翟敬華，蔣細(xì)旺

(江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430056)

酵素對紅菜薹生長發(fā)育及土壤特性的影響

翟敬華，蔣細(xì)旺

(江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430056)

探討了在施有7700kg·hm-2生物有機肥的基礎(chǔ)上，酵素對紅菜薹(BrassicacompestrisL.ssp.chinensisL.var.utiliTsenetLee)農(nóng)藝性狀、品質(zhì)、養(yǎng)分利用效率以及對土壤養(yǎng)分動態(tài)和土壤酶活性的影響。結(jié)果表明：添加0.05%的酵素，可以有效改善紅菜薹的品質(zhì)，尤其可溶性糖含量較施用等量有機肥的處理增加了4.83%，硝酸鹽含量降低了4.35%。酵素對提高土壤速效養(yǎng)分的含量和土壤酶的活性也有顯著效果。

紅菜薹(BrassicacompestrisL.ssp.chinensisL.var.utiliTsenetLee)；酵素；生長發(fā)育；土壤特性

酵素菌技術(shù)是從日本磐亞株工本會社引進(jìn)的一種農(nóng)用高新生物技術(shù)。酵素菌是一種復(fù)合的微生物菌群，主要由細(xì)菌、酵母菌、放線菌和絲狀菌組成，其代謝和繁殖能力非常強[1]。酵素也稱為農(nóng)用酶，是酵素菌在生命過程中所分泌的一些活性物質(zhì)和多種酶，主要包括蛋白質(zhì)分解酶、糖化酶、脂肪分解酶、氧化還原酶、纖維分解酶、尿素酶等，不僅可以使自然形態(tài)農(nóng)作物秸稈、樹葉、雜草等有機物質(zhì)分解為腐殖酸，而且可以降解化肥、農(nóng)藥等人工合成的有毒物質(zhì)和頁巖沸石等礦物質(zhì)。此外，酵素菌還可以有效促進(jìn)土壤固化養(yǎng)分的釋放[2]。酵素菌有機肥料具有營養(yǎng)元素全面、緩釋長效和活性高的特點。目前，酵素菌技術(shù)在種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)方面的應(yīng)用研究較多，并且酵素都是通過堆制發(fā)酵制成菌肥成品的應(yīng)用方式。趙英等[3]試驗結(jié)果顯示，在施入新式酵素肥后總體生長狀況很好，增產(chǎn)成效顯著。吳北京等[4]探討了酵素菌有機復(fù)合肥對油菜的影響，結(jié)果表明，加施酵素菌肥以后油菜苗期的長勢、產(chǎn)量以及抗菌核病的能力均得到了顯著提高。王斌等[5]研究了在甜瓜栽培上施用酵素菌肥的效果，結(jié)果顯示，酵素菌肥對提高甜瓜產(chǎn)量、增強抗性、培肥土壤以及減少甜瓜生理病害等方面均有顯著效果。楊建設(shè)等[6]研究發(fā)現(xiàn)施用酵素菌對于調(diào)控南美白對蝦養(yǎng)殖水體的酸堿性、亞硝酸鹽氮含量、COD等理化指標(biāo)有著顯著效果，可增大蝦種的生長速度。李群等[7]試驗結(jié)果表明，酵素菌可有效防止雞腹瀉，增加產(chǎn)量、提高品質(zhì)，也可減輕雞糞的臭味，利于環(huán)境保護(hù)。趙小平[8]報道了酵素菌肥在稻田養(yǎng)魚種植模式中可以使稻田水體中浮游生物的繁殖速率大大增加，對于改善水質(zhì)和水環(huán)境有著明顯效果，也可抑制病害的發(fā)生，增加魚產(chǎn)品的產(chǎn)量，優(yōu)化其品質(zhì)。本研究在以生物有機肥作基肥施用的同時將酵素施入土壤，探討酵素對紅菜薹(BrassicacompestrisL.ssp.chinensisL.var.utiliTsenetLee)生長發(fā)育和土壤特性的影響，以期為紅菜薹的綠色栽培生產(chǎn)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1試驗材料

供試品種為‘佳紅5號’紅菜薹；供試土壤為黃壤土，基本理化性質(zhì)為：速效氮含量213.5mg/kg，速效磷含量96.58mg/kg，速效鉀含量361.50mg/kg，有機質(zhì)含量40.69g/kg，pH7.40。

1.2試驗方法

本試驗設(shè)置3個處理：CK(不施肥處理)；N1(生物有機肥7700kg·hm-2和無機肥配施)；N2(在處理N1的基礎(chǔ)上添加0.05%的酵素)

1.2.1土壤樣品的采集

當(dāng)紅菜薹幼苗定植成活以后，每隔15d在各小區(qū)耕層土壤中用取土器取樣，共取5次。采取五點取樣法進(jìn)行取樣，組成混合土樣，裝入取樣袋中，進(jìn)行編號并記錄取樣日期。然后將所取的土樣攤成薄層，將其中的動植物殘體、小石塊等清理干凈，放置在陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干。風(fēng)干后的土樣要碾碎、過篩、裝袋，并編號和注明日期。

1.2.2植物樣品的采集

進(jìn)入抽薹期以后，采取隨機取樣的方法，對每個小區(qū)選擇10株，摘取主薹、側(cè)薹，并作標(biāo)記、注明日期。依據(jù)植株的生長狀況，從每個小區(qū)選取3株具有代表性的紅菜薹植株，裝袋，編號并注明日期，將植株清洗干凈，并用干布將表面的水擦干，然后105℃“殺青”30min，再放置到70℃烘箱中烘干至恒重。將烘干后的樣品研磨，過篩并裝袋，編號，測定相關(guān)指標(biāo)。

1.3測定指標(biāo)與方法

1.3.1紅菜薹農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的測定

主、側(cè)薹的單薹重均用天平準(zhǔn)確稱取，薹長用帶刻度軟尺測定，徑粗用游標(biāo)卡尺測得。

產(chǎn)量測定：由各處理小區(qū)的平均產(chǎn)量計算每公頃的產(chǎn)量，單位為kg/hm2。

1.3.2紅菜薹各品質(zhì)指標(biāo)的測定

分別采用蒽酮比色法[9]、考馬斯亮藍(lán)G-250法[10]、鉬藍(lán)比色法[11]和水楊酸消化法[10]測定可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、測定維生素C含量和硝酸鹽含量。

1.3.3土壤氮磷鉀和有機質(zhì)含量的測定

分別采用堿解擴散法[12]、碳酸氫鈉法[12]、醋酸銨-火焰光度計法[12]和重鉻酸鉀容量-分光光度法[12]測定土壤中速效氮含量、速效磷含量、速效鉀含量和土壤有機質(zhì)含量。

1.3.4植物材料氮磷鉀的測定

用微量凱氏定氮法測定植物材料總氮含量，采用釩鉬黃分光光度法測定植物總磷的含量，植物全鉀含量用原子吸收分光光度法測定。

1.3.5土壤酶活性的測定

以3, 5-二硝基水楊酸比色法[13]測定土壤蔗糖酶的活性，土壤過氧化氫酶活性的測定選用紫外分光光度法[13]，利用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法[13]測定土壤脲酶活性。

1.4數(shù)據(jù)處理

試驗所得數(shù)據(jù)采用Excel2003處理，差異顯著性分析采用SPSS17.0進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1酵素對紅菜薹農(nóng)藝性狀的影響

如表1所示，添加酵素對紅菜薹的農(nóng)藝性狀的影響均未達(dá)到顯著水平。從徑粗來看，添加酵素的處理N2紅菜薹的主、側(cè)薹徑粗均高于不施肥的對照CK，但是該處理的效果卻不及施有等量有機肥不加酵素的處理N1，主薹、側(cè)薹的徑粗分別低了4.97%、4.19%。添加酵素對紅菜薹的薹長和單薹重也沒有顯著影響，較不施肥對照CK分別增加了21.05%、2.98%，較處理N1減小了9.12%、10.69%。在本試驗中，添加酵素處理N2紅菜薹的產(chǎn)量與不施肥對照CK相比增加了19.97%，但與處理N1相比減少了20.30%。說明本試驗條件下添加酵素對紅菜薹的農(nóng)藝性狀并沒有顯著影響。

表1 不同處理下紅菜薹的農(nóng)藝性狀

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間達(dá)到5%的顯著水平。

2.2酵素對紅菜薹品質(zhì)的影響

添加酵素對紅菜薹的品質(zhì)具有顯著影響。如表2所示，添加酵素的處理N2紅菜薹中的可溶性糖含量較不施肥的對照CK增加了38.24%，較等量有機肥處理N1可溶性糖的含量增加了4.83%，且各處理間的差異均達(dá)到了極顯著水平。紅菜薹的可溶性蛋白質(zhì)含量和維生素C含量均以添加酵素的處理N2為最高，分別達(dá)4.53mg/g和0.338mg/g，與不施肥的對照CK之間的差異達(dá)極顯著水平，但處理N2與處理N1之間不存在顯著差異。硝酸鹽含量是評價蔬菜品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，本試驗中，在相同生物有機肥添加量的前提下，添加酵素處理N2紅菜薹的硝酸鹽含量較處理N1降低了4.35%。說明酵素可以有效提高紅菜薹的可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)和Vc的含量，同時降低其中的硝酸鹽含量，改善紅菜薹的品質(zhì)。

表2 不同處理下的紅菜薹品質(zhì)

注：同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母和小寫字母分別表示處理間達(dá)到1%、5%的顯著水平。

2.3酵素對紅菜薹土壤養(yǎng)分動態(tài)的影響

圖1 不同處理的土壤速效氮含量

在整個試驗周期內(nèi)，施肥處理N1和N2土壤中的速效養(yǎng)分含量均高于不施肥的對照CK，且均顯現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，而對照CK土壤中的速效營養(yǎng)物質(zhì)均呈現(xiàn)不斷減少的走向。添加酵素的處理N2土壤中的速效磷含量從試驗開始到結(jié)束均高于等量有機肥處理N1，高出4.29%～30.89%，速效氮含量和速效鉀含量在第45天之前處理N2低于處理N1，且處理N1土壤中的速效氮和速效鉀含量會達(dá)到一個高峰期，隨后逐漸下降，而在第45天之后處理N2的速效氮和速效鉀含量均明顯高于處理N1，試驗結(jié)束時處理N2較處理N1土壤速效氮和速效鉀含量增加了24.01%、18.41%。說明添加酵素可以有效增加后期土壤中的速效養(yǎng)分含量，為作物后期生長發(fā)育提供充足的營養(yǎng)物質(zhì)。

2.4酵素對紅菜薹養(yǎng)分利用效率的影響

肥料的農(nóng)學(xué)利用效率和偏生產(chǎn)力常被作為衡量作物產(chǎn)量的指標(biāo)。由圖4、圖5可知，處理N2在有機無機配施的同時添加一定量的酵素，其肥料農(nóng)學(xué)利用效率和偏生產(chǎn)力相比于施用等量有機肥的處理N1均有所下降，氮、磷、鉀肥的農(nóng)學(xué)利用效率分別降低了60.48%、60.46%、60.49%，氮、磷、鉀肥偏生產(chǎn)力較處理N1分別下降了9.55、14.87、13.2kg/kg 。說明本試驗條件下酵素對紅菜薹肥料利用效率的提高沒有顯著效果。

圖2 不同處理的土壤速效磷含量 圖3 不同處理的土壤速效鉀含量 圖4 2種施肥處理的肥料農(nóng)學(xué)利用效率 圖5 2種施肥處理的肥料偏生產(chǎn)力

圖6 不同處理的土壤過氧化氫酶活性

2.5酵素對土壤酶活性的影響

從圖6可以看出，2個施肥處理N1、N2土壤中過氧化氫酶的活性均顯著高于不施肥的對照CK，在試驗結(jié)束時的增加的百分比分別為48.45%、62.73%。添加酵素的處理N2土壤中過氧化氫酶的活性各階段均高于等量生物有機肥處理N1。說明添加酵素可以有效提高土壤過氧化氫酶的活性。

圖7 不同處理的土壤蔗糖酶活性

圖8 不同處理的土壤脲酶活性

圖9 不同處理的土壤有機質(zhì)含量

由圖7可知，處理N1土壤蔗糖酶活性先增大后減小，且在試驗開始后第45天左右達(dá)到最高峰，等量有機肥加酵素處理N2土壤蔗糖酶的活性在第45天之前略低于處理N1，差異不顯著，但45天之后其土壤蔗糖酶的活性顯著高于處理N1，在第60天左右達(dá)到最高峰，隨后緩慢下降。說明添加酵素可以使土壤蔗糖酶活性在作物生長后期仍保持較高的活性，進(jìn)而有效改善土壤的理化性質(zhì)，利于作物生長。

各處理對土壤脲酶活性的影響如圖8所示。在整個試驗周期內(nèi)，處理N1和N2土壤脲酶的活性均顯著高于不施肥的對照CK，但二者之間不存在顯著差異，土壤脲酶的活性不相上下。說明酵素對提高土壤脲酶的活性沒有顯著影響。

2.6酵素對土壤有機質(zhì)含量的影響

土壤有機質(zhì)作為土壤固相部分的重要組成部分，對土壤的形成和肥力、環(huán)境保護(hù)和農(nóng)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等方面均有著極其重要的作用。由圖9可以看出，2個施肥處理土壤有機質(zhì)的含量均顯著高于不施肥的對照CK，有機肥和無機肥配合施用添加酵素處理N2較有機肥添加量處理N1土壤有機質(zhì)的含量增加了3.54%，二者之間差異不顯著。說明酵素可以有效增加土壤中有機質(zhì)的含量。

3 小結(jié)

酵素菌技術(shù)是從日本引進(jìn)的一種新型農(nóng)用生物技術(shù)，已廣泛分布于世界許多國家的養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)和食品加工業(yè)等領(lǐng)域。目前，前人關(guān)于酵素菌的應(yīng)用均是在堆制過程中添加酵素菌進(jìn)行發(fā)酵，進(jìn)而獲得酵素菌有機肥成品。劉學(xué)靜[14]試驗發(fā)現(xiàn)酵素菌有機肥作為基肥施用可以有效增大辣椒的單株結(jié)果數(shù)、莖粗、單果重以及果實的橫徑。鄧萬香[15]報道了酵素有機肥可以顯著改善黃瓜的瓜徑、單果重、瓜長和采摘量等多個農(nóng)藝性狀指標(biāo)，使黃瓜的產(chǎn)量最高增產(chǎn)率為20.13 %。在本試驗中，酵素是在施入基肥時與生物有機肥一同施入，試驗結(jié)果顯示，添加酵素對紅菜薹的徑粗、薹長、單薹重等農(nóng)藝性狀指標(biāo)以及產(chǎn)量均沒有顯著效果，這與前人的研究成果有點差異，原因可能是酵素與生物有機肥的配比不太恰當(dāng)。

本試驗結(jié)果表明，施入等量生物有機肥的前提下，添加酵素可以有效改善紅菜薹的品質(zhì)，使其可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C含量增加，硝酸鹽含量減少，下降了4.35%。王青鳳等[16]試驗結(jié)果表明，當(dāng)施肥用量保持在15～45t/hm2時，芹菜的產(chǎn)量和可溶性糖含量均隨著酵素菌施用量的增大而顯著增加，同時芹菜內(nèi)硝酸鹽的含量也顯著升高，但芹菜的維生素C含量有所下降，這與本試驗的結(jié)果存在差異。蔡艷華等[17]試驗發(fā)現(xiàn)酵素菌肥可以有效改善草莓的品質(zhì)，本試驗結(jié)果與其類似。

酵素菌具有很強的好氣性發(fā)酵分解能力，可以有效分解土壤中被固定的營養(yǎng)物質(zhì)，增加土壤中速效養(yǎng)分的含量，減少對土壤和水體的污染。高亮等[18]探討了酵素菌生物有機肥對濱海鹽土的改良情況，結(jié)果顯示，酵素菌生物有機肥對鹽土的改善具有顯著的效果，使土壤中的速效氮、速效磷、速效鉀含量較對照分別增加了0.30g/kg、5.32mg/kg、40.83mg/kg，同時使土壤中的微生物數(shù)量顯著增加，土壤的呼吸作用以及土壤酶的活性也均得到明顯增加。本試驗得到了與其類似的結(jié)果，在施有等量有機肥的基礎(chǔ)上，添加酵素有效地提高了土壤中速效養(yǎng)分和有機質(zhì)的含量，除了脲酶活性沒有得到明顯提高以外，土壤過氧化氫酶、蔗糖酶的活性均有明顯提高。

關(guān)于酵素菌生物有機肥對作物養(yǎng)分利用效率的影響的研究報道還很少，酵素用于紅菜薹的栽培方面報道還未見到。本試驗探討了酵素配施生物有機肥料和無機肥料對紅菜薹養(yǎng)分利用效率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加酵素的處理N2對提高紅菜薹養(yǎng)分利用效率并沒有顯著效果，反而相比于等量生物有機肥的處理N1有所下降，這也導(dǎo)致紅菜薹的產(chǎn)量有所降低。分析試驗期間觀察紅菜薹的生長環(huán)境，由于處理N2各小區(qū)所處位置處于樹蔭較多的位置，所以該處理的光照條件相對差一點，這可能導(dǎo)致酵素的作用不能完全發(fā)揮出來，進(jìn)而影響紅菜薹的生長發(fā)育。因此，關(guān)于生物有機肥配施酵素的施肥模式對紅菜薹的影響有待進(jìn)一步深入研究。

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2017-05-02

湖北省科技支撐計劃項目(公益性科技研究類)(2014BBB009)。

翟敬華(1991-)，女，碩士生，研究方向為植物生物化學(xué)。通信作者：蔣細(xì)旺，xiwangjiang@163.com。

[引著格式]翟敬華，蔣細(xì)旺.酵素對紅菜薹生長發(fā)育及土壤特性的影響J.長江大學(xué)學(xué)報(自科版) ，2017，14(18)：12～17.

S634.5；S154

A

1673-1409(2017)18-0012-06

[編輯] 余文斌