氰胺化鈣對溫室土壤生物的影響

陳云峰　王秀徽　曹志平

摘要：為了探討氰胺化鈣對土壤生物的影響，２００５～２００７年，在山東省壽光市研究了溫室條件下施用氰胺化鈣對番茄土壤微生物量Ｃ、微生物量Ｎ、原生動物和線蟲豐度的影響。結(jié)果表明，施用氰胺化鈣后，番茄生長早期和中期微生物量Ｃ顯著提高，平均較對照處理高５０．８％；除個別月份外，微生物量Ｎ在整個番茄生育期均高于對照處理，平均高１３．7％；原生動物中，優(yōu)勢類群鞭毛蟲在番茄后期得到促進，其豐度高于對照處理８．７倍，稀有類群肉足蟲在整個生育期也得到一定的促進；線蟲總數(shù)下降８８．５％，其中食細菌線蟲下降８７．６％，植食性線蟲下降９９．3％?？傊?，氰胺化鈣消毒對土壤生物具有促進和抑制雙重作用，對微生物和原生動物表現(xiàn)為促進作用，對線蟲則為抑制作用。

關(guān)鍵詞：氰胺化鈣；溫室土壤；微生物量C；微生物量N；微型動物豐度

中圖分類號：Ｓ１５４．１ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）24－5633-05

氰胺化鈣（ＣａＣＮ２）又名石灰氮，兼具肥料和土壤消毒作用，一般用來防治土傳病害、改良土壤、調(diào)節(jié)植物生長［１］。氰胺化鈣對土壤生物的影響，主要集中在對病原微生物和根結(jié)線蟲的防治上，如Ｂｏｕｒｂｏｓ等［２］發(fā)現(xiàn)氰胺化鈣消毒能降低茄病鐮刀菌瓜類專化型９９％以上，Ｓｈｉ等［３］發(fā)現(xiàn)氰胺化鈣消毒１５ｄ后能降低尖孢鐮刀菌黃瓜?；停梗玻玻?，劉志明等［４］、崔國慶等［５］認為氰胺化鈣消毒對控制溫室番茄根結(jié)線蟲有較好的效果。氰胺化鈣對土壤微生物、原生動物、線蟲群落的影響僅有少量報道，如Ｓｈｉ等［３］、Ｔｉａｎ等［６］報道了氰胺化鈣對土壤微生物量和群落結(jié)構(gòu)的影響。在土壤中，微生物直接調(diào)節(jié)和控制著土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、供給以及植物對養(yǎng)分的吸收［７］，原生動物和線蟲統(tǒng)稱為微型土壤動物，在改變微生物群落結(jié)構(gòu)、加速微生物周轉(zhuǎn)、驅(qū)動微生物多樣性和功能穩(wěn)定性、促進養(yǎng)分和激素釋放、調(diào)控有機碳積累和穩(wěn)定性以及通過食物網(wǎng)最終影響植物群落及地上部的更高營養(yǎng)級生物方面起著重要作用［８，９］。氰胺化鈣的施用如果影響到這些土壤生物的豐度，將會影響到它們的生態(tài)功能，進而影響土壤養(yǎng)分礦化等過程。為此，２００５～２００７年，在山東省壽光市研究了番茄溫室施用氰胺化鈣對土壤微生物量Ｃ、微生物量Ｎ、原生動物、線蟲動態(tài)的影響，以期為氰胺化鈣的施用提供土壤生態(tài)學上的支持。

１ 材料與方法

１．１ 試驗點概況

試驗地點選在山東省壽光市，當?shù)啬昶骄鶜鉁兀保玻础?，年均降雨量６０８ｍｍ，年均無霜期１９５ｄ。大棚土壤理化性質(zhì)為含水量１１．３％，ｐＨ７．１，有機質(zhì)１３．６ｇ／ｋｇ，全氮１．３ｇ／ｋｇ，堿解氮１０９．３ｍｇ／ｋｇ，有效磷２２２．４ｍｇ／ｋｇ，有效鉀４３５．０ｍｇ／ｋｇ。

１．２ 試驗設(shè)計

試驗在２００５～２００６年和２００６～２００７年番茄生長季中進行，２００５～２００６年調(diào)查施用氰胺化鈣對土壤微生物量Ｃ、Ｎ及原生動物的影響，２００６～２００７年調(diào)查施用氰胺化鈣對線蟲群落的影響。

１．２．１ ２００５～２００６年試驗 設(shè)不施氰胺化鈣（ＣＫ）和施氰胺化鈣（ＣａＣＮ２）２個處理，３次重復。小區(qū)面積為３４ｍ２，供試作物為番茄（ＬｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍＭｉｌｌ），品種為ＦＡ１８９，每小區(qū)種植１１４株番茄。２００５年８月１３日施入稻殼１０．５ｔ／ｈｍ２，施入氰胺化鈣７５０ｋｇ／ｈｍ２。將稻殼和氰胺化鈣均勻施入土壤表層，旋耕土壤，起壟，覆膜，膜下灌足量的水，等待２０～２５ｄ，揭去地膜，疏松土壤，待土壤晾透后再播種定植。

分別于２００５年９月２５日、１１月６日、１２月１８日、２００６年２月７日、３月１４日、４月２３日、６月６日取樣。每小區(qū)?。保点@土，土鉆直徑３ｃｍ，深度為２０ｃｍ，混合均勻作為１個土樣，帶回實驗室在４℃冰箱保存，進行微生物量Ｃ、Ｎ及原生動物測定。

土壤微生物量Ｃ采用熏蒸提?。萘糠治龇y定，微生物量Ｎ采用熏蒸提?。崛壬y定［１０］。采用０．５ｍｏｌ／ＬＫ２ＳＯ４浸提經(jīng)氯仿和未經(jīng)氯仿熏蒸的土壤，浸提液中有機碳的測定采用重鉻酸鉀容量法，氮的測定采用水合茚三酮比色法。微生物量Ｃ＝２．６４×（熏蒸后的有機碳－熏蒸前的有機碳），微生物量Ｎ＝５×（熏蒸后的氮－熏蒸前的氮）。

土壤原生動物測定采用最大或然數(shù)（Ｍｏｓｔｐｒｏｂａｂｌｅｎｕｍｂｅｒ，ＭＰＮ）法測定［１１］。試驗中，稀釋梯度為１０－２～１０－４，個別樣品為１０－３～１０－５。培養(yǎng)后第４、７和１１天在１００×顯微鏡下根據(jù)觀察到的形態(tài)及運動狀態(tài)將原生動物鑒定至鞭毛蟲、纖毛蟲及肉足蟲，根據(jù)每個樣品中空環(huán)數(shù)查最大或然數(shù)表得出各類群豐度（以每克干土中原生動物數(shù)量表示）。

１．２．２ ２００６～２００７年試驗 ２００６～２００７年試驗也設(shè)不施氰胺化鈣（ＣＫ）和施氰胺化鈣（ＣａＣＮ２）２個處理，４次重復，小區(qū)面積為３８ｍ２，供試作物為番茄，品種為ＦＡ１８９。２００６年７月１８日施入稻殼１１．１ｔ／ｈｍ２，施入氰胺化鈣１１１１ｋｇ／ｈｍ２。由于該試驗溫室病蟲害情況與２００５～２００６年有所不同，因此氰胺化鈣用量有所增加，但都在氰胺化鈣施用量范圍以內(nèi)，相應(yīng)地稻殼的用量也有所增加。稻殼和氰胺化鈣施用方法與２００５～２００６年試驗相同。分別于２００６年９月２日、１１月３日，２００７年１月３日、３月３日取樣。取樣方法同上。采用淘洗－離心－漂浮法［１２］分離線蟲。在解剖鏡下統(tǒng)計線蟲數(shù)量，線蟲總數(shù)用每１００ｇ干土線蟲的數(shù)量表示。將線蟲按食性分為4個營養(yǎng)類群：食細菌線蟲、食真菌線蟲、植食性線蟲、雜食-捕食性線蟲［１３，１４］。

１．３ 數(shù)據(jù)處理

采用ｔ檢驗法檢驗處理間微生物量Ｃ、微生物量Ｎ、鞭毛蟲、纖毛蟲、肉足蟲、原生動物總和、食細菌線蟲、植食性線蟲及線蟲總數(shù)之間差異。若統(tǒng)計數(shù)據(jù)不滿足齊次性假設(shè)，則在分析之前采用平方根、倒數(shù)、ｌｎ（ｘ＋１）或ｌｇ（ｘ＋１）等方式進行轉(zhuǎn)換，如若轉(zhuǎn)換后仍不滿足齊次性要求，采用Ｍａｎｎ－Ｗｈｉｔｎｅｙ非參數(shù)檢驗。采用雙因素方差分析（取樣日期×處理）比較處理效應(yīng)和時間效應(yīng)及兩者的交互作用。所有統(tǒng)計均采用ＳＰＳＳ１１．５完成。

２ 結(jié)果與分析

２．１ 氰胺化鈣對土壤微生物量Ｃ、Ｎ的影響

２．２ 氰胺化鈣對土壤原生動物的影響

２．３ 氰胺化鈣對土壤線蟲群落的影響

３ 小結(jié)與討論

氰胺化鈣作為一種藥肥性土壤處理劑，主要成分為氰胺基化鈣、氧化鈣和碳素等，ｐＨ１２［５］。在土壤中與水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氰胺，氰胺可進一步聚合形成雙氰胺，氰胺和雙氰胺都具有抑制硝化、消毒和滅蟲防病的作用，同時氰胺化鈣提供的氮源促進土壤微生物的生長［１］。因此，氰胺化鈣對土壤生物既有抑制又有促進作用。Ｓｈｉ等［３］的盆栽試驗表明，氰胺化鈣對微生物群落的影響主要是短期效應(yīng)，施用氰胺化鈣３ｄ后，微生物數(shù)量顯著下降，但１５ｄ后即恢復到對照水平。此次大田試驗中，施用氰胺化鈣總體增加了土壤微生物量Ｃ、微生物量Ｎ，這表明在土壤中氰胺化鈣對土壤微生物的促進作用占據(jù)主要地位。陳云峰［１５］研究表明，施用氰胺化鈣后土壤中的礦化氮含量顯著降低，這從另一方面印證了施用氰胺化鈣能促進土壤微生物對氮素的吸收。Ｔｉａｎ等［６］研究結(jié)果也表明，在兩茬番茄間隙施用氰胺化鈣后，第二季番茄收獲后微生物量Ｃ、微生物量Ｎ、細菌、真菌及放線菌均有顯著提高，這也表明氰胺化鈣對土壤微生物以促進作用為主。

試驗中，原生動物豐度為４１２～１２９２９５ｉｎｄ／ｇ，鞭毛蟲、肉足蟲、纖毛蟲的豐度分別占總豐度的９３．６％、３．８％、２．６％，這種群落結(jié)構(gòu)模式與馮偉松等［１６］測定的廣東省韶關(guān)市凡口鉛鋅礦濕地處理系統(tǒng)中原生動物群落結(jié)構(gòu)類似，也與Ｆｉｎｌａｙ等［１７］在蘇格蘭高山草地的研究結(jié)果類似，但與曹志平等［１８］測定的華北平原高產(chǎn)農(nóng)田的原生動物群落結(jié)構(gòu)顯著不同，其鞭毛蟲、纖毛蟲和肉足蟲豐度分別占原生動物總豐度的３９．５％、１．３％和５９．２％。氰胺化鈣對原生動物的影響與對微生物的影響類似，尤其是對肉足蟲的促進作用與微生物量Ｎ幾乎是同步的。由于鞭毛蟲與肉足蟲主要取食細菌［１９］，推測微生物量的增加主要是細菌生物量的增加。在氰胺化鈣使用過程中，秸稈等有機物的施用、灌水及高溫等條件均能促進細菌的繁殖，進而促進了原生動物的豐度。

氰胺化鈣對根結(jié)線蟲有良好的防效［４，２０，２１］，此次研究最初目的也是探討氰胺化鈣對根結(jié)線蟲病的控制效果。結(jié)果表明，氰胺化鈣較好地抑制了以根結(jié)線蟲二齡幼蟲為主的植食性線蟲數(shù)量，這與劉志明［４］研究的結(jié)果相同。但氰胺化鈣的消毒作用是沒有選擇性的，有益的食細菌線蟲［２２］也被抑制，這主要是因為氰胺化鈣分解產(chǎn)生的氰胺和雙氰胺對土壤生物的抑制是沒有選擇性的。此外，氰胺化鈣消毒過程中，需要覆膜悶棚，相當于太陽能消毒，棚內(nèi)溫度較高，最高可達４７℃［２３］，這對根結(jié)線蟲二齡幼蟲也有一定的抑制作用。與自然生態(tài)系統(tǒng)線蟲豐度［２4］相比，試驗對照處理的線蟲豐度較低，與Ｃａｏ等［２５］的研究結(jié)果類似。施用氰胺化鈣抑制線蟲豐度，這與氰胺化鈣對微生物和原生動物以促進作用為主的影響不同，可能是微生物、原生動物和線蟲對氰胺化鈣的響應(yīng)時間不同。微生物個體小，群落的恢復極快，并很快就超過了原來的生物量，原生動物群落在６個月以后才恢復，線蟲由于個體遠較微生物和原生動物大［２６］，群落恢復更慢。Ｂｌｏｅｍ等［２７］的研究結(jié)果也證實了這一點。

綜上所述，氰胺化鈣消毒時表現(xiàn)出對土壤生物既有促進又有抑制的雙重作用，對微生物和原生動物的影響主要是促進作用占優(yōu)勢，對線蟲的影響則是抑制作用占優(yōu)勢。

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