施肥對煙田土壤養(yǎng)分含量和微生物數(shù)量及酶活性的影響

施肥對煙田土壤養(yǎng)分含量和微生物數(shù)量及酶活性的影響

施肥是影響土壤結(jié)構(gòu)和可持續(xù)使用的重要農(nóng)業(yè)措施之一。合理使用肥料對長期和長期土壤的利用具有重要意義。土壤養(yǎng)分是土壤的重要組成部分,是土壤肥力的內(nèi)部表征,與土壤質(zhì)量關(guān)系密切,其變化反應(yīng)了土壤管理措施的改變。而土壤微生物學(xué)特性(土壤酶活性和土壤微生物量)亦與土壤質(zhì)量有著密切的聯(lián)系。一方面,土壤酶活性由于其對土壤特有的敏感性,在一定程度上能夠反映土壤肥力和管理措施的變化。另外,土壤微生物量既是土壤有機質(zhì)和土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與循環(huán)的動力,又可作為土壤中植物有效養(yǎng)分的儲備庫,其對土壤環(huán)境因子的變化極為敏感,土壤的微小變動均會引起其活性變化。在復(fù)雜的土壤體系中,以往大多數(shù)是從其理化性質(zhì)方面探討土壤肥力,而將土壤養(yǎng)分與土壤微生物學(xué)特性(土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性)進行比較,研究兩者作為評價土壤肥力指標的優(yōu)劣報道較少,且報道結(jié)果尚有出入。本文研究了在不同施肥處理條件下,土壤養(yǎng)分和土壤微生物學(xué)特性的變化規(guī)律,以期能夠篩選出較好、較快的改善土壤品質(zhì)、提高土壤質(zhì)量的施肥處理,從而為提高土壤質(zhì)量、促進土壤良性循環(huán)提供理論依據(jù)。另外,還分析了土壤養(yǎng)分與土壤微生物學(xué)特性間的相關(guān)關(guān)系,試圖為土壤養(yǎng)分和土壤微生物學(xué)特性兩者,誰作為評價土壤肥力變化的指標更為合理提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1試驗肥料和方法田間試驗設(shè)于貴州大學(xué)實驗農(nóng)場(26°25′26″N,106°40′25″E),該農(nóng)場土壤母質(zhì)為黃土性母質(zhì),屬黃壤土,種植制度為煙草—冬小麥輪作,連續(xù)種植2年。本試驗供試作物種類為煙草,其品種為云煙85,是貴州煙草的主要品種。試驗開始時耕層(0cm~20cm)土壤理化性質(zhì)為:pH6.65、有機質(zhì)21.946g/kg、全氮1.215g/kg、全磷0.885g/kg、全鉀12.135g/kg、堿解氮85.806mg/kg、速效磷12.613mg/kg、速效鉀156.322mg/kg。試驗肥料為煙草專用肥、菌液和菌肥,其中煙草專用肥N、P2O5、K2O養(yǎng)分含量比例為10∶7∶21,其施用量按每公頃15000株施用純氮105kg來計算;菌液由愛睦樂環(huán)保生物技術(shù)(南京)有限公司提供,施用時按1∶2000稀釋;菌肥是經(jīng)菌液發(fā)酵牛糞和秸稈15d后制成的,有效活菌數(shù)≥0.25億個/g。試驗設(shè)7個處理:Ⅰ)不施肥;Ⅱ)煙草專用肥;Ⅲ)煙草專用肥+微生物菌液;Ⅳ)煙草專用肥+20%菌肥;Ⅴ)煙草專用肥+40%菌肥;Ⅵ)煙草專用肥+60%菌肥;Ⅶ)煙草專用肥+80%菌肥。具體施肥量見表1。所有肥料于移栽煙苗前6d(4月19日)一次性施入,生長過程中不再追肥。每個處理重復(fù)3次,隨機區(qū)組排列,共21個小區(qū),小區(qū)面積為30m2(6m×5m)。1.2土壤微生物和酶活性試驗于4月25日移苗。分別于煙草還苗期(5月2日)、伸根期(6月8日)、旺長期(7月10日)、成熟期(8月21日),采用五點法對稱取樣,用取土鉆鉆取根周圍5cm~10cm,深0cm~20cm的土壤,剔除石礫和植物殘根等雜物,混合制樣,過2mm篩后,撿去可見有機物,放入4℃冰箱內(nèi)保存,用于測得土壤微生物數(shù)量和酶活性。另取部分土壤風(fēng)干,過篩(100目和10目),用于測得土壤養(yǎng)分含量。1.2.1-再沸法提取-再浸提-火焰光度法土壤堿解氮含量用擴散法,土壤速效磷含量用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法,土壤速效鉀用NH4OAc浸提-火焰光度法。具體操作方法參見鮑士旦編《土壤農(nóng)化分析》。1.2.2選擇性培養(yǎng)/計數(shù)土壤微生物數(shù)量測定采用稀釋平板法。細菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基進行選擇性培養(yǎng)并計數(shù);真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基進行選擇性培養(yǎng)并計數(shù);放線菌采用高氏1號培養(yǎng)基進行選擇性培養(yǎng)并計數(shù)。1.2.3土壤酶活性測定土壤脲酶活性用苯酚-次氯酸鈉比色法測定、磷酸酶活性用磷酸苯二鈉比色法測定、過氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法測定。脲酶活性以24h后每百克土NH3-N的毫克數(shù)表示;磷酸酶活性以24h后每克土壤中釋放出酚的毫克數(shù)表示;過氧化氫酶活性以1h后每克土消耗0.1mol/L高錳酸鉀毫升數(shù)表示。每個土樣重復(fù)測定3次。1.3數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均數(shù),以烘干土壤重量計。試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel2003整理后,采用SAS9.0進行處理和統(tǒng)計分析。2結(jié)果與分析2.1施肥對土壤有機碳含量的影響2.1.1對試驗地土壤養(yǎng)分含量的比較從表2可以看出,在煙草不同的生長時期,不同的施肥處理對土壤中堿解氮的影響是有區(qū)別的。在整個生長周期中,處理Ⅰ的堿解氮含量呈下降的趨勢,且始末兩個時期相比較,含量差異極顯著;其他處理組,在伸根期前,土壤中的堿解氮含量均增加,之后呈下降趨勢。煙草在生長前期,對氮肥的需求量較大,如果土壤中可吸收的有效態(tài)氮量過少,會直接影響到煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)。我們可以清楚的看到,在生長前期,所有處理組不但滿足了煙草對氮肥的需要量,而且還有一定量的積累,以備下一階段吸收利用,這有助于煙草的正常生長。另外,在還苗期,土壤中的堿解氮含量差異不顯著,其差異不顯著主要是因為氮素轉(zhuǎn)換需要一定的時間。誠然,煙草在還苗期,需氮量相對來說較少,其量易得到滿足;同時這也避免了由于縮二脲含量過高,導(dǎo)致燒苗的后果。從種植前后來看,堿解氮含量差異不是很明顯,說明現(xiàn)有的施肥處理能夠達到滿足土壤養(yǎng)分收支平衡的目的。2.1.2對加快生長的加快基從表2可知,不同的施肥處理,對不同時期煙草的生長是有影響的。在整個煙草生長周期中,處理Ⅰ中速效磷含量有稍許的降低,但差異不顯著;其他處理速效磷含量均呈上升的趨勢,其中在伸根期和成熟期增長的幅度較旺長期大。從生長的始末期來看,還苗期所有處理的速效磷含量差異均不顯著,而成熟期后,處理Ⅲ的含磷量相對較高,且較顯著。這可以說明,處理Ⅲ在短時間內(nèi),在一定程度上能夠促進土壤中閉蓄態(tài)磷向有效態(tài)磷的轉(zhuǎn)化,從而有效地抑制了磷的老化。2.1.3煙草生長的變化從表2可以看到,在煙草不同的生長時期,不同施肥處理對土壤速效鉀含量是有影響的。從整個煙草生長時期來看,處理Ⅰ的土壤速效鉀含量呈下降趨勢,且處理內(nèi)差異顯著。這主要是由于煙草是喜鉀作物,在生理周期中需要較多的有效態(tài)鉀,否則不能夠正常的生長。處理Ⅱ-Ⅶ的土壤中速效鉀含量均呈上升的趨勢,且處理Ⅶ、Ⅵ、Ⅲ組內(nèi)差異顯著。雖然煙草在生理過程中對鉀的需要量大,但采收煙草后的速效鉀含量較種植前的高,說明這種施肥處理不僅滿足了當季煙草對鉀肥的需要,而且還有部分殘留在土壤中,增加了土壤中的養(yǎng)分含量,這對于培肥土壤是一項行之有效的措施。2.2施肥對土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量的影響2.2.1煙草還生育期階段從表3可以看出,對于煙草生長的不同生理時期,施肥處理對土壤細菌數(shù)量是有影響的。從總體上來看,在旺長期前,土壤中細菌的數(shù)量呈增長的趨勢,且增長的幅度較大,在旺長期達到最大值。然而,煙草經(jīng)歷旺長期后,進入成熟期,土壤中細菌開始大量死亡,細菌數(shù)量急劇下降,達到煙草整個生長期的最低值。在煙草的還苗期階段,土壤中細菌數(shù)量差異不顯著,而在旺長期差異是顯著的,這主要是由不同施肥處理引起的。施用菌肥和菌液處理的細菌數(shù)量明顯高于只施用煙草專用肥的處理,這說明施用一定的菌肥和菌液有利于增加土壤中細菌的數(shù)量。進一步將菌液與菌肥相比較,我們可以清楚的看到,施用菌液處理的細菌數(shù)量高于施用菌肥處理的。這說明在短期內(nèi),菌液更有利于促進土壤中細菌數(shù)量的增加。2.2.2不同處理對煙草菌數(shù)的影響從表3可知,煙草在不同的生長時期,施肥處理對土壤中真菌數(shù)量是有影響的。所有處理土壤中真菌數(shù)量變化趨勢相近,具有良好的相似性。在煙草整個生理周期內(nèi),土壤真菌數(shù)在旺長期達到峰值,在成熟期處于最低谷。在煙草的還苗期,土壤中真菌數(shù)量差異不是很明顯,隨著移栽時間的推移,土壤中真菌數(shù)量逐漸增加,旺長期的土壤真菌數(shù)量大概為還苗期的3倍。大量新生的真菌能夠幫助分解土壤中的有機殘體,形成一定量的腐殖質(zhì),有利于煙草的正常生長。在旺長期,所有處理土壤中真菌數(shù)量差異最明顯。施肥處理的土壤真菌數(shù)量顯著高于不施肥處理的;施用菌液和菌肥的處理土壤真菌數(shù)顯著高于只施用煙草專用肥處理的;較施用菌肥處理相比,施用菌液處理的土壤真菌數(shù)量更高。2.2.3煙草還苗期階段從表3可以看出,在煙草不同的生長時期,不同的施肥處理對土壤中放線菌數(shù)量的影響是有區(qū)別的。從整體趨勢上來看,所有處理變化規(guī)律一致,均呈先增加后減少的態(tài)勢,在旺長期達到最大值,在成熟期跌至谷底。在煙草的還苗期,所有處理的土壤放線菌量差異不是很明顯。隨著生長時間的增加,土壤中放線菌的數(shù)量也開始增加,到了旺長期土壤中放線菌數(shù)量差異較大,這是由于不同施肥處理所導(dǎo)致的。我們可以看到,施用有菌液和菌肥的處理放線菌數(shù)量顯著高于不施肥和只施用煙草專用肥的數(shù)量。就施用含有菌液和菌肥的處理來比較,施用含有菌液處理的放線菌數(shù)量略高點,但是不顯著。2.3土壤酶活性對施肥的反應(yīng)2.3.1施肥對煙草專用肥酶活性的影響從圖1可以看出,在煙草生長的不同時期,施肥處理對土壤中脲酶活性的影響是不同的。從總體趨勢上來看,所用處理變化趨勢基本上一致。在旺長期前,土壤中的脲酶活性呈上升的趨勢,在旺長期達到最大,之后有所降低。在煙草生長整個生命過程中,施肥處理土壤中脲酶活性均顯著高于不施肥處理的。說明施肥能夠刺激脲酶活性的增強。就施用菌液、菌肥與只施用煙草專用肥進行比較,后者脲酶活性明顯較低。進一步,將施用菌液和菌肥的處理進行比較?？梢钥闯?施用菌液的處理,脲酶活性略優(yōu)于施用菌肥的處理,這可能是因為菌液在當季更容易被吸收所造成的,至于以后土壤中脲酶的活性變化還有待于進一步監(jiān)測分析。2.3.2土壤磷酸酶活性對施肥的響應(yīng)從圖2可知,對于煙草不同的生長時期,不同施肥處理對土壤中磷酸酶活性的影響是不同的。從還苗期到旺長期,所有處理的土壤磷酸酶活性呈上升的趨勢,在旺長期達到最大值,在成熟期逐漸降低。在生長的初期階段,各處理的磷酸酶活性差異不大,隨著生長時間的增加,在成熟期差異逐漸顯著。這可以說明,不同的施肥處理對土壤中磷酸酶的影響不是很大。誠然,這也與煙草生長過程中不需要大量的磷素有一定的關(guān)系。2.3.3不同生長階段土壤過氧化氫酶活性的變化由圖3可知,在煙草生長的不同時期,不同施肥處理對土壤中過氧化氫酶活性的影響是不同的。從整體上來看,所有處理的變化趨勢基本上相近,從還苗期到旺長期,過氧化氫酶活性有所提高,進入成熟期,活性開始逐漸降低。在生長的初始階段,土壤中過氧化氫酶活性差異不大,進入旺長期后,差異變得顯著。這主要是由不同的施肥處理帶來的結(jié)果。施肥處理的過氧化氫酶活性高于不施肥的,說明肥料對增加過氧化氫酶有一定的促進作用。在生長的中后期,我們可以明顯的看到,施用菌液處理的過氧化氫酶活性明顯高于其他處理,表現(xiàn)出顯著性。說明菌液在當季能夠很好的刺激過氧化氫酶量的增加。至于后期效果,有待進一步監(jiān)測分析。2.4土壤微生物數(shù)量與土壤酶活性之間的相關(guān)性2.4.1土壤細菌、真菌和放線菌種間的相關(guān)性在一定程度上,土壤微生物數(shù)量能夠顯示土壤中物質(zhì)代謝的旺盛程度,是土壤物理化學(xué)特性的綜合體現(xiàn),也是土壤肥力的一個重要指標。從表4可知,土壤微生物間的相關(guān)性程度相對密切,土壤細菌、真菌和放線菌3種微生物間呈極顯著的正相關(guān),其相關(guān)系數(shù)分別為0.893、0.905和0.949(p<0.01)。有文獻報道,土壤真菌多為異養(yǎng)微生物,其在土壤中的主要作用是分解有機殘體,能形成一定量的腐殖質(zhì)。但本試驗土壤微生物與有機質(zhì)的相關(guān)性差。之所以真菌與有機質(zhì)相關(guān)性差,可能和種植煙草的土質(zhì)本身所含有機物質(zhì)不多有關(guān)系。土壤微生物與土壤中的堿解氮、速效磷和速效鉀間有一定的相關(guān)性。這可以說明煙草根系在對養(yǎng)分吸收的同時,土壤微生物的數(shù)量也隨之增大。因此用土壤微生物數(shù)量反應(yīng)土壤養(yǎng)分濃度有一定的可行性。2.4.2土壤供氮能力與氫氧酶系統(tǒng)土壤酶在土壤生態(tài)系統(tǒng)中起著非常重要的作用,它催化了土壤中一切生物化學(xué)反應(yīng),其活性大小是土壤肥力的重要標志。土壤脲酶能夠分解有機物,促進其水解生成氨,而氨是氮素營養(yǎng)的直接來源,因此其與土壤供氮能力有密切關(guān)系。土壤磷酸酶可加速有機磷的脫磷速度,積累的磷酸酶對土壤磷素的有效性具有重要作用。過氧化氫酶是衡量土壤氧化過程的方向和強度的指標,其活性高低可以反映土壤解除呼吸過程中產(chǎn)生過氧化氫的能力。從表5可以看出,土壤酶活性間存在著一定的內(nèi)在關(guān)系,磷酸酶與脲酶和過氧化氫酶間呈極顯著正相關(guān)。脲酶與土壤養(yǎng)分均呈顯著或極顯著正相關(guān);除有機質(zhì)外,磷酸酶與土壤其他養(yǎng)分呈顯著正相關(guān)關(guān)系;過氧化氫酶與有機質(zhì)和速效磷呈極顯著正相關(guān)。土壤酶活性的增強與土壤養(yǎng)分含量的提高間有著密切的聯(lián)系,土壤酶對外界環(huán)境的變化更加的敏感,時效性更強,更能夠及時的反應(yīng)土壤現(xiàn)狀。3結(jié)論和討論3.1不同施肥處理對煙草專用肥+菌液酶活性的影響本試驗表明,不同施肥處理對土壤養(yǎng)分含量的影響是顯著的,施肥能夠明顯的增加土壤養(yǎng)分含量。雖然各個處理對土壤各種養(yǎng)分含量的影響并不是很一致,從總體上來看,以施用煙草專用肥+菌液效果最為明顯,煙草專用肥+80%菌肥次之。不同施肥處理對土壤中微生物量的影響明顯,在整個生命過程中,從還苗期到旺長期,微生物數(shù)量均在增加,在旺長期達到最大,之后迅速減少。微生物數(shù)量大小關(guān)系在旺長期尤其顯著,表現(xiàn)為:煙草專用肥+菌液>煙草專用肥+80%菌肥>煙草專用肥+60%菌肥>煙草專用肥+40%菌肥>煙草專用肥+20%菌肥>煙草專用肥>不施肥。土壤酶活性對不同的施肥處理響應(yīng)程度有差異。從采樣的時期來看,土壤酶活性在旺長期上升到峰值;就處理間來看,均表現(xiàn)出煙草專用肥+菌液這個處理的土壤酶活性最高;在成熟期,各處理均表現(xiàn)為煙草專用肥+菌液酶活性最高,煙草專用肥+80%菌肥次之。不難發(fā)現(xiàn),土壤微生物量和土壤酶活性相似性很大,均為煙草專用肥+菌液酶活性最高,煙草專用肥+80%菌肥次之。當然這是在短時間內(nèi)的表現(xiàn),隨著時間的推移,會怎樣變化,還有待進一步的研究。3.2施肥對煙草土壤微生物數(shù)量的影響本試驗研究結(jié)果表明,施肥對土壤養(yǎng)分含量、土壤微生物數(shù)量和酶活性是有影響的。具體來講,土壤養(yǎng)分含量對不同施肥處理的響應(yīng)不同,施肥可提高土壤養(yǎng)分的含量,這與孫瑞娟等人的研究結(jié)果一致。其中以煙草專用肥+菌液和煙草專用肥+80%菌肥處理的效果較好。就土壤養(yǎng)分來講,雖然煙草對氮素需要量較大,但過多的氮素會影響煙草的煙堿含量,會降低煙草的品質(zhì),本試驗施用的煙草專用肥+菌液和煙草專用肥+80%菌肥已經(jīng)能夠很好的滿足其需要。土壤中速效磷和速效鉀含量,較種植前稍微有所升高,但上升幅度不是很大,說明施用的菌液和菌肥