魏世清， 李金懷， 蒲小東， 覃文能， 黃凌志

(1.廣西林業(yè)科學研究院， 廣西 南寧 530002； 2.農業(yè)農村部沼氣科學研究所， 四川 成都 610041)

沼液是人、畜糞便及農作物秸稈等各種有機物經微生物厭氧發(fā)酵后的附產物，它既富含對植物生長起關鍵作用的氮、磷、鉀3大營養(yǎng)素，又含有豐富的硼、銅、錳、鋅等微量元素[1]。油茶成林按3∶1施用沼肥與復合肥，能有效促進油茶生長，提高油茶產量[2]。耿晨光[3]等研究發(fā)現，沼液灌溉于葡萄園地對土壤微生物C和N不會造成影響，在適當的消解灌溉量下，沼液對園林地土壤微生物和酶活性不會造成負面影響，沼液應用于園林地中進行消解利用是安全可行的。沼液園林地消解利用能提高土壤微生物量碳與土壤有機碳比率，但未達到顯著性水平。馮偉[4]等研究發(fā)現，基施25%沼液氮肥+追肥75%化學氮肥在整個生育期對微生物總生物量的促進作用比較顯著，全施沼液處理的微生物總量相對較低，不利于微生物繁殖。本試驗開展施用沼肥對油茶林根際土壤微生物數量和酶活性影響，為油茶施用沼肥提供技術參考。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗地點與材料

試驗在廣西林科院油茶試驗林進行，地理位置為N22°56′，E108°21′，海拔95.0 m。試驗地為山坡地，坡向為東坡，年均降雨量為1347.2 mm，年均相對濕度約80%，屬于亞熱帶季風氣候類型。所選試驗油茶成林為8年生，行距約2.5 m，株距約2.0 m，油茶樹密度130～140 株·畝-1。沼液和沼渣取自廣西林科院周邊沼氣工程，復合肥市場購買，養(yǎng)分含量N，P，K為13%，9%，8%。

1.2 試驗設計

試驗對象為生長較為一致的油茶林，試驗設計為5個處理，各個處理施肥量見表1。試驗設計采用隨機區(qū)組，每個處理10株油茶林，每個處理重復3次。試驗時間為2012年2月～2013年2月。2012年3月30日，沼渣與復合肥一次性施入，沼液施入量占總量50%，6月20日施入剩余50%沼液。在油茶樹冠外圍滴水線開約10 cm深溝，對油茶林施肥采用溝施，施肥后及時復土。

表1 試驗設計

1.3 試驗方法及測定指標

1.3.1 土樣采集及測定

分別在2012年4月底、8月初、10月中旬、12月底采集試驗小區(qū)油茶林地土壤。每小區(qū)設置5個固定土壤采樣點，采集15～20 cm土壤后混合裝入塑料袋中用于理化性質分析。同時采集試驗小區(qū)油茶林根際土壤。用小鐵鏟找到油茶根系，采用抖落法收集根際土，每個試驗小區(qū)采集三株油茶樹根際土壤混合后裝入滅菌的牛皮紙袋后帶回實驗室用于土壤微生物數量和酶活測定。

1.3.2 根際土壤微生物數量測定

采用稀釋平板法對根際土壤中細菌、真菌、放線菌數量進行測定。土壤細菌、放線菌、真菌分別采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、高氏一號培養(yǎng)基、馬鈴薯蔗糖瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)計數。

1.3.3 根際土壤酶活測定

根際土壤酶活性參照關松蔭[5]方法測定。蔗糖酶活性采用3.5-二硝基水楊酸比色法測定；過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定；蛋白酶活性采用茚三酮比色法測定。

1.4 數據分析

數據分析利用SPSS17.0軟件進行單因素方差分析和多重比較，并采用Excel2010進行數據相關統(tǒng)計與制表。

2 結果與分析

2.1 施用沼肥對油茶林根際土壤微生物數量影響

2.1.1 施用沼肥對油茶林根際土壤細菌數量影響

土壤微生物參與土壤生態(tài)中各種物質循環(huán)，使有機態(tài)的營養(yǎng)元素轉化為無機態(tài)的可供植物直接吸收利用的元素，其數量直接影響土壤生物化學活性及土壤養(yǎng)分的組成與轉化速率[6]。

注：小寫字母表示在5%水平上差異顯著，下同圖1 不同處理對根際土壤細菌數量季節(jié)變化影響

由圖1可以看出，不同處理對油茶林根際土壤細菌數量影響呈現明顯的季節(jié)變化，各處理呈現一致變化趨勢，細菌數量峰值出現在8月，4月次之，12月的細菌數量最低。4月和8月以處理2細菌數量最高，并與處理5差異達顯著水平。10月細菌數量最高為處理3，并與處理1、處理5差異顯著。12月各處理之間土壤細菌數量差異不顯著。處理2，處理3，處理4在各季節(jié)中細菌數量都高于處理1和處理5，但3個處理之間差異都未達到顯著水平。說明沼肥與復合肥配施能明顯增加油茶林根際土壤中細菌數量，特別是以3∶1比例配施，其細菌數量顯著高于純施復合肥的處理。

2.1.2 施用沼肥對油茶林根際土壤真菌數量影響

由圖2可以看出，不同處理對油茶林根際土壤真菌數量影響呈現明顯的季節(jié)變化，各處理真菌數量表現出一致變化趨勢，峰值出現在4月，隨后緩慢下降。處理2各個季節(jié)真菌數量高于其他處理，其中4月和10月處理2與處理1和處理5之間真菌數量差異達顯著水平，8月和12月各處理之間真菌數量差異不顯著。同時也可以看出處理5在各季節(jié)中真菌數量最低，說明施用沼肥能明顯增加油茶林土壤真菌數量，特別是以3∶1比例混施復合肥效果最好。

圖2 不同處理對根際土壤真菌數量季節(jié)變化影響

2.1.3 施用沼肥對油茶林根際土壤放線菌數量影響

由圖3可以看出，不同處理對油茶林根際土壤放線菌數量影響呈現明顯的季節(jié)變化，除了處理5，各處理放線菌數量變化趨勢一致，從4月逐漸增加，10月達到峰值，10月放線菌數量最少。處理2放線菌數量高于其他處理。8月和10月處理1～4顯著高于處理5。說明用沼肥一定程度上可以增加油茶林根際土壤中放線菌數量。

圖3 不同處理對根際土壤放線菌數量季節(jié)變化影響

2.2 施用沼肥對油茶林根際土壤酶活性影響

2.2.1 施用沼肥對油茶林根際土壤蔗糖酶活性影響

蔗糖酶對增加土壤中易溶性營養(yǎng)物質起著重要作用。研究證明，蔗糖酶與土壤許多因子有相關性。

圖4 不同處理對根際土壤蔗糖酶活性季節(jié)變化影響

一般情況下，土壤肥力越高，蔗糖酶活性越強。蔗糖酶不僅能夠表征土壤生物學活性強度，也可以作為評價土壤熟化程度和土壤肥力水平的指標之一。

從圖4可以看出，不同處理對油茶林根際土壤蔗糖酶活性影響呈現明顯的季節(jié)變化，各處理蔗糖酶活性在4月份表現普遍較高，12月份蔗糖酶活性最低。4月處理2蔗糖酶活性高于其他處理，但差異不顯著。8月處理2蔗糖酶活性顯著高于處理4和處理5，與處理1、處理3差異不顯著。10月處理3和處理4蔗糖酶活性顯著高于處理5。12月處理1蔗糖酶活性高于其他處理，但各處理之間差異不顯著。從整體來看，施用沼肥的處理根際土壤蔗糖酶活性高于純施復合肥的處理。

2.2.2 施用沼肥對油茶林根際土壤過氧化氫酶活性影響

過氧化氫酶在土壤中分布廣泛，其作用是催化過氧化氫的分解，從而可以消除過氧化氫在土壤中積累，減輕其對植物的毒害。土壤過氧化氫酶活性與土壤有機質含量、微生物數量有關[7]。

圖5 不同處理對根際土壤過氧化氫酶活性季節(jié)變化影響

從圖5可以看出，不同處理對油茶林根際土壤過氧化氫酶活性影響在季節(jié)變化上表現出一定差異，8月和10月土壤中過氧化氫酶活性較高，4月和12月過氧化氫酶活性稍有降低。4月處理2過氧化氫酶活性高于其他處理，并與處理5差異顯著。8月處理4過氧化氫酶活性高于其他處理，并顯著高于處理1。10月各處理差異不顯著。12月處理2過氧化氫酶活性高于其他處理，并與處理1，處理4，處理5差異顯著。從整體來看，處理2，處理3，處理4過氧化氫酶活性明顯高于處理1，處理5。說明沼肥與復合肥配施對提高油茶林根際土壤過氧化氫酶活性有較好的促進作用。

2.2.3 施用沼肥對油茶林根際土壤蛋白酶活性影響

土壤酶是表征土壤中物質、能量代謝旺盛程度和土壤質量水平的一個重要生物指標。其中土壤蛋白酶可以水解蛋白質為短肽，以短肽進一步水解為氨基酸，這些水解產物是植物的氮源之一，土壤蛋白酶活性的高低在一定程度上反映了土壤的氮素營養(yǎng)狀況。

從圖6可以看出，不同處理對油茶林根際土壤蛋白酶活性影響在季節(jié)變化上表現一定差異，4月和8月各處理蛋白酶活性普遍高于10月和12月。4月處理2蛋白酶內活性高于其他處理，處理5蛋白酶活性最低，但各處理之間差異不顯著。8月處理4蛋白酶活性高于其他處理，處理2活性最低，二者之間差異顯著。10月處理4蛋白酶活性高于其他處理，處理5活性最低，但各處理之間差異不顯著。12月處理2蛋白酶活性高于其他處理，與其他處理之間差異不顯著。從整體看，處理2，處理3，處理4蛋白酶活性略高于其他處理，說明施用沼肥在一定程度上能提高油茶林根際土壤蛋白酶活性。

2.3 根際土壤微生物數量、酶活性與土壤養(yǎng)分之間相關性分析

為探討試驗中根際土壤微生物、酶活性與土壤養(yǎng)分之間的關系，對三者進行了相關性分析，結果見表2。從表2可以看出，土壤有機質、速效氮、速效磷、速效鉀這四種養(yǎng)分指標[2]相互之間存在密切關系，互為極顯著正相關關系，表明土壤中有機質、氮、磷、鉀保持動態(tài)平衡，相互影響相互之間的含量。

圖6 不同處理對根際土壤蛋白酶活性季節(jié)變化影響

細菌數量與有機質(0.984)、速效氮(0.971)、速效磷(0.669)呈極顯著正相關，與速效鉀(0.518)呈顯著正相關。真菌數量與有機質(0.978)、速效氮(0.965)、速效磷(0.675)呈極顯著正相關，與速效鉀(0.530)呈顯著正相關。放線菌數量與有機質(0.984)、速效氮(0.988)、速效磷(0.761)、速效鉀(0.608)呈極顯著正相關。這說明根際土壤中微生物數量與土壤養(yǎng)分含量存在密切關系。根際土壤微生物通過分解有機質，參與土壤碳、氮、磷、鉀等養(yǎng)分轉化來影響土壤的養(yǎng)分水平。

注：**：在0.01 水平(雙側)上極顯著相關。*：在 0.05 水平(雙側)上顯著相關。

土壤蔗糖酶與土壤養(yǎng)分、根際微生物數量之間存在密切關系，除了與速效鉀(0.543)呈顯著相關外，與有機質(0.978)、速效氮(0.967)、速效磷(0.695)、細菌數量(0.984)、真菌數量(0.982)、放線菌數量(0.946)均呈極顯著正相關。過氧化氫酶和蛋白酶活性均與土壤養(yǎng)分、微生物數量之間呈極顯著正相關。

從上面分析可以看出，土壤微生物、酶活性和養(yǎng)分各因素之間密切相關，土壤微生物減少，土壤酶活性將下降，土壤的主要養(yǎng)分轉化速率將減弱。同樣，土壤肥力的降低也影響土壤微生物的數量。土壤微生物、土壤酶和土壤肥力在土壤中成為一個整體，共同造成不同土壤之間的差異。

3 討論與結論

3.1 沼肥與復合肥配施對油茶根際土壤微生物數量影響

根際是一個很特別的微區(qū)域，由于植物根系的影響，使其周圍的微域在物理、化學和生物特性方面與土壤主體不同。根際土壤微生物對植物生長及營養(yǎng)元素流動起重要作用，同時也受植物類型、土壤質地及管理措施的影響[8]。已有研究表明不同作物的根際有其特定的微生物群落，就是在同一作物在不同時期和營養(yǎng)狀態(tài)下，其根際微生物數量也呈現一定的動態(tài)變化[9]。其中，細菌是植物根際有益微生物的主要群體，影響著土壤微生物的總體數量，對抑制病原真菌的數量和種類、增加土壤微生物群落的多樣性、提高土壤酶活性具有重要的作用。研究表明在黃瓜重茬土壤中加入沼渣對增加土壤中細菌的數量、降低有害真菌的數量有顯著的影響，以沼渣為肥料不僅具有促進植物生長的作用，還能夠恢復土壤種群平衡、抑制病原真菌的發(fā)生[10]。

本試驗中，同等施氮條件下，沼肥與復合肥配施比例不同對油茶林根際土壤微生物數量產生了較大影響，并在不同季節(jié)差異明顯。各處理根際土壤細菌數量峰值出現在8月，4月次之，12月的細菌數量最低。除了季節(jié)變化影響外，可能與施肥時間有關，沼渣、沼液除了在3月進行一次施肥外，還在6月進行了一次沼液追肥，可能是沼肥施用改變了根際土壤養(yǎng)分含量和可溶性有機質含量，加上適宜的溫度促使微生物繁殖，并通過改變肥料的有效性而直接影響其他根際微生物群落。研究表明，有機肥與無機肥配合施用增加了土壤細菌數量，但減少了真菌數量[11]。本試驗中，各處理根際土壤真菌數量出現在4月，而放線菌數量峰值出現在10月。

研究表明全施沼液處理的小麥土壤微生物總量相對較低，可能是由于土壤碳氮比例失調，不利于微生物繁殖[4]，本試驗中純施沼肥或純施復合肥的處理根際土壤細菌、真菌、放線菌數量普遍低于沼肥與復合肥配施的處理。沼肥與復合肥配施能明顯增加根際土壤中細菌、真菌數量，特別是以3∶1比例混施，油茶林根際土壤細菌、放線菌數量顯著高于純施復合肥的處理。因此認為沼肥與復合肥配施能有效改善油茶林根際微生物數量。

3.2 沼肥與復合肥配施對油茶根際土壤酶活性影響

土壤酶是土壤的重要組成部分，主要來自土壤微生物、動植物殘體及活體動植物分泌物，是一類具有催化物質生物化學反應的活性物質。土壤酶參與土壤中各類生物化學過程在內的物質循環(huán)，其活性在很大程度上反映了土壤健康水平[12]。因此，土壤酶活性的提高與微生物的增殖有關外，還可能與有機肥促進根系生理代謝有關。研究表明，施用有機肥可以提高土壤酶活性[13]，這一結論在本實驗中進一步得到證實。不同處理對油茶林根際土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、蛋白酶活性影響呈現明顯的季節(jié)變化。各處理蔗糖酶活性在4月份表現普遍較高，過氧化氫酶活性較高的集中在8月和10月；蛋白酶活性高峰期出現在4月和8月，而12月蔗糖酶、過氧化氫酶以及蛋白酶活性普遍降低，說明根際土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、蛋白酶活性受季節(jié)變化影響較大。從研究結果看，處理2，處理3，處理4蔗糖酶、過氧化氫酶、蛋白酶活性普遍高于其他處理，說明純施沼肥或者純復合肥不利于提高根際土壤酶活性，而沼肥與復合肥配施在一定程度上能提高油茶林根際土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、蛋白酶活性。

綜上，沼肥施用與根際土壤微生物及酶活性有密切關系，油茶在生長過程中將影響根際微生物形成和土壤酶活性變化。反之，根際微生物的大量繁殖和旺盛活動以及土壤酶活性的高低又必將對油茶生長及產量產生影響。同時，施用肥料種類及配比、土壤和微生物之間關系十分密切，沼肥這種有機肥料促進了油茶生長，根系系統(tǒng)又促進了微生物的繁衍。而微生物的繁衍又可促進土壤有機物轉化，從而形成作物與微生物在土壤載體中的相互依存相互促進的關系。因此沼肥在油茶種植推廣應用時需要進一步完善如何合理施肥以及種植管理措施，使沼肥利用在提高油茶產量及品質、土壤肥力改善等方面發(fā)揮作用。