施肥對茶園土壤N素和N素轉(zhuǎn)化微生物及脲酶活性的影響

高娟 姚翠澤 李盼盼 竇昭敏 程東華 王世強

摘要：以茶園土壤為研究對象，通過添加尿素、有機肥，探討該兩種肥料對茶園土壤的N素、N素轉(zhuǎn)化微生物及酶活性的影響。結(jié)果表明，茶園土壤施加尿素能促進土壤氨化細菌、亞硝化細菌、反硝化細菌的生長繁殖，施加有機肥則促進霉菌的生長繁殖；茶園土壤施用尿素能使土壤速效氮快速增加，且能維持在一個較高的水平；茶園施用尿素能刺激土壤微生物分泌脲酶，施用有機肥脲酶活性增加表現(xiàn)出滯后現(xiàn)象。茶園施肥若將兩種肥料混合施用，能促進各類微生物生長繁殖和土壤肥力的提高。

關(guān)鍵詞：有機肥；尿素；茶園土壤；酶活性；微生物

中圖分類號：S571.106.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）08-1768-03

茶樹是人工栽培的經(jīng)濟灌木，在亞熱帶氣候的地區(qū)被廣泛種植。土壤植茶后，由于茶樹生物物質(zhì)循環(huán)及施肥管理等因素，土壤理化性質(zhì)會發(fā)生一系列明顯的變化，并逐漸在茶園土壤中富集，形成了非常獨特的土壤化學(xué)環(huán)境[1]。茶園土壤的肥力對茶葉品質(zhì)影響很大，土壤肥力與施肥耕作密切相關(guān)，土壤微生物和酶在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、有機質(zhì)的分解——土壤肥力的形成與演變過程等方面起著重要的作用[2，3]。探討茶園主要施肥種類——尿素和有機肥對茶園土壤N素、N素轉(zhuǎn)化微生物及酶活性的影響，旨在為茶園土壤肥力轉(zhuǎn)化和演變提供理論依據(jù)和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 土樣采集

茶園土樣于2011年9月采自安徽休寧縣，植茶年限約40年，鏟去表土層4～5 cm，采樣深度5～20 cm。土樣裝入白色無菌大塑料袋中，及時帶回實驗室進行處理。

1.2 土樣處理

將土樣充分揉碎，過2 mm篩，混合。取一定量混合土樣測定含水量及其所含的微生物，一部分土樣風干留作理化性質(zhì)和酶活性測定用，其余土樣分裝入3個帶蓋的無菌塑料桶中，每桶5 kg。設(shè)計兩個試驗處理，第1處理為尿素處理，尿素施入量為2 g/（kg土）；第2處理為有機肥處理，有機肥施入量為5 g/（kg土）；尿素與有機肥均溶于200 mL無菌水中，以噴霧方式施入土中；對照處理則噴施200 mL無菌水。于室溫下培養(yǎng)，每隔15 d分別取樣，測其含水量、微生物各生理群數(shù)量及風干土的理化性質(zhì)。

1.3 土壤理化性質(zhì)和酶活性的測定方法

將土樣風干處理后測定其化學(xué)性質(zhì)，其中有機質(zhì)用重鉻酸鉀外加熱法測定；速效氮用堿解擴散法測定；脲酶用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定[4，5]。

1.4 土壤稀釋液的制備

稱取土壤10 g，加入裝有玻璃珠的100 mL無菌水中，振蕩20 min，制成10-1 g/mL土壤稀釋液，再分別稀釋得到10-2、10-3、10-4、10-5、10-6 g/mL土壤稀釋液，每個稀釋度的稀釋液設(shè)3個重復(fù)。所有操作在超凈工作臺上以無菌操作的方式進行。

1.5 土壤微生物區(qū)系及微生物生理群的測定

微生物數(shù)量測定采用稀釋涂布菌落計數(shù)法，其中氨化細菌采用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基；霉菌采用馬丁氏孟加拉紅培養(yǎng)基。細菌在30 ℃培養(yǎng)3 d計數(shù)，真菌在28 ℃培養(yǎng)5 d計數(shù)；亞硝化細菌采用亞硝酸細菌分離培養(yǎng)基，反硝化細菌采用反硝化細菌分離培養(yǎng)基，該兩類細菌的數(shù)量采用液體分離法在30 ℃下培養(yǎng)14 d后計數(shù)，結(jié)果以3次重復(fù)數(shù)量指標表計算其數(shù)量[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤微生物數(shù)量的影響

2.1.1 不同處理對土壤氨化細菌數(shù)量的影響 由表1可知，氨化細菌在培養(yǎng)的前15 d，數(shù)量呈快速上升的趨勢且達到最大值，其原因是實驗室培養(yǎng)改善了土壤的通氣條件，滿足了好氣性氨化細菌的生長；在培養(yǎng)的前30 d氨化細菌數(shù)量尿素處理最多，對照處理次之，有機肥處理最低；培養(yǎng)30 d后由于養(yǎng)料的消耗各處理菌數(shù)都呈下降趨勢，但有機肥處理下降較為緩慢且最多。這是因為尿素給土壤微生物提供的是一種速效性氮養(yǎng)料，有機肥則提供給土壤微生物一種緩釋而持久的營養(yǎng)，

2.1.2 不同處理對土壤霉菌數(shù)量的影響 由表2可知，3個處理霉菌數(shù)量在0～75 d培養(yǎng)時間內(nèi)增長變化趨勢基本相同，在前15 d呈快速上升的趨勢，與霉菌好氣性有關(guān)；在15～75 d霉菌的數(shù)量均穩(wěn)定在一個高位水平上，且有機肥處理的霉菌數(shù)量遠遠大于其他兩處理。

2.1.3 不同處理對土壤亞硝化細菌數(shù)量的影響 由表3可知，在0～15 d時，菌落數(shù)都呈增長趨勢，尿素處理亞硝化細菌數(shù)增長幅度遠遠大于有機肥處理和對照處理，這是由于尿素被土壤脲酶分解大大增加土壤中氨的含量，為亞硝化細菌提供了大量的營養(yǎng)底物；由于在第15天左右各類微生物數(shù)量均快速上升，快速消耗土壤中氨，15 d后亞硝化細菌由于營養(yǎng)底物的不足，其數(shù)量呈快速下降趨勢。

2.1.4 不同處理對土壤反硝化細菌數(shù)量的影響 反硝化細菌是一類兼性厭氧微生物，在通氣良好的試驗條件下，該類菌能快速增殖。由表4可知，土壤經(jīng)粉碎，改善了通氣性，故在前15 d尿素處理、前30 d對照處理反硝化細菌數(shù)量有所上升，但隨各類菌體總量的增加，營養(yǎng)的消耗使反硝化細菌呈下降趨勢；有機肥處理與其他兩處理恰恰相反，在前30 d反硝化細菌數(shù)量一直呈下降趨勢，可能與有機肥處理在前30 d霉菌數(shù)量較大導(dǎo)致某些營養(yǎng)急劇下降有關(guān)。

2.2 不同處理對土壤養(yǎng)分的影響

2.2.1 不同處理對土壤有機質(zhì)含量的影響 土壤中有機質(zhì)、氮、磷、鉀含量高低是衡量土壤肥力高低的重要指標[7]。由表5可知，各處理不同時間土壤中有機質(zhì)的含量總體呈緩慢的上升趨勢并穩(wěn)定在一個較高水平，與土壤微生物（特別是霉菌）生物量的增加密切有關(guān)；有機肥處理的有機質(zhì)含量略高于其他兩處理，是外源添加的結(jié)果。

2.2.2 不同處理對土壤速效氮含量的影響 由表6可知，在培養(yǎng)時間內(nèi)土壤速效氮總體呈上升趨勢，與微生物總量上升對土壤有機質(zhì)的分解有關(guān)；三處理土壤速效氮含量為尿素處理>有機肥處理>對照處理，其中尿素處理土壤速效氮遠遠高于有機肥處理和對照處理，與外源添加氮密切相關(guān)。微生物快速繁殖，土壤速效氮就降低；死亡的微生物通過其他微生物的分解，土壤速效氮又會增高；土壤速效N的增高又會引起微生物的新一輪增殖。土壤中速效氮的含量隨培養(yǎng)時間基本呈波浪式變化，這種變化與微生物數(shù)量呈波浪式變化相關(guān)。

2.3 不同肥料對土壤脲酶活性的影響

土壤酶主要來自微生物和植物根系的分泌作用，它是土壤肥力的一個重要標志，也是土壤有機養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的一個重要因素[8，9]。脲酶是一種酰胺酶，直接參與尿素形態(tài)轉(zhuǎn)化，能酶促有機質(zhì)分子中肽鍵的水解，其活性通常與微生物數(shù)量、土壤有機質(zhì)、全氮和速效氮相關(guān)[10]。脲酶可以促進土壤有機質(zhì)中的氮轉(zhuǎn)化為氨，同時尿素的水解與脲酶密切相關(guān)[11]。由圖1可知，對照處理脲酶的活性總體呈下降趨勢；尿素處理脲酶活性在前15 d呈上升趨勢，是由于尿素的施入刺激微生物脲酶的分泌，與速效氮增加結(jié)果吻合；有機肥處理在前30 d脲酶活性變化與對照處理相似，但在30～45 d時有機肥處理的脲酶活性呈上升趨勢且高于尿素處理，可能與有機肥的緩慢分解造成土壤微生物脲酶分泌的滯后有關(guān)。

3 結(jié)論與討論

1）茶園土壤施加尿素不僅給茶樹提供豐富的氮素，同時能促進土壤氨化細菌、亞硝化細菌、反硝化細菌的生長繁殖，有利于土壤氮素轉(zhuǎn)化和利用；施加有機肥則有利于霉菌的生長和繁殖，霉菌是茶園每年修剪落下枯枝落葉的主要分解者。

2）茶園土壤施用尿素能使土壤速效氮快速增加，在沒有茶樹吸收的情況下，在試驗的兩個多月時間內(nèi)均維持在一個較高的水平；施用有機肥同時提高了茶園土壤中的有機質(zhì)和速效氮的含量，改善土壤肥力的作用明顯。

3）茶園土壤酶主要來源于茶樹和微生物的分沁作用，試驗施用尿素土壤脲酶的活性提高，與尿素能刺激土壤微生物分泌脲酶有關(guān)；茶園土壤施用有機肥，在有機肥分解的后期脲酶活性增加。說明該酶活性反映了土壤有機質(zhì)的分解狀況。

4）茶園施肥若將尿素和有機肥兩種肥料混合施用能促進各類微生物生長繁殖和土壤肥力的提高。

參考文獻：

[1] 俞 慎，何振立，陳國潮，等.不同樹齡茶樹根層土壤化學(xué)特性及其對微生物區(qū)系和數(shù)量的影響[J].土壤學(xué)報，2003，40（3）：433-439.

[2] 婁隆后，梅慰安，陳紹芳，等.微生物在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化中的作用[M].北京：科學(xué)出版社，1962.1-314.

[3] 張詠梅，周國逸，吳 寧.土壤酶學(xué)的研究進展[J].熱帶亞熱帶植物學(xué)報，2004，12（1）：83-90.

[4] 徐光輝，鄭洪元.土壤微生物分析方法手冊[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986.102-125.

[5] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].第三版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[6] 王世強，胡長玉，程東華，等. 調(diào)節(jié)茶園土壤pH對其土著微生物區(qū)系及生理群的影響[J].土壤，2011，43（1）：76-80.

[7] 喬 旭，黃愛軍，褚貴新，等.有機與無機肥配施對小麥土壤速效養(yǎng)分、酶活性及微生物數(shù)量的影響[J] 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，48（8）：1399-1403.

[8] BURNS R G. Enzyme activity in soil： Location and a possible role in microbial ecology [J].Soil Biol Bioche，1982，12：423-427.

[9] TADANO T，OZAWA K，SAKAI H， et al. Secretion of acid phosphatase by the roots of crop plants under phosphorus- deficient conditions and some properties of the enzyme secreted by lupin roots[J]. Plant and Soil，1993，155：95-98.

[10] 侯彥林，王曙光，郭 偉.尿素施肥量對土壤微生物和酶活性的影響[J].土壤通報，2004，35（3）：303-306.

[11] 馬 健，王周瓊，李述剛.小麥根際土壤酶活性變化研究[J].干旱區(qū)研究，1998，15（2）：60-65.