蟲糞有機肥對設施土壤理化性質及番茄產量的影響

蔡瑞婕，肖 揚， 吳 翔，王小波，徐曉燕

(天津農學院 農學與資源環境學院，天津 300384)

化肥的大量使用導致了土壤質量惡化，使有機質含量下降，同時造成土壤板結，不僅對農業、林業的發展造成阻礙，同時也帶來了環境的污染問題，因此降低化肥施用量，增施有機肥具有重要意義。

蟲糞是一種新型有機肥，黃正團等[1]研究表明，黃粉蟲蟲糞具有微小的團粒結構，表面還附著微膜，若將其施加到土壤中，能極大地提高土壤中氧含量，適當添加黃粉蟲蟲糞能夠提高油菜品質及產量[2]。劉巧林[3]研究表明，黑水虻蟲糞能提高小麥的出苗率、生物量干質量及粗蛋白的含量，這是由于蟲糞中含有較多的磷，促進了根系的發育及對土壤養分的吸收利用，從而提高了小麥的品質和產量。白星花金龜蟲糞對櫻桃蘿卜也起到了增產作用[4]。目前對于蟲糞有機肥的研究相對較少，蟲糞施用后對土壤性質的影響鮮見報道。鑒于此，研究雞糞、黃粉蟲糞、黑水虻蟲糞、白星花金龜蟲糞對設施土壤養分、酶活性及番茄產量的影響，從而為蟲糞有機肥的推廣使用提供理論基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

本試驗設在天津市寶坻區里自沽農場設施大棚內。試驗用地土壤理化性質：pH值 8.54、有機質含量1.23 g/kg、硝態氮含量27.14 mg/kg、速效磷含量120.45 mg/kg、速效鉀含量481.49 mg/kg。供試番茄品種為西奧多。供試有機肥的基本性質見表1。

表1 供試有機肥基本性質Tab.1 The basic properties of the tested organic fertilizer

1.2 試驗設計

本試驗設對照(CK)、雞糞(F1)、黃粉蟲蟲糞(F2)、黑水虻蟲糞(F3)、 白星花金龜蟲糞(F4)5個處理，每個處理重復3次。每個處理的小區面積6 m×1.5 m，隨機排列。于2016年11月24日將4種不同種類有機肥各30 kg分別施入各小區中(對照不施加有機肥)。2016年12月1日將生長良好的番茄幼苗進行移栽，并進行常規管理，在2017年4月10日采集不同處理小區的土樣。

1.3 測定項目與方法

土壤pH值采用pH計測定；土壤電導率采用電導法測定；土壤硝態氮含量采用紫外分光光度法測定[5]；土壤速效磷含量采用鉬藍比色法測定；土壤速效鉀含量采用火焰光度計法測定[6]；土壤脲酶活性采用比色法測定[7]；土壤過氧化氫酶活性采用容量法測定[8]；土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定[8]；采用島津 SSM-5000A 總有機碳分析儀固體樣品組件測定土壤總碳(TC)含量、無機碳(IC)含量，總有機碳 (TOC)含量= TC 含量-IC含量；土壤水溶性碳以4∶1 的水土比(質量比)常溫提取、過濾，總有機碳測定儀測定水溶性總碳(WTC)含量、水溶性無機碳(WIC)含量，水溶性總有機碳(WTOC)含量=WTC含量-WIC含量[9]。每次收獲測定番茄產量。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 軟件進行分析，采用DPS 2000數據處理系統分析差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤pH值、電導率的影響

由表2可見， F3處理較CK顯著降低土壤pH值，其余各有機肥處理較CK無顯著差異。可能是由于F3處理pH值較低，施用到土壤中隨之降低了土壤pH值。各處理對土壤電導率無顯著影響。

表2 不同處理對土壤pH值、電導率的影響Tab.2 Effects of different treatments on soil pH value, conductivity

注：不同小寫字母表示不同處理之間差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant differences between different treatments (P<0.05), the same below.

2.2 不同處理對土壤碳含量的影響

由表3可知，施加有機肥顯著增加了土壤TC、TOC含量，分別較CK增加了8.20%～23.25%、14.34%～35.49%。不同有機肥處理較CK對土壤IC含量無顯著影響。F2、F3、F4處理的土壤TC、TOC含量較F1處理顯著提高，分別提高了8.08%～13.92%、11.62%～18.50%。F2、F3、F4處理間土壤TC、IC、TOC含量無顯著差異。不同有機肥處理土壤WTC、WTOC含量較CK有顯著提高，分別提高了19.24%～32.74%、21.71%～39.16%，各有機肥處理間土壤WTC、WIC、WTOC含量差異不顯著。

表3 不同處理對土壤碳含量的影響Tab.3 Effects of different treatments on soil carbon content

2.3 不同處理對土壤硝態氮、速效磷、速效鉀含量的影響

如圖1所示，各有機肥處理顯著提高了土壤硝態氮、速效磷、速效鉀含量。F1、F2、F3、F4處理土壤硝態氮含量較CK分別提高196.00%、229.00%、281.00%、125.00%。F2、F3處理土壤硝態氮含量顯著高于F4處理。F1、F2、F3、F4處理土壤速效磷含量較CK分別提高15.15%、27.97%、34.75%、15.88%，其中，F2、F3處理土壤速效磷含量顯著高于F1、F4處理。F1、F2、F3、F4處理土壤速效鉀含量較CK分別提高26.94%、36.96%、53.90%、46.20%，其中，F3處理土壤速效鉀含量顯著高于F1處理，F1、F2、F4處理土壤速效鉀含量之間無顯著差異。

不同小寫字母表示不同處理之間差異顯著(P<0.05)，下同

2.4 不同處理對土壤酶活性的影響

從表4可見，各有機肥處理均顯著提高土壤磷酸酶、脲酶活性，而對過氧化氫酶活性沒有顯著影響。F4處理土壤磷酸酶活性最高，同時也顯著高于F1、F2、F3處理。F1、F2、F3、F4處理土壤磷酸酶活性較CK分別提高20.74%、22.22%、66.67%、115.56%。F4處理土壤脲酶活性最大，且顯著高于F1、F2處理。F1、F2、F3、F4處理土壤脲酶活性較CK分別提高113.80%、71.62%、164.19%、192.07%。

表4 不同處理對土壤酶活性的影響Tab.4 Effect of different treatments on soil enzyme activity

2.5 土壤碳含量、酶活性之間的相關性分析

由表5可見，TOC含量與TC含量呈極顯著正相關，WTC含量除與TC含量呈極顯著正相關外，與其他指標均未達到相關水平，WTOC含量與TC、TOC、WTC含量呈極顯著正相關，磷酸酶活性與WTC、WTOC含量呈顯著正相關，除IC、WIC含量、過氧化氫酶活性外，脲酶活性與TC含量、TOC含量、WTOC含量、磷酸酶活性均呈顯著正相關，與WTC含量呈極顯著正相關。

表5 土壤碳含量、酶活性之間的相關性分析Tab.5 Correlation analysis between soil carbon content and enzyme activity

注:*、**分別表示顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)相關。

Note: *,** indicate significant(P<0.05) and extremely significant(P<0.01)correlation,respectively.

2.6 不同處理對番茄產量的影響

如圖2所示，各有機肥處理的番茄產量較CK均顯著提高，提高了14.24%～35.09%，且F2、F3、F4處理對番茄產量的提升效果優于F1處理，較F1處理分別提高17.37%、12.52%、18.25%。這可能是由于3種蟲糞有機肥中有機質含量較多，較雞糞處理對番茄產量提高效果明顯。含有較高有機質的F2、F3、F4處理間番茄產量無顯著差異。

圖2 不同處理對番茄產量的影響Fig.2 Effect of different treatments on tomato yield

3 結論與討論

有機碳作為評價土壤肥力的重要指標，對土壤的物理、化學性質及生物化學過程有重要影響[10]，同時對作物的生長有重要作用[11]。本研究結果表明，各有機肥處理均顯著提高了土壤TOC含量，3種蟲糞有機肥的施用對土壤TOC含量提升效果最為顯著，這與駱坤等[12]施用有機肥可以顯著增加土壤有機碳含量的研究結果一致，其原因是有機肥的施用向土壤中帶入大量半分解狀態的有機質，從而使土壤TOC含量顯著增加[13]，蟲糞有機肥中有機質含量較高，施加到土壤中直接增加了土壤TOC和WTOC含量[14]。

土壤硝態氮是植物吸收氮素的主要形態，適量施用有機肥會增加土壤中養分的含量，同時增強土壤氮素的供給能力以及氮肥的利用效率[15]。本研究結果表明，各有機肥處理與CK相比均顯著提高土壤硝態氮含量，F3處理提高土壤硝態氮含量效果較好。各有機肥處理均顯著提高土壤速效磷含量，其中，F2、F3處理較F1處理對土壤速效磷含量提升效果較好。這可能是因為向土壤中增施有機肥可以促進無機磷向有效態轉化[16]，極大提高土壤無機磷的有效性[17]。

向土壤中施加有機肥能明顯改善土壤性質，并且顯著提高土壤酶活性[18-20]。酶活性是土壤微生物活動的重要標志和土壤肥力的重要指標[21-24],在較大程度上反映了土壤的營養狀況和理化性質[25]。有研究表明，施用有機肥可以提高土壤脲酶、磷酸酶的活性[26]。本研究結果表明，各有機肥處理均顯著提高土壤磷酸酶、脲酶活性，這可能是由于有機肥向土壤中帶入了大量微生物，使土壤動物、微生物代謝活動增強，促進相應酶的分泌，從而使相應酶活性得到提高[27-28]。本研究中，各有機肥處理均顯著提高番茄產量，且F2、F3、F4處理對番茄產量的提升效果優于F1處理，這可能是由于蟲糞肥中有機質含量較多，有利于番茄生物量的積累，從而促進番茄產量的提升。

各有機肥處理均顯著提高土壤TC、TOC、WTC、WTOC的含量及番茄產量，且3種蟲糞有機肥處理的土壤TC、TOC含量和番茄產量優于雞糞處理。F3處理土壤速效磷、速效鉀含量較F1處理顯著提高。各有機肥處理均顯著提高土壤脲酶、磷酸酶活性，而對過氧化氫酶活性沒有顯著影響。其中，F4處理對土壤磷酸酶、脲酶活性提高效果較好，較F1處理分別提高78.53%、36.61%。土壤磷酸酶活性與WTC、WTOC含量呈顯著正相關，土壤脲酶活性與TC、TOC、WTOC含量呈顯著正相關，與WTC含量呈極顯著正相關。