不同類型畜禽糞便有機肥對辣椒產量及根際土壤酶活性的影響

關天霞 ，馬國泰 ，張 昊，景根茂

（1. 河西學院農業與生物技術學院，甘肅 張掖 734000；2. 甘肅省河西走廊特色資源利用重點實驗室，甘肅 張掖 734000）

近年來，畜禽養殖業迅速發展的同時也產生了大量的畜禽糞便，據統計，我國每年產生畜禽糞便總量達8. 37 億t［1-2］，這些糞畜禽糞便含有豐富的N、P、K和其他營養元素，能夠改善土壤理化性質，提高作物產量［2］，而且施用畜禽糞便有機肥對物質循環和環境保護有重要作用，也符合有機農業或生態農業的要求［3］。因此，農田施用畜禽糞便制造的有機肥是最直接有效、安全環保的處理方式之一［4］。

土壤酶參與土壤中的各種代謝過程和能量轉化，是土壤生物化學特征的重要組成部分，可表征物質在土壤中代謝快慢，是評價土壤肥力變化的一項重要指標［5-7］。目前，許多學者對不同類型、不同用量有機肥施用后土壤不同酶活性的變化做了研究。周紅娟等［8］采用土壤培養法，在自然光照的溫室大棚內進行研究，結果表明，施用雞糞能顯著提高濱海鹽堿土堿性磷酸酶活性。石慧等［9］通過對荔枝園土壤添加1%、2%和4%豬糞進行土壤培養試驗和荔枝盆栽試驗，發現施入豬糞可提高土壤過氧化氫酶、脲酶和酸性磷酸酶活性。王永昕等［10］研究發現，施用雞糞為20～100 g/kg時，雞糞的加入能顯著增加重金屬Cd 污染下小白菜根際土壤的脲酶和過氧化氫酶活性，而施用雞糞在20～60 g/kg范圍內，土壤中蔗糖酶和中性磷酸酶活性則呈現先增加后降低的趨勢。呂衛光等［11］通過盆栽試驗研究了以雞糞和豬糞為原料的有機肥對西瓜生長期間土壤酶活性的影響，發現雞糞有機肥降低了土壤過氧化氫酶活性，而豬糞有機肥則相反；土壤堿性磷酸酶和脲酶活性隨著施肥時期的延長呈現先增加后下降的趨勢；豬糞有機肥比雞糞有機肥對土壤酶活性的改善和提高作用更加明顯。上述研究表明不同原料有機肥的施用對于不同類型土壤，不同作物種植條件下的土壤酶活性的影響有所不同。

辣椒是人們喜食的蔬菜之一，有機肥施用可以影響土壤酶活性，進而影響到辣椒生長以及辣椒產量，目前已有一些學者的研究也表明，施用畜禽糞便有機肥可以在一定程度上提高辣椒產量［12-14］，但對于不同用量的雞糞和豬糞對張掖地區辣椒產量及不同生育期根際土壤酶活性的動態變化均研究較少。本研究以甘肅張掖灌漠土為研究對象，進行不同用量雞糞和豬糞施用條件下辣椒不同生育期辣椒生長相關指標及根際土壤酶活性動態特性的研究，以期為指導辣椒菜田土壤合理施肥，正確掌握施肥技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試辣椒品種為隴椒3號；試驗地設于張掖市新墩鎮城兒閘村（38°54′43″N，100°24′43″E，海拔1 515 m）。土壤類型為灌漠土，土壤pH 8.46，有機質含量25.89 g/kg，堿解氮含量9.77 mg/kg，速效磷含量22.60 mg/kg，速效鉀含量45.90 mg/kg。供試雞糞購自呈強養殖農民專業合作社，經二次翻堆通風發酵后，其理化性質為：pH 8.32，有機碳含量37.82 g/kg，全N含量 9.92 g/kg，全P含量28.69 g/kg，全K含量21.32 g/kg；供試豬糞購于包海兵養殖場，經二次翻堆通風發酵后，其理化性質為：pH 8.07，有機碳含量71.79 g/kg，全N含量14.98 g/kg，全P含量24.04 g/kg，全K含量15.45 g/kg；工藝為二次翻堆通風發酵。

1.2 試驗方法

采用田間隨機區組試驗設計，雞糞和豬糞均設0（對照）、15、30、45、60 t/hm2（FW）5個處理，每個處理4次重復，小區面積4.56 m2（1.2 m×3.8 m）。小區施肥量以施用純氮為標準?；适┓柿繛镹 150 kg/ hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 75 kg/ hm2。辣椒播種密度為40 cm×45 cm，每小區播種24株，辣椒生長期間根據土壤墑情適時灌水、鋤草等管理。

樣品采集：分別在辣椒種植前（2016年5月1日）、辣椒幼苗期（2016年7月17日）、辣椒初花期（2016年7月29日）、辣椒開花坐果期（2016年8月11日）、辣椒盛果期（2016年9月4日）、辣椒收獲期（2016年10月3日）采集耕層混合土樣（0～20 cm），風干過篩后保存待測定。

脲酶活性的測定采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法，過氧化氫酶活性的測定采用滴定法，蔗糖酶活性的測定采用3，5- 二硝基水楊酸比色法，磷酸酶活性的測定采用磷酸苯二鈉比色法［15］。

試驗數據采用Microsoft Excel 2007進行處理，不同處理間參數的差異顯著性通過SPSS 21.0采用SSR法（Ducan檢驗）進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同有機肥處理對辣椒生長性狀及產量的影響

從表1可以看出，無論是施用雞糞還是豬糞，都不同程度提高了辣椒株高、根長、根系生物量、莖葉生物量、單果重及辣椒產量。在盛果期，辣椒株高、根長、單果重及產量均隨著雞糞和豬糞施用量的增加呈現先增加后降低的趨勢，在施肥量為30 t/hm2時達到最大（P＜0.05），就產量而言，雞糞和豬糞施用量分別達到10.47 t/hm2和11.50 t/hm2，比對照（9.92 t/hm2）分別增加5.54%和15.35%。豬糞的施用對根系生物量和莖葉生物量也有顯著增加。將相同施用量的雞糞和豬糞相比較，豬糞對辣椒生長性狀以及產量的提高影響更加顯著。

2.2 不同有機肥處理土壤酶活性的變化

表1 不同有機肥處理辣椒生長性狀及產量的變化（盛果期）

2.2.1 土壤脲酶活性的變化 脲酶活性可反映有機氮向有效氮轉化的能力和土壤供氮能力，與土壤供氮能力有密切關系，從而表征土壤氮素的供應程度，反映土壤肥力狀況［16-19］。從圖1和圖2可以看出，無論是施用雞糞還是豬糞，在辣椒同一生長發育時期，脲酶活性均隨著施用量的增加而呈現增強的趨勢，種植前脲酶活性增長幅度最大，施用30 t/hm2雞糞和豬糞顯著提高了土壤脲酶活性，分別提高9.98%和15.98%，當施用量繼續上升至60 t/hm2時，脲酶活性雖有所提高，但提高作用不顯著。在同一雞糞和豬糞施用量時，隨著辣椒從幼苗期到收獲期，脲酶活性雖有下降，但下降幅度不顯著。將辣椒生長同一時期，相同施用量的雞糞和豬糞相比較，豬糞對脲酶活性的提高作用更為顯著。

圖1 不同用量雞糞施用條件下土壤脲酶活性的變化

圖2 不同用量豬糞施用條件下土壤脲酶活性的變化

2.2.2 土壤過氧化氫酶活性的變化 過氧化氫酶是參與土壤中物質和能量轉化的一種重要氧化還原酶，可促進土壤中多種化合物的氧化，防止過氧化氫積累對生物體造成毒害，在一定程度上可以表征土壤生物氧化過程的強弱，其活性與土壤肥力密切相關［20-21］。從圖3和圖4可以看出，無論是施用雞糞還是豬糞，在辣椒同一生長發育時期，過氧化氫酶活性均隨著施用量的增加而呈現增強的趨勢， 施用15 t/hm2雞糞和豬糞顯著提高了土壤過氧化氫酶活性，在辣椒整個生長發育時期，雞糞和豬糞分別提高 1.37～1.79倍和 2.39～4.43倍，當施用量從30 t/hm2上升至60 t/hm2時，過氧化氫酶活性雖有所提高，但提高作用不顯著。在同一雞糞和豬糞施用量時，辣椒幼苗期過氧化氫酶活性呈現逐漸下降的趨勢。在辣椒同一生育時期，相同施用量的雞糞和豬糞相比較，雞糞對提高過氧化氫酶活性的效果更為顯著。

圖3 不同用量雞糞施用條件下土壤過氧化氫酶活性的變化

圖4 不同用量豬糞施用條件下土壤過氧化氫酶活性的變化

2.2.3 土壤蔗糖酶活性的變化 土壤蔗糖酶廣泛存在于土壤中，直接參與土壤有機質的代謝過程，其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的指標［22-24］。從圖5和圖6可以看出，無論是施用雞糞還是豬糞，在辣椒同一生長發育時期，蔗糖酶活性均隨著施用量的增加而呈現增強的趨勢，施用15 t/hm2雞糞和豬糞顯著提高了土壤蔗糖酶活性，在辣椒整個生長發育時期，雞糞和豬糞分別提高1.21～1.40倍和1.38～1.55倍，隨著雞糞和豬糞施用量的增加，與對照相比，施用量為60 t/hm2時，種植前蔗糖酶活性增加幅度最大，增幅分別達到2.62倍和2.54倍。但施用量從30 t/hm2上升至60 t/hm2時，過氧化氫酶活性僅增加37.2%和19.2%。在同一雞糞和豬糞施用量時，隨著辣椒生長發育時期的進行，蔗糖酶活性逐漸下降，但從初花期到收獲期下降幅度不顯著。將辣椒生長同一時期相同施用量的雞糞和豬糞相比較，豬糞對提高蔗糖酶活性的作用更為顯著。

圖5 不同用量雞糞施用條件下土壤蔗糖酶活性的變化

圖6 不同用量豬糞施用條件下土壤蔗糖酶活性的變化

2.2.4 土壤磷酸酶活性的變化 磷酸酶活性與土壤磷素轉化密切相關，可以反映土壤速效磷的供應的狀況。堿性磷酸酶能促進有機磷化合物分解，對土壤磷素轉化利用起重要作用［25］。從圖7和圖8可以看出，在辣椒同一生長發育時期，無論是施用雞糞還是豬糞，堿性磷酸酶活性隨著施用量的增加而呈現增強的趨勢，種植前堿性磷酸酶增長幅度最大，施用30 t/hm2雞糞和豬糞顯著提高了土壤堿性磷酸酶活性，分別提高38.0%和33.4%，而當雞糞和豬糞施用量為60 t/hm2時，則增加幅度達到2.37倍和2.29倍。隨著辣椒生長發育時期的進行，堿性磷酸酶活性逐漸下降，而且當施用量為60 t/hm2時，堿性磷酸酶活性下降程度最為明顯（P＜0.05），分別為雞糞28.9%和豬糞30.3%。將辣椒生長同一時期相同施用量的雞糞和豬糞相比較，兩者對堿性磷酸酶活性的提高作用相差不顯著。

圖7 不同用量雞糞施用條件下土壤磷酸酶活性的變化

圖8 不同用量豬糞施用條件下土壤磷酸酶活性的變化

3 結論與討論

本試驗結果表明，施用雞糞和豬糞有機肥處理的辣椒產量顯著高于不施用有機肥的處理，并且施用量為30 t/hm2時辣椒產量分別增加5.54%和15.35%，達到最大，說明有機肥的施用有利于植物吸收養分，從而提高了辣椒產量，并且相同施用量時，豬糞對辣椒產量的提高效果優于雞糞。

土壤中一切生物化學反應都是在土壤酶的參與下完成的，土壤酶活性的高低能反映土壤的綜合肥力特征及土壤養分轉化進程［25］。不同施肥措施對土壤酶活性會產生不同的影響［26］。本試驗結果表明，施用雞糞和豬糞，土壤脲酶、過氧化氫酶、蔗糖酶和堿性磷酸酶活性均有所提高，這與黃玉霞等［27］的研究結果相似。張碩等［28］研究發現施用豬糞能顯著提高烤煙根際土壤脲酶和磷酸酶活性，而榮勤雷等［29］的研究結果也表明，化肥與豬糞長期配合施用可以提高磷酸酶活性，Liu等［30］的研究也有類似的結果。本試驗中，施用15 t/hm2雞糞和豬糞就可以提高土壤過氧化氫酶和蔗糖酶活性，而施用30 t鮮重/hm2雞糞和豬糞時土壤脲酶和磷酸酶活性顯著提高，隨著有機肥施用量的繼續增加，4種酶活性繼續增加，但增加效果不顯著，也有研究表明，隨著有機肥施用量的增大，土壤酶活性增加效果越加明顯［31］。

隨著辣椒生長發育時期的進行，無論施用豬糞還是雞糞，土壤脲酶、蔗糖酶和堿性磷酸酶活性均呈現出下降的趨勢，而過氧化氫酶則表現出先增加后下降的趨勢。楊鵬鳴等［32］對于西瓜施肥后蔗糖酶活性隨時間的延長基本下降的研究結果相似，而曹丹等［33］在黃瓜上的研究結果則是初花期脲酶活性高于幼苗期，張碩等［28］則發現隨著烤煙生長發育時期的進行，脲酶活性呈現持續下降趨勢，而蔗糖酶活性則呈現先增加后下降的趨勢。呂衛光等［11］發現在西瓜生長期間土壤過氧化氫酶活性隨時間的延長而升高、磷酸酶活性總體下降。王延軍等［34］研究表明，番茄在生長中期，土壤脲酶、酸性磷酸酶及過氧化氫酶的活性都有較大提高，番茄生長后期脲酶和酸性磷酸酶活性減弱， 但過氧化氫酶活性繼續增強。

在辣椒的同一生長時期，相同施用量的雞糞和豬糞相比較，豬糞對提高土壤脲酶、蔗糖酶活性作用更為明顯，而對于過氧化氫酶則較弱。綜合而言，豬糞比雞糞對土壤酶活性的改善和提高作用更好，充分說明施用不同用量的雞糞和豬糞對不同作物根際土壤酶活性的動態變化影響都不同。因此，在不同的土壤類型條件下，種植不同的作物，應該采取不同的施肥措施。在本試驗灌漠土土壤類型條件下，種植隴椒3號時，施用30 t/hm2豬糞更能顯著提高土壤酶活性，促進土壤養分轉化，提高作物吸收養分效率，促進辣椒生長，增加辣椒產量。