控释肥膜壳对土壤酶活性及微生物量碳氮磷的影响

孔 静，刘 双，徐林林，董元杰，王艳华

(山东农业大学资源与环境学院土肥资源高效利用国家工程实验室，山东泰安，271018)

从20世纪60年代开始，美国、日本等发达国家就着手研究和改进化肥的制作技术，力求从改变化肥本身的特性来提高肥料的利用率，相继研制并推出控释肥料系列产品，使化肥的利用率得以大幅度提高［1］。我国于20世纪70年代初期开始研究包膜缓/控释肥料，但未形成规模生产。20世纪80年代末期再度重视包膜缓/控释肥料的研究，发展很快，国内已有多家研究单位具备试制包膜肥料的实验设备［2，3］。我国从20世纪80年代中期开展有机高分子聚合物包膜肥料的研制工作。目前以树脂包膜和硫包膜为代表的控释肥料己在国内得到大面积推广［4，5］。

随着包膜控释肥料的发展和应用范围的扩大，残留在土壤中的控释肥的树脂膜壳和硫磺膜壳会不会对土壤产生影响，控释肥膜壳能否降解及其降解的机理，一直是人们关注的问题［6］。戴九兰、张庆富等［7，8］研究了控释肥树脂残膜对土壤某些物理性质和作物生长的影响。土壤微生物和酶作为土壤的重要组成部分，对维持土壤质量有着极其重要的作用，是评价土壤质量和影响控释肥膜壳降解的重要指标［9］，刘明等［10］在盆栽小麦条件下进行了初步研究。而花生是一种重要的油料作物，能够利用根瘤菌自生固氮，且与禾本科作物相比具有不同的根际环境［11］。因此，研究盆栽花生条件下不同控释肥残膜对土壤酶活性和土壤微生物碳氮磷的影响，对于深入揭示控释肥的肥效机理和膜壳降解机制具有重要意义，同时可为控释肥的研制与成品改进提供科学的依据。

1 材料与方法

1．1 供试膜壳制备

膜壳制备:用热水浸泡硫包膜控释肥和树脂包膜控释肥，取出硫膜和树脂膜，先用自来水浸泡冲洗肥料膜，再用蒸馏水反复浸泡并冲洗之后，置于干燥箱中烘干备用。

1．2 试验设计

供试盆栽土壤采自山东省泰安市山东农业大学资环学院试验田，土壤类型为棕壤。基本理化性质:碱解氮 48．89 mg/kg，速效磷53．63 mg/kg，速效钾80．99 mg/kg，全氮 1．23 g/kg，电导率 86．1 ×10－4S/m，有机质10．74 g/kg。试验采用上口内径30 cm，底部内径15 cm，深25 cm的塑料盆，每盆装土5 kg，将称好的土(过筛孔尺寸为1 mm的筛)和肥料膜壳在1．5 m×1．5 m塑料布上充分混匀后，装入盆中。普通复合肥料为N-P2O5-K2O=15-15-15氯基复合肥料，作为基肥施入。将花生种子放入盆中，30 d后每盆留3棵花生苗，整个生育期各盆浇水量保持一致。供试花生品种:小白沙。

表1 肥料膜壳试验处理 g·kg－1

盆栽试验共设7个处理(表1)，CK为空白，不施膜壳;CRFS表示硫包膜控释肥膜壳;CRFR表示树脂包膜控释肥膜壳;数字1，2，3分别代表3个控释肥膜壳施用水平。各处理均3次重复。

1．3 测定项目和方法

1．3．1 土壤样品的采集 在花生结荚期和成熟期分别取土，挑出其中混杂的控释肥膜壳(避免对取出的土壤样品产生影响)，风干，过筛。测定花生结荚期土壤酶活性。测定花生成熟期土壤酶活性和土壤微生物量C，N，P。

1．3．2 土壤酶活性及微生物量碳氮磷的测定 土壤微生物量C，N，P的测定采用氯仿熏蒸，0．5 mol/L K2SO4浸提，浸提液中的有机C采用重铬酸钾氧化-硫酸亚铁滴定法，全N采用凯氏定氮法测定;土壤微生物量P采用氯仿熏蒸，0．5 mol/L NaHCO3浸提，用钼锑抗比色法测定。土壤中酶活性测定，脲酶:苯酚钠比色法测定，以24 h内1 g土壤中NH3-N的质量(mg)表示;过氧化氢酶:0．1 mol/L KMnO4滴定法测定，以1 g土壤培养30 min消耗的0．1 mol/L的KMnO4体积(mL)表示;磷酸酶:用比色法测定，以1 g土壤37℃下培养24 h后所消耗的酚的质量(mg)表示。

1．4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2003和DPS 7．05软件进行统计分析，LSD法进行差异显著性检验(P﹤0．05)。

2 结果与分析

2．1 控释肥膜壳对土壤酶学指标的影响

土壤中施用控释肥残膜对土壤脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性产生一定的影响(表2)。结荚期，施用树脂膜处理(CRFR1，CRFR2和CRFR3)土壤脲酶活性要高于CK处理，且分别提高11．48%，10．36%和1．88%，而施用硫膜处理(CRFS1，CRFS2和CRFS3)，土壤脲酶活性要低于CK处理。

表2 控释肥膜壳对土壤酶活性的影响 mg·g－1

各施用膜壳处理土壤过氧化氢酶活性高于CK处理，且除CRFS3外，其它处理与CK处理差异显著。各处理土壤磷酸酶活性差异不显著，这说明膜壳对土壤酶活性的影响主要表现在对脲酶和过氧化氢酶活性上，而对土壤磷酸酶活性影响不大。成熟期施用硫膜和树脂膜处理显著提高了土壤脲酶活性，这与结荚期有所不同，说明硫膜能提高花生成熟期土壤脲酶活性。此时，与CK处理相比，施用硫膜和树脂膜处理土壤过氧化氢酶活性提高3．62% ～118．84%，磷酸酶活性提高7．46% ～28．36%。

2．2 控释肥膜壳对土壤微生物量碳含量的影响

在花生成熟期，除CRFR2处理土壤微生物碳含量高于CK处理外，其它施用膜壳处理土壤微生物碳含量均低于CK处理(图1)，硫膜处理(CRFS1和CRFS3)的土壤微生物量碳相对较低。其中，施用硫膜处理的(CRFS1，CRFS2和CRFS3)土壤微生物量碳含量分别降低6．81%，0．80%和6．98%，且CRFS1和CRFS3处理与CK处理差异显著。总体来讲，树脂膜和硫膜处理均以中等膜处理时土壤微生物量碳含量最大。

2．3 控释肥膜壳对土壤微生物量氮含量的影响

成熟期土壤微生物氮含量变化不大，与CK相比，各施用膜壳处理间差异不显著(图2)。施用树脂膜3个处理(CRFR1，CRFR2和CRFR3)和硫膜3个处理(CRFS1，CRFS2和CRFS3)的微生物量氮含量均以中等膜含量时最大。另外，在一定范围内，随着残膜施用量的增大，对土壤微生物量氮值无明显影响。硫膜和树脂膜对土壤微生物量氮含量影响不同，树脂膜处理对土壤微生物量氮含量的降低程度要大于硫膜处理。

2．4 控释肥膜壳对土壤微生物量磷含量的影响

各处理土壤微生物量磷含量按照CRFR2﹥CK﹥CRFS2﹥CRFR1﹥CRFS1﹥CRFR3﹥CRFS3的顺序递减(图3)。

与不施膜壳处理(CK)相比，仅CRFR2处理土壤微生物量磷含量提高，其它5个处理土壤微生物量磷含量均降低。这说明，在土壤中施用控释肥膜壳硫膜和树脂膜均明显降低了土壤微生物量磷含量，这与硫膜和树脂膜影响了土壤细菌和微生物活性有关。硫膜和树脂膜对土壤微生物量磷含量的影响有差异，由图3可以看出，硫膜对土壤微生物量磷含量的影响要大于树脂膜处理。另外，施用膜壳的3个用量处理间，均以中等用量的土壤微生物量磷含量最高，高用量的土壤微生物量磷含量反而降低。

图1 控释肥膜壳对土壤微生物量C含量的影响

图2 控释肥膜壳对土壤微生物量N含量的影响

图3 控释肥膜壳对土壤微生物量磷含量的影响

3 结论

土壤中施用控释肥残膜对土壤脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性产生一定的影响。由于膜壳材质不同，对土壤酶活性的影响不同。各处理土壤磷酸酶活性差异不显著，这说明膜壳对土壤磷酸酶活性影响不大，对土壤酶活性的影响主要表现在对脲酶和过氧化氢酶活性的影响上;硫膜能提高花生成熟期土壤脲酶活性。土壤微生物量碳是评价土壤微生物参与土壤中物质转化循环能力的重要指标，微生物量氮是土壤氮素的一个重要储备库，在土壤氮素循环与转化过程中起着重要的调节作用。试验中树脂膜和硫膜处理的微生物量碳氮均以中等膜处理时含量最大，在一定范围内，随着残膜加入量的增大，对土壤微生物量碳氮含量无明显影响。硫膜和树脂膜对土壤微生物量氮含量影响不同，树脂膜对土壤微生物量氮含量的降低程度要大于硫膜处理;树脂膜和硫膜处理均以中等量(2 g/kg)处理时微生物量碳和氮含量最大，施用控释肥残膜处理明显降低了微生物量磷含量。

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