鄔奇峰，徐巧鳳，秦 華，張金林，錢 馬，錢嘉文

（1.浙江省臨安市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 臨安 311300；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安 311300）

雷竹Phyllostachys violascens是一種優(yōu)良的筍用竹種，在浙江、安徽等省都有廣泛的分布。近年來，以冬季地表覆蓋和大量施肥為核心的雷竹集約栽培技術(shù)已在生產(chǎn)上大面積推廣，為當(dāng)?shù)貛砹孙@著的經(jīng)濟(jì)效益。但是，大量施肥對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境也帶來了較大風(fēng)險(xiǎn)，如氮磷養(yǎng)分流失、水體富營(yíng)養(yǎng)化以及土壤污染等[1-2]。此外，雷竹林長(zhǎng)期集約栽培也導(dǎo)致土壤養(yǎng)分大量積累、pH值大幅下降以及土壤生物學(xué)性質(zhì)惡化等后果，使雷竹林提前退化，影響經(jīng)濟(jì)效益[3-4]。長(zhǎng)期集約經(jīng)營(yíng)的雷竹林土壤微生物量碳、氮含量均顯著下降[5]。對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果表明，土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期集約經(jīng)營(yíng)后發(fā)生了較大程度的改變，且多樣性指數(shù)大幅下降，其中pH值是主要的影響因子[6]。由于長(zhǎng)期的單一經(jīng)營(yíng)，加上酸化嚴(yán)重，土壤真菌大量繁殖，土傳病害也較嚴(yán)重。因此，施用土壤殺菌劑對(duì)于殺滅有害微生物、保護(hù)雷竹林健康可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。氰氨化鈣又名石灰氮，是一種堿性肥料，可為土壤提供氮、鈣等營(yíng)養(yǎng)元素。因其具有較強(qiáng)的堿性，過去常作為酸性土壤改良劑。研究表明[7-9]：氰氨化鈣可有效抑制、殺滅根結(jié)線蟲，防治枯萎病、根腫病、菌核病等土傳病害，解決連作障礙；補(bǔ)充作物生長(zhǎng)過程中所需的鈣素營(yíng)養(yǎng)，提高作物抗逆性，改善品質(zhì)[10]。作為一種具有無殘留的農(nóng)藥和肥料雙重功效的藥肥，近年來氰氨化鈣在設(shè)施菜地土壤的改良上已被推廣使用[10]。目前，雷竹林地施用氰氨化鈣改良土壤所采用的用量大多憑經(jīng)驗(yàn)，尚沒有較為合理的推薦用量。此外，施用氰氨化鈣對(duì)雷竹林土壤微生物學(xué)性質(zhì)，如土壤微生物生物量、土壤酶活性等的影響也沒有相關(guān)報(bào)道。因此，針對(duì)退化雷竹林，研究不同施用量氰氨化鈣對(duì)土壤理化性質(zhì)及微生物學(xué)特性的影響，并提出建議施用量，對(duì)于評(píng)估氰氨化鈣的功效和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義，同時(shí)也能為退化雷竹林改良提供重要的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于浙江省臨安市錦城鎮(zhèn)金馬村（30°17.551′N，119°41.520′E）。該地屬中緯度北亞熱帶季風(fēng)氣候，年降水量為1420 mm，多年平均氣溫為15.8℃，無霜期234 d，土壤為粉砂巖母質(zhì)上發(fā)育的紅壤土類。選擇1塊集約經(jīng)營(yíng)10 a的已退化雷竹林，該雷竹林樣地坡度小于2°，土壤pH 4.1，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 72.1 g·kg-1，全氮 2.3 g·kg-1，速效磷 187.0 mg·kg-1，速效鉀 107.0 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2012年5月進(jìn)行。供試氰氨化鈣購(gòu)自于寧夏大榮實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，商品名 “榮寶”，含氮21%，氧化鈣38%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。試驗(yàn)設(shè)計(jì)4個(gè)氰氨化鈣用量處理，即0，30，60，90，180 g·m-2。試驗(yàn)為隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為2 m×2 m，3次重復(fù)。小區(qū)之間用塑料板隔開，塑料板埋入深度為20 cm。將氰氨化鈣均勻撒施于土壤表面，翻耕入土使它與表層土壤充分混合。試驗(yàn)期間采用常規(guī)管理。

試驗(yàn)開始后，在第1，3，7，14和28天進(jìn)行土壤取樣。采用直徑為5 cm的不銹鋼土鉆，按照5點(diǎn)取樣法采取各處理0～20 cm的表層土壤樣品。樣品采集后，立即裝入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室，去除大的植物殘?bào)w和石塊，過2 mm鋼篩后，立即測(cè)定土壤微生物生物量以及土壤酶活性。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 土壤微生物量碳測(cè)定 土壤微生物量碳采用氯仿熏蒸-直接提取法[11]，對(duì)照土壤和熏蒸后土壤用0.5 mol·L-1硫酸鉀提取[m（土）∶m（水）=1∶5）]，濾液中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用 TOC-VCPH有機(jī)碳分析儀測(cè)定。土壤微生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)以熏蒸和未熏蒸土樣0.5 mol·L-1硫酸鉀提取液中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)之差乘以系數(shù)得到。BC=2.64EC，式中EC為熏蒸土樣與未熏蒸土樣提取液碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)之差。所有測(cè)定3次重復(fù)。

1.3.2 土壤細(xì)菌及真菌生物量測(cè)定 土壤細(xì)菌及真菌呼吸比采用選擇性抑制基質(zhì)誘導(dǎo)呼吸法測(cè)定。細(xì)菌抑制劑為2 mg·g-1鏈霉素，真菌抑制劑為8 mg·g-1放線菌酮。在基質(zhì)誘導(dǎo)呼吸的基礎(chǔ)上，分別單獨(dú)加入鏈霉素和放線菌酮以及兩者同時(shí)加入，通過差減計(jì)算土壤細(xì)菌及真菌的呼吸速率[12]?；|(zhì)誘導(dǎo)呼吸測(cè)定方法參照參考文獻(xiàn)[13]。稱取相當(dāng)于10 g干土質(zhì)量的鮮土，加入200 mg葡萄糖和500 mg滑石粉，充分混勻。置于22℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)4～5 h后，隔1 h測(cè)定1次二氧化碳濃度，連續(xù)測(cè)定6 h，計(jì)算二氧化碳釋放速率。重復(fù)3次·處理-1，氣體測(cè)定不設(shè)重復(fù)。產(chǎn)生的二氧化碳采用氣相色譜法測(cè)定。根據(jù)計(jì)算公式求得土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（μg·g-1）參照文獻(xiàn)[13]計(jì)算。

1.3.3 土壤酶活性測(cè)定 土壤酶活性參考文獻(xiàn)[14]方法測(cè)定，其中土壤脫氫酶活性采用2，3，5-氯化三苯基四氮唑（TTC）還原法測(cè)定；土壤脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定；土壤酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定；土壤蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2007整理，用SPSS 18.0軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，Duncun單因素方差分析比較各處理之間的差異顯著性（P＜0.05）。

2 結(jié)果與討論

2.1 氰氨化鈣對(duì)土壤微生物量碳的影響

氰氨化鈣對(duì)不同處理的表層土壤微生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響如圖1所示。施用氰氨化鈣1 d后，低施用量的處理與不施用的對(duì)照相比沒有顯著差異，而90 g·m-2及180 g·m-2施用量的2個(gè)處理其土壤微生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低（P＜0.05），說明土壤微生物對(duì)高濃度的氰氨化鈣反應(yīng)非?？焖佟ｋS著時(shí)間的延長(zhǎng)，氰氨化鈣處理的土壤微生物量碳急劇下降。在施用第7天時(shí)，所有處理土壤微生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著低于對(duì)照土壤（P＜0.05），其中180 g·m-2處理土壤微生物量碳下降幅度最大，顯著低于其他處理，而60及90 g·m-2處理顯著低于30 g·m-2處理 （P＜0.05）。在施用14 d后，除了90及180 g·m-2處理土壤微生物量質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍然顯著低于對(duì)照外（P＜0.05），30 g·m-2施用量的處理土壤微生物量與對(duì)照相比已經(jīng)沒有顯著差異。60 g·m-2施用量處理土壤微生物量雖然還顯著低于對(duì)照（P＜0.05），但是與7 d前相比有了較為明顯的增加。結(jié)果說明，氰氨化鈣對(duì)土壤微生物的影響主要是體現(xiàn)在施用第7天內(nèi)，特別是高施用量，顯著降低了土壤微生物生物量。施用28 d后，30及60 g·m-2施用量處理土壤微生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于對(duì)照，90與180 g·m-2施用量處理其微生物量碳也有了較大程度的提高。其中，90 g·m-2施用量處理顯著高于180 g·m-2施用量處理（P＜0.05）。

氰氨化鈣在土壤中水解后會(huì)產(chǎn)生單氰胺或雙氰胺，對(duì)土壤動(dòng)物、微生物以及部分植物具有一定的毒害作用。雖然氰氨化鈣能夠有效控制多種作物的土傳病害[15]，但是在抑制土壤致病微生物的同時(shí)，氰氨化鈣也能對(duì)其他的非致病性微生物產(chǎn)生影響[16]。Shi等[16]研究表明：施用氰氨化鈣（＞80 g·m-2）15 d后，盡管尖孢鐮刀菌Fusarium oxysporum的數(shù)量被顯著抑制，但是土壤細(xì)菌、真菌及放線菌數(shù)量也同時(shí)顯著降低（P＜0.05）。本研究中，土壤微生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在施用氰氨化鈣后快速降低，施用量越大，土壤微生物量碳降低的幅度也越大。然而，由于氰氨化鈣又可以作為一種肥料，在經(jīng)歷了短期的分解中間產(chǎn)物階段后，被繼續(xù)分解成為尿素和鈣，為土壤微生物提供養(yǎng)分。因此，施用7 d后，土壤微生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸回升，這與之前的結(jié)果相類似[16]。盡管180 g·m-2施用量處理中輸入的氮源最多，但是推測(cè)由于前期土壤微生物受抑制程度較高，因此土壤微生物量恢復(fù)速度也相對(duì)較慢。同時(shí)，對(duì)于低施用量的處理（30 g·m-2和60 g·m-2），由于微生物受抑制程度較輕，且氰氨化鈣分解后既改善了局部土壤pH值，又提供了額外的速效氮源和鈣，因此土壤微生物量碳含量快速恢復(fù)并顯著高于對(duì)照（28 d）（P＜0.05）。

圖1 氰氨化鈣對(duì)土壤微生物量碳的影響Figure1 Effect of CaCN2on soil microbial biomass C

2.2 氰氨化鈣對(duì)土壤真菌及細(xì)菌比值的影響

氰氨化鈣的施用對(duì)土壤不同微生物的影響不同。通過選擇性抑制基質(zhì)誘導(dǎo)呼吸法分別測(cè)定土壤細(xì)菌及真菌生物量，并計(jì)算真菌與細(xì)菌生物量比值（真細(xì)比），結(jié)果如圖2所示。研究表明：不同施用量對(duì)土壤真細(xì)比的影響不同。氰氨化鈣施用后1 d，各施用量處理土壤真細(xì)比顯著低于對(duì)照（P＜0.05），其中30 g·m－2施用量處理土壤真細(xì)比顯著高于其他施用量處理（P＜0.05），而60，90和180 g·m－2施用量處理之間沒有顯著差異。隨著施用時(shí)間的延長(zhǎng)，30 g·m－2施用量處理土壤真細(xì)比快速回復(fù)，與對(duì)照總體沒有顯著差異。60 g·m－2施用量及以上處理土壤真細(xì)比在施用7 d的時(shí)間內(nèi)繼續(xù)顯著下降（P＜0.05），但隨后緩慢回升。在第14 d時(shí)，除180 g·m－2施用量處理土壤真細(xì)比仍然顯著低于其他施用量處理外，其他的處理之間沒有顯著差異。第28天取樣時(shí)，各施用量處理之間真細(xì)比沒有顯著差異，盡管60 g·m－2和180 g·m－2施用量處理仍然顯著低于對(duì)照（P＜0.05）。不同種類的土壤微生物對(duì)氰氨化鈣的敏感性不同，其中氰氨化鈣對(duì)細(xì)菌的影響并不明顯，而真菌和放線菌對(duì)氰氨化鈣的反應(yīng)相對(duì)較為靈敏[17]。然而，并非所有的真菌對(duì)氰氨化鈣都十分敏感。一些曲霉屬Aspergillus sp.及青霉屬Penicillium sp.的真菌不僅能抵抗氰氨化鈣的毒害作用，甚至能夠利用氰氨化鈣作為其生長(zhǎng)的碳源[18]。另有研究表明，氰氨化鈣可以顯著抑制很多病原真菌的生長(zhǎng)及產(chǎn)生孢子的能力，起到防治植物病害的作用。本研究也表明：施用氰氨化鈣后，土壤真細(xì)比下降的主要原因是真菌生長(zhǎng)在施用的前14 d被顯著抑制，而細(xì)菌生長(zhǎng)在剛施用后被短暫抑制后，很快恢復(fù)活性。

圖2 氰氨化鈣對(duì)土壤真菌/細(xì)菌比值的影響Figure2 Effect of CaCN2on the ratios of soil fungi/bacteria

2.3 氰氨化鈣對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶是土壤的重要組分，在自然界物質(zhì)循環(huán)、土壤發(fā)生發(fā)育以及土壤肥力的形成過程中發(fā)揮著重要的作用。土壤酶活性作為表征土壤性質(zhì)的生物活性指標(biāo)，已經(jīng)被廣泛用于評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分物質(zhì)循環(huán)狀況以及各種人為措施對(duì)土壤生物學(xué)性質(zhì)的影響[19]。本研究測(cè)定了氰氨化鈣對(duì)土壤脫氫酶、轉(zhuǎn)化酶、脲酶以及磷酸酶等活性的影響。結(jié)果如圖3所示。

土壤脫氫酶屬于氧化還原酶系，它反映土壤微生物新陳代謝的總體活性。低施用量（30 g·m－2）的氰氨化鈣對(duì)土壤脫氫酶活性沒有顯著影響。施用量60 g·m－2以上的處理，土壤脫氫酶活性在前3 d顯著下降（P＜0.05）。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤脫氫酶活性也快速恢復(fù)，到7 d時(shí)，只有90 g·m－2和180 g·m－2施用量處理顯著低于對(duì)照（P＜0.05）。施用14 d及28 d的土壤脫氫酶活性結(jié)果表明，除180 g·m－2施用量處理與對(duì)照差異不顯著外，其他處理均顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。原因可能是因?yàn)榍璋被}的施用在調(diào)節(jié)土壤微生物菌群的同時(shí)，還改善了pH值，增加了氮源的輸入，在一開始的毒害作用過后反而表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用。不同施用量的氰氨化鈣，土壤脲酶的總體反應(yīng)趨勢(shì)與轉(zhuǎn)化酶較為相似。剛開始施用時(shí)，僅高施用量處理受到影響，酶活性顯著低于對(duì)照（P＜0.05），但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，90 g·m－2施用量處理迅速恢復(fù)，180 g·m－2施用量處理在施用的14 d時(shí)也已經(jīng)恢復(fù)到未施用水平，說明土壤脲酶及轉(zhuǎn)化酶活性受氰氨化鈣施用影響較小。施用28 d后，60 g·m－2施用量以上的處理其土壤脲酶和轉(zhuǎn)化酶均表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，其中90 g·m－2和180 g·m－2施用量處理顯著高于對(duì)照及30 g·m－2施用量處理（P＜0.05）。雖然氰氨化鈣的施用短期抑制了土壤微生物的活性，但是對(duì)土壤微生物群落能夠起到很好的調(diào)節(jié)作用，最終迅速恢復(fù)，并表現(xiàn)出更強(qiáng)的代謝活性和養(yǎng)分循環(huán)能力。土壤磷酸酶測(cè)定結(jié)果表明，除了在施用大量氰氨化鈣的剛開始幾天內(nèi)土壤酶活性與對(duì)照相比有顯著降低外，磷酸酶在施用14 d后就回復(fù)原來的水平并保持相對(duì)穩(wěn)定。磷酸酶是催化有機(jī)磷脂轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷的酶，對(duì)土壤無機(jī)磷的供應(yīng)起著重要的作用[20]。由于雷竹林特殊的經(jīng)營(yíng)方式，土壤磷素，特別是無機(jī)磷大量積累[5]，而之前的研究表明使用化肥會(huì)降低土壤磷酸酶活性[20]。本研究中土壤磷酸酶活性總體較低，且磷素質(zhì)量分?jǐn)?shù)很高，因此，氰氨化鈣的施用對(duì)磷酸酶幾乎沒有影響。

圖3 氰氨化鈣對(duì)土壤酶活性的影響Figure3 Effects of CaCN2on soil enzyme activities

綜合來看，低施用量的氰氨化鈣（30 g·m－2）對(duì)土壤微生物學(xué)性質(zhì)影響并不明顯，而高施用量（180 g·m－2）對(duì)土壤微生物數(shù)量及脫氫酶活性產(chǎn)生了較強(qiáng)的抑制作用，60 g·m－2及90 g·m－2施用量只對(duì)土壤微生物量及活性產(chǎn)生了短期的抑制效果，28 d后土壤微生物量及活性均恢復(fù)或高于施用前，因此該施用量在生產(chǎn)上較為合理。需要提出的是，土壤微生物量指標(biāo)只能代表總體土壤微生物群落，土壤酶也只能指示土壤微生物總體活性或?qū)δ骋环N養(yǎng)分元素的轉(zhuǎn)化活性，可以體現(xiàn)特定的微生物功能種群對(duì)氰氨化鈣的響應(yīng)，但是不能揭示物種水平上微生物群落結(jié)構(gòu)的變化。不同用量的氰氨化鈣如何影響土壤微生物的功能種群，繼而影響土壤碳、氮循環(huán)等生態(tài)功能還有待于進(jìn)一步研究。

3 結(jié)論

不同氰氨化鈣施用量對(duì)土壤微生物量碳的影響差異較大。盡管氰氨化鈣施用降低了土壤微生物量碳，但是低施用量氰氨化鈣處理土壤微生物量迅速恢復(fù)，并最終顯著高于對(duì)照處理，而高施用量氰氨化鈣處理對(duì)土壤微生物量碳影響較大，恢復(fù)速度較慢。土壤真菌對(duì)氰氨化鈣較細(xì)菌更加敏感。不同施用量的氰氨化鈣處理均顯著降低土壤的真菌/細(xì)菌比值。盡管后期有所恢復(fù)，高施用量氰氨化鈣處理土壤真細(xì)比仍然顯著低于對(duì)照。土壤酶活性對(duì)不同氰氨化鈣施用量及施用時(shí)間響應(yīng)不同，但是都在短期內(nèi)受到氰氨化鈣的抑制。所有氰氨化鈣處理均提高了土壤脫氫酶活性；高施用量氰氨化鈣處理顯著提高了土壤脲酶和轉(zhuǎn)化酶活性；土壤磷酸酶活性總體上受氰氨化鈣影響較小。

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