全 文 ：第 35 卷第 11 期
2015年 6月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.35,No.11
Jun.,2015
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS鄄 28); 山东省农业重大应用技术创新课题; 教育部长江学者和创新团队发展计划
(IRT1155)
收稿日期:2013鄄08鄄08; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄06鄄12
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: mzhiquan@ sdau.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201308082045
张国栋, 展星, 李园园, 沈向, 陈学森, 吴树敬, 毛志泉.有机物料发酵流体和堆肥对苹果连作土壤环境及平邑甜茶幼苗生物量的影响.生态学
报,2015,35(11):3663鄄3673.
Zhang G D, Zhan X, Li Y Y, Shen X, Chen X S, Wu S J, Mao Z Q.Effects of anaerobic and aerobic fermentation of organic materials on continuous
cropping soil environment and Malus hupehensis seedling biomass.Acta Ecologica Sinica,2015,35(11):3663鄄3673.
有机物料发酵流体和堆肥对苹果连作土壤环境及平邑
甜茶幼苗生物量的影响
张国栋1, 展摇 星1, 李园园2, 沈摇 向1, 陈学森1, 吴树敬1, 毛志泉1,*
1 山东农业大学园艺科学与工程学院 /作物生物学国家重点实验室, 泰安摇 271018
2 青岛明月蓝海生物科技有限公司, 青岛摇 266400
摘要:为探讨不同有机物料的发酵流体(厌氧发酵产物)和堆肥(有氧发酵产物)对苹果连作土壤环境的影响,以盆栽平邑甜茶
幼苗为试验材料,分别设置猪粪+秸秆、鸡粪+秸秆、羊粪+秸秆、猪粪+鸡粪+羊粪+秸秆 4 个不同有机物料组合并进行厌氧发酵
和有氧发酵,并将发酵产物分别施入连作土中,研究其对平邑甜茶幼苗生物量、连作土壤中微生物、土壤酶活性、土壤酚酸等的
影响。 结果表明:与有机物料堆肥相比,各有机物料发酵流体处理的平邑甜茶幼苗干重、鲜重较高,其中猪粪发酵流体处理显著
提高了幼苗干、鲜重,7月份为对照的 1.57、1.26倍,9月份为 CK的 1.55、1.86倍;两类发酵产物均增加了土壤微生物的数量,且
发酵流体处理显著增加了土壤中细菌和放线菌的数量,其中羊粪发酵流体效果最明显,分别为 CK的 2.95倍和 2.37倍,在堆肥
处理中,真菌数量显著增高;两类发酵产物也影响了土壤中酚酸总量,表现为猪粪、鸡粪发酵流体和猪粪堆肥处理含量下降,至
9月份分别下降到 CK的 0.45、0.39倍和 0.36倍。
关键词:发酵流体; 堆肥; 连作; 平邑甜茶; 微生物; 酚酸
Effects of anaerobic and aerobic fermentation of organic materials on continuous
cropping soil environment and Malus hupehensis seedling biomass
ZHANG Guodong1, ZHAN Xing1, LI Yuanyuan2, SHEN Xiang1, CHEN Xuesen1, WU Shujing1,
MAO Zhiquan1,*
1 College of Horticulture Science and Engineering,Shandong Agricultural University / State Key Laboratory of Crop Biology,Tai忆an 271018, China
2 Qingdao Bright Moon Bluesea Bio-Tech Co, LTD, Qingdao 266400, China
Abstract: In this study, pig manure+straw, chicken manure+straw, sheep manure+straw and three above manures+straw
were fermented under aerobic and anaerobic conditions, respectively. The end product of fermentation was applied to
containers filled with continuous cropping soil of apple field. The effects of fermented product on apple seedling growth in
containers, microbiology, activity of urease, invertase and phosphatases as well as phenolic acid in continuous cropping soil
contents was investigated. The results showed that the anaerobic fermented product ( fermented fluid) was applied into
replant soil significantly enhanced the dry and fresh biomass production of the seedlings compared to the aerobic fermented
product (solid compost) . Pig manure忆s fermented fluid increased plant fresh and dry weight by 1.57 and 1.26 times as
compared to the control plant in July respectively, and 1.55 and 1.86 times in September, respectively. Soil microorganism
population quantities was increased by both forms of organic matter, the fermented liquid has a stronger effect than the solid
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compost in bacterial and actinomycetal density, sheep manure忆s fermented fluid was the best, and it increased about 2.95
and 2.37 times in above two kinds of microbiology, respectively. Moreover, both fermented products significantly influenced
contents of phenolic acids, and the pig忆s fermented fluid, chicken忆s fermented fluid and pig忆s solid compost decreased the
total contents of phenolic acids by 0.45, 0.39 and 0.36 times compared to the control in September.
Key Words: fermentation fluid; compost; replant; Malus hupehensis; microorganism; phenolic acid
苹果连作障碍又称再植病,即老龄苹果树去除后,在同一块土地上继续栽植苹果树,而后茬苹果树生长受
到抑制或病害发生比较严重,导致果品产量低、质量差的现象[1]。 前人研究表明长期连作会使速效磷耗竭,
微量元素缺失,土壤肥力下降,有害物质积累,并且还影响土壤微生物数量[2]。 众多学者研究发现在产生连
作障碍的土壤中使用有机肥,可以改善根际土壤微生态环境,减轻作物的自毒作用,进而减轻连作障碍现
象[3鄄5]。 西维吉尼亚州阿巴拉契亚果树科研工作站的研究表明堆肥可以减少杂草生长,减少食草动物,增加
捕食性节肢动物,抑制真菌的生长,增加了果园生产系统的可持续性[6]。 发酵流体是在淹水条件下由厌氧微
生物作用发酵而成的一种有机肥料[7],养分全面,对于苹果的产量、品质和改良土壤理化性状都有积极作
用[8]。 堆肥和发酵流体均能减轻连作障碍的发生,但二者对连作土壤环境中主要致病因子土壤酚酸、微生物
等的研究鲜见报道。
本试验以苹果常用砧木鄄平邑甜茶为试验材料,研究了不同有机物料的发酵流体以及堆肥产物对连作土
壤环境和平邑甜茶幼苗生物量的影响,为更好地利用有机物料防治连作障碍提供理论依据。
1摇 材料与方法
1.1摇 试验材料与处理
试验于 2011—2013年在山东农业大学国家苹果工程实验中心进行。 试验材料为平邑甜茶,将其种子与
细沙混匀,于 4 益左右层积 30 d,待种子萌动露白后即可在育苗盘中播种育苗。 至幼苗长到 6 片真叶时移栽
到外径 29 cm、内径 25 cm的泥瓦盆中,盆中装满连作土壤 7.5 kg。 连作土壤采自于泰安市郊区兹窑 30 年生
苹果园,土壤类型为褐土。 连作土壤取自距树干 80 cm,深 5—40 cm的范围内,多点随机取土,混匀。
试验用的发酵流体和堆肥的制作材料为猪粪、鸡粪、羊粪、麦秆(长度约为 2—4 cm,含全氮 5.47 g / kg、全
磷 0.51 g / kg、全钾 32.52 g / kg、有机质 495.33 g / kg),两种形态有机物料质量配置比例为猪粪颐秸秆= 4颐1、鸡粪颐
秸秆= 4颐1、羊粪颐秸秆= 4颐1、猪粪颐鸡粪颐羊粪颐秸秆= 3颐3颐2颐2,共 8种有机物料。 发酵流体的制作:将直径 50 cm,
高 120 cm的白色塑料桶的三分之二埋于地下,将配好的有机物料放入桶中,注水至没过材料,用木棍搅匀,桶
口用白色地膜封住,并留有小孔,在自然条件下进行发酵。 堆肥进行常规堆制,自然条件下进行发酵。 发酵流
体和堆肥第一次在 4月 20日进行制作,6月 15日停止发酵并施入盆中,到 7月 15日进行取样;第二次在 6月
20日进行制作,8月 15日停止发酵并施入盆中,到 9 月 15 日进行取样。 两种形态有机物料的总用量根据本
实验室尹承苗[9]研究最适为土壤重量的 3%,分为 3次施用,每次使用 1 / 3(每隔 1 d施用 1次)。 每个处理 30
盆,每盆栽植 2株幼苗,期间进行正常灌溉管理。 连作土+猪粪流体设为 T1;连作土+猪粪堆肥为 T2;连作土+
鸡粪流体为 T3;连作土+鸡粪堆肥为 T4;连作土+羊粪流体为 T5;连作土+羊粪堆肥为 T6;连作土+混合流体为
T7;连作土+混合堆肥为 T8;连作土为 CK。 CK中每千克土施氮 1.2 g、磷 60 mg、钾 8.2 g,其他有机物料处理相
对 CK速效氮、速效磷、速效钾不足部分由相应化肥(尿素、磷酸二氢钾、氯化钾)补足。 3 种有机物料及发酵
流体和堆肥的养分组成见表 1、表 2。
1.2摇 测定方法
1.2.1摇 土壤酶的测定
参照关松荫的方法[10],对土壤酶进行测定。
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表 1摇 粪便养分组成
Table 1摇 Nutrition contents of manure
原材料
Raw Material
有机质
Organic Matter /
(g / kg)
铵态氮
Ammonium
Nitrogen /
(mg / kg)
硝态氮
Nitrate
Nitrogen /
(mg / kg)
速效磷
Available
Phosphorus /
(mg / kg)
速效钾
Available
Kalium /
(mg / kg)
pH值
猪粪 Pig Manure 521.43 942.51 124.64 1090.56 34293.33 8.07
鸡粪 Chicken Manure 568.42 1055.78 119.23 512.22 35653.33 8.31
羊粪 Sheep Manure 832.50 637.34 147.72 893.89 12020 8.80
表 2摇 堆肥和发酵流体养分组成
Table 2摇 Nutrition contents of Compost and Fermentative liquid
项目
Project
有机质
Organic Matter /
(g / kg)
铵态氮
Ammonium Nitrogen /
(mg / kg)
硝态氮
Nitrate Nitrogen /
(mg / kg)
速效磷
Available
Phosphorus /
(mg / kg)
速效钾
Available Kalium /
(mg / kg)
pH
PMC 440.86 425.6 123.07 42.79 42173.33 9.47
PMF 400.65 587.51 109.07 59.05 81896.30 7.41
CMC 443.10 158.06 103.71 44.75 37493.33 10.36
CMF 176.29 1111.72 124.51 41.72 41119.47 7.77
SMC 358.06 82.35 531.07 17.42 47320 8.43
SMF 288.47 223.27 115.85 22.87 27851.85 7.32
MMC 539.33 307.39 218.22 39.94 25606.67 9.14
MMF 368.60 617.23 101.29 48.51 62933.33 7.51
摇 摇 PMC:猪粪堆肥 Pig Manure Compost;PMF:猪粪流体 Pig Manure Fluid;CMC:鸡粪堆肥 Pig Manure Fluid;CMF:鸡粪流体 Chicken Manure Fluid;
SMC:羊粪堆肥 Sheep Manure Compost;SMF:羊粪流体 Sheep Manure Fluid;MMC:混合堆肥 Mix Manure Compost;MMF:混合流体 Mix Manure Fluid
脲酶活性测定摇 称取 5 g土样于 50 mL三角瓶中,加 1 mL甲苯,振荡均匀,15 min后加 10 mL 10%尿素溶
液和 20 mL PH 6.7柠檬酸盐缓冲溶液,摇匀后在 37 益恒温箱培养 24 h。 培养结束后过滤,取 1 mL滤液加入
50 mL容量瓶中,再加 4 mL苯酚钠溶液和 3 mL次氯酸钠溶液,随加随摇匀。 显色 20 min,定容。 1 h 内在分
光光度计与 578 nm波长处比色。 (靛酚的蓝色在 1 h内保持稳定)。 脲酶活性以样品所得的吸光值减去对照
样品吸光值之差,根据标准曲线求出氨态氮含量。 以 24 h后 1 g土壤中氨态氮含量表示脲酶活性。
中性磷酸酶活性测定摇 称 5 g 土样置于 200 mL 三角瓶中,加 2.5 mL 甲苯,轻摇 15 min 后,加入 20 mL
0郾 5%磷酸苯二钠,摇匀后放入恒温箱,37 益下培养 24 h。 然后在培养液加入 100 mL 0.3%硫酸铝溶液并过
滤。 吸取 3 mL滤液于 50 mL容量瓶中,每瓶加入 5 mL缓冲液和 4滴氯代二溴对苯醌亚胺试剂,显色后稀释
至刻度,30 min后比色测定。 用硼酸缓冲液时,呈现蓝色,于分光光度计上 660 nm处比色。 标准曲线绘制:取
1,3,5,7,9,11,13 mL酚工作液并显色定容,待颜色稳定后,比色绘制标准曲线。 磷酸酶活性以每克土壤的酚
毫克数表示。
蔗糖酶活性测定摇 称 5 g风干土,置于 50 mL的三角瓶中,注入 10 mL 1%淀粉溶液,再加 10 mL pH5.6磷
酸盐缓冲溶液和 5滴甲苯。 摇匀放入恒温箱,在 37 益下培养 24 h。 培养结束后,将悬液迅速过滤。 取滤液 1
mL,注入 50 mL容量瓶中,加 2 mL 3,5鄄二硝基水杨酸溶液,并在沸腾的水浴锅中加热 5 min,随即将容量瓶移
至自来水流下冷却。 定容后在分光光度计上于波长 508 nm处进行比色。 用葡萄糖溶液作标准曲线。 以 24 h
后 1 g土壤中产生葡萄糖的质量(mg)表示蔗糖酶活性。
1.2.2摇 土壤微生物的测定
微生物的测定采用平板稀释培养计数法[11]
土壤处理:取 10 g新鲜过筛土壤加到盛有 90 mL无菌水的锥形瓶种,封口并将其放在摇床震荡 10 min,
待土壤分散开混合均匀后,静止 20—30 s,即为 10-1稀释液,用移液枪吸取 1 mL 10-1稀释液至盛有 9 mL无菌
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水的试管中,震荡摇匀,即为 10-2稀释液,依次类推,每次更换枪头连续稀释,则制成 10-3、10-4、10-5等一系列
的土壤稀释液。
细菌的培养采用牛肉膏蛋白胨培养基,真菌的培养采用马丁氏培养基,放线菌的培养采用改良高氏 1 号
培养基。
1.2.3摇 土壤有机质的测定
有机质的测定采用重铬酸钾容量法-稀释热法[12]
准确称取 0.5 g土壤样品于 500 mL的三角瓶中,加入 1 mol / L(1 / 6K2Cr2O7) 溶液 10 mL,转动瓶子混合均
匀,然后加浓 H2SO420 mL 并缓缓转动 1 min,以保证试剂与土壤充分作用,放置约 30 min,加水稀释至 250
mL,加 3—4滴邻啡罗啉指示剂,0.5 mol / L FeSO4标准溶液滴定至近终点溶液颜色由绿变成暗绿色,直至生成
砖红色为止。 用同样的方法做空白测定(即不加土样)。
1.2.4摇 土壤中酚酸类物质的测定
准确称取过 12目筛的风干土样 100 g样品,加入适量的硅藻土,于烧杯中混匀。 在 100 mL 萃取池底部
垫上 1片纤维素膜,将混匀的样品装入萃取池中,按优化好的 ASE条件萃取:提取溶剂为甲醇和无水乙醇,提
取温度为 120 益,提取 2次,加热 5 min,静态提取时间为 5 min,吹扫体积为 60%,吹扫 90 s。 萃取完成后,34
益减压浓缩近干,加入 1 mL甲醇复溶,过 0.22 滋m有机相滤膜,待 HPLC分析。
色谱条件:色谱柱为 Acclaim 120 C18(3 滋m,150 mm伊3 mm),柱温 30 益。 流动相: A为乙腈, B为水(乙
酸调 pH值至 2.6),流速 0.5 mL / min;进样方式及进样体积:自动进样,5 滋L;检测波长 280 nm。
1.3摇 数据分析
试验数据采用 Microsoft Excel 2003进行计算和作图,通过 SPSS 19.0 软件进行 Duncan显著性检测。
2摇 结果与分析
2.1摇 发酵流体和堆肥对连作土平邑甜茶幼苗干鲜重的影响
由图 1 可知,连作土壤施用发酵流体和堆肥初期,流体处理干重与 CK 相比具有显著性差异。 流体与堆
肥相比,猪粪的两种处理间有显著性差异。 在 7月份,表现为:各流体处理高于其堆肥处理且都高于 CK。 在
9月份,表现为:各流体处理高于其堆肥和 CK,堆肥处理与 CK间无显著性差异。 随着时间的推移,平邑甜茶
幼苗的干重增加。 分析结果表明,与堆肥处理相比,发酵流体处理对于增加平邑甜茶的干重效果更明显,以
T1的干重增加效果显著,分别为 CK的 1.57倍和 1.55倍。
由图 1 可知,连作土壤施用发酵流体和堆肥初期,流体处理鲜重与 CK 相比具有显著性差异。 流体与堆
肥相比较,猪粪的两种处理间有显著性差异。 在 7月份表现为:各流体处理高于其堆肥处理且都高于 CK。 在
9月份,表现为:各流体处理高于其堆肥处理且都高于 CK。 随着时间的推移,各处理间的鲜重差异性显著。
分析结果表明:与堆肥处理相比,发酵流体处理对于增加平邑甜茶的鲜重效果更明显,以 T1 的鲜重增加效果
显著,分别为 CK的 1.26倍和 1.86倍。
2.2摇 发酵流体和堆肥对连作条件下土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶的影响
图 2可以看出,在 7月份除 T5、T6处理脲酶活性与 CK 无显著性差异外,其余处理均高于 CK;流体与堆
肥处理相比,T4>T3、T7>T8,猪粪和羊粪的两种处理间无差异性,鸡粪和混合的两种形态处理间差异性显著,
鸡粪堆肥处理最高,为 CK的 2.94 倍。 在 9 月份,除 T6 处理外,其他处理脲酶活性均高于 CK,流体与堆肥处
理相比除 T3
体处理的连作土壤脲酶活性要高于其堆肥处理。
如图 3 可以看出,在 7月份,各处理土壤磷酸酶活性均显著高于 CK,各发酵流体和堆肥处理间无显著性
差异。 9月份,T1、T3的土壤磷酸酶活性与 CK相比具有显著性差异,不同发酵产物相比较,T1>T2,T3>T4,且
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图 1摇 发酵流体和堆肥对平邑甜茶干鲜重的影响
Fig.1摇 Effect of Fermentative liquid and Compost on dry and fresh weight of Seedling of Malus hupehensis Rehd. under replant
图中的不同字母表示经多重比较检验在 琢= 0.05水平上达到显著性水平
图 2摇 发酵流体和堆肥对连作土壤脲酶活性的影响
Fig.2摇 Effect of Fermentative liquid and Compost on urease activity of the soil under replant
猪粪和鸡粪的两种处理间差异显著,猪粪流体处理最高,为 CK的 3.52倍,鸡粪流体次之,为 CK的 2.06倍。
如图 4可以看出,在 7月份,除 T4外其他处理连作土壤蔗糖酶活性均低于 CK,发酵流体和堆肥两种处理
相比,除 T7>T8外,其他发酵流体处理酶活性均低于其堆肥处理,鸡粪的两种形态处理间差异性显著,鸡粪堆
肥处理土壤蔗糖酶活性最高为 CK的 1.05倍。 在 9月份,除 T2、T7 外,其他处理均低于 CK,两种有机物料处
理相比较除 T1
2.3摇 发酵流体和堆肥对连作土壤微生物数量的影响
如图 5所示,在 7月份各处理细菌数量均高于对照,发酵流体处理与堆肥处理相比较,各流体处理的土壤
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图 3摇 发酵流体和堆肥对连作土壤磷酸酶活性的影响
Fig.3摇 Effect of Fermentative liquid and Compost on phosphatase activity of the soil under replant
图 4摇 发酵流体和堆肥对连作土壤蔗糖酶活性的影响
Fig.4摇 Effect of Fermentative liquid and Compost on invertase activity of the soil under replant
细菌数量高于相应的堆肥处理,混合发酵流体处理土壤细菌数量最高为 CK 的 1.75 倍。 在 9 月份,除 T6 和
T8处理的土壤细菌数量与 CK无显著性差异外,其他处理均高于对照,发酵流体处理与其堆肥相比较,流体
处理的土壤细菌数量高于相应的堆肥处理,羊粪发酵流体处理土壤细菌数量最高为 CK的 2.95倍。
如图 6所示,在 7月份,各处理土壤真菌数量均高于对照,发酵流体处理与其堆肥处理相比较,猪粪和鸡
粪的流体处理的土壤真菌数量高于其相应堆肥处理,而羊粪和混合处理的结果正好相反,羊粪堆肥处理土壤
真菌数量最高为 CK的 2.23倍,到了 9月份,除混合处理外,猪粪、鸡粪和羊粪 3 种流体处理的土壤真菌数量
均低于其相应的堆肥处理,混合流体处理土壤真菌数量最高为 CK的 2.11倍。
如图 7所示,在 7月份各处理放线菌数量均高于对照,发酵流体处理与其堆肥处理相比较,流体处理的土
壤放线菌数量均高于其相对应的堆肥处理,混合发酵流体处理土壤放线菌数量最高为 CK的 1.73倍。 在 9月
份,除猪粪处理外,鸡粪、羊粪和混合 3种流体处理的土壤放线菌数量均高于其相应的堆肥处理,羊粪发酵流
体处理土壤放线菌数量最高为 CK的 2.37倍。
2.4摇 发酵流体和堆肥对连作条件下土壤有机质的影响
如图 8所示,在 7月份,T5处理土壤有机质含量低于 CK,其他各处理高于 CK,发酵流体和堆肥相比较,
T3
分别为 T1 增加量 1.01 g / kg>T2 增加量 0.21 g / kg,T5 增加量 2.42 g / kg>T6 增加量 0.40 g / kg,T7 增加量
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图 5摇 发酵流体和堆肥对连作土壤细菌的影响
Fig.5摇 Effect of Fermentative liquid and Compost on bacteria of the soil under replant
图 6摇 发酵流体和堆肥对连作土壤真菌的影响
Fig.6摇 Effect of Fermentative liquid and Compost on fungi of the soil under replant
图 7摇 发酵流体和堆肥对连作土壤放线菌的影响
Fig.7摇 Effect of Fermentative liquid and Compost on Actinobacteria of the soil under replant
1.01 g / kg>T8增加量 0.20 g / kg。
2.5摇 发酵流体和堆肥对连作条件下土壤对土壤酚酸含量的影响
如表 3中,测定不同有机物料的发酵流体和堆肥处理的土壤中对羟基苯甲酸、丁香酸、香草醛、香豆酸、阿
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图 8摇 发酵流体和堆肥对连作土壤有机质含量的影响
Fig.8摇 Effect of Fermentative liquid and Compost on replant soil organic content
魏酸、苯甲酸、根皮苷、肉桂酸、柚皮素、根皮素 10 种酚酸类物质的含量,7 月份和 9 月份相比较,酚酸种类数
量增加,猪粪流体、猪粪堆肥和鸡粪发酵流体处理酚酸总含量降低,下降比例分别为 43. 66%、55. 84%和
46.40%,鸡粪堆肥、羊粪和混合处理酚酸总含量有所升高。 对 7 月份和 9 月份的各种酚酸类物质进行比较后
发现,对羟基苯甲酸在 T5、T8和 CK3 个处理中有所升高,其他处理都降低;丁香酸在 T1、T4、T7 和 CK 4 个处
理中升高,其他处理均降低;香草醛在 T1、T5、T7和 CK 4个处理中升高,其他处理均降低;香豆酸在 T3、T5 和
CK 3个处理中升高,其他处理均降低;阿魏酸在 T5、T7和 CK 3个处理中升高,其他处理均降低;苯甲酸在 T5
和 CK处理中升高,其他处理均降低;根皮苷在 T2处理中降低,其他处理中均有所升高;肉桂酸在 T2 和 T3 处
理中含量降低,其他处理中均升高;柚皮素在 T2、T5、T6、T8和 CK 5个处理中含量均升高,在其他处理中均降
低;根皮素在 T2和 T4两个处理中含量均降低,在其他处理中含量均升高。 发酵流体和堆肥相比猪粪和鸡粪
的发酵流体处理的土壤酚酸含量比堆肥处理低,而羊粪和混合的发酵流体处理的土壤酚酸含量比堆肥要高。
由上图可知,CK处理中所有酚酸类物质均有所升高,而在发酵流体和堆肥的处理中不用处理对酚酸酸类物
质含量影响不同。
3摇 讨论
已有研究表明,发酵流体和堆肥可以增加作物对养分的吸收,促进作物的生长。 施用有机物料发酵流体
可使植物产量增加[13]。 本实验在施用发酵流体和堆肥后,平邑甜茶幼苗生物量均呈现增长趋势,其中猪粪流
体处理效果最明显。
土壤有机质和土壤酶活性是表征土壤质量和土壤肥力的两个重要指标,其中土壤有机质又是评价土壤质
量动态变化的重要指标[14]。 从本实验的结果看,连作土壤中施入不同有机物料的发酵流体和堆肥后,土壤有
机质含量均升高,有研究表明许多土壤酶活性与土壤有机质含量存在一定的正相关关系,可用来预测某些营
养物质的转化情况以及土壤肥力的演变趋势[15]。 脲酶是土壤中最活跃的水解酶类之一,能水解施入土壤中
的尿素,释放出供作物利用的铵离子,脲酶的活性与土壤中有机物质含量、氮的供给与利用情况、土壤微生物
量和其它养分含量相关[16鄄17]。 本试验中脲酶活性升高,其原因可能是土壤中有机质为微生物的生长提供更
易利用的碳源、氮源等营养物质,促进了微生物的生长,增加了某些土壤微生物的群体数量[18],而微生物数量
的增加及其生长速率的增大可有效地促进脲酶的活性,这是因为微生物细胞的增殖和裂解可释放出脲酶,增
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1763摇 11期 摇 摇 摇 张国栋摇 等:有机物料发酵流体和堆肥对苹果连作土壤环境及平邑甜茶幼苗生物量的影响 摇
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加土壤中脲酶的含量,这也是土壤脲酶的主要来源[10]。 并且土壤中有机质是脲酶的重要载体,它们能为脲酶
发挥作用提供场所[17]。 刘建玲[19]等研究表明,土壤磷酸酶活性同土壤有机质含量呈极显著正相关,可以表
征土壤的磷素营养状况,本试验中磷酸酶结果与其基本一致。 土壤蔗糖酶是与土壤中有机碳转化有关的酶类
之一,其活性大小可以间接地表征土壤中有机碳的转化情况[20]。 隋跃宇[21]等研究表明,土壤有机质含量越
高,可以维持土壤蔗糖酶保持较高的酶活性水平,本试验结果中从 7月到 9月各处理有机质含量增加,土壤蔗
糖酶活性提高。
土壤微生物在土壤的物质转化和能流中起着重要作用。 它参与土壤中有机物质的分解和腐殖质的形成、
分解过程,养分转化和循环以及各生化过程[22]。 有机肥的施入不仅改善了土壤的理化性质同时也为也为微
生物的生长提供了良好的环境条件和能源[23]。 从本实验结果可以看出,在施入两种形态的有机物料后,连作
土壤中的微生物数量发生很大的变化,土壤中的细菌、真菌和放线菌数量增加,随着时间的推移各处理间的差
异也越加明显,细菌 /真菌比值的增加,有利于调高土壤肥力[24],从本试验的细菌 /真菌比值中可以看出从 7
月份到 9月份的发酵流体各处理的结果要大于堆肥的各处理结果,土壤微生物菌群结构也逐渐从“真菌型冶
向“细菌型冶转化,7月份羊粪发酵流体处理土壤的细菌 /真菌比值最高为 4.49,9 月份鸡粪发酵流体处理土壤
的细菌 /真菌比值最高为 2.61。 从试验结果中可以看出发酵流体对土壤微生物的影响比堆肥明显,原因可能
是在温度相同的情况下,发酵流体处理提供了比较湿润的环境更有利于微生物的繁殖。
酚酸化合物通过植物残体分解、 根系分泌等途径进入土壤,可直接影响作物根系细胞膜的特性,或者通
过改变土壤微生物类群等,进而对作物生育和代谢产生抑制作用,是使作物产生连作障碍的重要因素之
一[25鄄28]。 有些研究表明,林木连栽、作物连作都会使土壤中的酚类物质逐年增加[29],酚类物质的积累在导致
连栽林木和连作作物减产方面起到一定的作用[30]。 马云华等[31]发现,伴随连作年限的增加,日光温室黄瓜
连作土壤中酚酸类物质(对羟基苯甲酸、阿魏酸、苯甲酸)明显积累,连作 5—9a 的土壤酚酸类物质含量显著
高于连作 1—3a的土壤。 而添加有机物料后,可能由于其中携带大量微生物的作用,改善了土壤中的微生物
群落结构,进而影响了连作植物的根系分泌物,降低了与连作障碍中自毒物质酚酸的含量[32鄄33]。 土壤微生物
是土壤有机物转化的执行者,对调节化感物质的化感效应具有关键性的作用[34],其中土壤酚酸类物质的分解
消除主要就是依赖土壤中异养微生物的大量繁殖,而异养微生物的增殖又依赖于土壤碳源和能源的供应,能
源和碳源不足将导致微生物初生代谢过程转化为次生代谢,加剧酚酸物质的积累[35];另外由于土壤微生物对
不同酚酸的分解利用程度不相同,有些酚酸物质在单一微生物作用下就可以分解,而另一些酚酸类物质则需
要多种微生物的共同作用才能分解[36]。 不同的土壤环境具有不同区系的微生物,一些细菌以酚酸类物质作
为专一性能源物质进行自身繁殖[37],本试验中发酵流体和堆肥两种有机物料处理的连作土壤中微生物数量
明显升高,酚酸总量从表 3中可以看出猪粪和鸡粪的处理明显降低,而羊粪和混合处理却升高,可能与羊平时
以植物为食物有关系。 通过酚酸类各物质的含量变化中可以看出,CK 处理中各酚酸类物质含量均升高,而
其他处理中各酚酸类物质含量变化升降不一,可能是由于各处理的土壤中微生物区系不同所造成的,微生物
对酚酸类物质的特性降解还有待进一步的研究。
4摇 结论
发酵流体和堆肥的施入均增加了平邑甜茶幼苗的生物量,提高了土壤酶活性,增加了土壤微生物数量,提
高了细菌和真菌的比值,使土壤微生物菌落结构向 “细菌型冶转化。 从整体效果来看,发酵流体处理比堆肥明
显,其中猪粪发酵流体比其他 3种流体效果明显。 对于土壤酚酸含量的影响,各处理都不同程度地降低了土
壤中酚酸类物质的含量。
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