不同蚓糞添加量對紅壤微生物及酶活性的影響

陳小錦+沈鵬飛+陳博陽

摘要：采用江西鷹潭紅壤為材料，在適當培養與穩定之后用于白菜栽培試驗，測定種植后混合物的微生物生物量及酶活性。試驗共設5個處理，蚯蚓糞占混合物的質量分數分別為0、5%、10%、15%、20%。結果表明：添加適量的蚯蚓糞可以提高紅壤微生物的生物量，從而提高紅壤肥力及養分有效性；添加適量的蚯蚓糞也可以提高多種酶活性，從而提高紅壤生物活性和紅壤肥力，改善紅壤生態環境。

關鍵詞：蚯蚓糞；紅壤微生物；酶活性

中圖分類號： S154 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）11-0443-02

土壤微生物是土壤有機質的活性部分，也是土壤中最活躍的因子[1]。研究土壤微生物量對了解土壤肥力、土壤養分植物有效性以及土壤養分轉化、循環具有重要意義[2-3]。

土壤酶來自于微生物、植物和動物的活體或殘體，是土壤的重要組成部分，能加速土壤有機質的化學反應[4-6]。土壤酶活性是土壤生物活性和土壤肥力的重要指標[7-8]。土壤酶活性受多種因素的影響，而活性的改變會影響土壤養分釋放，從而影響作物生長[9-10]。

本試驗以江西鷹潭紅壤為研究對象，在土壤中充分融合不同比例的蚯蚓糞，探討蚯蚓糞對紅壤微生物及酶活性的影響，以此來評價紅壤肥力、養分有效性和紅壤生態環境，判斷蚯蚓糞對紅壤生態環境造成的影響[11-12]。

1 材料與方法

試驗于2014年6—12月在揚州大學環境科學與工程學院測試中心及盆栽試驗場進行。

1.1 試驗材料

本研究所用材料包括紅壤（采自江西鷹潭）、蚯蚓糞（采自揚州大學試驗農牧場奶牛場蚯蚓消解基地）。供試白菜品種為四月慢。

1.2 試驗設計

試驗設5個處理，蚓糞的添加量（按質量計算）分別為（紅壤與蚯蚓糞）混合物的0（CK）、5%（T1）、10%（T2）、15%（T3）、20%（T4），各處理重復3次。每盆裝混合物1 kg，備用。

2014年10月25日播種50粒/盆白菜種子，薄層覆蓋后定量澆水，置于日光下培養，試驗期間根據實際情況適量補水，保持水分條件一致，于11月30日采收，并同時取土樣。

2014年12月對所取土樣進行微生物及酶活性的測定。

1.3 測定項目與方法

土壤微生物數量及種類采用平板計數法進行測定；脲酶活性采用尿素殘留量法進行測定；土壤磷酸酶活性采用PNPP比色法進行測定；土壤脫氫酶活性采用TTC分光光度法進行測定；土壤過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法進行測定。

1.4 數據分析與統計方法

對所獲得的數據采用Excel 2003、SPSS等軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同蚯蚓糞添加量對紅壤微生物數量的影響

從圖1可以看出，隨著蚯蚓糞添加量的增加，土壤細菌數不斷增加，并且增長的速度不斷提高。由此可知，剛開始添加蚯蚓糞時，土壤細菌數量的增加主要是由于蚯蚓糞中存在大量微生物。當蚯蚓糞含量>5%后，土壤細菌數顯著增加，這說明蚯蚓糞不僅直接帶入大量細菌，同時還能促進紅壤中細菌的生長繁殖。

在蚯蚓糞添加量處于低水平（<5%）時，紅壤中放線菌數量顯著提高。然而，蚯蚓糞含量超過5%之后，放線菌數量基本保持不變，有微弱的減少趨勢。真菌數量隨著蚯蚓糞含量的提高基本保持不變，這表明蚯蚓糞對紅壤內的真菌數量無明顯作用。

2.2 不同蚯蚓糞添加量對紅壤微生物種類的影響

從圖2可以看出，隨著蚯蚓糞添加量的提高，紅壤細菌種數總體不斷提高。在蚯蚓糞添加量<5%時，細菌種類提高，這可能是因為蚯蚓糞本身的細菌引入；但隨后有短暫的下滑，這可能是因為細菌之間的生長存在拮抗作用；之后細菌種數又重新開始增加。

隨著蚯蚓糞添加量的提高，放線菌的種類也不斷提高，直到蚯蚓糞達到較高水平（15%）后，放線菌種類有減少的趨勢。

蚯蚓糞添加量<5%或>10%時，隨著蚯蚓糞添加量的提高，真菌種數基本保持不變，這表明蚯蚓糞對紅壤內的真菌種類也無明顯作用。由圖2可見，當蚯蚓糞添加量>5%后，真菌種數顯著減少，然而真菌的數量并沒有減少，這說明蚯蚓糞添加量在5%～10%時，真菌群落之間的生長競爭劇烈，導致某些群落的消亡。

2.3 不同蚯蚓糞添加量對紅壤脲酶活性的影響

脲酶在土壤酶系研究中是比較深入的，其酶促反應產物氨是植物氮源之一，其活性反映土壤有機態氮向有效態氮的轉化能力和土壤無機氮的供應能力。同時，脲酶與土壤其他因子（有機質含量、微生物數量）有關。研究土壤脲酶轉化尿素的作用及其調控技術，對提高尿素氮肥利用率有重要意義。從圖3可以看出，在蚯蚓糞添加量<15%時，隨著蚯蚓糞添加量的增加，紅壤脲酶活性不斷提高。可知添加蚯蚓糞可以明顯提高紅壤脲酶活性，從而可以提高尿素氮的利用率。但當蚯蚓糞添加量超過15%后，土壤的脲酶活性反而開始下降，由此可知，蚯蚓糞添加量過高反而會抑制脲酶的活性，降低有機質的利用效率。

2.4 不同蚯蚓糞添加量對紅壤磷酸酶活性的影響

土壤磷酸酶是催化土壤中磷酸單酯和磷酸二酯水解的酶，能將有機磷酯水解為無機磷酸，土壤中有機磷在它的作用下轉化成可供植物吸收的無機磷。所以，土壤磷酸酶的活性直接影響土壤中磷的有效性。土壤磷酸酶根據pH值不同分為酸性磷酸酶、堿性磷酸酶和中性磷酸酶。本試驗研究的是酸性磷酸酶。從圖4可以看出，當蚯蚓糞添加量較小時，隨著蚯蚓糞添加量的增加，紅壤酸性磷酸酶活性不斷提高。由此可知，添加蚯蚓糞可以提高紅壤酸性磷酸酶活性，土壤磷酸酶可水解土壤有機磷化合物釋放出無機磷，為植物提供磷素營養，提高土壤無機磷含量，從而改善紅壤磷素極缺的現象。但蚯蚓糞添加量超過10%后，土壤的酸性磷酸酶活性略有下降或上升但基本不變，可能是因為隨著蚯蚓糞添加量的提高，紅壤的pH越來越高，當蚯蚓糞添加量超過10%時，紅壤pH已接近中性，所以酸性磷酸酶幾乎保持不變。

2.5 不同蚯蚓糞添加量對紅壤脫氫酶活性的影響

土壤脫氫酶屬于氧化還原酶系，脫氫酶能酶促脫氫反應，起著氫的中間傳遞體作用，能從一定的基質中析出氫或氫的供體而進行氧化作用，反映土壤微生物新陳代謝的整體活性，可以作為微生物氧化還原能力的指標，在生物動力學的研究中極受重視。從圖5可以看出，隨著蚯蚓糞添加量的提高，紅壤脫氫酶活性不斷提高，即蚯蚓糞可以明顯提高土壤的脫氫酶活性，提高土壤微生物的氧化還原能力，改善土壤酶的活性性狀及肥力狀況。

2.6 不同蚯蚓糞添加量對紅壤過氧化氫酶活性的影響

過氧化氫酶廣泛存在于土壤中和生物休內。土壤過氧化氫酶促進過氧化氫的分解，有利于防止它對生物體的毒害作用。過氧化氫酶活性與土壤有機質含量有關，與微生物數量也有關。土壤肥力因子與過氧化氫酶活性成正比。由圖6可以看出，在蚯蚓糞添加量<15%時，隨著蚯蚓糞添加量的提高，紅壤過氧化氫酶活性不斷提高，由此可知添加蚯蚓糞可以提高紅壤的過氧化氫酶活性，減輕有害物質的積累，改善土壤安全及肥力狀況。但當蚯蚓糞添加量超過15%后，土壤的過氧化氫酶活性有所下降，由此可知蚯蚓糞含量過高也會抑制過氧化氫酶的活性。

3 結論與討論

本研究結果表明，適量添加蚯蚓糞可以提高紅壤中微生物的生物量。一方面，添加蚯蚓糞會增加微生物的數量，提高土壤的生物活性。添加量較小（<5%）時，增加的微生物主要為放線菌；添加量>5%后，增加的微生物主要為細菌；真菌不是微生物增加的主要因素。另一方面，添加蚯蚓糞會使紅壤微生物種數總體不斷提高。隨著蚯蚓糞添加量的提高， 細菌及放線菌種數增加的趨勢比較明顯，真菌種數在5%～10%時驟降。

添加蚯蚓糞還可以改善紅壤的酶活性狀況。隨著蚯蚓糞添加量的提高，土壤脲酶活性、磷酸酶活性、脫氫酶活性、過氧化氫酶活性均呈上升趨勢，從而可以提高土壤生物活性和土壤肥力狀況。

當蚯蚓糞添加量較小時，隨著蚯蚓糞添加量的增加，紅壤磷酸酶活性不斷提高，但蚯蚓糞添加量超過10%后，土壤的酸性磷酸酶活性基本不變，可能是因為當蚯蚓糞添加量超過10%時，紅壤pH值已接近中性，所以酸性磷酸酶幾乎保持不變。

根據微生物及酶活性的規律，添加10%蚯蚓糞綜合作用效果最好。

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