謝振興+李伏生+方澤濤+陳意超+周英捷

摘 要：為研究生物炭對玉米秸稈堆肥中酶活性的影響，試驗選用3 %蔗渣生物質(zhì)炭（B）、3 %小麥秸稈炭（W）、10 %濾泥（L）、10 %牛糞（N）及它們的不同組合為調(diào)理劑進(jìn)行玉米秸稈堆肥處理。分別在堆后20 d、60 d和110 d測定堆肥中的脲酶、中性磷酸酶和轉(zhuǎn)化酶活性。在堆肥前期，BLN處理中性磷酸酶活性較B處理提高了40.72 %～44.29 %，WLN處理較W處理提高了7.76 %～17.15 %；堆肥結(jié)束時，BL、BN和BLN脲酶活性較B處理分別降低67.23 %、51.81 %和47.94 %，WL、WN和WLN較W處理降低7.14 %～48.21 %。與B相比，BL、BN和BLN轉(zhuǎn)化酶活性提高34.18%、100.38 %和47.43 %；與W相比，WL、WN和WLN轉(zhuǎn)化酶活性提高了8.89 %～22.35 %。因此，添加B和W可使堆肥脲酶活性增加，添加BLN和WLN使得堆肥中性磷酸酶和轉(zhuǎn)化酶活性均升高，表明生物炭是提高堆肥酶活性的適宜調(diào)理劑。

關(guān)鍵詞：生物炭 濾泥 牛糞 堆肥 酶活性

生物炭作為土壤改良劑，是近些年來農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究的熱點。大量研究表明，生物炭可以降低土壤容重[1]，提高土壤pH值，改良酸性土壤[2-3]，增強(qiáng)土壤養(yǎng)分吸附能力，減少養(yǎng)分流失[4-5]，減少溫室氣體排放[6-7]。然而，生物炭作為堆肥調(diào)理劑，尤其在堆肥過程中對酶活性的影響少有報道。水解酶（脲酶、磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶等）對堆肥有機(jī)物的礦質(zhì)化過程影響較大，它能與特定底物結(jié)合，高效降解有機(jī)物，促進(jìn)堆肥腐解進(jìn)程和強(qiáng)度[8]。添加生物炭的堆肥研究表明：添加生物炭能顯著提高多酚氧化酶、過氧化氫酶和脲酶活性，但脫氫酶和纖維素酶活性下降，不同生物炭的影響差異不明顯[9]。屠巧萍[10]認(rèn)為添加3 %的生物炭可縮短發(fā)酵周期；減少氮素?fù)p失25.1 %，其腐殖質(zhì)含量顯著高于對照處理。擬研究在玉米秸稈堆肥中加入不同組合的生物炭，研究其對堆肥酶活性變化的影響，為生物炭作為調(diào)理劑在堆肥制作中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院教學(xué)試驗基地所收獲的新鮮玉米秸稈。蔗渣生物炭、小麥秸稈炭、濾泥、牛糞和EM·1號菌劑均購于市場。

1.2 試驗處理

將玉米秸稈切碎，用尿素調(diào)節(jié)碳氮比至25：1。試驗共設(shè)10個處理，分別為3 %蔗渣生物質(zhì)炭（B）；3 %小麥秸稈炭（W）；10 %濾泥（L）；10 %牛糞（N）；3 %蔗渣生物質(zhì)炭+10 %濾泥（BL）；3 %蔗渣生物質(zhì)炭+10 %牛糞（BN）；3 %蔗渣生物質(zhì)炭+10 %濾泥+10 %牛糞（BLN）；3 %小麥秸稈炭+10 %濾泥（WL）；3 %小麥秸稈炭+10 %牛糞（WN）；3 %小麥秸稈炭+10 %濾泥+10 %牛糞（WLN）。按上述處理把各添加劑與玉米秸稈充分混勻，裝入體積為120 L塑料桶內(nèi)，每桶裝秸稈20 kg，加EM菌液40 mL，并調(diào)節(jié)含水率至60 %。試驗過程中每周翻堆一次，根據(jù)水分蒸發(fā)情況及時補(bǔ)充水分。

1.3 采樣方法與測定

分別在試驗的20 d、60 d、110 d于堆體上中下部多點采樣，取樣量在100 g左右。樣品混合均勻后帶回實驗室風(fēng)干，粉碎過篩后裝入封口袋備用。酶活性測定見參考文獻(xiàn)[11]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計分析，多重比較采用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 脲酶

由表1可知，在堆肥過程中，脲酶活性呈下降趨勢，到堆肥結(jié)束時各處理酶活性下降9.5 %～70.6 %。第20 d時，B處理脲酶活性最高，顯著高于BL、BN和BLN處理，W顯著高于WL和WLN處理，N顯著高于L。第60 d時，酶活性大小表現(xiàn)為B>BLN>BN>BL，W>WN>WLN>WL，N>L。第110 d時，各處理中B脲酶活性最高，N次之，L最低；與B相比，BL、BN和BLN處理脲酶活性明顯降低，降幅在47.94 %～67.23 %之間；與W相比，WL和WLN處理分別降低48.21 %和45.74 %。

2.2 中性磷酸酶

由表2可知，堆肥中性磷酸酶活性變化總體表現(xiàn)為先升高后降低。第20 d時，B處理磷酸酶活性最低，BN次之，其它處理間并無實質(zhì)的變化。第60 d時，添加蔗渣生物炭處理中BLN磷酸酶活性最高，BN次之，B和BL最低，且三者之間差異均顯著；添加小麥秸稈炭的處理中以WN和WLN酶活性較高，W和WL較低，兩者間差異十分顯著；L酶活性稍高于N處理，但差異不顯著。第110 d時，BL、BN和BLN磷酸酶活性較B均有明顯下降，尤其BN下降46.46 %；WLN較W亦明顯下降，降幅22.20 %。

2.3 轉(zhuǎn)化酶

由表3可知，堆肥轉(zhuǎn)化酶活性的變化表現(xiàn)為前期降幅較大，后期保持相對穩(wěn)定。第20 d時，BL酶活性明顯高于BN和BLN處理，WL明顯高于W和WN，L和N均處于較高水平。第60d時，添加蔗渣生物炭的處理中B酶活性最高，BL最低，兩者差異顯著；添加小麥秸稈炭的處理中WLN酶活性最高，顯著高于W、WL和WN。第110d時，BL、BN和BLN酶活性較B增加了34.18%～100.38 %，WL、WN和WLN酶活性較W稍有增加，但差異均不顯著；L酶活性較N顯著提高，增幅達(dá)121.83 %。

3 討論

酶是一類由微生物產(chǎn)生的具有高度催化性和專一性的蛋白質(zhì)，它能提高生物化學(xué)反應(yīng)速度，加速堆肥養(yǎng)分釋放。李映廷[9]的研究結(jié)果表明，脲酶活性在堆肥開始時較高，隨后下降，對比不同處理發(fā)現(xiàn)生物炭可使脲酶活性提高。本試驗表明，在堆肥過程中，各處理脲酶活性呈下降趨勢，到110 d時脲酶活性較20 d時下降9.5 %～70.6 %；從不同時期來看，B、W和N脲酶活性較高，而BLN、WL、WLN和L酶活性較低，表明單獨添加生物炭和牛糞可以顯著提高堆肥中脲酶活性，與李映廷的研究結(jié)果一致。中性磷酸酶活性隨時間變化各異，總體表現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢，趙洪顏等[12]研究指出，沼液堆肥堿性磷酸酶活性隨時間變化呈降低趨勢，而牛糞堆肥中堿性磷酸酶先升高后降低，與本試驗研究結(jié)果相似；在整個堆肥過程中，BLN、L和N中性磷酸酶活性較高，而B和W磷酸酶活性較低，這可能是因為生物炭呈堿性，加入堆體后提高了堆肥的pH值，不利于微生物的生長。王亞飛[13]認(rèn)為轉(zhuǎn)化酶活性隨時間變化總體呈下降趨勢，本研究亦表明轉(zhuǎn)化酶活性隨著堆肥進(jìn)程而降低，其中，B和N在前60d時酶活性較高，到110d時急劇下降，L酶活性保持在較高水平，W始終較低，而BLN和WLN則處于兩者之間，表明純?yōu)V泥或者配合生物炭添加有利于堆肥轉(zhuǎn)化酶活性提高。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，添加B和W處理堆肥脲酶活性增加，添加BLN和WLN處理堆肥中性磷酸酶和轉(zhuǎn)化酶活性提高，因此，單獨添加生物炭有利于提高堆肥脲酶活性，而生物炭與濾泥和牛糞配合添加有利于提高堆肥中性磷酸酶和轉(zhuǎn)化酶活性。

參考文獻(xiàn)

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