氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對植煙土壤酶活性與微生物總量的影響

戴林建，陳昱安，劉晨祥，鐘 軍

（湖南農業大學農學院，長沙 410128）

0 引言

在氰氨化鈣、生物炭、餅肥對植煙土壤酶活性與微生物總量的影響上，前人有很多研究成果。氰氨化鈣作為一種土壤改良劑[1]，不僅可以有效地改良土壤的生物學特性[2]、土壤微生物種群結構[3]，改善作物的生長發育[4]，同時又可以防治黃瓜根結線蟲病[5]和根腐病[6]、花椰菜和蕓薹屬植物的根腫病[7-8]等作物的各種病害；施用生物炭可以有效調節土壤生物功能多樣性[9]、土壤微生態[10]、土壤肥力[11]、增強固氮能力[12]、改善土壤微生物及酶活性[13-15]和生物活性[16]、作物的產質量等[17]；施用餅肥可以改良土壤性狀[18]和生物學特性[19]、提高有機質等[20]，從而促進煙株的健康生長。土壤酶能夠反映土壤中物質代謝的旺盛程度、土壤微生物的活性以及養分物質循環狀況，是衡量土壤質量的重要指標[21]；而土壤有機質的分解與礦化都是在土壤微生物的參與下進行的，土壤微生物可影響土壤的物理結構、促進土壤肥力形成[22-23]；其中，細菌是土壤中分布最廣，數量最多的土壤微生物，并參與土壤中重要元素的循壞[24]；土壤真菌參與腐殖質的形成和分解，在土壤的有機質轉化中起重要作用[25]；土壤放線菌作為土壤中數量第二多的微生物，對有機物的礦化起著重要作用[26]；因此土壤微生物是評價土壤肥力的一項重要指標。

但在氰氨化鈣與生物炭和餅肥配施上，至今未見報道，因此本試驗以氰氨化鈣、生物炭、餅肥等為材料，在原施肥基礎上，通過研究氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對煙田土壤酶活性和微生物總量的變化特征，以明確改善煙田土壤酶活性和微生物總量的有效施肥技術，以期為指導煙農合理施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗于2018—2019年在湖南省瀏陽市永安鎮豐裕村與永州市江永縣夏層鋪鎮高家村進行。施用肥料為烤煙專用復合肥(N:P2O5:K2O=8:12:25)，氰氨化鈣購于上海阿茲肯化工有限公司（總氮≥19.8%，鈣≥35%），生物炭為稻殼生物炭（有機質≥45%，氮磷鉀≥5%，總碳≥20%），餅肥由當地煙農提供(N+P2O5+K2O≥8%)。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 供試土壤均為煙稻輪作土，其中瀏陽永安為紅壤土，pH 5.39，有機質32.71 g/kg，堿解氮165.34mg/kg，速效磷37.70mg/kg，速效鉀129.53mg/kg；永州江永為砂質土，pH 5.63，有機質30.86 g/kg，堿解氮 181.90 mg/kg，速效磷29.80 mg/kg，速效鉀117.26 mg/kg。常規施肥措施為烤煙專用復合肥施用量為1200 kg/hm2，分1次基肥和2次追肥進行。

試驗包括4個處理。T1為150 kg/hm2氰氨化鈣，T2為施用150 kg/hm2氰氨化鈣+600 kg/hm2生物炭，T3為施用150 kg/hm2氰氨化鈣+600 kg/hm2餅肥，對照CK處理為常規施肥（即不施用氰氨化鈣、生物炭和餅肥）。煙株行距1.2 m，株距0.5 m，每小區種植300株烤煙，小區之間由田埂隔開，隨機排列；其他田間管理以當地煙葉生產技術方案為標準。

1.2.2 取樣方法 于煙株移栽后40天和100天2個時期進行取樣，每個處理隨機選定3個點，每個點選取5株煙（此后固定取樣煙株），并按距煙株7 cm為半徑的圓周處取根圍土樣，每株每個時期取2個點（對稱點），每個點的5株煙（2個點/株）根圍土壤充分混合為一個樣（200 g左右）裝入無菌密封袋中，一部分用于土壤酶活性檢測分析，另一部分放入冰盒中，帶回實驗室后放入在-80℃冰箱保存，用于土壤微生物檢測分析。

1.2.3 測定項目 土壤脲酶、轉化酶、磷酸酶和過氧化氫酶的活性分別采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法、3,5-二硝基水楊酸比色法、磷酸苯二鈉比色法和高錳酸鉀滴定法進行測定[21]。

土壤細菌、真菌、放線菌數量采用稀釋平板涂抹法進行測定[27]。細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基，平板計數采用10-3、10-4土壤稀釋液涂板；真菌采用孟加拉紅培養基，真菌的計數用10-1、10-2土壤稀釋液；放線菌的計數用10-3、10-4土壤稀釋液涂板，培養基采用高氏一號培養基。所有處理均是3次重復，培養結束后運用平板菌落計數法測定各菌落數量。計算如式(1)所示。

1.2.4 數據分析 統計分析使用SPSS 22.0，數據平均值和標準偏差采用單因素方差分析法獲取，差異顯著性分析采用Duncan氏新復極差法(P＜0.05)。

2 結果與分析

2.1 氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對植煙土壤酶活性的影響

2.1.1 土壤脲酶 由圖1可知，煙株在移栽后的40天和100天2個時期內，瀏陽永安的土壤脲酶活性均表現為T2＞T3＞T1＞CK，且4個處理間在移栽后的40天（前期）差異不顯著但在移栽后的100天，T1、T2、T3與CK處理間呈顯著性差異而前3個處理間的差異不顯著；永州江永的土壤脲酶活性均表現為T3＞T2＞T1＞CK，在移栽后的40天（前期）和100天（后期），T1、T2、T3與CK處理間均呈顯著性差異而前3個處理間的差異均不顯著。

圖1 氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對土壤脲酶活性的影響

與永州江永的脲酶活性相比，瀏陽永安的4個處理在煙株移栽后的40天和100天2個時期內分別高出10.80%、10.09%、0.83%、12.28%和37.11%、34.97%、29.33%、38.77%，且兩者間的差異達顯著水平。

以上結果說明，瀏陽永安和永州江永均表現為T1處理（單獨施用氰氨化鈣）的土壤脲酶活性顯著高于對照的（CK，不施用氰氨化鈣）。在配施中，瀏陽永安雖以T2處理（氰氨化鈣配施生物炭）效果最好但與T3處理（氰氨化鈣配施餅肥）的差異不顯著，永州江永以T3處理效果最好但與T2處理的差異不顯著。瀏陽永安的配施效果好于永州江永的。

2.1.2 轉化酶 由圖2可知，瀏陽永安和永州江永的煙株在移栽后的40天和100天2個時期內，其土壤轉化酶活性均表現為T3＞T2＞T1＞CK，T3與T1和T2處理間、T1和T2與CK處理間均呈顯著性差異，而T1與T2處理間的差異不顯著。

圖2 氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對土壤轉化酶活性的影響

與永州江永的轉化酶活性相比，瀏陽永安的4個處理在煙株移栽后的40天和100天2個時期內分別高出35.67%、41.99%、3.89%、31.36%和30.23%、29.75%、25.82%、33.95%，且兩者間的差異達顯著水平。

以上結果說明，瀏陽永安和永州江永均表現為T1處理（單獨施用氰氨化鈣）的脲酶活性顯著高于對照的（CK，不施用氰氨化鈣）。在配施中，瀏陽永安和永州江永均以T3處理（氰氨化鈣配施餅肥）效果最好且與T2處理（氰氨化鈣配施生物炭）達顯著性差異。瀏陽永安的配施效果好于永州江永的。

2.1.3 酸性磷酸酶 由圖3可知，瀏陽永安和永州江永的煙株在移栽后的40天和100天2個時期內，其土壤酸性磷酸酶活性均表現為T3＞CK＞T2＞T1，且4個處理間幾乎均呈顯著性差異。

圖3 氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對土壤磷酸酶活性的影響

煙株在移栽后的40天（前期），瀏陽永安T1和T2處理的土壤酸性磷酸酶活性低于而T3和CK處理高于永州江永的，且差異均達顯著水平；在移栽后的100天（后期），瀏陽永安除T1處理的稍高于永州江永的且差異不顯著外，其他3個處理的均低于永州江永的，其中兩者的差異在T3處理間表現為不顯著而在T2和CK處理間呈顯著性差異。

與永州江永的轉化酶活性相比，瀏陽永安的4個處理在煙株移栽后的40天和100天2個時期內分別高出-14.99%、-17.73%、4.85%、11.32%和8.81%、-17.31%、-2.37%、-14.31%，且兩者間的差異達顯著水平。

以上結果說明，瀏陽永安和永州江永均表現為對照的（CK，不施用氰氨化鈣）顯著高于T1處理（單獨施用氰氨化鈣）和T2處理（氰氨化鈣配施生物炭）。在配施中，瀏陽永安和永州江永均以T3處理（氰氨化鈣配施餅肥）效果最好且與CK處理的差異達顯著水平。在移栽后的40天（前期）以瀏陽永安T3處理的效果好于永州江永的且兩者間的差異達顯著水平，而在移栽后的100天（后期）則正好相反，但兩者間的差異不顯著。

2.1.4 過氧化氫酶 由圖4可知，瀏陽永安和永州江永的煙株在移栽后的40天和100天2個時期內，其土壤的過氧化氫酶活性均表現為T3＞T2＞T1＞CK；在移栽后的40天（前期），瀏陽永安的4個處理間的差異均不顯著性，永州江永的T1、T2、T3處理與CK處理間呈顯著性差異，但T3處理與T1、T2處理間的差異不顯著性；在移栽后的100天（后期），瀏陽永安的T3處理與T1、T2和CK處理間呈顯著性差異，而T1和T2與CK處理間及其均T1與T2處理間的差異均不顯著，永州江永的T3處理均與T1、T2和CK處理間呈顯著性差異，而T1、T2和CK處理間的差異不顯著性。

圖4 氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對土壤過氧化氫酶活性的影響

與永州江永的過氧化氫酶活性相比，瀏陽永安的4個處理在煙株移栽后的40天和100天2個時期內分別高出46.85%、45.43%、37.05%、46.05%和66.34%、66.09%、41.21%、60.48%，且兩者間呈差異顯著。

以上結果說明，瀏陽永安和永州江永均表現為T1處理（單獨施用氰氨化鈣）的顯著高于對照的（CK，不施用氰氨化鈣）。在配施中，瀏陽永安和永州江永均以T3處理（氰氨化鈣配施餅肥）效果最好，其在移栽后的40天與T2處理（氰氨化鈣配施生物炭）的差異不顯著而在移栽后的100天與T2處理達顯著性差異。瀏陽永安的配施效果好于永州江永的。

2.2 氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對植煙土壤微生物總量的影響

2.2.1 細菌 由圖5可知，瀏陽永安和永州江永的煙株在移栽后的40天和100天2個時期內，其土壤細菌的數量均表現為T3＞T2＞T1＞CK，且4個處理間的差異均達顯著水平。

圖5 氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對土壤細菌的影響

與永州江永的細菌總量相比，瀏陽永安的4個處理在煙株移栽后的40天和100天2個時期內分別高出60.29%、60.62%、61.12%、119.67%和50.95%、69.38%、83.72%、33.46%，且兩者間的差異達顯著水平。

以上結果說明，瀏陽永安和永州江永均表現為T1處理（單獨施用氰氨化鈣）的顯著高于對照的（CK，不施用氰氨化鈣）。在配施中，瀏陽永安和永州江永均以T3處理（氰氨化鈣配施餅肥）效果最好且與T1和T2處理（氰氨化鈣配施生物炭）的差異均達顯著水平。瀏陽永安的配施效果好于永州江永的。

2.2.2 真菌 由圖6可知，瀏陽永安和永州江永的煙株在移栽后的40天和100天2個時期內，其土壤真菌的總量均表現為T1＞T3＞T2＞CK，瀏陽永安T1與T3處理間的差異不顯著、T1、T3與T2、CK處理間的差異達顯著水平；永州江永的T1、T2、T3處理間的差異不顯著，但它們與CK間的處理達顯著性差異。

圖6 氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對土壤真菌的影響

與永州江永的細菌總量相比，瀏陽永安的4個處理在煙株移栽后的40天和100天2個時期內分別高出48.79%、32.26%、56.70%、95.05%和71.08%、33.33%、82.61%、133.84%，且兩者間的差異達顯著水平。

以上結果說明，瀏陽永安和永州江永均表現為T1處理（單獨施用氰氨化鈣）的高于T3處理（氰氨化鈣配施餅肥）但差異不顯著，顯著高于T2處理（氰氨化鈣配施生物炭）和對照的（CK，不施用氰氨化鈣）。在配施中，T3處理的效果優于T2處理的且差異均呈顯著水平。瀏陽永安的施用效果好于永州江永的。

2.2.3 放線菌 由圖7可知，瀏陽永安和永州江永的煙株在移栽后的40天和100天2個時期內，其土壤放線菌的總量均表現為T1＞T2＞T3＞CK，且4個處理間的差異呈達顯著性。

圖7 氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對放線菌的影響

與永州江永的放線菌總量相比，瀏陽永安的4個處理在煙株移栽后的40天和100天2個時期內分別低出5.98%、10.38%、11.36%、4.05%和1.55%、12.64%、18.79%、19.69%，且兩者間在T1處理是差異不顯著外，在其他的3個處理上的差異均達顯著水平。

以上結果說明，瀏陽永安和永州江永均表現為T1處理（單獨施用氰氨化鈣）的顯著高于T2處理（氰氨化鈣配施生物炭）、T3處理（氰氨化鈣配施餅肥）和對照的（CK，不施用氰氨化鈣）。在配施中，T2處理的效果優于T3處理的且差異均呈顯著水平。瀏陽永安的施用效果好于永州江永的。

3 結論與討論

3.1 氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對植煙土壤酶活性的影響

本試驗的研究表明：（1）瀏陽永安和永州江永兩地除了酸性磷酸酶表現為CK（不施用氰氨化鈣）顯著高于T1（施用氰氨化鈣）、T2（氰氨化鈣配施生物炭）和T3（氰氨化鈣配施餅肥）處理的外，其他的酶活性均表現為T2和T3處理的顯著高于T1處理，而T1處理的又顯著高于CK的，這與鄔奇峰[28]的研究結果一致。（2）與T1處理相比，在瀏陽永安和永州江永兩地的兩時期均表現為T2和T3處理顯著提高了土壤酶活性，這與前人的研究結果[3,14]一致。（3）在配施中，雖然土壤脲酶活性在瀏陽永安以T2處理效果最好，但與T3處理的差異均不顯著；而在土壤轉化酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性上，瀏陽永安和永州江永兩地均表現為T3處理的效果優于T2處理的；這可能是由于配施中的生物炭主要提供了有機質，這與和文祥的“土壤脲酶活性與其有機質呈極顯著正相關”研究結論一致[29]。（4）在T3處理中，除了土壤的磷酸酶活性外，其他3種酶活性均表現為瀏陽永安的效果顯著優于永州江永的，這可能是與瀏陽永安和永州江永的土壤質地（前者為紅壤土后者為砂質土）有關，這與李冰的“土壤磷酸酶活性與土壤砂粒呈極顯著正相關”研究結論一致[30]。

3.2 氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施對植煙土壤微生物總量的影響

在微生物總量上，瀏陽永安和永州江永兩地均表現為T1處理的顯著高于CK的，這與賁海燕[6]的結果一致；而在氰氨化鈣及其與生物炭和餅肥配施的細菌總量上均表現為T3＞T2＞T1＞CK，在真菌總量上均表現為T1＞T3＞T2＞CK，在放線菌總量上均表現為T1＞T2＞T3＞CK，這說明與對照相比，施用氰氨化鈣可以促進微生物總量的增加；但氰氨化鈣與生物炭和餅肥配施則對植煙土壤微生物數量的影響不同，其中氰氨化鈣配施生物炭和餅肥可以促進土壤中細菌總量生長，而單獨施用氰氨化鈣則有益于促進真菌和放線菌總量的增加。