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The effect of compound bio-fertilizers on soil physical and chemical properties and soil enzyme activity in Leymus chinensis steppe

复合微生物肥料对羊草草原土壤理化性质及酶活性的影响



全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2015422 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
权国玲,谢开云,仝宗永,李向林,万里强,毕舒贻,万修福.复合微生物肥料对羊草草原土壤理化性质及酶活性的影响.草业学报,2016,25(2):27
36.
QUANGuoLing,XIEKaiYun,TONGZongYong,LIXiangLin,WANLiQiang,BIShuYi,WANXiuFu.Theeffectofcompoundbiofertiliz
ersonsoilphysicalandchemicalpropertiesandsoilenzymeactivityin犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊steppe.ActaPrataculturaeSinica,2016,25(2):2736.
复合微生物肥料对羊草草原土壤理化
性质及酶活性的影响
权国玲1,2,谢开云1,仝宗永1,李向林1,2,万里强1,毕舒贻1,万修福1
(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京100193;2.兰州大学草地农业科技学院,草地农业生态系统国家重点实验室,甘肃 兰州730020)
摘要:为了使微生物肥料达到更好的效果,便出现了集无机化学肥料、有机肥料以及微生物肥料综合效果的新型肥
料-复合微生物肥料。本文选择腐殖酸、糖蜜发酵、海藻酸等3种复合微生物肥料,设置对照、3种复合微生物肥料
单施及混合施入5种处理,分别用CK、F、T、H、A表示,研究其在改善羊草草原土壤肥力中的作用。结果显示:1)
表层土壤全磷在T和A处理较CK降低显著;土壤有机质在F处理变化不显著外,在其余3种处理均较CK增加
显著,且A处理较F和T处理增加显著;其余土壤理化性质在各处理均无显著变化。2)土壤酶活性却对复合微生
物肥料有显著性的变化:0~10cm土层中,与对照相比,过氧化氢酶活性除在F处理变化不显著外,其余处理均显
著降低;磷酸酶活性除在 H处理变化不显著外,其余处理均显著增加;脲酶活性在F和T处理降低显著;而蔗糖酶
活性在各处理均变化不显著。10~20cm土层中,与对照相比,过氧化氢酶活性在F处理显著增加,而其他3个处
理均显著降低;蔗糖酶活性除在A处理变化不明显外,其余3个处理均降低显著;脲酶活性只在F处理显著降低;
磷酸酶活性在各处理均无显著性变化。3)表土层的过氧化氢酶活性与土壤pH呈显著正相关,脲酶与全氮呈显著
负相关,磷酸酶与全磷呈显著负相关,下层土壤的蔗糖酶活性与有机质呈显著正相关,与土壤含水量呈显著负相
关,且土壤酶活性随土壤剖面深度增加而降低。总的来看,微生物肥料在天然草地中的施用还需进行改良实验。
关键词:羊草草原;复合微生物肥料;土壤肥力;土壤酶  
犜犺犲犲犳犳犲犮狋狅犳犮狅犿狆狅狌狀犱犫犻狅犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉狊狅狀狊狅犻犾狆犺狔狊犻犮犪犾犪狀犱犮犺犲犿犻犮犪犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊犪狀犱
狊狅犻犾犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋狔犻狀犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊狊狋犲狆狆犲
QUANGuoLing1,2,XIEKaiYun1,TONGZongYong1,LIXiangLin1,2,WANLiQiang1,BIShuYi1,
WANXiuFu1
1.犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犃狀犻犿犪犾犛犮犻犲狀犮犲狊,犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犲犛犮犻犲狀犮犲狊,犅犲犻犼犻狀犵100193,犆犺犻狀犪;2.犜犺犲犛狋犪狋犲犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔
狅犳犌狉犪狊狊犾犪狀犱犃犵狉狅犲犮狅狊狔狊狋犲犿狊,犆狅犾犾犲犵犲狅犳犘犪狊狋狅狉犪犾犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犲犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔,犔犪狀狕犺狅狌犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犔犪狀狕犺狅狌730020,
犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:Compoundbiofertilizershaverecentlybeendevelopedtoimprovetheperformanceofbiofertilizers.
Thesecompoundsareamixofinorganicchemical,organicandbiofertilizers.Inthisstudy,weinvestigatedthe
effecton犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊steppesoilfertilityofthreekindsofcompoundbiofertilizer:humicacid,molasses
第25卷 第2期
Vol.25,No.2
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA   
27-36
2016年2月
收稿日期:20150908;改回日期:20151013
基金项目:公益性行业(农业)科研专项经费项目(201303060)和国家牧草产业技术体系(CARS35)资助。
作者简介:权国玲(1991),女,青海互助人,在读硕士。Email:ling107209@163.com
通信作者Correspondingauthor.Email:lxl@caas.cn
fermentationandalginicacid.Wealsomeasuredtheeffectsofamixedapplicationofthesethreecompounds.
Resultsshowedthatcomparedtothecontroltherewasasignificantreductionintotalphosphorusinsurface
soilsunderthemolassesfermentationandthreecompoundmixtreatments.Soilorganicmatterincreasedsignif
icantly,withtheseincreasesbeinghigherforthethreecompoundmixthanforthehumicacidandmolassesfer
mentationtreatments.Theothersoilphysicalandchemicalpropertiesmeasuredshowednosignificantchange
undereachtreatment.Soilenzymeactivitiesweresignificantlyaffected.Comparedwiththecontrol,hydrogen
peroxideenzymeactivityinthe0-10cmsoillayerwassignificantlyreducedinaltreatmentsexceptforthehu
micacidcompound.Phosphataseactivityincreasedsignificantlyinalcasesexceptforthealginicacidtreat
ment.Ureaseactivitywasreducedsignificantlyinthehumicacidandmolassesfermentationtreatments.In
vertaseactivitydidnotchangesignificantly.In10-20cmsoillayer,hydrogenperoxideenzymeactivityin
creasedsignificantlyinthehumicacidtreatmentwhileitsignificantlyreducedundertheothertreatments.In
vertaseactivitydidnotchangewiththethreecompoundmixbutreducedsignificantlyundertheremainingthree
treatments.Ureaseactivitydecreasedonlywithhumicacidtreatment,whilephosphataseactivitydidnotsig
nificantlychangeinanyofthetreatments.HydrogenperoxideenzymeactivityandsoilpHweresignificantly
positivelycorrelated,whileureaseandtotalnitrogenweresignificantlynegativelycorrelated.Phosphataseand
totalphosphorushadasignificantnegativecorrelationintopsoil.Invertaseactivitywassignificantlypositively
correlatedwithorganicmatter,andwassignificantlynegativelycorrelatedwithsoilmoisturecontentinthe
lowersoils.Ingeneral,soilenzymeactivitydecreasedwithincreasingdepthofsoilprofile.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊;compound;soilfertilizer;soilenzyme
近年来,随着现代农业技术的发展与应用,化肥使用量及使用规模逐年增加,但平均利用率不到30%[1],而
且还造成土壤品质下降、生态环境恶化、土地富营养化、重金属污染[13],生态平衡破坏,经济效益降低[4]等问题。
微生物肥料的开发和应用满足了人们对生态农业和绿色食品生产发展的要求,其不仅可以改善土壤品质,提供安
全食品,保证人畜健康、改善生态环境[47],而且可以刺激作物生长,提高产量,减轻病害[8],促进农业可持续发
展[911]。故该类研究得到国内外研究学者的高度重视,并在农业生产中得到广泛应用,至今还没有文献报道其在
改善天然草地土壤中的作用。
有研究表明,微生物肥料在农业生产中的增产效果一般在5%~20%[12],且可提高温室草莓(犉狉犪犵犪狉犻犪
犪狀犪狀犪狊狊犪)单株产量最高达0.52kg/株[4],并有效增加温室豇豆(犞犻犵狀犪狌狀犵狌犻犮狌犾犪狋犪)地上生物量[13]。但也有研
究证明,虽然单一施用微生物肥料可改善棉田土壤生态环境,提高土壤肥力,增加土壤速效磷、碱解氮和速效钾含
量,但微生物肥料与有机肥混施效果更好[14]。早期也有学者认为应在加施有机肥或化肥的同时施微生物肥
料[8]。如此,便出现了复合微生物肥料。
复合微生物肥料是采用高新合成技术将有益微生物、有机物质及无机营养元素复合而成的一种可以体现无
机化学肥料、有机肥料以及微生物肥料的综合效果新型肥料[15]。有大量研究证明,施用复合微生物肥可显著提
高棉花(犌狅狊狊狔狆犻狌犿犺犻狉狊狌狋狌犿)产量及经济效益[16],并使水稻(犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪)产量与当地的平均施肥水平相比提
高50.1kg,增幅8.4%[17],也可使蔬菜增产9.2%~39.6%,降低蔬菜发病率5.6%~9.5%[15]。
鉴于这个背景,在内蒙古半干旱羊草(犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊)草原中施入不同的混合微生物肥料,测定施入后土
壤酶活性及土壤理化性质含量的变化,旨在研究施入不同混合微生物肥料对羊草草原土壤品质的改善情况,为未
来微生物肥料在天然草地土壤中的拓展研究工作开辟道路。
82 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.2
1 材料与方法
1.1 研究区域概况
试验区位于河北省张家口市北部坝上高原塞北管理区(原沽源牧场),国家草地生态系统野外观测站(塞北),
地处内蒙古锡林郭勒草原南缘,河北省沽源县北部,E115°39′51″,N41°45′52″。海拔1400m,年均温1.4℃,年
均降水量297mm(主要集中在7-9月),年蒸发量1785mm,土壤以栗钙土、草甸土为主,pH值7.0~8.5,土壤
有机质含量2.5% 左右。地带性植被主要有:羊草为建群种,占有绝对优势,同时伴有糙隐子草(犆犾犲犻狊狋狅犵犲狀犲狊
狊狇狌犪狉狉狅狊犪)、扁蓿豆 (犔犲犾犻狊狊犻狋狌狊狉狌狋犺犲狀犻犮狌狊)、克氏针茅(犛狋犻狆犪犽狉狔犾狅狏犻犻)、华北岩黄茂(犎犲犱狔狊犪狉狌犿犵犿犲犾犻狀犻犻)等优
良牧草,还有菊叶委陵菜(犘狅狋犲狀狋犻犾犾犪狋犪狀犪犮犲狋犻犳狅犾犻犪)、南牡篙(犚狋犲犿犻狊犻犪犳狉犻犵犻犱犪)、蕊瓣唐松草(犜犺犪犾犻犮狋狉狌犿狆犲狋犪
犾狅犻犱犲狌犿)、柴胡(犅狌狆犾犲狌狉狌犿犮犺犻狀犲狀狊犻狊)、防风(犛犪狆狅狊犺狀犻犽狅狏犻犪犱犻狏犪狉犻犮犪狋犪)、二裂委陵菜(犘狅狋犲狀狋犻犾犾犪犫犻犳狌狉犮犪)、山韭
(犃犾犾犻狌犿狊犲狀犲狊犮犲狀狊)、细叶韭(犃犾犾犻狌犿狋犲狀狌犻狊狊犻犿狌犿)、阿尔泰狗娃花(犎犲狋犲狉狅狆犪狆狆狌狊犪犾狋犪犻犮狌狊)、蒙古篙(犃狉狋犲犿犻狊犻犪
犲狉犻狅狆狅犱犪)、西伯利亚寥(犘狅犾狔犵狅狀狌犿犵犾犪狌犮狌犿)等多种杂类草。
1.2 实验设计与样品采集
2014年5月初在试验区域内选择地势平坦,土壤和植被类型基本一致的地段作为样地。实验采用随机区组
设计,设置对照(CK)、单施腐殖酸复合微生物肥料(F)、糖蜜发酵复合微生物肥料(T)、海藻酸复合微生物肥料
(H)和3种复合微生物肥料混合施入(A)等5个处理(表1),微生物肥料的施入采用表施。每个处理重复3次,
共15个实验小区,小区面积15m2(3m×5m)。于2014年7月末进行土样取样。在每个样方中随机选取3个
点,用直径3.5cm的土钻分0~10cm、10~20cm和20~30cm取样,去除根系和石块等杂物后带回实验室。
一部分土样4℃冰箱中保存,用于土壤酶活性的测定;另一部分土样风干后用于土壤理化性质的测定。
表1 实验设计
犜犪犫犾犲1 犜犺犲犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋犱犲狊犻犵狀
编号
Code
处理
Treatments
生产公司
Productioncompany
有效活菌数
Livingbacteriacount
施肥标准Fertilizer
applicationnorm
CK 对照Control - - 0
F 腐殖酸 Humicacid 青岛明月海藻集团生产的“五菌天王”。
Qingdaobrightmoonseaweedcompanyproduc
tionof“fivebacteriapop”.
有效活菌数≥0.2亿/g。
Effectivenumberoflivingbacte
riumis≥0.02bilion/g.
75g/m2
T 糖蜜发酵
Molassesfermentation
辽宁三色微谷有限公司生产的“三色原菌剂”。
Liaoningtrichromaticvaleyco.,LTDproduction
of“threecolortheoriginalbacteriumagent”.
有效活菌数为20亿/mL。
Effectivenumberoflivingbacte
riumis2bilion/mL.
6mL/m2
H 海藻酸Alginicacid 福建诏安绿洲生化有限公司生产的“绿乌龙”。
FujianZhaoAnoasisbiochemicalco.,LTDpro
ductionof“greengoal”.
有效活菌数≥0.2亿/g。
Effectivenumberoflivingbacte
riumis≥0.02bilion/g.
75g/m2
A 腐殖酸+糖蜜发酵+海藻酸
Humicacid+molasses
fermentation+alginicacid
综上三者。Comprehensivetheabovethree. - 75g/m2+
6mL/m2+
75g/m2
1.3 测定及分析方法
1.3.1 土壤理化性质的测定  土壤全氮采用凯氏定氮法(Kjeltec1026,瑞典FOSSTecator公司),土壤全磷
采用酸溶-钼锑抗比色法,速效磷采用0.05mol/LNaHCO3-钼锑抗比色法,土壤全钾采用氢氧化钠熔融法,土
壤速效钾采用NH4OAc浸提法,土壤有机质的测定采用重铬酸钾容量法,土壤pH 值以水为浸提液,用酸度计测
定,土壤含水量以称重法测定[18]。
92第25卷第2期 草业学报2016年
1.3.2 土壤酶的测定  土壤脲酶活性采用苯酚—次氯酸钠比色法,以37℃培养24h后1g土壤中生成的
NH3N的质量(mg)来表示;蔗糖酶活性用3,5-二硝基水杨酸比色法,以1g土壤在37℃培养24h内释放的
葡萄糖mg数表示;磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法,以24h后1g土壤中酚的mg数表示[19]。过氧化氢酶活
性采用0.3%的H2O2 比色法,用20min内1g土壤分解的过氧化氢的mg数表示[20]。
1.4 数据分析
所有实验数据均用MicrosoftExcel2010和SAS9.1软件进行整理和分析。采用方差分析(OnewayANO
VA)比较不同处理间的差异显著性,用简单相关分析评价各因子间的相关关系,显著性水平设为犘<0.05。利用
Graphpadprism6软件作图。
2 结果与分析
2.1 施入微生物肥料对土壤理化性质的影响
施微生物肥料对各土层土壤理化性质的影响均不显著(表2)。0~10cm土层中,与对照相比,全磷在单施糖
蜜发酵复合微生物肥(T)和各复合肥混合施入(A)处理均降低显著(犘<0.05),有机质除在单施腐殖酸复合微生
物肥料(F)处理变化不显著外,其余3种处理均较对照增加显著(犘<0.05),且混合施入(A)处理较单施腐殖酸
复合微生物肥料(F)处理和单施糖蜜发酵复合微生物肥(T)处理增加显著(犘<0.05)。10~20cm和20~30cm
土层中,所有理化性质在各处理组间变化均不显著(犘>0.05)。
表2 不同处理对土壤理化性质的影响 (犿犲犪狀±犛犇)
犜犪犫犾犲2 犜犺犲犲犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋狊狅狀狊狅犻犾狆犺狔狊犻犮犪犾犪狀犱犮犺犲犿犻犮犪犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊(犿犲犪狀±犛犇)
土层
Soillayer
(cm)
处理
Treatments
pH 含水量
Soilwatercontent
(%)
全氮
TotalN
(g/kg)
全钾
TotalK
(g/kg)
全磷
TotalP
(g/kg)
速效磷
AvailableP
(mg/kg)
速效钾
AvailableK
(mg/kg)
有机质
Soilorganic
matter(%)
0~10 CK 8.56±0.04a 8.74±0.45a 0.24±0.02a 1.52±0.12a 5.51±0.21a 3.99±0.53a 410.76±72.89a 1.34±0.23c
F 8.37±0.13a 9.21±0.99a 0.27±0.08a 1.52±0.03a 5.43±0.40ab3.80±0.91a 407.73±60.15a 1.44±0.09c
T 8.46±0.04a 8.59±0.84a 0.25±0.07a 1.58±0.04a 4.50±0.67bc3.50±1.09a 436.34±14.80a 2.00±0.17b
H 8.37±0.05a 8.99±0.72a 0.27±0.03a 1.59±0.01a 5.22±0.44ab3.63±1.07a 366.24±9.55a 2.25±0.25ab
A 8.29±0.06a 8.51±0.67a 0.30±0.02a 1.57±0.06a 3.68±0.73c 2.57±1.41a 353.71±66.01a 2.53±0.10a
10~20 CK 8.80±0.20a 9.78±0.83a 0.22±0.09a 1.53±0.13a 4.07±1.62a 3.83±0.10a 277.81±47.98a 2.61±0.54a
F 8.70±0.25a10.06±0.13a 0.26±0.04a 1.53±0.08a 5.12±0.89a 4.29±0.20a 202.66±48.96a 2.79±1.13a
T 8.68±0.15a 9.35±0.69a 0.22±0.06a 1.44±0.10a 4.59±1.57a 4.77±0.62a 236.44±81.77a 2.47±0.39a
H 8.69±0.15a 9.35±0.66a 0.25±0.07a 1.60±0.05a 4.31±0.97a 5.43±0.66a 283.88±81.16a 2.78±1.37a
A 8.63±0.09a 9.55±0.52a 0.26±0.06a 1.53±0.04a 4.23±0.63a 5.51±1.27a 189.76±59.75a 2.45±0.83a
20~30 CK 9.19±0.31a10.04±0.17a 0.18±0.13a 1.53±0.09a 3.99±1.04a 7.50±2.37a 165.47±34.43a 1.50±1.26a
F 9.15±0.12a 9.96±0.07a 0.18±0.01a 1.54±0.08a 3.80±1.37a 6.76±1.00a 127.52±13.85a 1.71±0.50a
T 9.08±0.14a10.05±0.08a 0.24±0.07a 1.52±0.08a 3.50±0.16a 6.03±1.20a 198.49±46.81a 1.77±0.59a
H 9.27±0.22a10.02±0.03a 0.19±0.02a 1.53±0.09a 3.62±2.07a 6.74±0.73a 286.54±22.34a 1.53±0.73a
A 9.00±0.24a 9.64±0.57a 0.20±0.16a 1.53±0.08a 2.58±1.12a 6.99±2.59a 143.08±13.29a 1.53±0.89a
 注:同一土层同列数据不同字母表示差异显著(犘<0.05)。
 Note:Differentlettersinthesamecolumnforagivensoillayermeantsignificantdifferenceat0.05level.
2.2 施入微生物肥料对土壤酶的影响
施入不同的复合微生物肥料,表层土壤过氧化氢酶和磷酸酶活性,及下层土壤过氧化氢酶和脲酶活性的差异
均极显著(犘<0.001),下层土壤蔗糖酶活性的差异显著(犘<0.05),而表层土壤蔗糖酶和脲酶活性及下层土壤磷
03 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.2
酸酶活性的差异均不显著(犘>0.05)(表3)。0~10cm土层中,与对照相比,过氧化氢酶活性除在单施腐殖酸复
合微生物肥料处理 (F)变化不显著外,其余处理均显著降低(犘<0.05);磷酸酶活性除在单施海藻酸复合微生物
肥料处理 (H)变化不明显外,其余处理均显著增加(犘<0.05),且3种复合微生物肥料混合施入(A)增加较单施
腐殖酸(F)和糖蜜发酵复合微生物(T)处理增加显著;脲酶活性在各处理均有降低趋势,且单施腐殖酸(F)和糖蜜
发酵处理降低显著(犘<0.05);而蔗糖酶活性对复合微生物肥料的施入响应不显著(图1,表3)。10~20cm土层
中,与对照相比,过氧化氢酶活性在单施腐殖酸复合微生物肥料处理(F)显著增加 (犘<0.05),而其他3个处理
均显著降低(犘<0.05);蔗糖酶活性除在3种复合微生物肥料混合施入处理(A)变化不明显外,其余3个处理均
降低显著(犘<0.05);脲酶活性除单施腐殖酸复合微生物肥料处理(F)降低显著(犘<0.05)外,其余处理变化均
不显著;磷酸酶活性在各处理变化均不显著(图1,表3)。
图1 不同处理土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性的变化
犉犻犵.1 犆犺犪狀犵犲狊犻狀犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊狅犳狊狅犻犾犮犪狋犪犾犪狊犲,狊狌犮狉犪狊犲,狆犺狅狊狆犺犪狋犪狊犲犪狀犱狌狉犲犪狊犲狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
 不同小写字母表示酶活性在不同复合微生物肥料处理下的差异显著性(犘<0.05)。Differentsmallettersmeantsignificantdifferenceamong
compoundbiofertilizerat犘<0.05.
13第25卷第2期 草业学报2016年
表3 不同处理对各土层土壤酶活性影响的单因素方差分析结果(犗狀犲狑犪狔犃犖犗犞犃)
犜犪犫犾犲3 犚犲狊狌犾狋狊狅犳狅狀犲狑犪狔犃犖犗犞犃狅狀狊狅犻犾犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊狅狀狊狅犻犾犾犪狔犲狉狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
酶种类
Kindsofsoilenzyme
自由度
Degreeoffreedom(d犳)
0~10cm
犉 犘
10~20cm
犉 犘
过氧化氢酶Catalase (2,15) 34.36 <0.001 31.23 <0.001
蔗糖酶Sucrase (2,15) 1.01NS 0.446 4.32 0.027
磷酸酶Phosphatase (2,15) 27.49 <0.001 0.27NS 0.890
脲酶Urease (2,15) 2.55NS 0.105 7.27 <0.01
 注:0.01<犘<0.05;0.001<犘<0.01;犘<0.001,NS表示处理间不显著(犘>0.05)。
 Note:0.01<犘<0.05;0.001<犘<0.01;犘<0.001,NSmeantnotsignificant(犘>0.05).
2.3 土壤酶与土壤理化性质的相关分析
土壤酶作为土壤的重要组成部分,与土壤理化性质之间具有较好的关联性[21]。本文中,0~10cm土层的过
氧化氢酶活性与土壤pH呈显著正相关,脲酶与全氮呈显著负相关;磷酸酶与全磷呈显著负相关。10~20cm土
层的蔗糖酶活性与有机质呈显著正相关,而与土壤含水量呈显著负相关(表4)。
表4 土壤酶活性与土壤理化性质的相关系数
犜犪犫犾犲4 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊犫犲狋狑犲犲狀狊狅犻犾犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊犪狀犱狆犺狔狊犻犮狅犮犺犲犿犻犮犪犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊
酶种类
Kindsofsoil
enzyme
土层
Soillayer
全钾
Total

全磷
Total

全氮
Total

速效钾
Available

速效磷
Available

有机质
Soilorganic
matter
pH 含水量
Soilwater
content
过氧化氢酶Catalase 0~10 -0.092 0.324 -0.088 0.323 0.261 0.285 0.561 0.041
10~20 0.254 0.446 -0.298 0.044 -0.493 0.149 0.019 -0.224
脲 酶Urease 0~10 -0.288 0.059 -0.496-0.426 -0.145 -0.358 -0.170 0.070
10~20 -0.003 0.266 -0.174 0.292 -0.025 0.291 0.065 -0.095
磷酸酶Phosphatase 0~10 0.353 -0.686 0.144 -0.020 0.181 0.239 0.159 0.084
10~20 0.087 0.317 -0.075 0.044 -0.358 -0.124 0.098 -0.224
蔗糖酶Sucrase 0~10 0.161 0.072 -0.185 0.123 0.351 0.342 0.178 0.357
10~20 0.300 0.030 -0.123 0.081 -0.387 0.557 -0.039 -0.626
 注:表示显著相关(犘<0.05),表示极显著相关(犘<0.01)。
 Note:meantsignificantcorrelation(犘<0.05),meanthighlysignificantcorrelation(犘<0.01).
3 讨论
3.1 施入复合微生物肥料对土壤理化性质的影响
有大量研究证明,施入微生物肥料对土壤理化性质有显著的影响,但在不同研究由于施入微生物肥料种类及
试验地生境的不同,结果有很大差异。土壤pH值是土壤重要的基本性质之一,与土壤的肥力状况、微生物活动
及作物生长有密切关系[22]。有研究证明,施入微生物肥料会降低土壤pH[2324],但也有研究显示施入微生物肥料
会显著提高土壤pH[25]。很多研究表明,施入微生物肥料可以促进土壤有机质的合成[2426],提高土壤有效磷含
量[2526]。也有研究显示,施用繁殖酸复合微生物肥料导致土壤有机碳(SOC)值和C/N值均下降[27]。本文中,施
入微生物肥料促进了0~10cm土壤有机质的形成,这与前人的研究相似[2426]。结果还显示,0~10cm土层的全
磷在单施糖蜜发酵复合微生物肥料和3种微生物复合肥料混合施入处理组显著降低,而其余土壤理化性质对复
合微生物肥料的响应均不显著(表2)。原因可能是由于本实验地属于干旱半干旱农牧交错区,年均降水量只有
297mm,水资源极度匮乏[28],施入肥料后长期不降雨,土壤本身含水量又低,导致对肥料的吸收利用率不高,进
23 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.2
而对土壤理化性质的影响不显著。土壤全磷量包括有机磷和无机磷两大类,土壤中的磷素大部分是以迟效性状
态存在,因此土壤全磷含量并不能作为土壤磷素供应的指标。而本文显示的土壤全磷含量的变化反应,其具体响
应机制,有待进一步研究。
3.2 施入微生物肥料对土壤酶活性的影响
施入微生物肥料对土壤酶活性具有显著影响,但其响应机理并不相同(图1,表3)。过氧化氢酶在土壤中分
布较为广泛,主要参与生物呼吸和有机物氧化过程中的物质代谢,其活性的大小可以表示土壤氧化过程的强
度[20,29]。结果显示,10~20cm土层的过氧化氢酶活性在施入腐殖酸复合微生物肥料后有所升高(图1),这与彭
正萍等[30]的实验结果一致,而其余处理组都显著降低了各土层过氧化氢酶活性(图1)。海藻酸微生物肥料是一
种新型的肥料,有大量农田研究证明,施入海藻酸肥料可以显著促进植物生长。但也有早期研究证明,海藻酸施
入过多,植物的生长速度反而下降[31]。所以施入海藻酸复合微生物肥料后过氧化氢酶活性显著降低的原因是不
是由于海藻酸肥料施入过多,还有待验证。而糖蜜发酵肥料对土壤酶活性影响的文章到目前为止几乎没有,所以
出现本文结果的具体原因,还有待验证。脲酶是一种酰胺酶,其活性通常与土壤微生物数量、土壤有机质、全氮和
速效氮等因素有关,可用来表征土壤氮素供应的强弱[19]。本文中,施入腐殖酸复合微生物肥料显著降低了各土
层脲酶活性(图1),这与前人的研究相一致[30,3234],0~10cm土层中施入糖蜜发酵复合微生物肥料也使脲酶活性
显著下降(图1),而其余处理均没有明显变化。蔗糖酶能将蔗糖水解为果糖和葡萄糖,可用来表征碳素供应的强
度[29,35],而磷酸酶活性直接影响土壤有机磷的分解转化,进而影响土壤磷素的有效性[3538]。本文中,表层土壤磷
酸酶活性除在糖蜜发酵肥料中变化不明显外,在其余处理组均显著增加;而下层蔗糖酶活性除在混合施入处理组
外,其余处理组均显著下降(图1)。磷酸酶活性与全磷含量有显著负相关(表4),全磷的显著降低可以解释磷酸
酶活性的显著增加。在实验区,碳含量本底值相对较低,微生物肥料的施入可能导致土壤中一些可利用基质发生
变化,致使碳含量下降更快,从而引起蔗糖酶活性的变化。
3.3 土壤酶与土壤理化性质的关系及其在土层深度的差异
在本文中,4种酶除了与所表征的特定理化性质之间的关系显著之外,与其余土壤理化性质之间的关系均不
显著(表4),这与其他实验结果有很大的不同。比如在果园土壤中的研究结果发现,脲酶活性与有机质、全氮、全
钾都呈显著正相关[39],而本文中,0~10cm的脲酶活性与全氮呈极显著负相关,这与苏洁琼等[40]在荒漠草原的
实验结果相似。土壤过氧化氢酶活性与土壤肥力诸因素均密切相关,是影响土壤肥力的一个关键酶。本实验研
究结果显示,土壤过氧化氢酶活性与土壤有机质、全氮、全磷、速效磷等含量都存在一定的相关性,但均未达显著
水平,但0~10cm土层的过氧化氢酶活性与pH呈显著正相关(表4)。这可能是因为过氧化氢酶参与生物呼
吸、生物代谢过程,以及土壤动物、植物根系分泌及残体分解[4142],一个适宜的pH环境对其发挥作用很重要。在
本实验中,0~10cm土层的磷酸酶活性与土壤全磷呈极显著负相关(表4),这与他人的研究类似[43]。因为磷酸
酶活性影响着土壤有机磷的分解转化,而土壤有机磷又属于全磷的一部分,该结果可以得到解释。本文中,土壤
酶活性随土壤剖面深度增加而降低,这与Taylor等[44]的研究结果一致。主要是因为研究区域中主要的植被类
型是草本植物,植物根系主要集中在表土层,所以表土层的土壤微生物活动比表下层旺盛,故而表层土壤酶活性
高于表下层。
4 结论
1)在羊草草原,只有全磷在糖蜜发酵复合微生物肥和3种复合肥混合施入处理降低显著外,其余土壤理化性
质对复合微生物肥料的施入无显著响应。
2)施入复合微生物肥料对土壤酶活性有较为显著的影响,但其影响机理并不相同。总体看来,过氧化氢酶活
性对复合微生物肥料的施入变化更敏感,且腐殖酸微生物肥料对土壤酶活性的影响要优于其他复合微生物肥料。
3)4种酶只与所表征的特定理化性质之间的关系表现显著。
4)土壤酶活性随土壤剖面深度增加而降低。
总的来说,不建议在干旱半干旱天然草原施入微生物肥料作为改善土壤肥力的一种措施,除非与其他措施配
33第25卷第2期 草业学报2016年
合处理。因为该草地水分含量本来就低,降雨量及降雨时间又没办法控制,试验地风量又大,不利于肥料的迅速
吸收利用,容易造成浪费及无用功。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊:
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