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不同肥料對油茶林土壤微生物及酶活性的影響

2016-07-25 01:44:12王華胡錦珍胡冬南郭曉敏
江蘇農業(yè)科學 2016年6期

王華++胡錦珍++胡冬南++郭曉敏

摘要:以贛無油茶無性系(Camellia oleifera Abel)為材料,分別設施用油茶專用肥(ZYF)、生物有機肥(YJF)、復合肥(FHF)和不施肥(CK)4個處理,研究不同肥料處理下油茶林土壤微生物及土壤酶活性的季節(jié)變化。結果表明:施用不同肥料對土壤細菌數量有明顯的促進作用,效果最好的是ZYF;ZYF、YJF施肥處理對于提高油茶林土壤中放線菌數量效果較好;有機肥對提高土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量效果最好;YJF施肥處理對提高脲酶活性效果最佳,其次是ZYF;脲酶活性基本趨勢為夏季含量最高,秋季含量最低;YJF施肥處理對于提高土壤酶整體效果最好。綜合分析可知,油茶林土壤微生物學特性之間具有密切的相關關系,在一定程度上能表征土壤健康狀況,可作為評價土壤肥力的生物指標。

關鍵詞:油茶;肥料;土壤微生物量;土壤酶

中圖分類號: S154.3文獻標志碼: A文章編號:1002-1302(2016)06-0461-04

收稿日期:2015-05-06

基金項目:國家自然科學基金(編號:31260194);國際植物營養(yǎng)研究所(IPNI)項目(編號:Jiangxi-29);中央財政林業(yè)科技成果推廣示范項目(編號:[2011]TK056);江西農業(yè)大學自然科學創(chuàng)新發(fā)展基金(編號:09004090)。

作者簡介:王華(1972—),女,江西鄱陽人,博士,高級實驗師,主要從事土壤微生物研究。E-mail:mengyiwanghua@sina.com。

通信作者:郭曉敏,教授,博士,博士生導師,主要從事林地養(yǎng)分管理研究。E-mail:gxmjxau@163.com。油茶(Camellia oleifera Abel)是山茶科山茶屬油脂含量較高且具有較高栽培經濟價值的一類植物的總稱。油茶集生態(tài)效益、經濟效益、社會效益于一身,對于推進山區(qū)綜合開發(fā)、促進農民就業(yè)增收、維護國家糧油安全、加快國土綠化進程都具有十分重要的作用[1]。研究表明,科學合理地施肥能夠促進油茶生長、改善光合作用、提高油茶產量等[2-5]。根據肥料類型、作物特點及土壤性質,選擇合適的肥料進行科學施肥是提高養(yǎng)分利用效率,爭取油茶高產、優(yōu)質、高效的必由之路。土壤微生物作為林地生態(tài)系統(tǒng)的重要成員,參與物質循環(huán)、能量流動,是土壤中最活躍的部分,對土壤養(yǎng)分及其對林木營養(yǎng)供給有著重要意義[6]。微生物群落結構變化直接影響土壤質量,對土壤微生物種類進行區(qū)分和數量統(tǒng)計可以有效判斷土壤的營養(yǎng)狀況,土壤酶是土壤生物化學過程的積極參與者,其活性反映土壤中多種生物化學過程的強度,它也是評價土壤肥力的重要指標[7]。土壤微生物量一直被世界各國學者作為土壤質量的生物指標進行研究探討,不僅能夠在一定程度上反映土壤微生物總量,而且能夠反映土壤微生物活性[8]。目前已有一些關于油茶林土壤微生物及酶活性的報道[9-11]。本研究探討油茶專用肥、有機肥、復合肥對油茶林土壤微生物學特性及土壤酶活性的影響,旨在為油茶林合理施肥和改善土壤養(yǎng)分循環(huán)提供依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于江西省九江市廬山區(qū)海會鎮(zhèn),該地屬中國亞熱帶東部季風區(qū)域,氣候溫和,雨量充沛,年均降水量為 1 437 mm,年平均氣溫15~18 ℃,年平均日照時間1 932 h,成土母質主要為花崗巖、片麻巖、石英砂巖等,土層深厚,試驗地前茬種植茶樹。土壤pH值4.4,銨態(tài)氮(NH+4-N)含量 28. 48 mg/kg,硝態(tài)氮(NO-3-N)含量11.75 mg/kg,全磷含量 1.95 mg/kg,全鉀含量49.47 mg/kg,油茶樹齡8年,栽植密度2 500株/hm2[ 12 ]。

1.2材料

贛油茶無性系由江西林業(yè)科學研究院提供。生物有機肥由江西農業(yè)大學和綠源生物工程有限公司共同研制,有機質含量30%、腐殖酸含量20%、氮磷鉀含量6%,N ∶ P2O5 ∶ K2O=1 ∶ 1 ∶ 1。油茶專用肥由江西農業(yè)大學研制,氮磷鉀含量266%,N ∶ P2O5 ∶ K2O=1 ∶ 0.8 ∶ 1,添加硼砂、硫酸鋅、氧化鈣等中微量元素。復合肥從市場直接購買,氮、磷、鉀養(yǎng)分含量均為15%。

1.3試驗設計

選擇生長較為一致的8年生油茶,采用隨機區(qū)組試驗設計,重復3次,設4個施肥處理:YJF,生物有機肥 2 kg/(株·年);ZYF,油茶無機專用肥1 kg/(株·年);FHF,復合肥0.6 kg/(株·年);CK,不施肥(表1)。施肥方法:溝施法(沿樹冠滴水線挖環(huán)狀溝施入),分2次施入(5月、11月初)。每個處理20株,處理間設置保護行。2009年起施肥。

1.4樣品采集

每個處理、每個樣區(qū)分別在根區(qū)選5點(靠近施肥點離油茶主根50~60 cm),采集0~20 cm的表層土壤,并將5個點的土壤混勻,過2 mm篩,去掉根等雜物。一份自然風干用于土壤酶測定,一份放入冰箱于0~4 ℃保存,用于土壤微生物性質測定。采樣時間分別為:2012年6月28日(夏)、2012年9月27日(秋)、2013年1月12日(冬)、2013年3月22日(春)。

1.5方法

采用平板稀釋法進行微生物菌落計數。采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)細菌,采用高氏一號培養(yǎng)基培養(yǎng)放線菌,采用馬丁孟加拉紅培養(yǎng)基培養(yǎng)真菌[13]。采用高錳酸鉀滴定法測定土壤過氧化氫酶活性,其活性以1 g土壤1 h內消耗 0.1 mol/L KMnO4體積(mL)表示。采用二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶活性,其活性以1 g土壤在37 ℃在24 h釋放的葡萄糖質量(mg)表示;采用磷酸苯二鈉比色法測定磷酸酶活性,其活性以24 h后1 g土壤所含磷質量(mg)表示;采用苯酚比色法測定土壤脲酶活性,其活性以24 h后100 g土壤中NH3-N質量(mg)表示[14]。采用三氯甲烷熏蒸提取法測定土壤微生物量碳。采用熏蒸提取-茚三酮比色法[15]測定土壤微生物量氮。

1.6數據處理

運用Excel軟件處理數據,運用SPSS17.0 軟件統(tǒng)計并分析相關數據。

2結果與分析

2.1不同肥料處理下土壤微生物數量的季節(jié)變化

細菌、放線菌及真菌是構成土壤微生物群體的主要種類,在土壤有機物質分解、礦化、營養(yǎng)循環(huán)中起重要作用,其數量在一定程度上可以表征土壤肥力水平。由表2可知,春季施用YJF、ZYF、FHF細菌數量較CK顯著增加;夏季、秋季、冬季不同肥料處理下細菌數量均存在顯著差異;夏季不同肥料處理下細菌數量由高到低依次為:ZYF>FHF>YJF>CK;秋季不同肥料處理下細菌數量由高到低依次為:YJF>ZYF>FHF>CK;冬季不同肥料處理下細菌數量由高到低依次為:ZYF>YJF>FHF>CK。ZYF、YJF、FHF處理下油茶土壤中細菌數量與CK相比,年平均量分別增長114.16%、68.23%、5064%。由此可見,施用不同肥料對土壤細菌數量有明顯的促進作用,效果最好的是ZYF。這可能是由于專用肥中添加的鈣、硼、鋅等中微量元素使得缺素土壤養(yǎng)分均衡,從而有利于細菌生長繁殖。不同施肥處理下細菌數量隨季節(jié)的變化規(guī)律基本一致,秋季細菌數量最多,其次是夏季,冬季、春季細菌數量較少。夏季、秋季水熱狀況良好,細菌數量呈明顯上升趨勢;秋季油茶林地上部分雜草枯萎,果實采摘前進行除草使得死亡植株覆蓋在土壤表層,增加了土壤有機質含量,有利于細菌的生長;春季、冬季氣溫低,細菌數量偏少。

由表2可還可見,不同施肥處理下,春季與秋季放線菌數量變化趨勢為:YJF>ZYF>FHF>CK,夏季為:ZYF>YJF>FHF>CK,冬季為:YJF>FHF>ZYF>CK。與CK相比,ZYF處理下,放線菌數量年平均量增加了39.23%,YJF、FHF處理下,放線菌數量年平均量分別增加了35.30%、17.40%。ZYF和YJF施肥處理對于提高油茶林土壤中放線菌數量效果較好。油茶專用肥配方以及有機肥中的有機質及腐殖質為放線菌生長繁殖提供了較好的土壤環(huán)境,使得放線菌數量增加。土壤微生物的季節(jié)動態(tài)變化是一個較為復雜的問題,受土壤類型、植物群落、氣候條件、土壤營養(yǎng)狀況等因素的影響,夏季土壤放線菌數量最多與夏季氣溫高及土壤水分狀況有利于放線菌生長等因素有關。施用不同肥料對土壤中真菌數量均有顯著促進作用,不同施肥處理下,春季、夏季、冬季真菌數量變化規(guī)律為:FHF>ZYF>YJF>CK;秋季為:ZYF>YJF>FHF>CK。與CK相比,FHF、ZYF、YJF施肥處理下油茶土壤中真菌數量年平均量分別增長67.88%、61.68%、35.16%。FHF施肥處理對于增加土壤中真菌數量整體效果最佳,其次是ZYF處理。復合肥氮磷鉀含量對真菌數量有較大影響,氮磷鉀含量較高的復合肥與專用肥有利于真菌數量增加,含量較低的有機肥增加效果不如它們。土壤中真菌的數量具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律,春季最多,其次是秋季、夏季,冬季真菌數量最少。真菌數量與土壤溫度、含水量等有關,春季氣溫回升,土壤濕潤有利于真菌生長。冬季氣溫低,土壤干燥不利于真菌繁殖,因而數量減少。

2.2不同肥料處理油茶林土壤微生物量碳、氮的變化

由圖1可知,春季土壤微生物量碳含量由高到低依次為:YJF>ZYF>FHF>CK,夏季土壤微生物量碳含量由高到低依次為:ZYF>YJF>FHF>CK,秋季土壤微生物量碳含量由高到低依次為:FHF>YJF> ZYF>CK,冬季土壤微生物量碳含量由高到低依次為:YJF>FHF>ZYF>CK。YJF、 ZYF、FHF施肥處理下油茶土壤中土壤微生物量碳含量與CK相比年平均量分別增加47.92%、39.17%、37.36%。

由圖2可見,春季土壤微生物量氮含量由高到低依次為:YJF>ZYF>FHF>CK,夏季土壤微生物量氮含量由高到低依次為:YJF>ZYF>FHF>CK;秋季土壤微生物量氮含量由高到低依次為:YJF >FHF>ZYF>CK,冬季土壤微生物量氮含

量由高到低依次為:YJF>FHF>ZYF>CK。YJF、FHF、ZYF處理油茶土壤中土壤微生物量氮含量與CK相比年平均量分別增加53.01%、27.32%、19.33%。有機肥對提高土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量效果最好,有機肥富含有機質、腐殖酸,可有效改善和增加土壤中可培養(yǎng)及不可培養(yǎng)的微生物群落。有機肥處理有效增加土壤微生物量,在改善土壤養(yǎng)分轉化和循環(huán)、提高土壤肥力方面發(fā)揮著積極作用。夏季和秋季土壤微生物量碳和氮含量較春季、冬季高,這可能是由于夏季、秋季氣溫及降水豐富等條件有利于微生物生長。

2.3不同肥料處理土壤酶的季節(jié)變化

由圖3可知,FHF、ZYF、YJF處理土壤中蔗糖酶活性與CK相比年平均量分別增長42.34%、22.28%、18.50%。由此可見,FHF處理對提高蔗糖酶活性效果最好。 FHF、ZYF、YJF處理下不同季節(jié)土壤中蔗糖酶活性表現一致,春季含量顯著高于其他季節(jié),夏季、秋季、冬季之間蔗糖酶活性無顯著差異。由圖4可知,春季YJF和ZYF處理下油茶林土壤中脲酶活性無顯著差異,這2種處理脲酶活性均顯著高于FHF處理,CK處理下油茶林土壤中脲酶活性最低。夏季不同施肥處理下脲酶活性基本趨勢為ZYF>YJF>FHF>CK,秋季為YJF>ZYF>FHF>CK,冬季不同施肥處理間脲酶活性均存在顯著差異:YJF>FHF>ZYF>CK。與CK相比,YJF、ZYF、FHF施肥處理下脲酶活性年均增長率分別為:28.38%、2383%、17.73%。YJF施肥處理對提高脲酶活性效果最佳,其次是ZYF處理。同一季節(jié)間脲酶活性基本趨勢為夏季含量最高,秋季含量最低。

由圖5可知,春季FHF和ZYF施肥處理下土壤過氧化氫酶活性無顯著差異,含量均高于YJ處理F,CK最低。夏季

ZYF、YJF、FHF施肥處理下土壤過氧化氫酶活性無顯著差異,都顯著高于CK。秋季施肥處理下土壤過氧化氫酶活性由高到低依次為:YJF>FHF>ZYF>CK。冬季YJF處理下土壤過氧化氫酶活性最大,其次是FHF、ZYF處理,CK最低。YJF、FHF、ZYF處理與CK相比,過氧化氫酶活性年平均量分別增加15.72%、11.11% 、8.8%。對于提高過氧化氫酶活性,YJF施肥處理最好。不同季節(jié)間過氧化氫酶活性均存在顯著差異,且各處理活性大小均為:夏季>秋季>春季>冬季。

從圖6可以看出,春季ZYF、YJF、FHF施肥處理下磷酸酶活性無顯著差異,但均顯著高于CK。夏季不同施肥處理下磷酸酶活性由高到低依次為:ZYF>FHF>YJF>CK。秋季不同施肥處理下磷酸酶活性由高到低依次為:YJF>ZYF>FHF>CK。冬季磷酸酶活性由高到低依次為:ZYF>YJF>FHF>CK。與CK相比,ZYF、YJF、FHF處理下磷酸酶酶活性年平均增長率分別為14.20%、12.12%、8.57%。ZYF處理對提高磷酸酶活性最佳,其次是YJF處理。ZYF處理下夏季和秋季土壤磷酸酶活性無顯著差異,春季和冬季間無顯著差異。YJF和CK處理下,秋季土壤磷酸酶活性最高、其次是夏季,

春季、冬季較低。FHF處理下夏季和秋季土壤磷酸酶活性較高,其次是春季,冬季最低。施肥使土壤蔗糖酶、脲酶、過氧化氧酶、磷酸酶活性明顯增強。YJF施肥處理對于提高土壤酶活性整體效果最好,YJF除了具有一定的肥效作用外,還具有功能微生物所起到的功效作用。土壤酶活性與功能微生物代謝活性密切相關,因此YJF有利于改善和提高油茶林土壤內部的土壤酶活性。不同施肥處理下土壤酶活性季節(jié)動態(tài)變化趨勢復雜,蔗糖酶在春季含量較高可能與土壤真菌數量有關;其他酶在夏季含量較高,可能與微生物數量、土壤溫度、水分狀況等因素有關。

2.4不同肥料處理下油茶林土壤微生物特性及酶活性相關性分析

從表3可以看出,細菌數量與過氧化氫酶、磷酸酶以及微生物量碳、微生物量氮之間存在極顯著相關;放線菌與過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶以及微生物量碳之間存在極顯著相關;真菌與蔗糖酶、磷酸酶及微生物量碳之間存在顯著或極顯著相關;土壤微生物量碳與土壤微生物量氮之間也存在極顯著相關。由此可見,油茶林土壤微生物學特性之間具有密切的相關關系,它們在一定程度上能表征土壤健康狀況,可作為評價土壤肥力的生物指標。

3結論與討論

施肥是治理油茶低產問題的關鍵生產技術措施,不同的肥料與土壤營養(yǎng)的循環(huán)及健康狀況密切相關。土壤微生物數量、微生物生物量以及土壤酶活性受施肥方式、植物根際分泌物、溫度、降水量等多種因素共同影響。本試驗結果表明,不同肥料處理下油茶林土壤中微生物數量均增加,效果最佳的是油茶專用肥。油茶專用肥是根據對土壤養(yǎng)分含量特點的分析和油茶的需肥規(guī)律,結合當地的習慣施肥水平、自然氣候條件,因地制宜地研制的。除了含氮、磷、鉀養(yǎng)分外,油茶專用肥中還根據當地土壤缺素狀況添加了鈣、鎂等中微量元素。由于土壤中的養(yǎng)分元素是多樣的,不同土壤中養(yǎng)分豐缺程度也各不相同,土壤肥力水平對微生物的影響非常復雜。土壤微生物的生命活動不僅需要能源,也需要生命元素,土壤養(yǎng)分限制因子及其水平會影響到微生物的生命活動。因此,油茶專用肥配方養(yǎng)分比較全面均衡,有利于微生物菌落的生長繁殖。

土壤微生物量占土壤有機質的比例很低,但它是土壤中最為活躍的成分,在土壤碳、氮、磷等循環(huán)過程中起著重要的作用。本研究結果表明,施肥處理能增加油茶林土壤微生物量碳及土壤微生物量氮含量,其中施用生物有機肥對提高油茶林土壤中土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量效果最好。有機肥中有機質和腐殖酸含量高,為土壤生物創(chuàng)造良好的微生態(tài)環(huán)境,可有效增加微生物群落。施用有機肥不但增加了土壤養(yǎng)分,同時也為微生物生長提供充足的碳源。有機質可被土壤微生物吸收并成為其機體的一部分,這樣不僅提高了土壤有機碳的積累,而且提高了土壤的微生物生物量。土壤營養(yǎng)元素循環(huán)中,土壤酶也起著重要的作用,土壤中與物質和能量轉化有關的生物化學過程都是在土壤酶的作用下進行的。土壤酶活性分析結果顯示,油茶林土壤中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶活性均表現為施肥處理高于不施肥,生物有機肥整體效果較好。生物有機肥中的有機養(yǎng)分、無機養(yǎng)分及有益微生物既能夠互相促進提高肥效,直接為土壤微生物提供有機能源,又能夠通過改善根際土壤環(huán)境促進微生物的繁衍并延緩土壤微生物的衰減速率,使其長時間保持旺盛的生命力,從而能夠激活脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、過氧化氫酶等土壤有益酶的生物活性。此外,有機肥本身帶有外源酶,有利于土壤酶活性的提高,因此施生物有機肥具有很好的培肥增產效果。

綜上所述,施肥有利于油茶林土壤微生物增加和土壤酶活性提高,尤其是油茶專用肥和生物有機肥。因此,在生產實踐中應改變以往只施復合肥的模式,加強油茶專用肥和生物有機肥的應用,改良土壤,提高土壤肥力。本試驗結果顯示,土壤微生物和酶活性能較早地反映或預示土壤變化,所以可以作為跟蹤土壤質量的生物指標,可用于科學評價土壤健康質量和可持續(xù)發(fā)展的潛力預測。

參考文獻:

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[15]吳金水,林啟美,黃巧云,等. 土壤微生物生物量測定方法及其應用[M]. 北京:氣象出版社,2006:54-74.

王華 胡錦珍 胡冬南 郭曉敏

摘要:以贛無油茶無性系(Camellia oleifera Abel)為材料,分別設施用油茶專用肥(ZYF)、生物有機肥(YJF)、復合肥(FHF)和不施肥(CK)4個處理,研究不同肥料處理下油茶林土壤微生物及土壤酶活性的季節(jié)變化。結果表明:施用不同肥料對土壤細菌數量有明顯的促進作用,效果最好的是ZYF;ZYF、YJF施肥處理對于提高油茶林土壤中放線菌數量效果較好;有機肥對提高土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量效果最好;YJF施肥處理對提高脲酶活性效果最佳,其次是ZYF;脲酶活性基本趨勢為夏季含量最高,秋季含量最低;YJF施肥處理對于提高土壤酶整體效果最好。綜合分析可知,油茶林土壤微生物學特性之間具有密切的相關關系,在一定程度上能表征土壤健康狀況,可作為評價土壤肥力的生物指標。

關鍵詞:油茶;肥料;土壤微生物量;土壤酶

中圖分類號: S154.3文獻標志碼: A文章編號:1002-1302(2016)06-0461-04

收稿日期:2015-05-06

基金項目:國家自然科學基金(編號:31260194);國際植物營養(yǎng)研究所(IPNI)項目(編號:Jiangxi-29);中央財政林業(yè)科技成果推廣示范項目(編號:[2011]TK056);江西農業(yè)大學自然科學創(chuàng)新發(fā)展基金(編號:09004090)。

作者簡介:王華(1972—),女,江西鄱陽人,博士,高級實驗師,主要從事土壤微生物研究。E-mail:mengyiwanghua@sina.com。

通信作者:郭曉敏,教授,博士,博士生導師,主要從事林地養(yǎng)分管理研究。E-mail:gxmjxau@163.com。油茶(Camellia oleifera Abel)是山茶科山茶屬油脂含量較高且具有較高栽培經濟價值的一類植物的總稱。油茶集生態(tài)效益、經濟效益、社會效益于一身,對于推進山區(qū)綜合開發(fā)、促進農民就業(yè)增收、維護國家糧油安全、加快國土綠化進程都具有十分重要的作用[1]。研究表明,科學合理地施肥能夠促進油茶生長、改善光合作用、提高油茶產量等[2-5]。根據肥料類型、作物特點及土壤性質,選擇合適的肥料進行科學施肥是提高養(yǎng)分利用效率,爭取油茶高產、優(yōu)質、高效的必由之路。土壤微生物作為林地生態(tài)系統(tǒng)的重要成員,參與物質循環(huán)、能量流動,是土壤中最活躍的部分,對土壤養(yǎng)分及其對林木營養(yǎng)供給有著重要意義[6]。微生物群落結構變化直接影響土壤質量,對土壤微生物種類進行區(qū)分和數量統(tǒng)計可以有效判斷土壤的營養(yǎng)狀況,土壤酶是土壤生物化學過程的積極參與者,其活性反映土壤中多種生物化學過程的強度,它也是評價土壤肥力的重要指標[7]。土壤微生物量一直被世界各國學者作為土壤質量的生物指標進行研究探討,不僅能夠在一定程度上反映土壤微生物總量,而且能夠反映土壤微生物活性[8]。目前已有一些關于油茶林土壤微生物及酶活性的報道[9-11]。本研究探討油茶專用肥、有機肥、復合肥對油茶林土壤微生物學特性及土壤酶活性的影響,旨在為油茶林合理施肥和改善土壤養(yǎng)分循環(huán)提供依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于江西省九江市廬山區(qū)海會鎮(zhèn),該地屬中國亞熱帶東部季風區(qū)域,氣候溫和,雨量充沛,年均降水量為 1 437 mm,年平均氣溫15~18 ℃,年平均日照時間1 932 h,成土母質主要為花崗巖、片麻巖、石英砂巖等,土層深厚,試驗地前茬種植茶樹。土壤pH值4.4,銨態(tài)氮(NH+4-N)含量 28. 48 mg/kg,硝態(tài)氮(NO-3-N)含量11.75 mg/kg,全磷含量 1.95 mg/kg,全鉀含量49.47 mg/kg,油茶樹齡8年,栽植密度2 500株/hm2[ 12 ]。

1.2材料

贛油茶無性系由江西林業(yè)科學研究院提供。生物有機肥由江西農業(yè)大學和綠源生物工程有限公司共同研制,有機質含量30%、腐殖酸含量20%、氮磷鉀含量6%,N ∶ P2O5 ∶ K2O=1 ∶ 1 ∶ 1。油茶專用肥由江西農業(yè)大學研制,氮磷鉀含量266%,N ∶ P2O5 ∶ K2O=1 ∶ 0.8 ∶ 1,添加硼砂、硫酸鋅、氧化鈣等中微量元素。復合肥從市場直接購買,氮、磷、鉀養(yǎng)分含量均為15%。

1.3試驗設計

選擇生長較為一致的8年生油茶,采用隨機區(qū)組試驗設計,重復3次,設4個施肥處理:YJF,生物有機肥 2 kg/(株·年);ZYF,油茶無機專用肥1 kg/(株·年);FHF,復合肥0.6 kg/(株·年);CK,不施肥(表1)。施肥方法:溝施法(沿樹冠滴水線挖環(huán)狀溝施入),分2次施入(5月、11月初)。每個處理20株,處理間設置保護行。2009年起施肥。

1.4樣品采集

每個處理、每個樣區(qū)分別在根區(qū)選5點(靠近施肥點離油茶主根50~60 cm),采集0~20 cm的表層土壤,并將5個點的土壤混勻,過2 mm篩,去掉根等雜物。一份自然風干用于土壤酶測定,一份放入冰箱于0~4 ℃保存,用于土壤微生物性質測定。采樣時間分別為:2012年6月28日(夏)、2012年9月27日(秋)、2013年1月12日(冬)、2013年3月22日(春)。

1.5方法

采用平板稀釋法進行微生物菌落計數。采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)細菌,采用高氏一號培養(yǎng)基培養(yǎng)放線菌,采用馬丁孟加拉紅培養(yǎng)基培養(yǎng)真菌[13]。采用高錳酸鉀滴定法測定土壤過氧化氫酶活性,其活性以1 g土壤1 h內消耗 0.1 mol/L KMnO4體積(mL)表示。采用二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶活性,其活性以1 g土壤在37 ℃在24 h釋放的葡萄糖質量(mg)表示;采用磷酸苯二鈉比色法測定磷酸酶活性,其活性以24 h后1 g土壤所含磷質量(mg)表示;采用苯酚比色法測定土壤脲酶活性,其活性以24 h后100 g土壤中NH3-N質量(mg)表示[14]。采用三氯甲烷熏蒸提取法測定土壤微生物量碳。采用熏蒸提取-茚三酮比色法[15]測定土壤微生物量氮。

1.6數據處理

運用Excel軟件處理數據,運用SPSS17.0 軟件統(tǒng)計并分析相關數據。

2結果與分析

2.1不同肥料處理下土壤微生物數量的季節(jié)變化

細菌、放線菌及真菌是構成土壤微生物群體的主要種類,在土壤有機物質分解、礦化、營養(yǎng)循環(huán)中起重要作用,其數量在一定程度上可以表征土壤肥力水平。由表2可知,春季施用YJF、ZYF、FHF細菌數量較CK顯著增加;夏季、秋季、冬季不同肥料處理下細菌數量均存在顯著差異;夏季不同肥料處理下細菌數量由高到低依次為:ZYF>FHF>YJF>CK;秋季不同肥料處理下細菌數量由高到低依次為:YJF>ZYF>FHF>CK;冬季不同肥料處理下細菌數量由高到低依次為:ZYF>YJF>FHF>CK。ZYF、YJF、FHF處理下油茶土壤中細菌數量與CK相比,年平均量分別增長114.16%、68.23%、5064%。由此可見,施用不同肥料對土壤細菌數量有明顯的促進作用,效果最好的是ZYF。這可能是由于專用肥中添加的鈣、硼、鋅等中微量元素使得缺素土壤養(yǎng)分均衡,從而有利于細菌生長繁殖。不同施肥處理下細菌數量隨季節(jié)的變化規(guī)律基本一致,秋季細菌數量最多,其次是夏季,冬季、春季細菌數量較少。夏季、秋季水熱狀況良好,細菌數量呈明顯上升趨勢;秋季油茶林地上部分雜草枯萎,果實采摘前進行除草使得死亡植株覆蓋在土壤表層,增加了土壤有機質含量,有利于細菌的生長;春季、冬季氣溫低,細菌數量偏少。

由表2可還可見,不同施肥處理下,春季與秋季放線菌數量變化趨勢為:YJF>ZYF>FHF>CK,夏季為:ZYF>YJF>FHF>CK,冬季為:YJF>FHF>ZYF>CK。與CK相比,ZYF處理下,放線菌數量年平均量增加了39.23%,YJF、FHF處理下,放線菌數量年平均量分別增加了35.30%、17.40%。ZYF和YJF施肥處理對于提高油茶林土壤中放線菌數量效果較好。油茶專用肥配方以及有機肥中的有機質及腐殖質為放線菌生長繁殖提供了較好的土壤環(huán)境,使得放線菌數量增加。土壤微生物的季節(jié)動態(tài)變化是一個較為復雜的問題,受土壤類型、植物群落、氣候條件、土壤營養(yǎng)狀況等因素的影響,夏季土壤放線菌數量最多與夏季氣溫高及土壤水分狀況有利于放線菌生長等因素有關。施用不同肥料對土壤中真菌數量均有顯著促進作用,不同施肥處理下,春季、夏季、冬季真菌數量變化規(guī)律為:FHF>ZYF>YJF>CK;秋季為:ZYF>YJF>FHF>CK。與CK相比,FHF、ZYF、YJF施肥處理下油茶土壤中真菌數量年平均量分別增長67.88%、61.68%、35.16%。FHF施肥處理對于增加土壤中真菌數量整體效果最佳,其次是ZYF處理。復合肥氮磷鉀含量對真菌數量有較大影響,氮磷鉀含量較高的復合肥與專用肥有利于真菌數量增加,含量較低的有機肥增加效果不如它們。土壤中真菌的數量具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律,春季最多,其次是秋季、夏季,冬季真菌數量最少。真菌數量與土壤溫度、含水量等有關,春季氣溫回升,土壤濕潤有利于真菌生長。冬季氣溫低,土壤干燥不利于真菌繁殖,因而數量減少。

2.2不同肥料處理油茶林土壤微生物量碳、氮的變化

由圖1可知,春季土壤微生物量碳含量由高到低依次為:YJF>ZYF>FHF>CK,夏季土壤微生物量碳含量由高到低依次為:ZYF>YJF>FHF>CK,秋季土壤微生物量碳含量由高到低依次為:FHF>YJF> ZYF>CK,冬季土壤微生物量碳含量由高到低依次為:YJF>FHF>ZYF>CK。YJF、 ZYF、FHF施肥處理下油茶土壤中土壤微生物量碳含量與CK相比年平均量分別增加47.92%、39.17%、37.36%。

由圖2可見,春季土壤微生物量氮含量由高到低依次為:YJF>ZYF>FHF>CK,夏季土壤微生物量氮含量由高到低依次為:YJF>ZYF>FHF>CK;秋季土壤微生物量氮含量由高到低依次為:YJF >FHF>ZYF>CK,冬季土壤微生物量氮含

量由高到低依次為:YJF>FHF>ZYF>CK。YJF、FHF、ZYF處理油茶土壤中土壤微生物量氮含量與CK相比年平均量分別增加53.01%、27.32%、19.33%。有機肥對提高土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量效果最好,有機肥富含有機質、腐殖酸,可有效改善和增加土壤中可培養(yǎng)及不可培養(yǎng)的微生物群落。有機肥處理有效增加土壤微生物量,在改善土壤養(yǎng)分轉化和循環(huán)、提高土壤肥力方面發(fā)揮著積極作用。夏季和秋季土壤微生物量碳和氮含量較春季、冬季高,這可能是由于夏季、秋季氣溫及降水豐富等條件有利于微生物生長。

2.3不同肥料處理土壤酶的季節(jié)變化

由圖3可知,FHF、ZYF、YJF處理土壤中蔗糖酶活性與CK相比年平均量分別增長42.34%、22.28%、18.50%。由此可見,FHF處理對提高蔗糖酶活性效果最好。 FHF、ZYF、YJF處理下不同季節(jié)土壤中蔗糖酶活性表現一致,春季含量顯著高于其他季節(jié),夏季、秋季、冬季之間蔗糖酶活性無顯著差異。由圖4可知,春季YJF和ZYF處理下油茶林土壤中脲酶活性無顯著差異,這2種處理脲酶活性均顯著高于FHF處理,CK處理下油茶林土壤中脲酶活性最低。夏季不同施肥處理下脲酶活性基本趨勢為ZYF>YJF>FHF>CK,秋季為YJF>ZYF>FHF>CK,冬季不同施肥處理間脲酶活性均存在顯著差異:YJF>FHF>ZYF>CK。與CK相比,YJF、ZYF、FHF施肥處理下脲酶活性年均增長率分別為:28.38%、2383%、17.73%。YJF施肥處理對提高脲酶活性效果最佳,其次是ZYF處理。同一季節(jié)間脲酶活性基本趨勢為夏季含量最高,秋季含量最低。

由圖5可知,春季FHF和ZYF施肥處理下土壤過氧化氫酶活性無顯著差異,含量均高于YJ處理F,CK最低。夏季

ZYF、YJF、FHF施肥處理下土壤過氧化氫酶活性無顯著差異,都顯著高于CK。秋季施肥處理下土壤過氧化氫酶活性由高到低依次為:YJF>FHF>ZYF>CK。冬季YJF處理下土壤過氧化氫酶活性最大,其次是FHF、ZYF處理,CK最低。YJF、FHF、ZYF處理與CK相比,過氧化氫酶活性年平均量分別增加15.72%、11.11% 、8.8%。對于提高過氧化氫酶活性,YJF施肥處理最好。不同季節(jié)間過氧化氫酶活性均存在顯著差異,且各處理活性大小均為:夏季>秋季>春季>冬季。

從圖6可以看出,春季ZYF、YJF、FHF施肥處理下磷酸酶活性無顯著差異,但均顯著高于CK。夏季不同施肥處理下磷酸酶活性由高到低依次為:ZYF>FHF>YJF>CK。秋季不同施肥處理下磷酸酶活性由高到低依次為:YJF>ZYF>FHF>CK。冬季磷酸酶活性由高到低依次為:ZYF>YJF>FHF>CK。與CK相比,ZYF、YJF、FHF處理下磷酸酶酶活性年平均增長率分別為14.20%、12.12%、8.57%。ZYF處理對提高磷酸酶活性最佳,其次是YJF處理。ZYF處理下夏季和秋季土壤磷酸酶活性無顯著差異,春季和冬季間無顯著差異。YJF和CK處理下,秋季土壤磷酸酶活性最高、其次是夏季,

春季、冬季較低。FHF處理下夏季和秋季土壤磷酸酶活性較高,其次是春季,冬季最低。施肥使土壤蔗糖酶、脲酶、過氧化氧酶、磷酸酶活性明顯增強。YJF施肥處理對于提高土壤酶活性整體效果最好,YJF除了具有一定的肥效作用外,還具有功能微生物所起到的功效作用。土壤酶活性與功能微生物代謝活性密切相關,因此YJF有利于改善和提高油茶林土壤內部的土壤酶活性。不同施肥處理下土壤酶活性季節(jié)動態(tài)變化趨勢復雜,蔗糖酶在春季含量較高可能與土壤真菌數量有關;其他酶在夏季含量較高,可能與微生物數量、土壤溫度、水分狀況等因素有關。

2.4不同肥料處理下油茶林土壤微生物特性及酶活性相關性分析

從表3可以看出,細菌數量與過氧化氫酶、磷酸酶以及微生物量碳、微生物量氮之間存在極顯著相關;放線菌與過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶以及微生物量碳之間存在極顯著相關;真菌與蔗糖酶、磷酸酶及微生物量碳之間存在顯著或極顯著相關;土壤微生物量碳與土壤微生物量氮之間也存在極顯著相關。由此可見,油茶林土壤微生物學特性之間具有密切的相關關系,它們在一定程度上能表征土壤健康狀況,可作為評價土壤肥力的生物指標。

3結論與討論

施肥是治理油茶低產問題的關鍵生產技術措施,不同的肥料與土壤營養(yǎng)的循環(huán)及健康狀況密切相關。土壤微生物數量、微生物生物量以及土壤酶活性受施肥方式、植物根際分泌物、溫度、降水量等多種因素共同影響。本試驗結果表明,不同肥料處理下油茶林土壤中微生物數量均增加,效果最佳的是油茶專用肥。油茶專用肥是根據對土壤養(yǎng)分含量特點的分析和油茶的需肥規(guī)律,結合當地的習慣施肥水平、自然氣候條件,因地制宜地研制的。除了含氮、磷、鉀養(yǎng)分外,油茶專用肥中還根據當地土壤缺素狀況添加了鈣、鎂等中微量元素。由于土壤中的養(yǎng)分元素是多樣的,不同土壤中養(yǎng)分豐缺程度也各不相同,土壤肥力水平對微生物的影響非常復雜。土壤微生物的生命活動不僅需要能源,也需要生命元素,土壤養(yǎng)分限制因子及其水平會影響到微生物的生命活動。因此,油茶專用肥配方養(yǎng)分比較全面均衡,有利于微生物菌落的生長繁殖。

土壤微生物量占土壤有機質的比例很低,但它是土壤中最為活躍的成分,在土壤碳、氮、磷等循環(huán)過程中起著重要的作用。本研究結果表明,施肥處理能增加油茶林土壤微生物量碳及土壤微生物量氮含量,其中施用生物有機肥對提高油茶林土壤中土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量效果最好。有機肥中有機質和腐殖酸含量高,為土壤生物創(chuàng)造良好的微生態(tài)環(huán)境,可有效增加微生物群落。施用有機肥不但增加了土壤養(yǎng)分,同時也為微生物生長提供充足的碳源。有機質可被土壤微生物吸收并成為其機體的一部分,這樣不僅提高了土壤有機碳的積累,而且提高了土壤的微生物生物量。土壤營養(yǎng)元素循環(huán)中,土壤酶也起著重要的作用,土壤中與物質和能量轉化有關的生物化學過程都是在土壤酶的作用下進行的。土壤酶活性分析結果顯示,油茶林土壤中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶活性均表現為施肥處理高于不施肥,生物有機肥整體效果較好。生物有機肥中的有機養(yǎng)分、無機養(yǎng)分及有益微生物既能夠互相促進提高肥效,直接為土壤微生物提供有機能源,又能夠通過改善根際土壤環(huán)境促進微生物的繁衍并延緩土壤微生物的衰減速率,使其長時間保持旺盛的生命力,從而能夠激活脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、過氧化氫酶等土壤有益酶的生物活性。此外,有機肥本身帶有外源酶,有利于土壤酶活性的提高,因此施生物有機肥具有很好的培肥增產效果。

綜上所述,施肥有利于油茶林土壤微生物增加和土壤酶活性提高,尤其是油茶專用肥和生物有機肥。因此,在生產實踐中應改變以往只施復合肥的模式,加強油茶專用肥和生物有機肥的應用,改良土壤,提高土壤肥力。本試驗結果顯示,土壤微生物和酶活性能較早地反映或預示土壤變化,所以可以作為跟蹤土壤質量的生物指標,可用于科學評價土壤健康質量和可持續(xù)發(fā)展的潛力預測。

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