腐植酸銨對連作棉田土壤微生物特性的影響*

王永強，陳 林，銀永安，王 靜

（新疆天業（集團）有限公司，新疆 石河子 832000）

腐植酸銨對連作棉田土壤微生物特性的影響*

王永強，陳 林，銀永安*，王 靜

（新疆天業（集團）有限公司，新疆 石河子 832000）

本研究通過分析施用腐植酸銨肥對新疆地區連作棉田土壤微生物種群、微生物數量及土壤酶活性的影響，從而認識連作棉田土壤微生物特性對腐植酸銨肥的響應，以期明確微生物對環境質量變化的指示作用，從而為施用腐植酸銨肥料培肥土壤提供理論支撐。試驗采用稀釋平板計數法、氯仿熏蒸-K2SO4提取法和相關的酶測定法。結果表明，施用腐植酸銨肥可以顯著提高土壤細菌、真菌、放線菌種群數量，提高最大比例分別為109%、100%和80.6%；施用腐植酸銨肥可以顯著提高土壤微生物量碳、氮、磷，提高最大比例分別為153%、200%和229%，且能顯著增加棉田土壤蛋白酶、堿性磷酸酶和多酚氧化酶活性。當腐植酸銨肥施用量為450kg/hm2時，土壤的微生物活性最大。

腐植酸銨；連作棉田；微生物；微生物量；酶活性

眾所周知，腐植酸類物質可以提高土壤陽離子交換能力，調節土壤pH值，刺激有益微生物的生長和繁殖，減少病原體，提高植株自然抗病、抗蟲害的能力，同時降低微生物對外源有機物質的礦化，有效增強土壤有機質生物穩定性。近年來，將土壤中微生物群落結構組成、微生物生物量以及土壤酶活性等土壤微生物特性作為衡量土壤健康狀況的指標來指導土壤生態系統的管理已逐漸成為研究熱點。土壤微生物活性變化指標的研究對建立現代有機農業土壤健康質量評價標準的生物學預警體系起著至關重要的作用。自20世紀90年代中期以來，土壤質量的微生物學特性及分子生態足跡作為對生態系統演變的靈敏響應不斷得到專家學者的注意[1-3]；人們不再只關注施肥對土壤理化性質的影響，慢慢的也在重視施肥對土壤微生物學特性的影響。

新疆是我國棉花的主栽區，連續20年棉花種植總面積和總產量都位居全國第一，但在棉花豐收的背景下，種植結構單一，連作現象十分嚴重，棉花黃萎病發病率和發病面積都在逐年增加，目前已成為制約新疆棉花高產、穩產的重要因素。因此，棉花生產要可持續發展就必須先解決棉花黃萎病的問題。近年來，國內外在治理棉花黃萎病方面推出了抗病棉、農業防治和化學防治等一系列措施，但效果并不理想[4-5]，腐植酸肥料對土壤微生物特性影響的研究較少，王書奇[6]等人的研究表明，黃腐酸（FA）類物質對棉花枯黃萎病具有明顯的抑制效果。本研究于2014年在天業農業研究所棉花試驗點施用腐殖酸銨肥料，探討連作棉田土壤微生物特性變化規律，以期提高土壤微生物數量、微生物量及土壤酶活性，為改善連作棉田土壤質量提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗在新疆石河子天業農業研究所棉花試驗點開展。試驗共設4個處理，分別為：對照CK（不施肥）、低量（150kg/hm2，T1）、中量（450kg/hm2，T2）、高量（750kg/hm2，T3）腐植酸銨。腐植酸銨在播種前施入。每個處理設置3個重復，每個小區面積為0.07hm2。

小區按隨機區組排列，在2013年10月20日施肥前取表層0～30cm土壤測其基礎理化性質，采集的土壤樣品應先在室內干燥通風處自然晾干，然后研磨，最后通過0.900mm和0.150mm篩后備用。試驗土壤質地為壤土，pH值8.31，總鹽0.49s/m，有機質11.8g/kg，堿解氮41.5mg/kg，速效磷10.6mg/kg，速效鉀371mg/kg。

1.2 采樣方法

施用腐植酸銨后第60天取土樣，采樣深度為0～30cm。

1.3 測試方法

土壤微生物數量測定采用稀釋平板表面涂布法，細菌、真菌、放線菌培養分別采用牛肉膏蛋白瓊脂培養基、馬丁氏培養基以及改良高氏一號培養基；土壤酶活性的測定方法參考關松蔭[7]的方法；土壤微生物量測定方法采用氯仿熏蒸直接提取法。

1.4 數據處理

數據處理采用SPSS19.0軟件進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 腐植酸銨對棉花土壤微生物數量的影響

表1 腐植酸銨對土壤微生物數量的影響 cfu/g

由表1可以看出，所有施加腐植酸銨肥料處理的土壤，細菌、放線菌及真菌的數量都顯著高于CK，說明腐植酸銨能夠有效提高連作棉田土壤微生物的活性。但是，不同腐殖酸銨肥料用量下其微生物影響效果不同，其中影響最大的是細菌，真菌次之，放線菌影響最小。與CK相比，細菌數量（T2）最高的提高了109%；真菌數量（T2）最高的提高了100%；放線菌數量（T3）提高了80.6%。

2.2 腐植酸銨對棉花土壤微生物量的影響

表2 腐植酸銨對土壤微生物量的影響 mg/kg

土壤中微生物量C、N、P不僅是土壤有效養分的儲存庫，同時也是作物生長利用養分的重要來源，是土壤肥力變化的重要依據之一。由表2可以看出，在0～30cm土層，與不施肥處理（CK）相比，腐植酸銨處理的土壤微生物量碳、氮、磷有顯著的增加，微生物量碳分別增加了20.2%、153.0%和69.6%，微生物量氮分別增加了120%、200%和136%，微生物量磷分別增加了95.0%、229.0%和101.0%。均為T2＞T3＞T1。

2.3 腐植酸銨對土壤酶活性的影響

表3 腐植酸銨對土壤酶活性的影響

土壤蛋白酶活性高低在一定程度上反映了土壤氮素營養狀況，腐植酸銨處理的蛋白酶活性顯著高于CK處理，說明腐植酸銨能顯著提高土壤中蛋白酶活性，延長腐植酸銨肥料在土壤中的肥效。

土壤磷酸酶能夠催化土壤有機磷化合物礦化，有效分解轉化土壤中的有機磷，提高土壤中有效磷含量，是評價土壤磷素轉化方向的重要指標[8]。土壤中施入腐植酸銨可以增加土壤堿性磷酸酶的活性，其中，T2處理達到了顯著水平（p＜0.05）。

多酚氧化酶是表征土壤腐植質化程度的專性酶。施腐植酸銨可以明顯提高土壤中多酚氧化酶活性，4個處理土壤多酚氧化酶活性表現為：T2＞T1＞T3＞CK。

土壤過氧化氫酶可以有效分解過氧化氫，防止過氧化氫毒害生物體。施腐植酸銨對土壤過氧化氫酶活性沒有明顯增加效果，說明施加腐植酸銨肥料對棉田土壤過氧化氫酶活性影響不大。

2.4 土壤酶活性與土壤微生物數量和微生物量之間的相關分析

表4 土壤酶活性與土壤微生物之間的相關性

由表4可以看出，土壤中可培養的細菌、真菌、放線菌與土壤蛋白酶以及堿性磷酸酶活性之間呈顯著或者極顯著關系，說明土壤中與氮素、磷素有關的酶活性和土壤中的微生物密切相關，除多酚氧化酶與放線菌存在顯著相關性外，土壤中的微生物與多酚氧化酶和過氧化氫酶不存在相關性，說明土壤中的微生物與腐殖質有關的酶關系不大。

微生物量碳、氮、磷與土壤蛋白酶和堿性磷酸酶活性存在極顯著關系，與多酚氧化酶和過氧化氫酶無顯著關系，表明土壤微生物生物量碳、氮與氮素、磷素有關的酶密切相關，而與腐植質有關的酶相關性不大；微生物量碳和氮不但可以敏感地反映出不同肥料處理間微生物總生物量上的差異，也能從一定程度上反映出不同肥料處理之間土壤酶活性的大小。這正好印證了氮素、磷素有關的酶與腐植質有關的酶不存在相關性。

3 討論

3.1 腐植酸銨對微生物種群數量的影響

土壤微生物種群數量對環境變化極其敏感，本試驗通過施加腐植酸銨肥料必然會對其產生一定的影響。王利賓等人研究表明[9]，施加腐植酸肥料會顯著增加土壤中微生物數量。本試驗結果表明，施加腐植酸銨肥料可以有效增加連作棉田土壤微生物數量，但隨著施肥量的增加，微生物數量表現為下降趨勢。分析其原因，可能是由于腐植酸銨肥料具有促進作物根系生長發育的作用，在一定量的情況下可以增加作物根系數量及其分泌物，改善土壤微環境，從而增加土壤中微生物數量。但是過量的施加腐植酸銨肥料會造成植株產生脅迫作用以及土壤環境干燥等不利因素，因而造成土壤中微生物數量下降。

3.2 腐植酸銨對土壤微生物量的影響

土壤微生物量是指土壤中除了活的植物體 （如植物根系等）外，體積小于5×103um3的生物總量，一直為國際土壤學界研究的熱點[10]。土壤微生物量碳和氮的含量直接決定了土壤生物肥力，同時也從很大程度上反映出了土壤中微生物活動狀況。本研究結果表明，施加腐植酸銨肥料后連作棉田土壤微生物量碳、氮、磷都顯著大于對照土壤。這與劉蘭蘭[11]等的研究相同，施加腐植酸銨肥料不僅促進根系生長，改善作物根際微環境，還可以活化土壤增加土壤養分含量，為微生物提供充足的碳源、氮源和磷源。

3.3 腐植酸銨對土壤酶活性的影響

土壤酶是土壤生態系統新陳代謝的重要動力，能全面反映出土壤生物學肥力變化，是判別不利環境下或者人為擾動下土壤生態系統的早期預警指標。Vepslinen等[12]研究表明，施用有機肥料或化學肥料有助于改善土壤理化性質和微生物區系，提高土壤酶活性。該試驗結果表明，不同施肥處理對土壤酶活性的影響也有著顯著的差異，施加腐植酸銨肥料能顯著增加土壤蛋白酶、堿性磷酸酶及多酚氧化酶活性，但對過氧化氫酶活性沒有影響，土壤過氧化氫酶活性呈現不變趨勢。試驗結果表明，連作棉田土壤酶活性受土壤氮含量的影響趨勢表現不一；主要是因為影響土壤酶活性的因素包括土壤含水量、土壤有機質組成成分、分解轉化等多種因素，造成土壤酶活性變化規律復雜化。

4 結論

本試驗結果表明，施加腐植酸銨肥料可以顯著改善土壤微生物特性及酶活性。

（1）從土壤三大微生物數量變化看，施加腐植酸銨肥料可以顯著提高連作棉田土壤細菌、真菌和放線菌數量，但是不同微生物種群對其響應存在一定的差異，且肥料的施用量也對三大菌群數量有顯著影響；（2）從土壤微生物量變化情況看，施用腐植酸銨能顯著地增加土壤微生物量碳、氮、磷的含量，且變化規律與土壤微生物數量變化規律相同；（3）從土壤酶活性變化情況看，施加腐植酸銨肥料能顯著增加連作棉田土壤蛋白酶、堿性磷酸酶及多酚氧化酶；（4）從土壤酶活性與土壤微生物之間的相關性來看，土壤微生物與腐殖質有關的酶關系不大，且氮素、磷素有關的酶與腐殖質有關的酶不存在相關性。

綜上所述，通過施加腐植酸銨肥料可以提高土壤肥力，改善土壤微生物環境及微生物特性，實現培肥地力的目的。當腐植酸銨肥施用量為450kg/hm2時，土壤的微生物活性最大。

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2015—07—06

新疆第八師石河子市科技基礎條件平臺建設計劃；新疆第八師石河子市農業科技攻關項目“滴灌生物有機肥的研制與應用”（2014ny17）。

*通訊作者：銀永安（1983-），男，陜西渭南人，博士，副研究員，從事節水灌溉農業高產生理與品質性狀研究。Email：yinyongan1983@163.com。