生‘翠冠’梨樹,砧木為杜梨,株、行距均為4 m,試驗(yàn)面積為1 200 m2,梨樹種植密度為每公頃600棵。該試驗(yàn)地屬山地果園,管理水平中等,地處亞熱帶季風(fēng)氣候,年平均氣溫約16.9 ℃,≥10 ℃ 的年活動積溫為3 909～5 069 ℃,平均年日照時間1 720 h,無霜期 230～280 d,年降水量1 850 mm。土壤類型為紅壤,質(zhì)地為黏土,土壤有機(jī)質(zhì)含量19.7 g·kg-1,全氮含量0.49 g·kg-1,速效鉀含量149.0 mg·kg-1,速效磷含量37.7 mg·kg-1,pH4.45。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

設(shè)置4個處理:1)對照(CK)為當(dāng)?shù)亓?xí)慣施肥,即復(fù)合肥3 000 kg·hm-2+普通有機(jī)肥9 000 kg·hm-2;2)習(xí)慣施肥配施硅鉀鈣土壤改良劑(CK+SOA),即3 000 kg·hm-2硅鉀鈣改良劑(SOA)+復(fù)合肥3 000 kg·hm-2+普通有機(jī)肥9 000 kg·hm-2;3)僅施12 000 kg·hm-2生物有機(jī)肥(BIO);4)生物有機(jī)肥配施硅鉀鈣改良劑(BIO+SOA),即12 000 kg·hm-2BIO+3 000 kg·hm-2SOA。選取長勢較一致的9棵樹,每個處理3個小區(qū),每個小區(qū)3棵樹,隨機(jī)區(qū)組排列。生物有機(jī)肥由江蘇聯(lián)業(yè)肥料有限公司提供,以腐熟有機(jī)肥接種解淀粉芽胞桿菌SQR9二次發(fā)酵而成,肥料中解淀粉芽胞桿菌SQR9含量為1× 108CFU·g-1,養(yǎng)分總量(N+P2O5+K2O)不少于8%,有機(jī)質(zhì)含量不少于40%。硅鉀鈣土壤改良劑由山西富邦肥業(yè)有限公司提供,主要成分中有效鉀(K2O)含量不少于4%,有效鈣(CaO)含量不少于32%,有效硅(SiO2)含量不少于30%;復(fù)合肥(N-P2O5-K2O,18-8-18)與普通有機(jī)肥由福建東森宜郡生物科技有限公司生產(chǎn),總養(yǎng)分含量(N+P2O5+K2O)不少于5%,有機(jī)質(zhì)含量不少于45%。按照當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣,全部有機(jī)肥或生物有機(jī)肥、硅鉀鈣改良劑和60% 復(fù)合肥作為基肥(每年11月中旬),采用環(huán)施法在距離供試樹體樹干100 cm處沿對角線開條狀溝,將基肥與土壤混勻后填埋。分別在萌芽期(3月中下旬)和膨大期(6月中旬)采用穴施方式對CK和SOA處理進(jìn)行復(fù)合肥追肥,每次600 kg·hm-2。其他管理按常規(guī)進(jìn)行(表1)。

表1 2015—2018年的施肥方案Table 1 Fertilization protocol from 2015 to 2018 kg·hm-2

1.3 樣品采集

于2018年7月(果實(shí)成熟期),采用挖掘法在水平方向以距離施肥區(qū)20 cm、垂直方向深度為40 cm范圍內(nèi)采集土壤樣品,將根系樣品取出并輕輕抖動,用毛刷收集緊緊包裹在根表的土壤作為根際土[11]。用鐵鍬將施肥區(qū)土體土壤不斷翻動、攪拌、混勻,采用四分法收集土體土樣。將收集的根際和土體土壤置于冰盒中帶回實(shí)驗(yàn)室,過2 mm篩除去土壤中可見動植物殘體及石礫等雜質(zhì)后混勻,一部分樣品自然風(fēng)干,過孔徑為830 μm篩后測定土壤理化指標(biāo);另一部分保存于-20 ℃ 冰箱,測定土壤微生物量碳、氮含量和土壤酶活性指標(biāo)。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 土壤理化指標(biāo)參照文獻(xiàn)[13]測定土壤理化指標(biāo)。采用標(biāo)準(zhǔn)型PB-10 pH計測定土壤pH值(水土質(zhì)量比為2.5∶1);采用重鉻酸鉀氧化-容量法測定土壤有機(jī)碳含量;采用H2SO4-H2O消煮后,用單通道流動分析儀(型號Auto Analyzer3)測定土壤全氮含量;用2 mol·L-1KCl浸提土壤后,采用流動分析儀(型號Seal AA3)測定土壤銨態(tài)氮含量和硝態(tài)氮含量;用HCl-NH4F浸提-鉬銻抗比色法測定土壤速效磷含量;采用1 mol·L-1NH4OAc浸提-火焰光度法測定土壤速效鉀含量。

1.4.2 土壤微生物量采用氯仿滅菌-K2SO4提取法測定土壤微生物量碳、氮含量[14]。用熏蒸與未熏蒸土樣的有機(jī)碳、氮差值分別除以轉(zhuǎn)換系數(shù)(KC=0.38,KN=0.45)計算土壤微生物量碳(SMBC)和土壤微生物量氮(SMBN)含量。按照Wardle等[15]的方法計算微生物熵(qMB),qMB=微生物量碳/有機(jī)碳。

1.4.3 土壤酶活性參考Deforest等[16]方法,稱取1.0 g新鮮土樣,放入500 mL玻璃燒杯中,加入 50 mmol·L-1滅菌后冷卻的醋酸緩沖液125 mL,在磁力攪拌器上攪拌10 min充分混勻,用多通道移液器將緩沖液、土壤樣品懸濁液、10 μmol·L-1標(biāo)準(zhǔn)品和200 μmol·L-1相應(yīng)底物依次加入到黑底96孔酶標(biāo)板中,使用多功能酶標(biāo)儀(Scientific Fluoroskan Ascent FL,Thermo)在激發(fā)波長為365 nm、發(fā)射波長為450 nm的條件下檢測熒光,測定α-葡糖苷酶(αG)、β-葡糖苷酶(βG)、纖維二糖水解酶(CBH)、L-亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(ACP)和N-乙?；?β-D-葡萄糖苷酶(NAG)活性。

1.4.4 產(chǎn)量于2018年7月10日(果實(shí)成熟期)測定梨產(chǎn)量。沿梨樹的東西南北4個方位隨機(jī)摘取 40個大小相似且均勻、無機(jī)械損傷、無病蟲害的果實(shí)并稱總質(zhì)量,取平均值,計算梨產(chǎn)量。

1.5 經(jīng)濟(jì)效益分析

梨經(jīng)濟(jì)效益計算方法:產(chǎn)值(元·hm-2)=產(chǎn)量(t·hm-2)×單價(元·kg-1)×1 000;經(jīng)濟(jì)效益(元·hm-2)=產(chǎn)值(元·hm-2)-肥料成本(元·t-1)-管理成本(元·hm-2);產(chǎn)投比=產(chǎn)值/(肥料成本+管理成本)。復(fù)合肥(含運(yùn)費(fèi))成本為2 500元·t-1,普通有機(jī)肥(含運(yùn)費(fèi))成本為900元·t-1,生物有機(jī)肥(含運(yùn)費(fèi))成本為2 000元·t-1,硅鉀鈣改良劑(含運(yùn)費(fèi))成本為3 000元·t-1。管理成本包括人工打藥、農(nóng)藥、防草布、施肥、采摘、套袋、修剪、疏花疏果等。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與繪圖,采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行單因素方差分析和主成分分析。所有數(shù)據(jù)經(jīng)過正態(tài)分布和方差分析。采用R v.3.1.3軟件中的CANOCO 4.5軟件包[17](Ter Braak and Smilauer 2002)對土壤養(yǎng)分、土壤微生物活性及產(chǎn)量進(jìn)行冗余分析(RDA)。采用R v.3.1.3軟件中的Pearson相關(guān)性分析法分析各種環(huán)境變量及其產(chǎn)量間的相關(guān)關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對梨園土壤理化性質(zhì)的影響

從圖1可知:BIO處理梨樹根際與土體土壤pH值顯著高于CK處理。BIO與BIO+SOA處理梨樹根際土的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別比CK高30.0%和28.1%(P<0.05);BIO處理梨樹根際土壤全氮含量最高,但與CK無顯著差異;不同處理對梨樹土體土壤全氮含量無顯著影響。BIO+SOA處理梨樹根際和土體土壤碳氮比均高于其他處理,但差異不顯著。CK+SOA、BIO和BIO+SOA處理梨樹根際土壤銨態(tài)氮含量、硝態(tài)氮含量和速效磷含量比CK處理均顯著降低(P<0.05),而速效鉀含量無顯著差異。

圖1 不同處理對梨園土壤理化性質(zhì)的影響Fig.1 Effects of different fertilization treatments on soil physicochemical properties 1)SOM:土壤有機(jī)質(zhì)含量Soil organic matter;TN:全氮Total nitrogen;AP:速效磷Available phosphorus;AK:速效鉀Available potassium.2)不同小寫字母表示不同處理在0.05水平差異顯著。下同。Different lowercase letters indicate significant difference in different treatments at 0.05 level. The same as follows.

2.2 不同施肥處理對梨園土壤微生物量的影響

由圖2可知:BIO+SOA處理梨樹根際土壤微生物量碳(SBMC)和土壤微生物量氮(SBMN)含量較CK分別高87.8% 和110.1%,且差異顯著(P<0.05)。BIO處理梨樹根際土SMBC含量比CK高68.8%,且差異顯著(P<0.05)。BIO+SOA處理顯著增加梨樹土體土SMBN含量。不同處理梨園土壤微生物熵(qMB)無顯著差異。不同施肥處理對梨園土壤微生物量碳氮比(SMBC/SMBN)無明顯的影響,但BIO+SOA處理最低。

圖2 不同施肥處理對土壤微生物量的影響Fig.2 Effects of different fertilization treatments on soil microbial biomass SMBC:土壤微生物量碳Soil microbial biomass carbon;SMBN:土壤微生物量氮Soil microbial biomass nitrogen;qMB:微生物熵Microbial quotient. 下同。The same as follows.

2.3 不同施肥處理對梨園土壤酶活性的影響

由圖3可知:與CK相比,BIO和BIO+SOA處理梨樹根際土壤中β-葡糖苷酶(βG)活性增加。與CK相比,BIO處理梨樹根際土纖維二糖水解酶(CBH)活性和N-乙酰基-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性顯著增加,而BIO+SOA處理梨樹土體土壤L-亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性和NAG活性顯著增加(P<0.05)。各處理梨樹土壤酸性磷酸酶(ACP)活性無顯著差異,但BIO+SOA處理活性最高。

圖3 不同施肥處理對土壤酶活性的影響Fig.3 Effects of different fertilization treatments on soil enzyme activity αG:α-葡糖苷酶α-glucosidase;βG:β-葡糖苷酶β-glucosidase;CBH:纖維二糖水解酶Cellulodiose hydrolase;LAP:L-亮氨酸氨基肽酶L-leucine aminopeptidase;ACP:酸性磷酸酶Acid phosphatase;NAG:N-乙?；?β-D-葡萄糖苷酶N-acetyl-β-D-glucosaminidase. 下同。The same as follows.

2.4 不同施肥處理對梨產(chǎn)量的影響

由圖4可知:不同處理的單果重?zé)o顯著差異,CK+SOA處理梨產(chǎn)量與CK無顯著差異。BIO和BIO+SOA處理梨產(chǎn)量分別為25.0和29.6 t·hm-2,較CK分別增加56%和85%(P<0.05)。

圖4 不同施肥處理對梨單果重(A)和產(chǎn)量(B)的影響Fig.4 Effects of different fertilization treatments on pear fruit weight(A)and yield(B)

2.5 土壤理化指標(biāo)、酶活性和產(chǎn)量相關(guān)性分析

圖5 土壤理化性質(zhì)、酶活性和產(chǎn)量之間的相關(guān)性Fig.5 Correlation between soil physical and chemical properties,enzyme activity and yield 藍(lán)色陰影的橢圓表示顯著負(fù)相關(guān),紅色陰影的橢圓表示顯著正相關(guān),空網(wǎng)格表示相關(guān)性不顯著。顏色的深淺表示相關(guān)系數(shù)的高低。The ellipse with blue shadow represents significant negative correlation,the ellipse with red shadow represents significant positive correlation,and the empty grid represents insignificant correlation.The depth of the color indicates the height of the correlation coefficient.

2.6 主成分指標(biāo)及其貢獻(xiàn)

表2 土壤養(yǎng)分和微生物量與酶活性的主成分分析Table 2 Principal component(PC)analysis of soil nutrient content,microbial biomass and enzyme activities

表3 供試土壤主成分的特征向量Table 3 Eigenvectors of principal components of the test soil

2.7 RDA分析土壤理化性質(zhì)對梨園土壤微生物活性的影響

圖6 土壤理化性質(zhì)對梨園土壤微生物活性的影響Fig.6 Effect of changes in soil physical and chemical properties on soil microbial activities of pear orchard 紅色箭頭表示土壤理化指標(biāo),藍(lán)色箭頭表示土壤微生物活性。不同顏色的點(diǎn)表示不同處理對根際和土體土壤的影響。The red arrows indicate soil physical and chemical indexes,and the blue arrows indicate soil microbial activities. Different colored dots indicate the effect of different treatments on rhizosphere and bulk soil.

2.8 不同施肥處理梨園經(jīng)濟(jì)效益的變化

由表4可知:BIO+SOA處理梨產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益最高,是CK的1.9和2.4倍,產(chǎn)投比為2.35;BIO處理梨產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益次之,產(chǎn)投比最大為2.39;CK+SOA處理雖然能增加產(chǎn)值,但是由于肥料成本和管理成本的增加,反而降低了經(jīng)濟(jì)效益,產(chǎn)投比為1.56。可見,BIO+SOA處理果農(nóng)能獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

表4 不同處理對梨產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益的影響Table 4 Effect of different treatments on pear yield and economic benefits

3 討論

3.1 生物有機(jī)肥及其配施硅鉀鈣改良劑對土壤理化性質(zhì)的影響

土壤pH值是影響土壤微生物活性和土壤養(yǎng)分有效性的重要因子[18]。前人研究發(fā)現(xiàn),施用生物有機(jī)肥可以提高酸性土壤pH值[9,12],因?yàn)樯镉袡C(jī)肥在礦化過程中發(fā)生有機(jī)陰離子脫羧基化并釋放堿性物質(zhì),同時由于其本身含有大量的官能團(tuán)(如—OH和—COOH),可強(qiáng)化對H+的吸附,從而降低土壤溶液中H+的濃度[19]。本研究中BIO處理梨樹根際和土體土壤pH值增加0.8～1.0,使土壤pH值趨近梨樹根系最適宜生長的酸堿度,可能有利于梨樹根系生長并提高吸收土壤養(yǎng)分的效率,說明生物有機(jī)肥對于偏酸性土壤環(huán)境有明顯改良作用。生物有機(jī)肥配施硅鉀鈣改良劑也能增加酸性紅壤梨園土壤pH值,這可能是因?yàn)樯镉袡C(jī)肥和硅鉀鈣改良劑不僅可以補(bǔ)充由于果實(shí)采摘而損失的鹽基離子(如K+、Ca2+、Mg2+),而且增加土壤有機(jī)質(zhì),能吸附鹽基離子,從而增加土壤酸緩沖能力[20]。Li等[21]研究結(jié)果表明生物有機(jī)肥可以增加土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。本研究中,施用生物有機(jī)肥(BIO和BIO+SOA處理)會增加梨園土壤有機(jī)質(zhì)含量,降低銨態(tài)氮、硝態(tài)氮及速效磷含量。原因可能是:一方面生物有機(jī)肥中本身含有大量的有益功能微生物,能夠定殖在梨樹根系表面[22],刺激根系生長,提高養(yǎng)分吸收能力,從而增加產(chǎn)量,導(dǎo)致土壤中殘留的速效養(yǎng)分含量較低;另一方面生物有機(jī)肥是一種緩效肥,短期時間內(nèi)(本試驗(yàn)僅連續(xù)施用3年)土壤氮、磷和鉀等速效養(yǎng)分含量增加不明顯。土壤碳氮比增加意味著微生物與作物對無機(jī)氮的競爭,限制作物對氮素吸收,不利于作物產(chǎn)量形成[23-25]。本研究結(jié)果表明,生物有機(jī)肥配施硅鉀鈣改良劑能增加土壤碳氮比并沒有降低梨產(chǎn)量,可能是因?yàn)槲⑸镌跐M足自身生命活動的同時,加快有機(jī)質(zhì)礦化速率,釋放更多的養(yǎng)分以供給梨樹生長。因此,生物有機(jī)肥與硅鉀鈣改良劑配施不僅緩解土壤酸化,增加土壤肥力,而且補(bǔ)充梨園土壤流失的礦質(zhì)元素,從而保證梨樹生長所需養(yǎng)分的可持續(xù)供應(yīng)。

3.2 生物有機(jī)肥及其配施硅鉀鈣改良劑對土壤微生物活性的影響

土壤微生物量的高低反映微生物的活動和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化效率[12]。馬曉霞等[26]研究表明有機(jī)肥配施化肥處理顯著增加玉米土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)含量。本研究中BIO及BIO+SOA處理增加梨園土壤SMBC和SMBN含量。這可能是由于施加生物有機(jī)肥使土壤中的碳源、氮源增加,促進(jìn)微生物的繁殖和活動。這與Pearson相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)的SMBC、SMBN與SOM含量顯著正相關(guān)的結(jié)果相一致。微生物商代表土壤有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)速度,其范圍在1%～4%[27]。本研究發(fā)現(xiàn),BIO+SOA處理增加土壤微生物商,意味著土壤中有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)速度加快,單位時間內(nèi)釋放的速效養(yǎng)分含量較多,能夠被梨樹根系吸收與利用的養(yǎng)分含量增加,這可能是梨產(chǎn)量增加的一個重要原因。此外,不同施肥處理中梨樹根際土壤微生物量總體大于土體土壤,這是因?yàn)楦底鳛橹参锱c土壤之間最緊密的接觸面,對根際的影響較大,其中根系分泌的碳水化合物使根際土壤獲得充足的營養(yǎng)物質(zhì),能夠滿足大量的土壤微生物富集和定殖在根際[23],從而促進(jìn)根系生長和養(yǎng)分吸收。

土壤酶活性是土壤肥力高低的重要表征[28]。本研究測定了與土壤碳、氮、磷循環(huán)密切相關(guān)的6種酶,其中α-葡糖苷酶(αG)、β-葡糖苷酶(βG)和纖維二糖水解酶(CBH)與土壤碳循環(huán)相關(guān),N-乙酰基-β-D-葡萄糖苷酶(NAG)和L-亮氨酸氨基肽酶(LAP)與土壤氮循環(huán)相關(guān)[9,13]。Wang等[12]研究結(jié)果表明生物有機(jī)肥處理顯著增加蘋果園土壤中βG、αG、CBH和NAG活性;Luo等[29]研究認(rèn)為施用有機(jī)肥能顯著增加參與碳、氮循環(huán)相關(guān)的土壤酶活性。本研究中也有類似的發(fā)現(xiàn),BIO和BIO+SOA處理增加梨樹根際土壤αG、βG、CBH、NAG和ACP活性,而梨樹土體土壤酶活性無明顯變化,即表現(xiàn)出明顯的根際效應(yīng)[30]。這可能是因?yàn)樯镉袡C(jī)肥改善土壤酸堿度,增加土壤肥力,促進(jìn)梨樹根系生長和提高周轉(zhuǎn)速率,從而增加根系分泌物的種類和數(shù)量,促進(jìn)死亡根細(xì)胞脫落與裂解,這為土體微生物向根際遷移提供了豐富的碳源和生存場所,使根際成為物質(zhì)交流、能量循環(huán)的熱點(diǎn)微域[30]。此外,BIO+SOA處理顯著增加酸性紅壤梨園土體土壤LAP和NAG活性,說明生物有機(jī)肥配施硅鉀鈣改良劑能明顯促進(jìn)土壤氮循環(huán),這可能是因?yàn)殁浌桠}改良劑的質(zhì)地疏松(容重0.75～0.85 g·cm-3),具有納米-微米級粒度的獨(dú)特微孔結(jié)構(gòu)[7],不僅有較高的離子交換能力和吸附性,而且能為微生物提高大量的棲息場所,并且生物有機(jī)肥增加土壤有機(jī)質(zhì),從而保證土壤微生物進(jìn)行礦化作用所需的碳源。這與NAG活性與土壤有機(jī)質(zhì)顯著正相關(guān)的結(jié)果相一致。因此,生物有機(jī)肥及其配施硅鉀鈣改良劑能夠增加土壤微生物活性,提高土壤肥力。

3.3 生物有機(jī)肥及其配施硅鉀鈣改良劑對梨產(chǎn)量的影響

從本研究中發(fā)現(xiàn),生物有機(jī)肥及其配施硅鉀鈣改良劑顯著增加梨產(chǎn)量。這與前人有關(guān)生物有機(jī)肥增加蘋果[12]和芒果[31]產(chǎn)量的研究結(jié)果相一致。Pearson相關(guān)分析表明,梨產(chǎn)量的增加主要與SOM、SMBC含量和土壤βG、LAP、NAG及ACP活性有關(guān)。主成分分析表明,土壤養(yǎng)分含量的變化占第1,而土壤酶活性占第2,說明土壤酶活性對產(chǎn)量的影響受土壤理化性質(zhì)的調(diào)節(jié)。此外,硝態(tài)氮和速效磷含量與梨產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān),可能是因?yàn)樯镉袡C(jī)肥是一種緩效肥,經(jīng)礦化作用釋放的速效養(yǎng)分被梨樹吸收和利用,增加產(chǎn)量,從而降低土壤中殘留的速效養(yǎng)分含量。從產(chǎn)投比看,生物有機(jī)肥或生物有機(jī)肥配施硅鉀鈣改良劑二者相當(dāng),但從經(jīng)濟(jì)效益角度看,生物有機(jī)肥配施硅鉀鈣改良劑為最佳選擇。因此,生物有機(jī)肥或與硅鉀鈣改良劑配施是有效改良我國南方梨產(chǎn)區(qū)酸性紅壤土壤的重要施肥措施,對減少化肥施用量和保證梨產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。