施用不同有機(jī)肥對香草蘭生長及土壤酶活性的影響

趙青云 趙秋芳 王輝 王華 朱飛飛 莊輝發(fā) 宋應(yīng)輝

摘 要 通過大田試驗(yàn)研究施用不同有機(jī)肥對香草蘭生長，葉綠素?zé)晒馓匦约巴寥烂富钚缘挠绊憽＝Y(jié)果表明：有機(jī)肥和生物有機(jī)肥混合施用的處理香草蘭莖蔓和葉片干重顯著高于施用牛糞的處理；施用生物有機(jī)肥和有機(jī)肥的處理香草蘭葉片表觀電子光合傳遞速率（ETR）和實(shí)際光化學(xué)效率（Yield）無顯著性差異，但均顯著高于施用牛糞的處理；有機(jī)肥和生物有機(jī)肥混合施用的處理土壤酸性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性顯著高于施用牛糞的處理。綜上所述，有機(jī)肥和生物有機(jī)肥配合施用可顯著促進(jìn)香草蘭生長，提高香草蘭的光能利用效率和土壤酶活性。

關(guān)鍵詞 有機(jī)肥；香草蘭；土壤酶活性；葉綠素?zé)晒馓匦?/p>

中圖分類號 S573；S144 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

香草蘭（Vanilla planifolia Andrews）又名香莢蘭、香子蘭，是名貴的蘭科多年生熱帶藤本香料植物，素有“天然食品香料之王”的譽(yù)稱，廣泛用于食品、煙草和化妝品等行業(yè)[1]。香草蘭還是用途廣泛的天然藥材，具有補(bǔ)腎、健胃、消脹、健脾、強(qiáng)心、驅(qū)風(fēng)之功效，歐洲人將其用于治療風(fēng)濕、胃病和抑郁癥等[2]。在中國海南省和云南西雙版納等地區(qū)有栽培，以海南居多。

生產(chǎn)上香草蘭種植園施肥以有機(jī)肥為主。近年來，中國在生物有機(jī)肥的研究與應(yīng)用方面取得突破性進(jìn)展。大量研究表明：施用生物有機(jī)肥能夠促進(jìn)作物生長，提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)、作物葉綠素含量和光合效率，同時(shí)改善土壤肥力狀況，增加土壤有機(jī)質(zhì)和微生物數(shù)量，提高土壤酶活性[3-9]。Zhao等[10]通過大田試驗(yàn)研究結(jié)果表明施用由枯草芽孢桿菌和氨基酸肥料發(fā)酵制得的生物有機(jī)肥可顯著促進(jìn)甜瓜生長，提高產(chǎn)量，改良土壤微生物環(huán)境。Zhang等[11]研究結(jié)果表明，施用由多粘類芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌與有機(jī)肥經(jīng)固體發(fā)酵制得的生物有機(jī)肥可顯著提高黃瓜產(chǎn)量。Wei等[12]大田試驗(yàn)研究結(jié)果表明，施用生物有機(jī)肥可顯著提高番茄植株干重。但施用生物有機(jī)肥能否促進(jìn)香草蘭生長，提高香草蘭種植園土壤酶活性等未見相關(guān)報(bào)道。本文通過田間試驗(yàn)比較施用不同有機(jī)肥對香草蘭生長，葉片熒光參數(shù)及土壤酶活性的影響，旨在為改善香草蘭生長狀況，尋找適宜其生長的（生物）有機(jī)肥及施肥量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試生物有機(jī)肥BIOa和BIOb均為江蘇新天地生物肥料工程中心有限公司生產(chǎn)，BIOa養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)25%、全氮3.8%、P2O5 1.9%、K2O 2.3%；BIOb養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)25%、全氮3.5%、P2O5 1.7%、K2O 2.0%；有效活菌數(shù)均為0.5×108 cfu/g，BIOa和BIOb均由多粘類芽孢桿菌SQR21與氨基酸有機(jī)肥和豬糞堆肥經(jīng)固體2次發(fā)酵制得，但所用豬糞堆肥和氨基酸有機(jī)肥配比不同，SQR21可抑制土壤中有害真菌并可促進(jìn)植物生長[11]。

有機(jī)肥：由江蘇沃野生物科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)，養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)45%、全氮1.7%、P2O5 1.7%、K2O 2.2%。

牛糞：經(jīng)堆漚充分腐熟，有機(jī)質(zhì)8.2%、全氮0.6%、P2O5 0.3%、K2O 0.4%。

供試香草蘭品種為墨西哥香草蘭。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)處理 供試土壤為沙壤土，養(yǎng)分含量為全氮0.72 g/kg，速效磷13.00 mg/kg，速效鉀93.00 mg/kg，有機(jī)質(zhì)12.67 g/kg。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理：（1）對照（CK）（牛糞，3.8 kg/株）；（2）有機(jī)肥OF（1.5 kg/株）；（3）生物有機(jī)肥BIOa（0.5 kg/株）+有機(jī)肥OF（1 kg/株）；（4）生物有機(jī)肥BIOb（0.5 kg/株）+有機(jī)肥OF（1 kg/株）；（5）生物有機(jī)肥BIOa（0.5 kg/株）；（6）生物有機(jī)肥BIOb（0.5 kg/株）。每處理36株，3次重復(fù)，即共18個(gè)小區(qū)，每小區(qū)36株。

施肥時(shí)間：2012年4月。

試驗(yàn)地點(diǎn)：中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所六甲香草蘭種植園。

1.2.2 測定指標(biāo) （1）植株生物量：施肥后在每小區(qū)選取10株香草蘭并用記號筆標(biāo)記第1片新抽生葉，于施肥10個(gè)月后（2013年2月）每處理選取5株，自標(biāo)記處剪取新生長的莖蔓。莖及葉片分別裝入牛皮紙袋中，置烘箱中殺青并烘至恒重，稱量。

（2）葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)：葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定參照王輝等[13]方法進(jìn)行。分別測定香草蘭葉片初始熒光（Fo）、暗適應(yīng)下的最大熒光（Fm）和最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm），表觀光合電子傳遞速率（ETR）、實(shí)際光化學(xué)量子效率（Yield）。

（3）土壤酶活性：選取根際土壤，裝入封口袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，室內(nèi)自然風(fēng)干，過篩，置4 ℃冰箱保存，1周內(nèi)測定。蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法[14]。脲酶活性采用苯酚鈉比色法[15]，酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法[16-17]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)均采用SPSS軟件（SPSS 16.0）進(jìn)行ANOVA方差分析和多重比較（LSD，p≤0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對香草蘭地上部生長的影響

由圖1可知，處理OF+BIOa和OF+BIOb莖蔓干重分別為65.9和57.5 g/株，二者無顯著性差異，但均顯著高于CK和OF處理，與OF相比，分別增加了67.0%和45.7%。處理BIOa和BIOb莖蔓干重分別比CK增加了31.0%和28.4%，較OF處理增加27.6%和25.2%，但差異不顯著。另外OF+BIOa處理莖蔓干重顯著高于單施BIOa處理，但二者差異顯著。

不同處理間香草蘭葉片干重差異與莖蔓呈相似趨勢，處理OF+BIOa顯著高于CK、OF、BIOa和BIOb。處理OF+BIOb葉片干重顯著高于CK處理，同時(shí)顯著高于BIOb，但與OF處理無顯著性差異。 由此可見：施用OF+BIOa和OF+BIOb均能夠顯著增加香草蘭地上部生物量，且以O(shè)F+BIOa處理效果最好。

2.2 不同施肥處理對香草蘭葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/p>

由表1可知，處理CK初始熒光（Fo）顯著高于其它處理，OF處理Fo與OF+BIOa，OF+BIOb和BIOa差異不顯著，但顯著高于處理BIOb。施用有機(jī)肥及生物有機(jī)肥的各處理之間最大熒光產(chǎn)量（Fm）和可變熒光（Fv）無顯著性差異，但均顯著低于CK。各處理之間最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fo）和PSⅡ的潛在活性（Fv/Fm）變化趨勢相似，均無顯著性差異（表1）。以上結(jié)果表明：施用有機(jī)肥和生物有機(jī)肥可提高香草蘭葉綠素?zé)晒鈪?shù)，其營養(yǎng)生長環(huán)境顯著改善。

不同施肥處理間香草蘭葉片表觀電子光合傳遞速率（ETR）和實(shí)際光化學(xué)效率（Yield）的差異見圖2。對照ETR和Yield均顯著低于其它施肥處理，但其它施肥處理之間差異不顯著。上述結(jié)果表明：施用有機(jī)肥和生物有機(jī)肥均可增加香草蘭葉片的表觀電子光合傳遞速率和實(shí)際光化學(xué)效率，提高香草蘭葉片光能利用效率。

2.3 不同有機(jī)肥處理對土壤酶活性的影響

施用BIOa的處理酸性磷酸酶活性顯著高于施用BIOb及OF的處理。處理BIOb與OF無顯著性差異，但均顯著高于CK（圖3-A）。不施任何肥料的香草蘭土壤酸性磷酸酶活性為0.29 μg/g（P2O5/土），顯著低于施用肥料的處理。表明施用BIOa更有利于提高土壤酸性磷酸酶活性，土壤有機(jī)磷轉(zhuǎn)化速度加快，土壤磷素有效性提高，利于香草蘭吸收磷。

處理OF+BIOa的脲酶活性最高，為4.32 μg/g（NH3-N/土），OF+BIOa、OF+BIOb和BIOa處理間脲酶活性差異不顯著，但均顯著高于CK，分別提高了58.4%，46.1%和47.8%（圖3-B）。處理CK脲酶活性顯著高于不施肥料的香草蘭土壤脲酶活性[2.03 μg/g（NH3-N/土）]。另外，OF+BIOa脲酶活性顯著高于處理OF，表明OF和BIOa混合施用較OF單施更能提高土壤脲酶活性，氮肥利用率提高。

不同施肥處理蔗糖酶活性如圖3-C所示，處理OF+BIOa蔗糖酶活性為13.17 mg/g（葡萄糖/土），顯著高于其他處理。OF+BIOb蔗糖酶活性顯著高于CK。不施用肥料的香草蘭土壤蔗糖酶活性[4.52 mg/g（葡萄糖/土）]顯著低于CK。處理OF+BIOb蔗糖酶活性高于OF、BIOb單獨(dú)施用的處理，但三者之間差異不顯著。處理OF+BIOa蔗糖酶活性較OF+BIOb增加了35.1%，另外處理BIOa蔗糖酶活性高于處理BIOb、OF，分別增加了16.1%，22.7%，說明施用BIOa有利于提高土壤蔗糖酶活性，土壤中易溶性營養(yǎng)物質(zhì)增加，土壤肥力提高。

3 討論與結(jié)論

3.1 施用不同有機(jī)肥對香草蘭生長的影響

施用生物有機(jī)肥可以促進(jìn)作物生長，提高產(chǎn)量。何欣等[18]研究結(jié)果表明：在營養(yǎng)缽或者移栽后施用生物有機(jī)肥（BIO）均能夠促進(jìn)香蕉地上部和地下部的生長。張靜等[19]研究結(jié)果表明施用枯草芽孢桿菌，解磷、解鉀等復(fù)合菌劑與腐熟有機(jī)肥混合制成的生物有機(jī)肥后，大豆株高、鮮重、干重和主莖節(jié)數(shù)顯著高于普通有機(jī)肥處理。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用生物有機(jī)肥BIOa和BIOb均能夠增加香草蘭莖蔓和葉片干重，促進(jìn)香草蘭生長，其中處理OF+BIOa香草蘭莖蔓和葉片干重最高。本研究中所用BIOa和BIOb與Ling等[20]和趙青云等[21]所用肥料相同，均由多粘類芽孢桿菌SQR21與氨基酸有機(jī)肥和豬糞堆肥經(jīng)固體2次發(fā)酵制得。表明施用生物有機(jī)肥BIO能夠促進(jìn)香草蘭莖蔓和葉片生長，其中，BIO與OF配合施用促進(jìn)生長效果更好。

3.2 施用不同有機(jī)肥對香草蘭葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/p>

葉綠素?zé)晒庵饕怯芍参锕庀到y(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）發(fā)出的，而植物本身的生理變化能夠直接或間接的影響植物光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）的功能，植物體葉綠素?zé)晒獾淖兓梢栽谝欢ǔ潭壬戏从抄h(huán)境因子對植物的影響[22]。葉綠素?zé)晒饽苡行綔y作物生長發(fā)育與營養(yǎng)狀況的信息，比凈光合速率更能反映光合作用的真實(shí)行為[22-23]，葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)可以反映葉片利用光能的能力?？紫椴ǖ萚4]研究表明：施用生物有機(jī)肥可以提高生姜葉片的光合利用效率。初始熒光Fo為不參加葉綠體光系統(tǒng)光化學(xué)反映的光能輻射，最大熒光Fm是 PSⅡ反應(yīng)中心完全關(guān)閉時(shí)的熒光產(chǎn)量[24]。Fv/Fm指PSⅡ最大光化學(xué)量子效率，反映PSⅡ反應(yīng)中心內(nèi)熒光能轉(zhuǎn)換效率，F(xiàn)v/Fo則表示PSⅡ的潛在活性。從總體來看，不同有機(jī)肥處理間Fo、Fm、Fv、Fv/Fm和Fv/Fo差異不顯著，這與在非脅迫條件下，F(xiàn)v、Fm等熒光參數(shù)的變化很小[25]的研究結(jié)果一致。葉片表觀電子光合傳遞速率（ETR）和實(shí)際光化學(xué)效率（Yield）能反映葉片利用光能效率的大小[24]。本研究結(jié)果表明，施用有機(jī)肥（OF），生物有機(jī)肥（BIOa、BIOb）以及配合施用均能夠顯著提高香草蘭葉片的ETR和Yield，從而有利于光能的利用轉(zhuǎn)化，增加香草蘭物質(zhì)累積。

3.3 不同有機(jī)肥對香草蘭園土壤酶活性的影響

土壤酶是土壤微生物釋放分泌的結(jié)果，能夠表征土壤生物學(xué)活性強(qiáng)度，是評價(jià)土壤肥力水平的重要指標(biāo)[16]。土壤酶活性可以間接反映土壤肥力水平[16，25]。土壤脲酶直接參與土壤中含氮有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化，其活性強(qiáng)度常被用來表征土壤氮素供應(yīng)水平，蔗糖酶直接參與土壤碳循環(huán)，酶促蔗糖水解為葡萄糖和果糖，改善土壤碳素營養(yǎng)狀況，是表征土壤生物活性的一種重要的水解酶。磷酸酶加快土壤中有機(jī)磷素的轉(zhuǎn)化，提高磷素利用率[16]。申進(jìn)文等[26]研究結(jié)果表明，施用平菇栽培廢料制成的有機(jī)肥能夠提高土壤活性有機(jī)質(zhì)和土壤酶活性，本試驗(yàn)研究結(jié)果表明：施用生物有機(jī)肥的香草蘭土壤酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性均高于對照，其中有機(jī)肥OF和BIOa混合施用的效果最好，這一研究結(jié)果與張靜等[19]大豆施用生物有機(jī)肥后土壤脲酶，磷酸酶，過氧化氫酶和蔗糖酶的活性均高于對照和普通有機(jī)肥處理的結(jié)果一致。表明施用生物有機(jī)肥能夠增加土壤酶活性，改善土壤肥力狀況。趙青云等[21]盆栽試驗(yàn)研究了施用生物有機(jī)肥對可可苗期生長及土壤酶活性的影響，結(jié)果顯示，施用生物有機(jī)肥BIO可顯著促進(jìn)可可苗期生長，可可苗根際土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均相應(yīng)顯著提高。李俊華等[27]研究結(jié)果表明施用氨基酸有機(jī)肥可顯著提高棉花根際土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性。這些與本試驗(yàn)研究結(jié)果相似，這可能是因?yàn)椋ㄉ铮┯袡C(jī)肥中的有益微生物產(chǎn)生次生代謝物，活化土壤礦質(zhì)養(yǎng)分，從而增加土壤酶活性的原因[10]。

綜上所述，施用有機(jī)肥OF和生物有機(jī)肥（BIO）均可促進(jìn)香草蘭生長，增加土壤酶活性，其中生物有機(jī)肥BIOa和有機(jī)肥OF混合施用效果最好，有機(jī)肥OF和生物有機(jī)肥BIO可替代牛糞用于香草蘭生產(chǎn)上。筆者擬通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)進(jìn)一步研究BIO促進(jìn)香草蘭生長、提高土壤酶活性的作用機(jī)理。

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