趙滿興，劉 慧，王 靜，?；坭?，程治蓉

（1延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西延安716000；2陜西省紅棗重點實驗室（延安大學(xué)），陜西延安716000）

0 引言

番茄栽培面積廣且具有豐富的營養(yǎng)，是深受人們喜愛的蔬菜之一[1-2]。由于延安地處黃土丘陵溝壑區(qū)，地理位置和氣候條件錯綜復(fù)雜，有效土地使用面積有限，為獲得高產(chǎn)，增加經(jīng)濟(jì)收入，農(nóng)民盲目通過大量施用化肥來提高蔬菜產(chǎn)量。然而，化肥雖能增加土壤速效養(yǎng)分[3]，但大量施用會帶來一系列土壤生態(tài)問題，如有機(jī)質(zhì)含量降低、養(yǎng)分不均衡、養(yǎng)分利用率低和土壤板結(jié)等危害蔬菜地土壤結(jié)構(gòu)及肥力[4-5]，同時不利于土壤生態(tài)環(huán)境向良好方向轉(zhuǎn)變。因此，減少化肥對土壤的危害，提高土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，修復(fù)土壤生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而使設(shè)施蔬菜可持續(xù)良好發(fā)展，成為當(dāng)下亟需解決的問題。

近年來，使用新型肥料替代化肥的研究得到快速發(fā)展，其中，有機(jī)肥逐漸進(jìn)入研究者視野[6-7]。生物有機(jī)肥作為一種新型有機(jī)肥料，是特定功能的有益微生物和有機(jī)肥的結(jié)合[8]，不僅能夠增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，減少土壤容重，增大孔隙度，增強(qiáng)透水透氣性，從而改善土壤結(jié)構(gòu)[9]；同時也能活化土壤固定養(yǎng)分，增加有效養(yǎng)分含量和有機(jī)質(zhì)，提高土壤酶和微生物活性，進(jìn)而提高土壤肥力[10-11]。曲成闖等[12]研究表明，施用生物有機(jī)肥可以提高黃瓜的土壤酶活性；李瑞霞等[13]研究發(fā)現(xiàn)，施用生物有機(jī)肥能夠改善番茄土壤的微生物群落和提高土壤酶活性；陶磊等[4]研究發(fā)現(xiàn)，在減量化肥20%～40%時，配施生物有機(jī)肥能夠改善棉花的土壤酶活性。

然而，目前關(guān)于生物有機(jī)肥對番茄的研究多集中在施用不同種類的生物有機(jī)肥對番茄生長及品質(zhì)的影響[14]，或者減量化肥配施不同有機(jī)肥對番茄生長的影響[15]，而對于減量化肥配施減量等質(zhì)量的生物有機(jī)肥對番茄土壤酶活性的研究則鮮有報道。同時，限于不同土壤質(zhì)地及其氣候環(huán)境也存在差異，針對延安地區(qū)生物有機(jī)肥對番茄土壤肥力及酶活性的影響也有待驗證。

本研究以延安市‘圖騰’番茄品種為研究對象，設(shè)置復(fù)合肥減量10%～30%并配施與所減復(fù)合肥等質(zhì)量的生物有機(jī)肥對番茄進(jìn)行施肥的3 個處理，并以不施肥和常規(guī)施肥為對照，研究上述施肥處理對番茄土壤化學(xué)性質(zhì)和酶活性的影響，尋找最佳施肥配比，探明生物有機(jī)肥對土壤性質(zhì)的影響，以期為提高土壤肥力以及設(shè)施蔬菜向持續(xù)良好發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

本試驗于2018年5月在延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院大棚基地進(jìn)行（E107°41′—110°30′，N35°21′—37°31′），該基地屬中溫帶大陸性半干旱氣候，平均海拔1200 m，年平均氣溫9.6℃，年降水量450～650 mm，年日照時數(shù)2418 h，無霜期162天。供試土壤為黃綿土。

1.2 供試材料

供試番茄品種為‘圖騰’。供試復(fù)合肥為沃夫特黑珍珠復(fù)合肥料，由沃夫特復(fù)合肥有限公司提供，總養(yǎng)分≥54%，氮、磷和鉀含量均為18%；生物有機(jī)肥為含氨基酸水溶肥，由北京中農(nóng)可信生化科技發(fā)展有限公司提供，活性有機(jī)質(zhì)≥20.5%，氨基酸≥10%，腐殖酸和微量元素≥2.5%，氮磷鉀總量≥35%。

1.3 試驗方法、

1.3.1 試驗設(shè)計 本試驗為盆栽試驗，共設(shè)5個處理，每個處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，不施肥和僅施復(fù)合肥處理為空白和對照，其余3 個處理分別為復(fù)合肥減量10%、20%、30%，并配施與所減復(fù)合肥等質(zhì)量的生物有機(jī)肥，具體施肥量，見表1。肥料分別在苗期施入總施肥量的60%，開花期和盛果期均施入總施肥量的20%。將土壤和肥料混合后裝入直徑34 cm，高23 cm的花盆內(nèi)，每盆裝土8 kg，每盆1株，番茄于5月2日移栽，移栽后統(tǒng)一管理，各處理灌水量一致，灌水采取見干見濕。

表1 施肥方案

每個花盆采集0～15 cm 土層樣品，每個花盆取4個點的土樣，充分混勻后作為1個重復(fù)土樣，帶回實驗室進(jìn)行土壤化學(xué)性質(zhì)和酶活性的測定。土壤樣品采樣時間分別為移栽前、苗期、開花期和盛果期。

1.3.2 指標(biāo)測定 土壤化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的測定[16]：堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定；速效鉀含量采用火焰光度法測定；速效磷含量采用鉬睇抗比色法測定；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定。土壤酶活性指標(biāo)的測定[17]：脲酶活性采用靛酚藍(lán)比色法測定，在578 nm 下測定吸光值；過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法，滴定度為0.1 mol/L。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析 采用Sigma Plot 14.0 和SPSS 20.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和作圖。采用單因素方差分析(oneway ANOVA)不同處理間土壤各指標(biāo)的差異顯著性，采用Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，顯著水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.1.1 不同施肥處理對土壤有機(jī)質(zhì)的影響 由圖1 可知，各施肥處理相比不施肥處理(CK)均使番茄各生長期有機(jī)質(zhì)含量顯著增加。在苗期，減量復(fù)合肥配施生物有機(jī)肥(F1、F2和F3)與復(fù)合肥(TK)處理均無顯著差異，僅較不施肥(CK)處理顯著提高13.13%、8.72%和13.96%。在開花期，F(xiàn)1 和F2 處理較常規(guī)施肥(TK)處理顯著提高9.43%和6.42%，而F3 處理與其無顯著差異，僅較不施肥(CK)處理顯著提高25.25%。在成熟期，F(xiàn)1 和F2 處理較常規(guī)施肥(TK)處理顯著提高24.29%和26.11%，而F3處理與上述處理無顯著差異，僅較不施肥(CK)處理顯著提高23.82%。

2.1.2 不同施肥處理對土壤堿解氮的影響 結(jié)果表明（見圖2），在番茄整個生長期間各處理相較于不施肥(CK)處理均使堿解氮含量顯著增加。在苗期，F(xiàn)1和F2處理堿解氮含量相較于常規(guī)施肥(TK)處理無顯著差異，而F3處理中堿解氮含量相較于常規(guī)施肥(TK)處理顯著提高15.38%。在開花期，F(xiàn)1、F2和F3處理堿解氮含量相較于常規(guī)施肥(TK)處理總體上呈顯著增加趨勢，且F2 和F3 處理堿解氮含量相比常規(guī)施肥(TK)處理顯著提高14.75%和26.23%。在成熟期，F(xiàn)1 和F2 處理堿解氮含量相較于常規(guī)施肥(TK)處理顯著提高24.68%和25.97%，而F3 處理堿解氮含量僅相較于不施肥(CK)處理顯著提高21.09%，與常規(guī)施肥(TK)處理無顯著差異。

2.1.3 不同施肥處理對土壤速效鉀的影響 如圖3 所示，各施肥處理相比不施肥(CK)處理均使番茄不同生長期間速效鉀含量顯著增加。在苗期，F(xiàn)1和F3處理速效鉀含量相較于常規(guī)施肥(TK)處理顯著提高10.74%和7.43%，而F2 處理相較于常規(guī)施肥(TK)處理無顯著差異，僅相比不施肥(CK)處理顯著提高12.96%。在開花期，F(xiàn)1、F2和F3處理相較于常規(guī)施肥(TK)處理顯著提高4.38%、10%和8.75%，且相較于苗期提高10.09%、15.79%和14.47%。在成熟期，F(xiàn)1 和F2 處理相較于不施肥(CK)處理顯著提高4.50%和3.18%，與常規(guī)施肥(TK)處理間無顯著差異，而F3 處理相較于常規(guī)施肥(TK)處理則顯著降低3.03%。

2.1.4 不同施肥處理對土壤速效磷的影響 在番茄不同生長期間各處理相較于不施肥(CK)處理總體上均使速效磷含量顯著增加（見圖4）。在苗期，F(xiàn)1、F2 和F3處理相較于不施肥(CK)處理總體上呈顯著增加趨勢，僅F1 處理無顯著差異，F(xiàn)2 和F3 處理分別較不施肥(CK)處理提高86.85%和117.63%；而相較于常規(guī)施肥(TK)處理，F(xiàn)1 和F2 處理顯著降低56.42%和24.86%。在開花期，F(xiàn)3處理相較于常規(guī)施肥(TK)處理顯著提高26.63%，而F1 和F2 處理僅相較于不施肥(CK)處理顯著提高37.90%和39.96%，與常規(guī)施肥(TK)和F3 處理間無顯著差異。在成熟期，F(xiàn)1和F2處理相較于常規(guī)施肥(TK)處理顯著提高39.09%和34.74%，而F3 處理僅相較于不施肥(CK)處理顯著提高29.51%，與常規(guī)施肥(TK)處理間無顯著差異。

2.2 不同施肥處理對土壤酶活性的影響

2.2.1 不同施肥處理對土壤脲酶活性的影響 由圖5可知，在番茄不同生長期間各處理對土壤脲酶活性均有不同程度的影響。在苗期，F(xiàn)2和F3處理相較于不施肥(CK)處理和常規(guī)施肥(TK)處理均顯著降低20.70%、18.36%和15.35%、12.85%，而F1、不施肥(CK)處理和常規(guī)施肥(TK)間無顯著差異。在開花期，F(xiàn)1、F2 和F3處理脲酶活性均顯著高于常規(guī)施肥(TK)處理，分別提高92.74%、73.05%和92.40%，且不施肥(CK)處理和常規(guī)施肥(TK)處理間無顯著差異。在成熟期，F(xiàn)1、F2 和F3處理脲酶活性均顯著高于不施肥(CK)處理，分別提高10.54%、14.33%和9.79%，且不施肥(CK)處理和常規(guī)施肥(TK)處理間無顯著差異，僅F2處理相較于常規(guī)施肥(TK)處理顯著提高10.90%。

2.2.2 不同施肥處理對土壤過氧化氫酶活性的影響 番茄不同生長期間生物有機(jī)肥替代處理總體上使過氧化氫酶活性顯著提高（見圖6）。在苗期，F(xiàn)1、F2 和F3 處理相較于常規(guī)施肥(TK)處理顯著降低52.83%、56.13%和19.81%，而不施肥(CK)處理和常規(guī)施肥(TK)處理間無顯著差異。在開花期，F(xiàn)1、F2和F3處理相較于常規(guī)施肥(TK)處理顯著提高14.65%、16.85和32.23%，而不施肥(CK)處理和常規(guī)施肥(TK)處理間無顯著差異。在成熟期，F(xiàn)1、F2和F3處理相較于常規(guī)施肥(TK)處理顯著提高55.56%、82.22%和76.67%，而常規(guī)施肥(TK)處理相較于不施肥(CK)處理顯著提高16.88%。此外，隨番茄生長期的延長，過氧化氫酶活性呈先增加后降低的趨勢。

2.3 土壤化學(xué)性質(zhì)和酶活性的主成分分析

通過主成分分析不同處理中土壤化學(xué)性質(zhì)與酶活性間的關(guān)系。由圖7可知，堿解氮處于第一區(qū)域，負(fù)荷系數(shù)位于成分 1 的 0～-1 之間和成分 2 的 0～1 之間，脲酶、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)均處于第二區(qū)域，負(fù)荷系數(shù)處于成分1和成分2的0～1之間；過氧化氫酶處于第四區(qū)域，負(fù)荷系數(shù)位于成分1 的0～1 之間和成分2 的0～-1之間?？梢?，幾個土壤因子均有較高因子負(fù)荷，且過氧化氫酶、速效鉀和有機(jī)質(zhì)與成分1 相關(guān)性強(qiáng)，脲酶、堿解氮和速效磷與成分2 的相關(guān)性強(qiáng)。綜上，這2個主成分可以反映土壤化學(xué)性質(zhì)和酶活性情況，進(jìn)而反映土壤肥力狀況。

通過對不同施肥處理的主成分分析，得到各處理綜合主成分值（見表2）。結(jié)果表明，各處理綜合排名依次為F3＞F2＞F1＞TK＞CK，說明減量復(fù)合肥配施生物有機(jī)肥處理相較于不施肥(CK)處理和常規(guī)施肥(TK)處理能夠改善土壤肥力，且隨著配施量的增加，改善效果逐漸加強(qiáng)。

表2 不同施肥處理的綜合主成分得分

3 討論

有研究表明，生物有機(jī)肥能促進(jìn)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，提高土壤有效養(yǎng)分含量，進(jìn)而改善土壤理化性狀[9]。柳玲玲等[10]研究表明施用生物有機(jī)肥能提高鉤藤土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，改善土壤肥力。李志友等[18]研究也發(fā)現(xiàn)，施用生物有機(jī)肥能顯著增加土壤養(yǎng)分，改善土壤肥力。與之相似，本研究表明在番茄同一生長期生物有機(jī)肥替代處理較不施肥(CK)處理均使土壤速效養(yǎng)分顯著增加，較常規(guī)施肥(TK)處理而言，在番茄苗期，F(xiàn)3 處理使堿解氮和速效鉀含量顯著增加；在番茄開花期F2處理使土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀含量顯著增加，F(xiàn)3 處理使堿解氮、速效鉀和速效磷含量顯著增加；在番茄成熟期，F(xiàn)1和F2處理均使土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效磷含量顯著增加。可見，總體上各配施處理均能使土壤速效養(yǎng)分增加，在前期F3處理對土壤速效養(yǎng)分增加顯著，而在后期F1 和F2 處理對土壤速效養(yǎng)分增加顯著。其原因可能是，復(fù)合肥和生物有機(jī)肥混合施入土壤，產(chǎn)生互作效應(yīng)，使肥料養(yǎng)分更完全[19]，同時，生物有機(jī)肥本身含有各種營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入土壤后能促進(jìn)土壤微生物的增殖，增加微生物分泌的低分子量有機(jī)酸，進(jìn)而活化土壤中氮磷鉀[20]，提高土壤速效養(yǎng)分。在番茄生長前期可能是由于生物有機(jī)肥肥效緩慢，致使在替代量少的情況下對土壤速效養(yǎng)分的增加不顯著，且生物有機(jī)肥對土壤磷的轉(zhuǎn)化比較遲鈍[21]，致使速效磷含量顯著降低（F1和F2處理），而在番茄生長后期，替代量過大可能與復(fù)合肥產(chǎn)生拮抗作用，進(jìn)而對土壤速效養(yǎng)分的增加不顯著。此外，僅F3處理沒有使土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著增加，可能是由于生物有機(jī)肥雖然本身含有有機(jī)質(zhì)，同時也含有氨基酸類物質(zhì)，而氨基酸類物質(zhì)能加速土壤有機(jī)質(zhì)的分解[22]，故本試驗中F3處理替代量最大，所含有的氨基酸類物質(zhì)最多，從而對土壤有機(jī)質(zhì)的分解更快，致使相較常規(guī)施肥(TK)處理有機(jī)質(zhì)并無顯著變化。

土壤酶活性在土壤養(yǎng)分循環(huán)過程中起著重要作用，其中過氧化氫酶參與土壤N素和P素循環(huán)，而脲酶參與土壤物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)化[11,20,23]。大量研究表明，生物有機(jī)肥能增加土壤酶活性，進(jìn)而改善土壤肥力[9]。孫家駿等[8]研究表明，施用生物有機(jī)肥能顯著提高獼猴桃土壤酶活性。本研究也發(fā)現(xiàn)，在番茄開花期生物有機(jī)肥替代處理較常規(guī)施肥(TK)處理均使土壤脲酶和過氧化氫酶顯著增加；在番茄成熟期生物有機(jī)肥配施處理均使土壤過氧化氫酶活性顯著增加，僅F2處理使土壤脲酶活性增加?？梢姡镉袡C(jī)肥替代處理總體上使土壤酶活性顯著增加。其原因可能是生物有機(jī)肥本身含有的酶對土壤酶有增加作用[24]，且能夠為土壤中產(chǎn)酶微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)，加速其繁殖，進(jìn)而增加土壤酶活性[25]。同時，由于脲酶與土壤氮素循環(huán)有關(guān)，而生物有機(jī)肥在分解過程中會消耗氮素[19]，故在番茄成熟期，可能是由于F3 處理生物有機(jī)肥替代量多，致使在分解過程中消耗氮素較多，從而對土壤脲酶活性無顯著影響。然而，在番茄苗期生物有機(jī)肥替代處理均使土壤脲酶和過氧化氫酶活性顯著降低，這與吳江平和陳瑞州等[26-27]研究結(jié)果不一致，其原因可能是土壤酶活性與土壤微生物數(shù)量有關(guān)，而生物有機(jī)肥在施入土壤后，所含有的功能性微生物未能很快適應(yīng)土壤環(huán)境，且對土壤土著微生物繁殖也有一定的抑制作用，致使微生物數(shù)量減少，從而降低土壤酶活性[28]。同時，土壤酶活性也受到作物種類、施肥方式以及生物有機(jī)肥類型等多種因素的影響[11]，故而都可能降低土壤酶活性。此外，隨番茄生長期的延遲，土壤過氧化氫酶活性呈先增加后降低的趨勢，這與曲成闖等[12]研究結(jié)果相同，其原因可能是由于在番茄苗期到開花期，生物有機(jī)肥中含有的有益微生物和功能菌處于共存狀態(tài)，且土壤營養(yǎng)物質(zhì)和底物充足，逐漸使土壤微生物數(shù)量增多，而在番茄開花期到成熟期，可能由于有益微生物和功能菌由于營養(yǎng)物質(zhì)不足致使其處于競爭狀態(tài)，進(jìn)而使得微生物數(shù)量減少，從而降低過氧化氫酶活性[12]。

4 結(jié)論

就土壤化學(xué)性質(zhì)而言，施用生物有機(jī)肥替代處理較不施肥處理可顯著提高土壤速效養(yǎng)分；施用生物有機(jī)肥替代處理較僅施復(fù)合肥處理（常規(guī)施肥處理）總體上均能使土壤速效養(yǎng)分增加，在前期F3處理對土壤速效養(yǎng)分增加顯著，而在后期F1 和F2 處理對土壤速效養(yǎng)分增加顯著。

就土壤酶活性而言，生物有機(jī)肥替代處理較不施肥(CK)處理和常規(guī)施肥(TK)處理僅在苗期使土壤酶活性降低，而在番茄開花期和成熟期，生物有基肥配施處理可顯著提高土壤酶活性，且土壤過氧化氫酶和脲酶活性隨配施量的增加而增加，僅F2處理在成熟期顯著提高土壤脲酶活性，同時隨番茄生長期的延長，過氧化氫酶活性呈先增加和后降低趨勢。