不同菌肥對(duì)辣椒根際土壤微生物組成和酶活性的影響

不同菌肥對(duì)辣椒根際土壤微生物組成和酶活性的影響

近年來，隨著化肥的大量使用和作物栽培的年份，土壤質(zhì)量下降，植物連作高度受到嚴(yán)重限制。施用微生物發(fā)酵肥替代化肥是農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。土壤酶和微生物是重要的土壤肥力因子,它們一起推動(dòng)著土壤的生物化學(xué)過程,是敏感的土壤質(zhì)量指標(biāo)。日光溫室是我國(guó)廣泛采用的農(nóng)業(yè)栽培設(shè)施。目前,施肥方式對(duì)土壤理化性狀的影響及其與土壤質(zhì)量變化的關(guān)系方面已經(jīng)開展了大量的研究工作,并取得了顯著進(jìn)展。而有關(guān)生物菌肥對(duì)溫室辣椒根際土壤微生物區(qū)系和土壤酶活性影響的研究相對(duì)較少。本研究立足我國(guó)西北隴東地區(qū)蔬菜大棚的生產(chǎn)實(shí)際,以土壤微生物和土壤酶作為量化指標(biāo),研究了不同施肥方式對(duì)溫室大棚辣椒根際土壤質(zhì)量的影響,為采取科學(xué)農(nóng)藝措施、做好土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)控,合理測(cè)土配方施肥、以生物菌肥替代化肥、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。1材料和方法1.1土壤、熱量薄弱試驗(yàn)于2013年5月~9月在甘肅省慶陽市肖金鎮(zhèn)溫室蔬菜種植基地進(jìn)行,供試土壤為黑壚土,3年內(nèi)未施化肥。供試?yán)苯菲贩N為隴椒3號(hào)。供試菌肥為甘肅大圣生物科技有限公司生產(chǎn)的AM人工組合微生物群(細(xì)菌數(shù)量為2×109~2×1010cfu/mL)與有機(jī)肥(豬糞)腐熟發(fā)酵制得,化肥為磷酸二銨。1.2施肥及施肥在辣椒種植前采取不同施肥處理,(1)對(duì)照(CK)單施有機(jī)肥(7500kg/hm2),(2)施生物菌肥+化肥(菌肥7500kg/hm2,化肥300kg/hm2),(3)單施化肥(化肥300kg/hm2,底施有機(jī)肥7500kg/hm2),(4)單施菌肥(7500kg/hm2)。每種處理均設(shè)3次重復(fù),隨機(jī)排列,小區(qū)面積22.5m2,按當(dāng)?shù)卣Ｌ镩g管理。1.3測(cè)量和方法1.3.1培養(yǎng)基和微生物培養(yǎng)方法采用五點(diǎn)隨機(jī)取樣法,取辣椒根區(qū)土樣5kg。采樣深度0~20cm,運(yùn)用四分法,取1/4用于試驗(yàn)。細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基;放線菌采用改良高氏I號(hào)培養(yǎng)基(每300mL培養(yǎng)基中加入3%重鉻酸鉀1mL,以抑制細(xì)菌和霉菌生長(zhǎng));真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基(每1000mL培養(yǎng)基中加入1%孟加拉紅水溶液3.3mL、1%鏈霉素3mL);硝化細(xì)菌采用改良斯蒂芬遜培養(yǎng)基、氨化細(xì)菌采用蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基、固氮菌采用改良ashby無氮瓊脂培養(yǎng)基。土壤微生物計(jì)數(shù)采用稀釋平板法,每種稀釋度3次重復(fù)。同時(shí)計(jì)算土壤B/F值(即細(xì)菌與真菌數(shù)量之比)。1.3.2酶活性測(cè)定將土樣自然風(fēng)干、過篩,過氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法測(cè)定,脲酶活性用靛酚比色法測(cè)定,蛋白酶活性用茚三酮比色法測(cè)定,酸性磷酸酶活性用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,用SPSS16.0軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。2結(jié)果與分析2.1不同施肥處理對(duì)土壤微生物環(huán)境的影響從表1可看出,不同施肥處理對(duì)土壤三大類群微生物數(shù)量有顯著的影響。與CK相比,純菌肥處理后土壤中細(xì)菌和真菌的數(shù)量明顯增加,分別增長(zhǎng)了49.46%和40.25%,放線菌的數(shù)量減少,減少了26.59%;菌肥+化肥處理后只有細(xì)菌的數(shù)量有所增長(zhǎng),與CK相比增長(zhǎng)了16.55%,放線菌和真菌的數(shù)量都減少,分別減少了37.81%和7.39%;而化肥處理后的土壤中細(xì)菌、放線菌、真菌的數(shù)量與CK相比都減少,分別減少了27.75%、84.17%、25.94%。說明菌肥施入土壤后,土壤微生態(tài)環(huán)境得到改善,有機(jī)質(zhì)含量有所增加,積累了大量微生物可利用的碳和氮,為微生物的活動(dòng)提供了良好的生存環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)條件,有利于微生物繁殖和積累。3種施肥處理中放線菌數(shù)量均較CK下降,純菌肥處理中真菌數(shù)量增加,這可能與施肥后土壤微生物環(huán)境變化引起pH下降有關(guān)。而菌肥和化肥混合使用,會(huì)影響土壤中微生物的繁殖和積累,特別是化肥的使用,抑制了細(xì)菌、放線菌和真菌的繁殖。土壤中細(xì)菌和真菌數(shù)量的比值(B/F)是土壤微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要的特征指標(biāo),從表1可看出,菌肥+化肥處理后的B/F值最大,純菌肥處理的次之,化肥處理后的最小,說明純菌肥處理使土壤中細(xì)菌增殖,B/F值升高,而化肥處理后土壤中細(xì)菌數(shù)量減少,使B/F值降低。故施用生物菌肥能夠有效改善辣椒根際微生態(tài)環(huán)境,使根際微生物組成由真菌型向細(xì)菌型轉(zhuǎn)變。2.2不同化肥處理對(duì)固氮菌、硝化細(xì)菌和氨化細(xì)菌數(shù)量的影響本研究所涉及的土壤微生物主要功能群包括固氮菌、硝化細(xì)菌和氨化細(xì)菌。由表2可知,在3種施肥處理?xiàng)l件下,固氮菌、硝化細(xì)菌和氨化細(xì)菌數(shù)量呈極顯著性增加,與CK相比,在純菌肥處理?xiàng)l件下,固氮菌、硝化細(xì)菌和氨化細(xì)菌數(shù)量分別增長(zhǎng)了204.38%、77.63%、219.98%;在菌肥+化肥處理?xiàng)l件下,固氮菌、硝化細(xì)菌和氨化細(xì)菌數(shù)量分別增長(zhǎng)了135.63%、43.59%、62.15%;而在化肥處理?xiàng)l件下,硝化細(xì)菌的數(shù)量與CK相比減少了20.07%,固氮菌和氨化細(xì)菌的數(shù)量分別增長(zhǎng)了62.35%、221.30%。由此說明土壤中施入菌肥可以促進(jìn)固氮菌、硝化細(xì)菌和氨化細(xì)菌數(shù)量的增加,有助于提高土壤氮素循環(huán)效率,增加土壤肥力。2.3施菌肥土酶活性檢測(cè)由表3可看出,不同處理土樣土壤酶活性較CK均有所增加。與CK相比,單施菌肥土樣過氧化氫酶、脲酶和蛋白酶活性增長(zhǎng)最大,分別增長(zhǎng)了33.9%、396.4%、30.1%;單施化肥處理土樣增長(zhǎng)最小,過氧化氫酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶活性分別增長(zhǎng)10.7%、107.2%、11.5%、109.1%。3各施菌肥對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響微生物的生化分解強(qiáng)度是土壤新陳代謝的保證,可以反映土壤微生物在物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過程中所起的作用。試驗(yàn)結(jié)果表明,施用菌肥能夠明顯增加微生物的數(shù)量、氨化作用和硝化作用強(qiáng)度。3種不同施肥處理對(duì)土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量的影響各不相同。其中純菌肥處理土壤中細(xì)菌數(shù)量較CK顯著增加,增幅達(dá)49.46%,放線菌數(shù)量有所下降;菌肥+化肥處理中細(xì)菌數(shù)量較CK增加了16.55%,放線菌和真菌數(shù)量有所減少;純化肥處理中細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量均顯著下降。3種施肥處理中土壤氨化細(xì)菌和固氮菌數(shù)量均較對(duì)照顯著增加,其中純施菌肥處理的增幅最大,分別達(dá)到219.98%和204.38%。純菌肥和菌肥+化肥處理中土壤硝化細(xì)菌數(shù)量較對(duì)照顯著增加,化肥處理中明顯減小。其原因可能是施入菌肥后增加了土壤中的活菌數(shù)量,加施化肥又為土壤微生物生命活動(dòng)提供了充足的能源,土壤微生物代謝活動(dòng)旺盛,進(jìn)而使土壤呼吸強(qiáng)度、氨化作用強(qiáng)度和固氮強(qiáng)度增加。土壤酶活性是土壤中生物化學(xué)過程的總體現(xiàn),可以綜合反映出土壤性質(zhì)和肥力水平。本試驗(yàn)結(jié)果表明:施用菌肥后土壤過氧化氫酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶活性均較CK顯著增加,增幅為10.7%~450.0%。其中純施菌肥處理土壤中,過氧化氫酶、脲酶和蛋白酶含量較CK增幅最大,分別達(dá)到33.9%、396.4%和30.1%。這是由于土壤微生態(tài)的改善以及土壤微生物功能群數(shù)量的增加促進(jìn)了土壤氮素循環(huán),進(jìn)而增強(qiáng)了土壤氮素轉(zhuǎn)化酶的活性?；?菌肥處理中土壤磷酸酶活性較CK增幅最大,達(dá)到了450.0%。添加生物菌肥增加了土壤中的活體微生物數(shù)量,大量的有益菌先入為主,抑制有害菌的增殖,保持土壤微生態(tài)平衡,增強(qiáng)土壤生物活性和生化活性;另外,土壤微生物的生長(zhǎng)、繁殖過程會(huì)促進(jìn)各種酶的分泌,從而增強(qiáng)土壤酶活性。綜上所述,施用生物菌肥可顯著改善土壤微生態(tài)環(huán)境