王才斌，鄭亞萍，梁曉艷，王建國，鄭永美，孫學(xué)武，馮 昊，吳正峰，孫秀山

(山東省花生研究所，青島 266100)

施肥不僅影響到作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量，同時也影響到土壤肥力。肥沃的土壤是作物高產(chǎn)和持續(xù)高產(chǎn)的基礎(chǔ)。反映土壤肥力高低的指標(biāo)有很多，其中土壤中微生物種群及數(shù)量、土壤酶活性等是最主要幾個指標(biāo)［1-2］，研究施肥對這些指標(biāo)的影響，對指導(dǎo)作物合理施肥和土壤培肥，實現(xiàn)作物當(dāng)季和持續(xù)增產(chǎn)具有重要意義。

玉米田試驗表明，有機肥或無機肥可提高酸性粉壤土土壤細菌、真菌和放線菌數(shù)量，同時顯著增加氨化細菌、硝化細菌、自生固氮菌數(shù)量［3］。氮、磷、鉀等不同種類肥料單施或配施可提高麥田土壤酶活性［4-7］。黃土旱塬區(qū)施肥可促進小麥根系呼吸速率，提高根呼吸在土壤呼吸中的貢獻率［8］。施肥條件下土壤中許多酶活性與微生物呼吸作用、微生物種類及數(shù)量之間存在著顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系［9-13］。但也有研究表明，施肥對土壤某些肥力指標(biāo)影響不大。Nanda等報道，水稻土施用有機-無機肥后，細菌數(shù)量增加，真菌數(shù)量減少［14］。武術(shù)等研究表明，氮肥對稻田蔗糖酶活性影響不顯著［15］，化肥對旱地黑壚土土壤過氧化氫酶活性影響較?。?6-17］。上述研究表明，不同作物不同土壤類型施肥對土壤肥力指標(biāo)的影響存在一定差異。有必要進一步探討不同條件下施肥對土壤肥力指標(biāo)的影響。花生是我國的主要油料作物和重要的經(jīng)濟作物，然而，目前有關(guān)施肥對花生田，特別是旱作田，土壤肥力主要指標(biāo)的影響鮮見報道。在北方，60%以上的花生分布在旱薄地上，研究旱薄地土壤培肥措施，對大幅度提高我國低產(chǎn)田花生產(chǎn)量有重要意義［18］。為此，作者在大田條件下，研究了有機、無機及其不同數(shù)量配比對旱作花生田土壤微生物、酶活性及土壤呼吸速率等主要肥力指標(biāo)的影響，以期為旱地花生合理施肥及土壤培肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗設(shè)5個處理。B1(高量有機無機配施):圈肥45000 kg/hm2+三元復(fù)合肥1200 kg/hm2;B2(中量有機無機配施):圈肥30000 kg/hm2+三元復(fù)合肥800 kg/hm2;B3(低量有機無機配施):圈肥15000 kg/hm2+三元復(fù)合肥400 kg/hm2;B4(中量無機肥單施，多數(shù)農(nóng)民常規(guī)施肥量):三元復(fù)合肥800 kg/hm2;B5(CK):不施任何肥料。三元復(fù)合肥中氮、磷、鉀含量均為15%，圈肥中氮、磷、鉀含量分別為0.32%、0.13%和0.43%。單因素隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次。

試驗于2010年在萊西市姜山鎮(zhèn)后垛埠村(E120°12';N36°34')進行，當(dāng)?shù)貙儆跍貛О霛駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，干濕顯著?；ㄉL季節(jié)(4—9月份)平均氣溫22.5℃，降雨532mm。試驗地為砂壤土，有機質(zhì)8.1 g/kg，全氮6.7 g/kg，水解氮58.3 mg/kg，速效磷26.1 mg/kg，速效鉀88.6 mg/kg，PH 值5.71。試驗田壟距85 cm，壟面寬50—55 cm，壟上行距30—35 cm，穴距15 cm，每穴2粒種子，小區(qū)面積30 m2。隨機排列，春播覆膜栽培，起壟前均勻撒施肥料，耕翻25 cm。其它管理措施同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)。供試品種山花9號，5月15日播種，9月17日收獲。

1.2 采樣時間

分別于始花期(6月22日)、花針期(7月15日)、結(jié)莢期(8月11日)及飽果期(9月11日)采取土樣、植株干樣。

1.3 樣品采集與處理

每區(qū)用五點法取0—30 cm土層土樣，一部分新鮮土壤于4℃下帶回實驗室，經(jīng)預(yù)處理后測定土壤微生物數(shù)量及土壤呼吸速率;另一部分自然條件下風(fēng)干，過 1 mm 土壤篩，用于測定土壤酶活性［1，5，7，17］。收獲時，測定植株主要農(nóng)藝性狀，按小區(qū)實際面積計產(chǎn)。

1.4 測定項目及方法

根際土壤微生物區(qū)系的測定:細菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，放線菌培養(yǎng)采用高氏1號培養(yǎng)基，真菌培養(yǎng)采用馬丁氏培養(yǎng)基。細菌、真菌、放線菌計數(shù)采用稀釋涂抹平板法［19］。微生物數(shù)量以每克土壤樣品所含菌數(shù)表示。每克土壤樣品所含菌數(shù)=同一個稀釋度幾次重復(fù)的菌落平均數(shù)×10×稀釋倍數(shù)。

土壤呼吸速率采用靜態(tài)室堿液吸收法［20］。土壤脲酶活性用靛酚藍比色法測定，過氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法測定，蔗糖酶活性用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，酸性磷酸酶活性用磷酸苯二鈉比色法測定［21］。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Word2003、Excel2003及DPS、SPSS軟件數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析、繪圖與作表。

2 結(jié)果與分析

2.1 對土壤微生物數(shù)量的影響

從表1可以看出，耕層0—30 cm內(nèi)土壤微生物組成以細菌為主，放線菌次之，真菌數(shù)量最少。在整個生育期內(nèi)，微生物數(shù)量呈單峰曲線，細菌和放線菌高峰出現(xiàn)在結(jié)莢期，真菌出現(xiàn)在花針期。從全生育期平均值看，施肥對細菌的影響明顯大于對放線菌和真菌的影響。

同一時期內(nèi)，各施肥處理間細菌、放線菌和真菌數(shù)量大小順序一致，均為:B1＞B2＞B3＞B4＞B5。其中，高量和中量配施(B1、B2)顯著高于單施復(fù)合肥及CK(B4、B5)，特別在始花期，高量配施3種微生物數(shù)量分別是CK 的2.6、4.3、4.1 倍。

不同處理，細菌數(shù)量在始花期與花針期存在極顯著差異;放線菌數(shù)量在始花期與結(jié)莢期達到極顯著差異水平，施肥處理真菌數(shù)量在花針期與結(jié)莢期差異水平達到極顯著。由此可以看出，不同時期不同的施肥處理對微生物數(shù)量影響的程度與作用效果不同，始花期高量配施處理的微生物數(shù)量的提高效果最為明顯。有機圈肥與復(fù)合肥配施能夠有效地增加土壤微生物數(shù)量，而且效果隨著施肥量的增加而明顯，而單施復(fù)合肥對微生物數(shù)量的提高不明顯，效果不穩(wěn)定。

表1 不同施肥處理微生物數(shù)量變化Table 1 Amounts of soil microorganism of different fertilizing treatments at different growing stage of peanut

2.2 對土壤酶活性的影響

2.2.1 對土壤脲酶活性的影響

由圖1可以看出:有機無機中、高量配施(B1、B2)顯著高于其他處理，高量配施除始花期外，其余各期均顯著高于中量配施;低量配施(B3)在生育后期(飽果期)與中量純無機肥(B4)和CK差異顯著，其余各期差異不顯著;中量純無機肥在生育后期與CK差異顯著，生育前期差異不顯著。表明，中量以上的有機無機肥配施有利于提高整個生育期土壤脲酶活性，單純中量無機肥在生育前期對土壤脲酶活性作用不明顯，而低量有機無機配施效果介于高、中量配施和單純中量無機肥之間。

2.2.2 對土壤蔗糖酶活性的影響

不同處理對土壤蔗糖酶活性的影響為:B1＞B2＞B3＞B4＞CK。除花針期有機無機低量配施(B3)與中量純無機肥(B4)、中量純無機肥與CK和飽果期有機無機中量配施(B2)與中量純無機肥差異不顯著外，其余各處理間均達到顯著水平。表明增施肥料可以顯著提高土壤蔗糖酶活性，有機肥效果更好，且隨用量的增加，作用更明顯(圖2)。

圖1 不同施肥處理對土壤脲酶活性的影響Fig.1 Effects of different fertilizing treatments on activity of soil urease

圖2 不同施肥處理對土壤蔗糖酶活性的影響Fig.2 Effects ofdifferentfertilizing treatmentson invertase activities

2.2.3 對土壤過氧化氫酶活性的影響

由圖3可以看出:除始花期與中量有機無機配施(B2)差異不顯著外，有機無機高量配施(B1)顯著高于其他處理，而其他三個施肥處理間差異不顯著，但在多數(shù)情況下顯著高于CK。表明，施肥對土壤過氧化氫酶活性有一定的影響，但明顯不及對土壤脲酶和蔗糖酶活性的影響那樣明顯。

圖3 不同施肥處理對土壤氧化氫酶活性的影響Fig.3 Effects of different fertilizing treatments on activity of soil catalase

2.2.4 對土壤酸性磷酸酶活性的影響

由圖4可以看出，(1)生育前期，土壤酸性磷酸酶活性較低，施肥對土壤酸性磷酸酶活性的影響較小，處理間差異較小;隨生育期的推進，土壤酸性磷酸酶活性升高，處理間差異逐漸拉大。(2)有機無機中、高量配施(B1、B2)顯著高于其他處理;生育中期(花針期和結(jié)莢期)高量配施顯著高于中量配施，而生育前期和后期，兩處理差異不顯著。(3)生育中期，低量配施和中量純無機肥量處理差異不顯著，但在生育前期和后期低量配施顯著高于純中量無機肥量。(4)中量純無機肥在生育中、后期與CK差異不顯著。表明，中量純無機肥后勁不足，而有機肥生育后期效果明顯。

2.3 對土壤呼吸速率的影響

由圖5可見，各施肥處理土壤呼吸均速率呈先升高后降低的趨勢，最大值出現(xiàn)在花針期。不同生育期各施肥處理總的趨勢是:(1)有機無機中、高量配施(B1、B2)顯著高于其他處理，高量配施除始花期外，其余各期均顯著高于中量配施;低量配施(B3)顯著高于CK，但在生育中期(花針期和結(jié)莢期)與中量純無機肥(B4)無顯著差異;中量純無機肥在生育后期土壤呼吸速率與CK差異不顯著，其作用主要在生育前期。(2)從數(shù)值看，生育中期不同處理間差異小，生育前期和后期差異大。(3)有機無機中、高量配施生育后期土壤呼吸速率下降率明顯慢于其他處理。表明增施有機肥對維持花生生育后期土壤呼吸速率有重要作用。

圖4 不同施肥處理對土壤酸性磷酸酶活性的影響Fig.4 Effects of different fertilizing treatments on activity of soil phosphatase

圖5 不同施肥處理對土壤呼吸速率的影響Fig.5 Effects of different fertilizing treatments on soil respiration rate

2.4 主要肥力指標(biāo)相關(guān)性分析

相關(guān)分析表明(表2)，不同微生物數(shù)量間、土壤主要酶活性間相關(guān)系數(shù)均達到極顯著水平;細菌、放線菌和真菌數(shù)量與脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和酸性磷酸酶活性及土壤呼吸速率相關(guān)系數(shù)均達到極顯著水平。表明微生物的生命活動與土壤酶活性及土壤呼吸之間有著密切的聯(lián)系，而施肥有利于提高這些指標(biāo)的水平。

表2 土壤肥力主要指標(biāo)相關(guān)性分析Table 2 The correlation analysis of main soil fertility indices

2.5 對花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表3可以看出，不同施肥處理花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素差異很大。其中，有機無機中、高量配施(B1、B2)顯著高于其他處理，而中量和高量處理間差異不顯著;中量純無機肥(B4)產(chǎn)量高于低量有機無機配施(B3)，但差異未達5%的顯著水平;而低量有機無機配施與CK差異不顯著。

表3 不同施肥處理對花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 3 Effects of different fertilizing treatments on peanut yield and yield characters

不同處理對主要農(nóng)藝性狀的影響存在一定差異，其中對公斤果數(shù)、百果重和百仁重影響較大，對出米率影響較小?？偟内厔菔?，增施有機肥或無機肥可提高百果重和百仁重，降低公斤果數(shù)。

3 討論與結(jié)論

土壤中微生物種群及數(shù)量是反映土壤肥力的主要指標(biāo)之一［1］。細菌、放線菌和真菌直接參與土壤中碳、氮等營養(yǎng)元素的循環(huán)和能量流動，其數(shù)量和活性不僅反映了微生物對植物生長發(fā)育、土壤肥力的影響和作用，同時也說明了植物對微生物群落結(jié)構(gòu)的制約與共生關(guān)系，關(guān)系到土壤生態(tài)系統(tǒng)的維持與改善［22］。它們的區(qū)系組成和數(shù)量變化常能反映出土壤生物活性水平。本試驗研究結(jié)果表明，施肥能夠增加土壤3種微生物數(shù)量，對細菌的影響明顯大于對放線菌和真菌的影響。有機肥效果好于無機肥，隨有機肥數(shù)量的增加，3種微生物數(shù)量也增加，這可能與有機肥本身攜帶大量微生物以及有機肥可為微生物繁殖提供天然“培養(yǎng)基”有關(guān)。單施無機肥雖然沒有上述有機肥功能，也可以提高土壤中微生物數(shù)量，此結(jié)果與以往研究結(jié)論基本一致［23-25］。這可能與無機肥促進了花生植株發(fā)育，增加了花生根系分泌物數(shù)量，而這些根系分泌物與微生物繁殖密切相關(guān)［26］。但與有機肥相比，無機肥對微生物數(shù)量的提高效果不穩(wěn)定。本試驗中，中量有機無機肥配施，比單純施中量無機肥處理的細菌、放線菌和真菌數(shù)量全生育期平均值分別提高114.9%、49.0%和29.0%。因此，生產(chǎn)中要提倡有機肥與無機肥配施。

土壤酶在生態(tài)系統(tǒng)的有機質(zhì)分解和養(yǎng)分循環(huán)所必需的催化反應(yīng)中起重要作用［27］。脲酶是土壤中氮轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵酶，蔗糖酶對增加土壤中易溶性營養(yǎng)物質(zhì)有重要作用，酸性磷酸酶能夠加速有機磷的脫磷速度，過氧化氫酶可解除土壤過氧化氫的毒害作用。土壤酶活性受土壤理化性狀和管理方式的影響很大，常作為微生物活性和土壤肥力的指標(biāo)［2］?，F(xiàn)有研究表明，小麥-玉米-大豆輪作條件下化肥與有機肥長期配合施用能顯著增強褐潮土及黑土等土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶、磷酸酶、過氧化氫酶活性［4，28-29］。本試驗表明，即使花生當(dāng)季施肥，對土壤主要酶活性也有很大影響?？偟内厔菔?有機無機配施配施效果好于單施無機肥，隨有機肥用量的增加，對土壤主要酶活性的促進作用增強;單純中量無機肥雖然對土壤主要酶活性有一定的促進作用，但明顯低于中量有機無機配施。本試驗測定的脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和酸性磷酸酶四種酶活性全生育期平均值中量有機無機配施比單純中量無機肥分別提高31%、27%、10%和29%，而且低量有機無機配施在多數(shù)情況下，對四種酶的促進作用也顯著好于中量單施無機肥。這些結(jié)果表明，有機肥對土壤酶活性的促進作用要大于無機肥。因此，有機無機配施是提高土壤肥力的有效途徑。本試驗同時表明，施肥對土壤過氧化氫酶活性的促進作用小于對其它酶的促進作用，其原因有待于進一步探討。

一般情況下，土壤呼吸是土壤有機碳輸出的主要形式，土壤肥力高的情況下土壤生態(tài)狀況較好，土壤呼吸也將增強。以往研究表明，氮肥、磷肥和鉀肥都對免耕燕麥地土壤呼吸都有明顯的影響，但氮磷鉀配施對土壤呼吸速率的影響高于任一種肥料的單施［12］。黑土玉米地施用有機肥，可加快土壤CO2形成和釋放速率，顯著增加土壤呼吸量［30］。本試驗表明，有機肥與無機肥配施及單施無機均能提高土壤的呼吸速率，但是有機肥與無機肥配施的效果要大于單施無機肥，中量有機無機肥配施比單純施中量無機肥全生育期土壤呼吸平均值高59%。這與以往研究結(jié)論類似。主要原因是圈肥一方面能增加用于土壤呼吸的有機質(zhì)的數(shù)量，從而改善土壤的理化性狀，促進了花生根系的生長;另一方面能顯著增強土壤微生物的活性，提高土壤的呼吸強度，加速了土壤有機質(zhì)的礦化分解。

土壤微生物是土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的動力，土壤酶是土壤新陳代謝的重要因素，它與活著的生物細胞一起推動著物質(zhì)轉(zhuǎn)化，土壤生物化學(xué)反應(yīng)幾乎都是由酶驅(qū)動完成的，土壤呼吸速率的高低可以反映土壤微生物促進物質(zhì)轉(zhuǎn)化以及土壤動物和植物根系呼吸的強度，與微生物種群、數(shù)量、土壤酶活性等密切相關(guān)［31］。本試驗表明，土壤微生物數(shù)量、土壤酶活性及土壤呼吸速率相互間呈極顯著相關(guān)關(guān)系。表明施肥同時提高了這些肥力指標(biāo)。該結(jié)果與李秀蓮和孫瑞英等［4-5］在褐潮土上及高會議等［8］在黃土旱塬區(qū)上施肥對小麥田間土壤肥力指標(biāo)的影響研究結(jié)果相似。

本試驗中，有機無機中、高量配施花生產(chǎn)量顯著高于其他處理。農(nóng)民常規(guī)施肥(中量純無機肥)與低量有機無機配施產(chǎn)量相近，比CK(不施肥)增產(chǎn)12.7%，比有機無機中量配施降低14.0%。這一結(jié)果表明，在砂壤土上施用有機肥，其對土壤肥力提高的增產(chǎn)作用遠遠大于其本身所含花生生育所需營養(yǎng)直接供應(yīng)作用。兼顧土壤肥力和花生產(chǎn)量，肥力中等的砂壤土，在肥料充足時，可采用中量有機無機配施;肥源不足時，可采用低量有機無機配施。

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