不同施肥处理对大白菜土壤酶和微生物量碳、氮含量的影响

冯龙张崇玉 陶雯李雄吴正肖

摘 要：为研究不同施肥条件下对白菜土壤环境的作用效果，通过盆栽试验，研究了NPK+OM（一半化肥+一半中药渣有机肥）、OM（中药渣有机肥）、OM1（鸡粪有机肥）、80%OM、60%OM等处理对白菜生育期内土壤酶活性、微生物量碳和微生物量氮的影响。结果表明，同NPK处理相比，NPK+OM处理的土壤蔗糖酶活性提高了9.81%～23.53%、脲酶活性提高了7.66%～28.73%、过氧化氢酶活性提高了9.28%～38.79%、中性磷酸酶活性提高了2.57%～34.84%；土壤微生物墨碳（SMBC）、土壤微生物墨氮（SMBN）分别提高了25.59%～58.37%、9.78%～11.58%。在白菜生长过程中，土壤脲酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和SMBC活性均在白菜结球期时最高，而SMBN是在团棵期时达到最大值。随着白菜的生长发育，SMBN含量逐渐降低，在成熟期下降速度降慢。综合分析认为，有机无机配施对对白菜生长土壤环境的作用效果最佳，其次是单施有机肥，最差的是单施化肥处理。

关键词：施肥处理；白菜；土壤酶活性；土壤微生物量碳；氮

中图分类号：S147.35

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2018）03-00 -0 国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2018.03.001

Effects of Fertilization Treatments on Enzyme Activities and Microbial Carbon and Nitrogen in Chinese Cabbage Grown Soil

FENG Long1，ZHANG Chong-yu1*，TAO Wen1，LI Xiong1，WU Zhengxiao2

（1.Agricultural College of Guizhou university， Guizhou，Guiyang 550025， China；2.Agricultural Commission of Zunyi Municipal， Guizhou， Zunyi， 563000， China）

Abstract：In order to understond the effect of different fertilization on Chinese cabbage grown soil environment， pot experiments were conducted to study the effect of NPK+OM （chemical fertilizer + half of Chinese herb residue organic fertilizer）， OM （Chinese herb residue organic fertilizer）， OM1 （chicken manure）， 80%OM， 60%OM and other treatment on soil enzyme activity， microbial biomass carbon and microbial biomass nitrogen during Chinese cabbage growth period，. The results showed that， compared with NPK treatment， soil invertase activity of NPK+OM increased by 9.81% ～ 23.53%， urease activity increased from 7.66% to 28.73%， catalase activity increased from 9.28% to 38.79%， neutral phosphatase activity increased from 2.57% to 34.84%； SMBC and SMBN were increased by 25.59% to 58.37% and 9.78% to 11.58%， respectively. During the growth of Chinese cabbage， soil urease， neutral phosphatase， catalase， invertase and SMBC activity all reached the highest in cabbage heading stage， while SMBN reached the maximum at the pellet stage. With the growth and development of Chinese cabbage， the content of SMBN decreased gradually and the rate of decline decreased during the mature period. Comprehensive analysis showed that organic and inorganic combination had the best effect on the cabbage grown， soil， followed by single application of organic manure， and the worst was single fertilizer treatment.

Key words：fertilization treatment； Chinese cabbage； soil enzyme activity； soil microbial carbon and nitrogen

土壤酶和微生物量是土壤生物學活性的主要指标。土壤微生物量是指土壤中活的微生物总量[1]，是植物营养物质的源与库的重要来源[2]。土壤酶是具有高度催化作用的一类蛋白质[3]，参与土壤生物化学过程，其活性大小影响腐殖质的合成与分解速率，对土壤中高等植物和动物残体的分解及转化起重要作用[4]。土壤酶和微生物量是衡量土壤肥力的一个重要指标[5-7]，其活性高低可在一定程度上反映作物的生长发育状况以及土壤中物质代谢的旺盛程度。目前，关于施肥对蔬菜生长、土壤中的酶活性以及微生物量的研究较多[8-10]，但关于不同施肥处理对盆栽土壤中酶活性以及微生物量影响的研究较少。本文以盆栽试验为基础，研究不同施肥处理对大白菜不同生育期盆栽试验土壤酶活性以及微生物量的影响，以期揭示盆栽试验中不同施肥处理土壤的生物化学过程的变化规律，为指导大田种植科学施肥提供理论依据。并且为大白菜的施肥管理提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验设在贵州大学农学院盆栽场，供试土壤为黄壤，有机质含量31.74 g/kg，全氮含量2.03 g/kg，碱解氮146.31 mg/kg，速效磷65.72 mg/kg，速效钾243.18 mg/kg，pH 6.87。供试鸡粪有机肥为贵州省息烽县博施生物有机肥公司提供，其N、P2O5和K2O含量分别为2.22%，2.37% 和1.71%，有机质含量54.27%；供试中药渣肥料为贵州省贵阳智仁源生物有机肥业有限公司提供，其N、P2O5和K2O含量分别为2.70%，1.94% 和1.10% ，有机质含量71%；所用化肥为尿素（含N，46%）、过磷酸钙（含P2O5，16%）、硫酸钾（含K2O，50%）；大白菜种子。

1.2 试验设计

采用盆栽试验，设7个处理：CK，不施肥；NPK，单施化肥（尿素3.26 g，过磷酸钙4.69 g，硫酸钾3.00 g）；OM，单施中药渣有机肥68 g；OM1，单施鸡粪有机肥55 g；NPK+OM，中药渣有机肥与无机肥配施（尿素1.63 g，过磷酸钙2.35 g，硫酸钾1.50 g，中药渣有机肥34 g）；80%OM，中药渣有机肥54.4 g；60%OM，中药渣有机肥40.8 g。试验用盆为塑料盆，高为20 cm、口径15 cm，每个处理重复10次，共计70盆。随机区组排列，于2017年4月10日盆栽试验时，将肥料与土壤充分混匀后装盆，每盆装土15 kg。

1.3 测定项目和方法

土壤样分别在白菜的团棵期、莲座期、结球期、成熟期采集土壤样品。采样时，分别将每桶白菜拔出（土壤全部抖落在桶里），然后将土壤倒出混匀后，取2袋样，共计140个土样。一袋新鲜样品立即进行土壤微生物碳、氮的测定，一袋土样风干过筛后进行土壤酶活性测定。

土壤微生物量碳、氮用氯仿熏蒸法[11]测定；土壤脲酶用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定； 磷酸酶用磷酸苯二钠比色法测定； 过氧化氢酶用KMnO4滴定法测定； 蔗糖酶用Na2S2O3滴定法[3]测定。

1.4 数据处理

试验数据采用SPSS 17.0和Excel 2003 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 施肥对白菜土壤酶活性的影响

2.1.1 对土壤蔗糖酶活性的影响

所有施肥处理的蔗糖酶活性均显著高于CK，说明施肥能明显提高根际土壤的蔗糖酶活性（图1）。除处理CK外，各处理均呈现出先升高后缓慢降低的变化趋势。施肥后，白菜從团棵期到结球期，所有施肥处理均呈现出上升的趋势，在结球期时达到最大值，之后开始缓慢下降。

在结球期时，NPK+OM处理分别比CK、NPK、OM和OM1处理提高了47.28%、21.17%、10.16%和12.74%；同NPK处理相比，OM和OM1处理分别提高了14.58%和12.07%。在整个生育期内，NPK+OM处理处理的蔗糖酶活性比CK 提高了 19.62%～47.28%，比OM提高了7.81%～13.72%，比OM1提高了8.27%～16.22%，比NPK提高了9.81%～23.53%。说明有机无机肥料配施比单施有机肥更有利于提高土壤蔗糖酶的活性；单施有机肥比单施化肥更有利于提高土壤蔗糖酶的活性。

2.1.2 对土壤脲酶活性的影响

土壤中脲酶的主要作用是水解尿素，直接参与尿素形态的转化，其水解产物氨为植物及土壤微生物生长提供能源物质。施用不同肥料对土壤脲酶活性动态变化的影响如图2所示。

各施肥处理较CK均显著提高了土壤中脲酶的活性，但不同肥料及同一肥料不同施肥水平对其活性影响不一；在白菜结球期时，大白菜需肥量最大，土壤脲酶活性处理NPK+OM较OM、OM1、80%OM、60%OM增加不显著，但较NPK和CK处理分别提高了28.73%、70.63%。在各施肥处理中，有机无机配施显著高于其他处理，比单施有机肥的处理提高了4.51%～22.76%，比单施化肥处理提高了7.66%～28.73%，比CK提高了48.26%～70.63%。可见，有机无机配施对土壤酶活性的增加显著高于单施化肥和单施有机肥处理。

2.1.3 对土壤过氧化氢酶活性的影响

各处理的过氧化氢酶活性均表现出先升高后降低的趋势。在白菜莲座期时，除NPK+OM处理外，所有处理均达到了最大值，其中，NPK+OM处理的活性最高，分别比CK、OM、OM1和NPK，提高了29.41%、7.25%、9.74%和14.03%。之后，除NPK+OM处理外，各处理均开始迅速下降，到白菜成熟期时达到了最低值，而NPK+OM处理在白菜结球期时达到最大值，在白菜成熟期时达到了最低值。在白菜不同的生长时期内，各处理土壤过氧化氢酶活性的变化规律为NPK+OM>OM>OM1>80%OM>NPK>60%OM>CK。NPK+OM分别比CK提高了9.82%～67.41%，比OM提高了9.15%～25.74%，比OM1提高了9.41%～33.57%，比NPK提高了9.28%～38.79%。OM、OM1和NPK处理差异不明显，但均显著高于CK处理。施肥后团棵期到结球期是白菜快速生长、干物质积累最大的时期，也是白菜对营养元素吸收量最大的阶段。此时过氧化氢酶活性处于较高值，可以解除白菜快速生长积累的过氧化氢等物质产生的毒害，说明过氧化氢酶活性与白菜生长发育进程密切相关。

2.1.4 对土壤中性磷酸酶活性的影响

磷酸酶是土壤中的一种水解酶，其酶促作用可以加速分解土壤中难溶性磷的速度，提高土壤中磷的有效性，为作物生长提供养分保障。不同施肥对土壤中性磷酸酶活性动态变化的影响如图4所示。

所有施肥处理均可显著提高土壤中性磷酸酶的活性，在白菜整个生育期，总体呈现出先增加后降低的趋势，在结球期达到最高峰，其中，以NPK+OM处理最高，分别比CK、OM、OM1和NPK，提高了41.03%、9.56%、10.04%和39.26%。单施无机肥处理对土壤磷酸酶活性无显著影响，其在大白菜生长旺盛期时，磷酸酶活性降低，原因不能是单施无机肥后，土壤中离子浓度过度，影响了磷酸酶活性。在白菜的生长进程中，各处理中性磷酸酶活性最大的是NPK+OM处理，显著高于其它处理，比CK提高了35.92%～47.18%，比单施有机肥提高了8.40%～19.82%，比单施化肥提高了2.57%～34.84%。说明有机无机配施可促进土壤中性磷酸酶活性的提高，且较单施有机肥和单施化肥差异显著。

2.2 对白菜土壤微生物量碳、氮的影响

2.2.1 对土壤微生物量碳的影响

各施肥处理的土壤微生物量碳（SMBC）含量均显著高于CK（表1）。在白菜整个生育期内，表现出先升高后降低的趋势，在结球期时达到最大值，其中，以NPK+OM处理最高，达到608.24 mg/kg，分别比CK、NPK、OM和OM1处理，增加了250.16、180.70、66.78和49.85 mg/kg。从白菜整个生育期来看，施用有机肥的处理一直显著高于NPK和CK处理。从表1中也可得出，OM处理在白菜整个生育期内分别比80%OM和60%OM处理提高了0.42%～2.16%和0.94%～4.06%，表明随着有机肥施用量的增加，土壤微生物量碳也逐渐增加。

施肥处理均可增加土壤微生物量碳的含量，但增加趋势最快的是无机有机配施处理，其次是单施有机肥，增加最缓的是单施化肥处理，这有可能是有机肥的施用增加了土壤有机质的含量，为微生物的生长提供了足够的碳源。

2.2.2 对土壤微生物量氮的影响

由表2可得出，土壤微生物量氮（SMBN）在白菜整个生育期内，表现出显著降低的趋势。在团棵期时，各施肥处理的SMBN均显著高于CK，其中，以NPK+OM处理的SMBN的含量最高，为92.64 mg/kg，分别比CK、OM、OM1、80%OM和60%OM增加了60.92、49.71、10.60、13.44、15.46和33.37 mg/kg。从白菜的整个生育期来看，与NPK和CK处理相比，施用有机肥的处理均显著提高了SMBN的含量。施肥后，在白菜团棵期至成熟期时，各处理的SMBN含量均出现不同程度的降低，其中，莲座期至结球期降幅最大，可能是因为这阶段白菜生长迅速，所需要的土壤氮素营养更多，土壤中氮素降低的更快，从而使得土壤微生物矿化加快。

在白菜整个生育期内，SMBN含量降幅最大的是NPK+OM处理，降幅为27.77%，这可能是有机无机配施加速了白菜的养分累积量，从而使得土壤中氮素营养降低的更快。从表2也可知，OM处理分别比80%OM和60%OM，提高了6.03%～7.60%和38.42%～48.47%，说明同一有机肥，随着施肥量的增加土壤中SMBN的含量也逐渐增加。

可见，施肥处理均可增加土壤微生物氮的含量，增加最明显的是有机无机配施，但随着白菜的生长，各处理土壤微生物氮的含量也在逐漸下降。

3 结论与讨论

3.1 施肥对白菜土壤酶活性的影响

井大炜等[11]研究表明，鸡粪和化肥配施与单施化肥相比，能显著提高根际土壤的脲酶、过氧化氢酶以及蔗糖酶的活性。李娟等[12]通过有机无机肥料配施试验发现，有机无机肥料配施可明显增加土壤脲酶和碱性磷酸酶活性，并且明显高于单施化肥。李明松等[13]研究表明，不同施肥处理均能提高土壤酶的活性，增幅依次为：有机无机配施>单施有机肥>单施化肥。本研究结果与前人研究结果相似，中药渣有机肥与化肥配施明显增加了土壤酶活性。原因可能是有机肥的施用不仅对土壤具有改良作用，而且也为土壤酶提供了酶促基质和为微生物的生长提供了足够的碳源，从而加速了土壤微生物的生长，增加了土壤酶活性。从本研究结果还表明：同一有机肥，随着施肥量的增加，土壤酶活性也在逐渐增加，这可能是因为随着有机质投入的增加，为土壤微生物的生长提供了充足的碳源，使得微生物彼此之间生长竞争减小，更有利于增加微生物的含量，从而提高了土壤酶活性。

综上所述，所有施肥处理均增加了土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶以及中性磷酸酶的活性，其中，以有机无机配施的增幅最大，单施有机肥的处理其次，单施化肥的处理最低。

3.2 施肥对白菜土壤微生物量碳、氮的影响

已有研究表明土壤微生物量碳能反映土壤有效养分状况以及微生物生物活性，是评价土壤微生物数量和活性及土壤肥力的重要指标[14]。微生物生物量氮是土壤氮素的源和库[15-16]，研究土壤微生物生物量对了解土壤养分循环及转化具有很大意义[17]。本研究结果表明，在白菜的生长过程中，所有施用有机肥的处理SMBC、SMBN含量均显著高于CK和单施化肥处理，这与徐永刚告示[18]和 Goyal等[19]研究结果相似。这是由于有机肥的施用为土壤微生物的生长提供了充足的碳源和氮源，增加了土壤微生物生物量碳、氮含量，使得土壤碳、氮素直接保存于微生物中，避免土壤中碳素、氮素通过各种化学作用损失，提高了土壤氮素以及化肥的利用率。

本研究还发现，在白菜的整个生育期内，各处理土壤微生物生物量均表现出先升高后降低的趋势，这可能与白菜在各生长期内所需养分含量相关，在白菜生长前期，白菜所需养分含量较少[20]，土壤中的养分含量能满足当前白菜所需的养分含量，所以没有影响到土壤微生物生物量。而到白菜生长中后期，白菜生长需要大量养分，土壤中的养分不够充分，所以一部分SMBN释放出氮素，以供白菜生长发育的需要。这表明土壤微生物量氮对土壤氮素供应以及植物生长具有重要作用[21]。

综上综述，在白菜的生育期内，土壤微生物生物量均表现出先升高后降低的趋势。SMBC含量在结球期时达到最大值，各施肥处理较对照均显著增加，其中，以有机无机配施最高，其次是单施有机肥的处理，最低的是单施化肥；SMBN含量在团棵期时达到最大值，之后随白菜的生长不断降低，表明一部分SMBN释放出来，供给白菜生长所需氮素，这说明SMBN是土壤氮素最主要的源和库。

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