不同肥料對有機栽培薄荷生長和土壤酶及微生物量的影響

萬曉, 田丹青, 潘剛敏, 葛亞英, 金亮, 史杰瑋, 曹群陽

(浙江省農業科學院 浙江省園林植物與花卉研究所, 浙江 杭州 311251)

薄荷是一種有特種經濟價值的芳香作物, 為中華常用中藥之一。為研究不同有機肥對薄荷栽培的影響, 特進行不同肥料對有機栽培薄荷生長和土壤酶及微生物量影響的試驗。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試的薄荷品種為胡椒薄荷。

1.2 薄荷生長量

栽培試驗于2020 年4 月播種, 條播行距20 cm,播量12.5 cm·棵-1, 隨機區組設計, 小區面積3 m×0.5 m, 3 次重復, 共12 個小區。包括有機肥、微生物肥、有機肥微生物肥混施及對照4 個處理。于2020 年7 月選取各處理面積為0.4 m×1.0 m 的地上薄荷部分進行生物量測定, 每個處理重復3 次。并測定株高, 每個處理重復9 次。

1.3 土壤微生物量碳、氮含量測定

采用氯仿熏蒸-提取法[1]測定, 浸提液使用K2SO4, 微生物量碳和氮含量使用有機碳/總氮分析儀測定。稱取鮮土12.50 g (除去有機殘體)。將盛有25 mL 無醇氯仿的小燒杯放入抽氣皿中,注意觀察沸騰情況。放入裝土的大鋁盒, 抽真空使氯仿沸騰5 min。處理后置于暗處 (25 ℃) 熏蒸24 h。最后取出小燒杯后反復抽真空2 ～3 次(每次5 min), 排除氯仿。另稱取一批不做熏蒸處理。兩份土樣轉移至離心管中, 用注射器注入50 mL 0.5 mol·L-1K2SO4溶 液, 振 蕩 離 心 過濾提取。

微生物量碳含量為熏蒸土壤有機碳含量與未熏蒸土壤有機碳含量之差除以0.45; 微生物量氮含量為熏蒸土壤氮含量與未熏蒸土壤氮含量之差除以0.45。

1.4 土壤微生物量磷含量測定

土壤經氯仿熏蒸和未熏蒸兩種處理后, 用0.5 mol·L-1碳酸氫鈉溶液浸提, 提取液用HClO4-H2SO4消煮, 通過鉬銻鈧比色法[2]測定全磷含量,測定熏蒸土壤和未熏蒸土壤有機磷含量的差值及轉換系數, 計算土壤微生物量磷含量。微生物量磷含量為熏蒸土壤磷含量與未熏蒸土壤磷含量之差除以0.4。

1.5 土壤酶活性測定

土壤堿性、酸性、中性蛋白酶活性測定采用還原磷鉬酸化合物比色法[3]; 土壤堿性、酸性磷酸酶活性測定采用酚生成量法[4]; 土壤脲酶活性測定采用靛酚藍比色法[5]; 土壤纖維素酶活性測定采用蒽酮比色法[6]; 土壤蔗糖酶活性測定采用二硝基水楊酸比色法[4,7-8]。

1.6 數據分析

使用Excel 和SPSS 進行數據分析[9]。

2 結果與分析

2.1 不同肥料處理下薄荷品種夏、秋兩季生長狀況

由圖1 可知, 在對照、有機肥、微生物肥及有機肥微生物肥混施處理下, 夏季地上部分生物量平均值分別為831.05、1 340.50、1 382.50 及895.20 g, 秋季分別為152.15、512.3、423.45 及180.80 g; 對照、有機肥、微生物肥及有機肥與微生物肥混施處理, 夏季株高平均值分別為55.22、57.89、52.78 及48.39 cm, 秋 季 分 別 為27.67、40.67、29.89 及24.33 cm。綜合夏秋兩季胡椒薄荷地上部分生物量和株高分析可知, 有機肥對胡椒薄荷的生長促進作用明顯, 微生物肥其次, 有機肥與微生物肥混施和對照對胡椒薄荷的生長促進作用不明顯。

圖1 不同肥料處理后胡椒薄荷生物量及株高

2.2 不同肥料處理對土壤微生物量碳氮磷含量的影響

土壤微生物量是土壤中的活性養分庫, 是反映土壤肥力與質量的重要生物指標[10], 結果顯示,施用微生物肥可以使土壤微生物量碳含量達到260.15 mg·kg-1, 有機肥處理后, 土壤微生物量碳含量達到226.25 mg·kg-1, 略低于微生物肥處理的效果, 遠遠高于另外2 種處理, 說明施用微生物肥和有機肥對土壤微生物量碳含量有顯著提高作用。有機肥使土壤微生物量氮含量和微生物量磷含量分別達到19.59 和10.87 mg·kg-1, 對土壤微生物量氮含量和磷含量的提高作用顯著高于另外3 種處理 (表1)。

表1 不同肥料處理下土壤微生物量碳氮磷含量單位: mg·kg-1

2.3 不同肥料處理對土壤酶活性的影響

土壤蔗糖酶的酶促作用產物與土壤中營養元素含量, 微生物數量及土壤呼吸強度密切相關, 可以作為評價土壤肥力的重要指標[11-12]。土壤蔗糖酶活性在有機肥和微生物肥處理下為 6.70 和6.64 mg·d-1·g-1, 顯著高于對照和有機肥與微生物肥混施處理后的5.32 和5.53 mg·d-1·g-1(表2)。

表2 不同肥料處理下土壤酶活性

土壤纖維素酶是主要來源于土壤微生物的復合酶, 可催化纖維素分解為纖維二糖, 進一步分解為葡萄糖, 從而為微生物提供可利用的碳源營養物質, 因此, 土壤纖維素酶是土壤碳素代謝中的一種重要酶[13-14]。結果顯示, 有機肥處理下, 土壤纖維素酶活性可達到45.31 mg·d-1·g-1, 而對照、微生物肥和有機肥與微生物肥混施的土壤纖維素酶含量分別為40.04、41.48 和43.34 mg·d-1·g-1,說明有機肥對提高土壤纖維素酶活性的效果顯著。

土壤酸性磷酸酶是一類催化土壤有機磷礦化的酶, 其活性的高低直接影響著土壤中有機磷的分解轉化及其生物有效性, 是評價土壤磷素生物轉化方向與強度的指標[15-16]。有機肥處理后, 土壤酸性磷酸酶活性達到13.59 μmol·d-1·g-1, 顯著高于對照、微生物肥和有機肥與微生物肥混施處理后的10.93、12.34 和8.33 μmol·d-1·g-1。

土壤脲酶[17]和土壤蛋白酶[18]活性常用來表征土壤氮素狀況。有機肥處理后, 土壤脲酶活性為394.05 μg·d-1·g-1, 顯著高于對照、微生物肥處理后的324.17、352.82 μg·d-1·g-1。土壤酸性蛋白酶在對照、有機肥、微生物肥和有機肥與微生物肥混 施 的 處 理 下 分 別 達 到0.19、1.55、0.29 和0.44 mg·d-1·g-1, 有機肥對提高土壤酸性蛋白酶活性有顯著提高作用。

3 討論與結論

長期施用化肥造成土壤酸化[19-21]、硬化板結[22]、團粒結構破壞[23-24], 不僅污染土壤, 還不利于芳香植物根系生長和土壤微生物活動。隨著城鄉人民收入的增長和生活水平的不斷提高, 人們更加關注生活質量和身心健康, 渴望得到純天然、無污染的優質食品。發展有機農業、生產開發有機農產品和食品可以滿足這一要求。

通過夏秋兩季對胡椒薄荷地上生物量和株高的測定可知, 有機肥對胡椒薄荷的生長促進作用最為明顯, 微生物肥其次。通過對土壤微生物量碳、氮、磷含量的分析表明, 微生物肥對土壤微生物量碳含量的促進作用最明顯, 有機肥對土壤微生物量碳含量的促進作用其次, 但有機肥對土壤微生物量氮和磷含量的促進作用最為明顯。土壤蔗糖酶與土壤有機碳、氮、磷的分解轉化能力有關。有機肥和微生物肥對土壤蔗糖酶活性皆有較顯著的提升作用。土壤纖維素酶是有機碳代謝的重要酶, 土壤酸性磷酸酶是有機磷代謝的重要酶。土壤脲酶和土壤酸性蛋白酶能將各種尿素、蛋白質以及肽類等化合物水解為氨類、氨基酸, 與土壤中氮素營養的轉化狀況有重要關系, 是有機氮代謝的重要酶, 這些土壤酶活性指標均在有機肥處理下含量最高, 說明有機肥對土壤酶活性的提升效果最佳。有機肥可能通過提高土壤的有效養分活性進而促進薄荷的生長。綜合以上指標可知, 與微生物肥相比, 有機肥對土壤肥力的提升作用最佳, 更適于薄荷有機栽培模式的應用。