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酵素菌肥对碧螺春茶园不同土壤层生物活性组分的影响论文

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2025-03-13 16:46:33    来源:    作者:xuling

摘要:文章通过有机肥(CK)、有机肥配施酵素菌肥A(A1)、有机肥配施酵素菌肥B(A2)和有机肥配施酵素菌肥C(A3)4种施肥模式,研究酵素菌肥对茶园表层和次表层土壤活性组分的影响。

  摘要:文章通过有机肥(CK)、有机肥配施酵素菌肥A(A1)、有机肥配施酵素菌肥B(A2)和有机肥配施酵素菌肥C(A3)4种施肥模式,研究酵素菌肥对茶园表层和次表层土壤活性组分的影响,具体包括有效养分(碱解氮、有效磷、速效钾)、微生物生物量(生物量碳、氮、磷)、土壤胞外酶活性(酸性蛋白酶和酸性磷酸酶),以及微生物(细菌和真菌)数目等。结果表明,与单纯施用有机肥相比,有机肥配施酵素菌肥可使土壤表层和次表层的各项生物活性组分指标显著提高,同时酵素菌肥不仅可显著改善表层土壤的各项生物活性组分,而且对表层土壤的影响也远远大于次表层土壤。此外,3种酵素菌肥效果不同,且A1的处理改善效果最优。


  关键词:酵素菌肥;土壤改良;土壤生物活性组分含量;土壤层


  洞庭碧螺春属于我国十大名茶之一,主要产自苏州太湖洞庭山[1]。该地温度适宜、降水充沛、日照充分,具备碧螺春优质生长的首要条件[2]。碧螺春采用茶果间作模式种植,即茶树与枇杷、杨梅、柑橘等果树交错种植,茶树覆盖率约为65%~75%。这一种植方式在提高经济效益的同时,可使果树的花香和果味沁入茶叶中,赋予碧螺春独特口感[3],然而这种模式也会导致茶树、果树相互争夺土壤肥力。调查显示,该地区85.7%的施肥方式为地面撒施化学肥,存在土壤破坏风险[4]。为解决化肥破坏土壤的问题,引入了有机肥和生物肥[5]。酵素菌肥属于生物肥,主要由菌种与其他有机配料发酵制得,可有效改善土壤肥力,提高作物的产率和品质[6]。


  土壤可分为表层土壤(深度0~20 cm)、次表层土壤(深度40~60 cm)和深层土壤(深度60 cm以上)。其中,表层土壤受耕作等活动影响较大;次表层土壤同样对作物的根系生长有一定影响[7]。目前,关于肥料对表层土壤生物活性组分含量影响的报道较多[8-10],而对于次表层土壤影响的研究较少。基于此,本文以碧螺春茶园土壤为研究对象,着重研究有机肥配施+酵素菌肥对茶园表层和次表层土壤生物活性组分的影响,包括有效营养成分(碱解氮、有效磷、速效钾)含量、微生物生物量(微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP))、胞外酶活性(酸性蛋白酶(EAPA)和酸性磷酸酶(SAPA)),以及微生物(细菌和真菌)数目,以期通过统计分析和比对,为酵素菌肥的推广提供理论参考。


  1材料与方法


  1.1试验区概况


  试验区位于苏州市金庭镇南湾村的碧螺春茶叶种植基地。地理坐标为北纬31。3忆,东经120。9忆。


  茶园内茶树生长状况良好,茶园土壤类型为黄棕壤,平均pH为4.55。


  1.2试剂耗材


  取1.8、1.2 mol/L NaOH水溶液、锌-硫酸亚铁还原剂等按照LY/T 1228-2015进行配置[11];二硝基酚指示剂、0.5 mol/L硫酸、钼锑贮存液等按照LY/T 1232-2015进行配置[12];1 mol/L乙酸铵浸提剂、钾标准溶液按照LY/T 1234-2015进行配置[13];0.5 mol/L K2SO4溶液、邻菲罗啉指示剂等按照文献进行配置[14];pH 5.0醋酸盐缓冲液、pH 7.0柠檬酸盐缓冲液、pH 9.4硼酸盐缓冲液等按照文献进行配置[15]。


  试验所用的酵素菌肥共3种,均由本团队自主研发。具体配料和使用稀释倍数如表1所示。

  1.3仪器设备


  分析天平(ML204型);恒温往复振荡机(YCT-50GA);紫外可见分光光度计(T6);pH计(S400-K);火焰光度计(M420Cs);高压蒸汽灭菌锅(LDZM-60L-I);恒温培养箱(DH4000B);超净工作台(SW-CJ-1FDG);总有机碳分析仪(TOC-L CPH)。


  1.4试验设计


  试验于2023年3月进行,采用单因素完全随机区组设计,并设对照常规施用有机肥(CK)、有机肥+酵素菌肥A(A1)、有机肥+酵素菌肥B(A2)、有机肥+酵素菌肥C(A3)共4个处理,且每个处理3个重复,共12个小区。每个小区面积50 m2,且小区与小区之间间隔1 m。


  2023年3月中旬,将有机肥施入茶园。4种处理有机肥的施用量均为500 g/m2。施入有机肥后,将3种酵素菌肥稀释并均匀浇灌于茶树根部。3种酵素菌肥的施用量均为1 200 g/m2。其他田间按照茶园常规管理模式进行。


  1.5测试方法


  2023年6月初,进行土壤取样。在每个试验小区内随机选取3点,分别采集0~20 cm、20~40 cm土壤样品。土壤除杂后,过孔径2 mm筛,4℃冰箱冻存,用于土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量、MBC、MBN、MBP、EAPA、SAPA、细菌和真菌数量的测定。所有测定均于取样后1周内完成。


  碱解氮含量的测定参照LY/T 1228-2015《森林土壤氮的测定》[11],采用碱解扩散法;有效磷含量的测定参照LY/T 1232-2015《森林土壤磷的测定》[12],采用NaOH溶液浸提钼锑钪比色法;速效钾含量的测定参照LY/T 1234-2015《森林土壤钾的测定》[13],采用乙酸铵溶液浸提火焰光度法。


  MBC、MBN和MBP通过氯仿熏蒸、K2SO4溶液提取后,采用重铬酸钾容量分析法测定MBC;采用茚三酮比色法测定MBN;采用无机磷测定法测定MBP[14]。


  土壤中的EAPA含量采用茚三酮比色法进行测定;SAPA采用磷酸苯二钠比色法进行测定;细菌和真菌数量采用稀释涂布平板法进行测定[15]。


  1.6统计分析


  运用Excel 2013对试验数据进行整理、统计;采用SPSS 21.0对试验数据进行单因素方差分析和多重比较。


  2结果与分析


  2.1有机肥配施酵素菌肥对不同土壤层有效养分含量的影响


  由表2可知,有机肥配施酵素菌肥可显著提高不同土壤层的有效养分含量(P<0.05)。与CK相比,3种不同类型的酵素菌肥处理后,表层土壤的碱解氮含量分别提升42.36%、16.33%和20.16%;次表层土壤的碱解氮含量分别提升39.49%、4.74%、17.23%。表层土壤的有效磷含量分别提升44.99%、20.26%、25.40%,次表层土壤的有效磷含量分别提升9.53%、2.21%、5.78%。表层土壤的速效钾含量分别提升59.52%、20.66%、37.42%,次表层土壤的速效钾含量分别提升29.36%、18.66%、25.29%。


  数据显示,3种不同类型的酵素菌肥处理对表层土壤有效养分含量的提升量均大于次表层土壤。其中,表层土壤的碱解氮含量平均提升26.28%;次表层土壤的碱解氮含量平均提升20.49%。表层土壤的有效磷含量平均提升30.22%;次表层土壤的有效磷含量平均提升5.84%。表层土壤的速效钾含量平均提升39.20%;次表层土壤的速效钾含量平均提升24.44%。


  此外,3种不同类型的酵素菌肥处理对土壤有效养分含量的提升效果也不同,处理效果为A1>A3>A2。其中,A1比A2在处理表层土壤时分别高出22.37%(碱解氮)、20.56%(有效磷)和32.20%(速效钾);在次表层土壤中分别高出33.17%(碱解氮)、7.16%(有效磷)和9.02%(速效钾)。A1比A3在处理表层土壤时分别高出18.47%(碱解氮)、15.62%(有效磷)和16.08%(速效钾),在次表层土壤中分别高出18.98%(碱解氮)、3.54%(有效磷)和3.25%(速效钾)。


  2.2有机肥配施酵素菌肥对不同土壤层微生物生物量的影响


  由表3可知,有机肥配施酵素菌肥可显著提高不同土壤层的微生物含量(P<0.05)。与CK相比,3种不同类型酵素菌肥处理可将表层土壤的MBC含量分别提升48.94%、26.40%、33.71%,将次表层土壤的MBC含量分别提升5.51%、3.66%、1.81%;将表层土壤的MBN含量分别提升80.65%、46.91%、57.39%,将次表层土壤的MBN含量分别提升50.45%、15.48%、31.06%;将表层土壤的MBP含量分别提升78.04%、9.55%、37.23%,将次表层土壤的MBP含量分别提升26.84%、7.37%、19.76%。


  同时,3种不同类型酵素菌肥的配施处理对表层土壤微生物含量的提升量大于次表层土壤。其中,3种处理使表层土壤的MBC含量平均提升36.35%,使次表层土壤的MBC含量平均提升3.66%;使表层土壤的MBN含量平均提升61.65%,次表层土壤的MBN含量平均提升32.33%;使表层土壤的MBP含量平均提升41.61%,次表层土壤的MBP含量平均提升17.99%。


  此外,3种处理对土壤有效养分含量的提升效果不同,表现为A1>A3>A2。其中,表层土壤在处理后,A1比A2的MBC、MBN、MBP含量分别高出17.83%、22.96%和62.53%;次表层土壤在处理后,A1比A2的MBC、MBN和MBP含量分别高出1.79%、30.28%和18.13%。表层土壤在处理后,A1比A3的MBC、MBN和MBP含量分别高出11.39%、14.78%和29.74%;次表层土壤在处理后,A1比A3的MBC、MBN和MBP含量分别高出3.63%、14.79%和5.91%。

  2.3有机肥配施酵素菌肥对不同土壤层胞外酶活性的影响


  由表4可知,配施酵素菌肥可显著提高不同土壤层的胞外酶活性(P<0.05)。与CK相比,3种不同类型酵素菌肥的配施处理,可使表层土壤的EAPA含量分别提升75.61%、36.51%和51.63%;次表层土壤的EAPA含量分别提升45.75%、26.16%和32.10%。同时,可使表层土壤的SAPA含量分别提升19.29%、14.33%和17.33%;次表层土壤的SAPA含量分别提升13.50%、6.36%和11.51%。

  3种不同类型酵素菌肥的配施处理对表层土壤胞外酶活性的提升量高于次表层土壤。表层土壤在处理完后,EAPA含量平均提升54.59%,SAPA含量平均提升16.98%;次表层土壤在处理完后,EAPA含量平均提升34.67%,SAPA含量平均提升10.46%。


  此外,3种不同类型酵素菌肥的配施处理对土壤胞外酶活性的提升效果不同,表现为A1>A3>A2。表层土壤在处理完成后,A1比A2的EAPA和SAPA量分别高出28.64%和4.34%;次表层土壤在处理完成后,A1比A2的EAPA和SAPA含量分别高出15.52%和6.72%。表层土壤在处理完成后,A1比A3的EAPA和SAPA含量分别高出15.81%和1.67%;次表层土壤在处理完成后,A1比A3的EAPA和SAPA含量分别高出10.33%和1.79%。


  2.4有机肥配施酵素菌肥对不同土壤层微生物数目的影响


  由表5可知,配施酵素菌肥均可显著增加不同土壤层的微生物(细菌和真菌)数目(P<0.05)。与CK相比,3种不同类型酵素菌肥的配施处理对表层土壤微生物数目的提升率分别为14.00%、5.10%和9.24%,对次表层土壤微生物数目的提升率分别为9.52%、2.59%和5.05%。


  同时,3种处理对表层土壤中生物数目的提升率高于次表层土壤。对表层土壤微生物数目的平均提升率为9.44%,对次表层土壤微生物数目的平均提升率为5.72%。

  此外,3种处理方式对土壤微生物数目的提升效果也不同,表现为A1>A3>A2。处理完成后,A1比A2的表层土壤微生物数目高出8.47%,次表层土壤的微生物数目高出6.75%。处理完成后,A1比A3的表层土壤微生物数目高出4.36%,次表层土壤的微生物数目高出4.25%。


  3结论


  有机肥配施酵素菌肥不仅能增强表层土壤的肥力,也能增强次表层土壤的肥力。与CK相比,配施酵素菌肥可显著提升表层和次表层土壤的碱解氮、有效磷、速效钾,以及MBC、MBN、MBP的含量,同时也可显著提高土壤胞外酶活性(EAPA和SAPA),以及土壤微生物(细菌和真菌)数量。此外,配施酵素菌肥对表层土壤的影响大于次表层土壤。具体而言,表层土壤比次表层土壤的碱解氮含量平均提升5.79%、有效磷含量平均提升24.38%、速效钾含量平均提升14.76%、MBC含量平均提升30.69%、MBN含量平均提升29.32%、MBP含量平均提升23.62%、EAPA含量平均提升19.92%、SAPA含量平均提升6.52%、微生物数目含量平均提升3.72%。


  此外,在3种配施方案中,以液体氨基酸为有机底物,接种枯草芽孢杆菌的酵素菌肥A1在提升茶园土壤综合肥力方面,要优于另外两种处理方式。处理完成后,A1比A2的表层土壤微生物数目高出8.47%;次表层土壤微生物数目高出6.75%。A1比A3的表层土壤微生物数目高出4.36%;次表层土壤微生物数目高出4.25%。因此,建议在碧螺春茶园优先施用A1处理方式。

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