连续施用鸡粪有机肥对菜地土壤酶活性的影响

关天霞，杨水莲，刘芝妨，王治江，马国泰，张芬琴，康 辰，安娅芝，李文慧

（1.河西学院生命科学与工程学院；甘肃 张掖 734000；2.甘肃省河西走廊特色资源利用重点实验室，甘肃 张掖 734000；3.河西学院农业与生态工程学院，甘肃 张掖 734000）

土壤酶活性是土壤生物活性的指标，对土壤有机质和土壤团粒结构的形成等都具有非常重要的催化作用[1-2]，同时，土壤酶对土壤的养分循环具有重要作用，例如能够促进土壤碳（蔗糖酶）、氮（脲酶）、磷（磷酸酶）等的转化[3]，这些酶决定着土壤的代谢过程；因此，土壤酶活性可以作为评价土壤肥力的重要指标[4-5]。

有机肥含有丰富的腐植酸和N、P、K等多种营养元素，可以显著提高土壤有机质和养分含量，增加土壤肥力[6]。施用有机肥在改善土壤理化性质的同时，还可明显提高土壤酶活性[7-8]，但施用有机肥对不同土壤类型酶活性的影响不尽相同，土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和磷酸酶作为评价土壤肥力的指标，其活性高低与土壤类型、栽培制度和管理措施等都有密切关系[9]。孟庆英等[10]发现施用有机肥可以增加白浆土土壤脲酶、过氧化氢酶以及蔗糖酶活性。沈冰涛等[11]研究发现，施用有机肥可以提高淮北平原农田砂姜黑土土壤脲酶活性，部分提高土壤蔗糖酶活性，但对过氧化氢酶活性无显著影响。刘金光等[12]发现连续施用有机肥可以显著提高土壤过氧化氢酶活性，可能是因为土壤酶活性的变化与土壤的物理、化学、微生物和生化特性有关。本研究以张掖地区2种主要类型土壤（灌漠土和潮土）为研究对象，研究了连续4年施用不同用量鸡粪有机肥后2种不同类型菜地土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和磷酸酶活性的变化，以期为掌握菜地土壤施肥技术及推进土壤质量健康发展提供理论支持。

1 材料和方法

1.1 试验地点

试验地一处设于张掖市甘州区新墩镇城儿闸村（38°54′43″N，100°24′43″E，海拔1 510 m），土壤类型为灌漠土；另一处设于张掖市甘州区三闸镇三闸村（38°60′02″N，100°24′36″E，海拔1 454 m），土壤类型为盐碱潮土。

灌漠土基本理化性质为：pH值8.41，有机质含量27.04 g/kg，碱解氮含量21.27 mg/kg，速效磷含量27.61 mg/kg，速效钾含量77.96 mg/kg。

潮土基本理化性质为：pH值8.76，有机质含量16.29 g/kg，碱解氮含量18.75 mg/kg，速效磷含量20.23 mg/kg，速效钾含量67.05 mg/kg。

1.2 试验材料

供试鸡粪购买于当地养殖场，工艺为二次翻堆通风发酵腐熟。化肥分别是尿素（46% N）、磷酸二铵（16% N和50% P2O5）和硫酸钾（50% K2O）。

1.3 试验设计

田间试验采用随机区组设计，鸡粪施用量设置5个水平，分别为0（对照）、15、30、45 t/hm2和60 t/hm2，鸡粪作为基肥全部一次性施入，同时施入化肥，各处理化肥施用量均相同，分别为N 150 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2，每个处理设置4次重复，每个小区面积均为4.56 m2（1.2 m×3.8 m）。试验地从2015年开始，连续4年种植白萝卜，并按照相同施肥方案进行处理。

1.4 样品采集

在白萝卜收获后采用五点采样法进行根际耕层（0～20 cm）土壤样品采集，每小区采集5个样点，采集后将样品风干，过0.25 mm尼龙筛后装入无色聚乙烯样品袋，做好标签待测。

1.5 测定方法

脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定[13]；过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法（0.1 mol/L KMnO4）测定[13]；蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定[13]；碱性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定[13]。

1.6 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2016和SPSS21.0软件进行试验数据统计分析（Ducan检验），用Origin 8.0软件做图。

2 结果与分析

2.1 不同用量鸡粪有机肥对土壤脲酶活性的影响

脲酶属于一种水解酶，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＋转化的能力，从而可以表征出土壤氮素的供应程度[9]。由图1可以看出，土壤脲酶活性随着鸡粪施用量的增加而增加，中高用量（30、45、60 t/hm2）鸡粪处理显著提高了灌漠土脲酶活性，分别比对照提高了18.16%、15.17%和18.93%，以60 t/hm2处理活性最大；而高用量（45、60 t/hm2）处理也显著提高了潮土脲酶活性，分别比对照提高了13.12%和10.57%，以45 t/hm2处理活性最大，但高用量鸡粪有机肥处理之间土壤脲酶活性差异均不显著。说明施用鸡粪有机肥更容易提高灌漠土脲酶活性。

从图1还可以看出，在同一鸡粪施用量条件下，灌漠土脲酶活性始终高于潮土；在无鸡粪施用条件下，灌漠土脲酶活性比潮土高出12.68%，以30 t/hm2处理活性差别最大，比潮土高出了27.03%。

2.2 不同用量鸡粪有机肥对土壤过氧化氢酶活性的影响

过氧化氢酶是一种非常重要的氧化还原酶，能够参与土壤中物质能量的转化，将生物呼吸及其他反应产生的过氧化氢分解为分子氧和水，从而防止过氧化氢过度积累，可以在一定程度上反映出土壤的生物氧化过程[14]。由图2可以看出，施用鸡粪有机肥均可以显著提高灌漠土过氧化氢酶活性，15、30、45、60 t/hm2处理分别比对照提高了8.25%、8.99%、14.89%和16.24%；而潮土中的高用量（45、60 t/hm2）处理过氧化氢酶活性显著提高，分别比对照提高了9.16%和12.86%，说明施用鸡粪有机肥更容易提高灌漠土过氧化氢酶活性。2种土壤中过氧化氢酶活性均以60 t/hm2鸡粪处理最大，但高用量处理之间差异不显著。

从图2还可以看出，在同一鸡粪施用量条件下，灌漠土过氧化氢酶活性均高于潮土；在无鸡粪施用条件下，灌漠土过氧化氢酶活性比潮土高出1.18%，以45 t/hm2处理活性差别最大，高出了6.49%。

2.3 不同用量鸡粪有机肥对土壤蔗糖酶活性的影响

土壤蔗糖酶主要参与高分子有机物质的代谢过程，水解蔗糖生成葡萄糖和果糖，从而改善土壤碳素营养，是评价土壤肥力状况的重要指标[15]。由图3可以看出，60 t/hm2处理显著提高了灌漠土蔗糖酶活性，比对照提高了14.42%，而潮土中高用量（45、60 t/hm2）处理蔗糖酶活性显著提高，分别比对照提高了17.05%和18.61%，说明施用鸡粪有机肥更容易提高潮土蔗糖酶活性。2种类型土壤蔗糖酶活性均以60 t/hm2鸡粪处理最大，但高用量处理之间差异不显著。

从图3还可以看出，在同一鸡粪施用量条件下，灌漠土蔗糖酶活性始终高于潮土，在无鸡粪施用条件下，灌漠土蔗糖酶活性比潮土高出9.14%，但施用鸡粪后灌漠土蔗糖酶活性比潮土高出幅度有所下降，在15 t/hm2处理时两者蔗糖酶活性最相近。

2.4 不同用量鸡粪有机肥对土壤碱性磷酸酶活性的影响

土壤磷酸酶是一种水解酶，可以促进土壤有机磷化合物的矿化分解，其活性高低可以反映土壤磷素的生物有效性，与土壤肥力密切相关[16]。由图4可以看出，土壤碱性磷酸酶活性随着鸡粪有机肥施用量的增加呈现先增加后下降的趋势，均在45 t/hm2处理时达到最大，分别比对照提高了23.56%（灌漠土）和25.18%（潮土），但中高用量（30、45、60 t/hm2）处理之间土壤碱性磷酸酶活性差异不显著。说明施用鸡粪有机肥的更容易提高（增幅较大）潮土碱性磷酸酶活性。

从图4还可以看出，在同一鸡粪施用量条件下，灌漠土碱性磷酸酶活性始终高于潮土，在无鸡粪有机肥施用条件下，灌漠土碱性磷酸酶活性比潮土高出31.22%，但随着鸡粪施用量的增加，灌漠土碱性磷酸酶活性比潮土高出幅度有所下降，15 t/hm2鸡粪有机肥处理仅高出25.34%。

3 讨论与结论

本研究结果表明，连续4年施用中、高用量（30、45、60 t/hm2）鸡粪有机肥可以显著提高灌漠土和潮土2种类型菜地土壤酶活性，这与孟庆英等[10]、李猛等[17]的研究结果相似。杨丽娟等[18]发现施用有机肥在一定条件下可以改变土壤酶活性，而荣勤雷等[5]却发现施用有机肥可以提高土壤磷酸酶活性，但对土壤脲酶活性没有显著影响。

本研究中2种类型土壤脲酶和碱性磷酸酶活性均以45 t/hm2鸡粪施用量处理最大（灌漠土脲酶除外），而土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性则随着鸡粪施用量的增加而增加，但增加效果不显著。沈冰涛等[11]研究发现，随着有机肥施用量的增加，土壤磷酸酶活性呈现先增加后下降的趋势，而Timo等[19]和蒲全明等[20]则发现土壤酶活性的增加效果随着有机肥料施用量的增大更加明显，于镇华等[21]也发现施用有机肥可以显著提高土壤脲酶和蔗糖酶活性，加倍施入有机肥可以继续提高脲酶活性，但却会使蔗糖酶活性有所下降，刘忠良等[22]的研究结果表明，土壤脲酶活性和过氧化氢酶活性随着有机肥施用量的增加而不断增加，而蔗糖酶活性却呈现先增加后下降的趋势。

本研究还发现，相同用量鸡粪有机肥对2种不同类型菜地土壤酶活性影响程度不同，无论是否施用鸡粪有机肥，灌漠土菜地土壤酶活性始终高于潮土；在同一鸡粪施用量条件下，连续4年施用鸡粪有机肥更容易提高灌漠土菜地土壤脲酶、过氧化氢酶活性以及潮土菜地土壤蔗糖酶和碱性磷酸酶活性，这可能与2种不同类型土壤（灌漠土和潮土）本身的物理、化学以及生物特性不同有关[1]。