王永强，陈林，银永安*，王静
（新疆天业（集团）有限公司，新疆石河子832000）
摘要：本研究通过分析施用腐植酸铵肥对新疆地区连作棉田土壤微生物种群、微生物数量及土壤酶活性的影响，从而认识连作棉田土壤微生物特性对腐植酸铵肥的响应，以期明确微生物对环境质量变化的指示作用，从而为施用腐植酸铵肥料培肥土壤提供理论支撑。试验采用稀释平板计数法、氯仿熏蒸-K2SO4提取法和相关的酶测定法。结果表明，施用腐植酸铵肥可以显著提高土壤细菌、真菌、放线菌种群数量，提高最大比例分别为109%、100%和80.6%；施用腐植酸铵肥可以显著提高土壤微生物量碳、氮、磷，提高最大比例分别为153%、200%和229%，且能显著增加棉田土壤蛋白酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性。当腐植酸铵肥施用量为450kg/hm2时，土壤的微生物活性最大。
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关键词 ：腐植酸铵；连作棉田；微生物；微生物量；酶活性
众所周知，腐植酸类物质可以提高土壤阳离子交换能力，调节土壤pH值，刺激有益微生物的生长和繁殖，减少病原体，提高植株自然抗病、抗虫害的能力，同时降低微生物对外源有机物质的矿化，有效增强土壤有机质生物稳定性。近年来，将土壤中微生物群落结构组成、微生物生物量以及土壤酶活性等土壤微生物特性作为衡量土壤健康状况的指标来指导土壤生态系统的管理已逐渐成为研究热点。土壤微生物活性变化指标的研究对建立现代有机农业土壤健康质量评价标准的生物学预警体系起着至关重要的作用。自20世纪90年代中期以来，土壤质量的微生物学特性及分子生态足迹作为对生态系统演变的灵敏响应不断得到专家学者的注意[1-3]；人们不再只关注施肥对土壤理化性质的影响，慢慢的也在重视施肥对土壤微生物学特性的影响。
新疆是我国棉花的主栽区，连续20年棉花种植总面积和总产量都位居全国第一，但在棉花丰收的背景下，种植结构单一，连作现象十分严重，棉花黄萎病发病率和发病面积都在逐年增加，目前已成为制约新疆棉花高产、稳产的重要因素。因此，棉花生产要可持续发展就必须先解决棉花黄萎病的问题。近年来，国内外在治理棉花黄萎病方面推出了抗病棉、农业防治和化学防治等一系列措施，但效果并不理想[4-5]，腐植酸肥料对土壤微生物特性影响的研究较少，王书奇[6]等人的研究表明，黄腐酸（FA）类物质对棉花枯黄萎病具有明显的抑制效果。本研究于2014年在天业农业研究所棉花试验点施用腐殖酸铵肥料，探讨连作棉田土壤微生物特性变化规律，以期提高土壤微生物数量、微生物量及土壤酶活性，为改善连作棉田土壤质量提供科学依据。
1材料与方法
1.1试验设计
试验在新疆石河子天业农业研究所棉花试验点开展。试验共设4个处理，分别为：对照CK（不施肥）、低量（150kg/hm2，T1）、中量（450kg/hm2，T2）、高量（750kg/hm2，T3）腐植酸铵。腐植酸铵在播种前施入。每个处理设置3个重复，每个小区面积为0.07hm2。
小区按随机区组排列，在2013年10月20日施肥前取表层0~30cm土壤测其基础理化性质，采集的土壤样品应先在室内干燥通风处自然晾干，然后研磨，最后通过0.900mm和0.150mm筛后备用。试验土壤质地为壤土，pH值8.31，总盐0.49s/m，有机质11.8g/kg，碱解氮41.5mg/kg，速效磷10.6mg/kg，速效钾371mg/kg。
1.2采样方法
施用腐植酸铵后第60天取土样，采样深度为0~30cm。
1.3测试方法
土壤微生物数量测定采用稀释平板表面涂布法，细菌、真菌、放线菌培养分别采用牛肉膏蛋白琼脂培养基、马丁氏培养基以及改良高氏一号培养基；土壤酶活性的测定方法参考关松荫[7]的方法；土壤微生物量测定方法采用氯仿熏蒸直接提取法。
1.4数据处理
数据处理采用SPSS19.0软件进行单因素方差分析。
2结果与分析
2.1腐植酸铵对棉花土壤微生物数量的影响
注：同列不同字母表示处理间差异达到显著性水平（p<0.05），下同。
由表1可以看出，所有施加腐植酸铵肥料处理的土壤，细菌、放线菌及真菌的数量都显著高于CK，说明腐植酸铵能够有效提高连作棉田土壤微生物的活性。但是，不同腐殖酸铵肥料用量下其微生物影响效果不同，其中影响最大的是细菌，真菌次之，放线菌影响最小。与CK相比，细菌数量（T2）最高的提高了109%；真菌数量（T2）最高的提高了100%；放线菌数量（T3）提高了80.6%。
2.2腐植酸铵对棉花土壤微生物量的影响
土壤中微生物量C、N、P不仅是土壤有效养分的储存库，同时也是作物生长利用养分的重要来源，是土壤肥力变化的重要依据之一。由表2可以看出，在0~30cm土层，与不施肥处理（CK）相比，腐植酸铵处理的土壤微生物量碳、氮、磷有显著的增加，微生物量碳分别增加了20.2%、153.0%和69.6%，微生物量氮分别增加了120%、200%和136%，微生物量磷分别增加了95.0%、229.0%和101.0%。均为T2>T3>T1。
2.3腐植酸铵对土壤酶活性的影响
注：蛋白酶活性以24h后1g土壤中氨基氮的毫克数表示；蔗糖酶活性以24h后1g土壤中的葡萄糖的毫克数表示；碱性磷酸酶活性以2h后100g土壤中的P2O5的毫克数表示；多酚氧化酶活性2h后1g土壤中的紫色没食子素的毫克数表示；过氧化氢酶活性以单位土重消耗的0.1moLKMnO4的毫升数表示。
土壤蛋白酶活性高低在一定程度上反映了土壤氮素营养状况，腐植酸铵处理的蛋白酶活性显著高于CK处理，说明腐植酸铵能显著提高土壤中蛋白酶活性，延长腐植酸铵肥料在土壤中的肥效。
土壤磷酸酶能够催化土壤有机磷化合物矿化，有效分解转化土壤中的有机磷，提高土壤中有效磷含量，是评价土壤磷素转化方向的重要指标[8]。土壤中施入腐植酸铵可以增加土壤碱性磷酸酶的活性，其中，T2处理达到了显著水平（p<0.05）。
多酚氧化酶是表征土壤腐植质化程度的专性酶。施腐植酸铵可以明显提高土壤中多酚氧化酶活性，4个处理土壤多酚氧化酶活性表现为：T2>T1>T3>CK。
土壤过氧化氢酶可以有效分解过氧化氢，防止过氧化氢毒害生物体。施腐植酸铵对土壤过氧化氢酶活性没有明显增加效果，说明施加腐植酸铵肥料对棉田土壤过氧化氢酶活性影响不大。
2.4土壤酶活性与土壤微生物数量和微生物量之间的相关分析
由表4可以看出，土壤中可培养的细菌、真菌、放线菌与土壤蛋白酶以及碱性磷酸酶活性之间呈显著或者极显著关系，说明土壤中与氮素、磷素有关的酶活性和土壤中的微生物密切相关，除多酚氧化酶与放线菌存在显著相关性外，土壤中的微生物与多酚氧化酶和过氧化氢酶不存在相关性，说明土壤中的微生物与腐殖质有关的酶关系不大。
微生物量碳、氮、磷与土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性存在极显著关系，与多酚氧化酶和过氧化氢酶无显著关系，表明土壤微生物生物量碳、氮与氮素、磷素有关的酶密切相关，而与腐植质有关的酶相关性不大；微生物量碳和氮不但可以敏感地反映出不同肥料处理间微生物总生物量上的差异，也能从一定程度上反映出不同肥料处理之间土壤酶活性的大小。这正好印证了氮素、磷素有关的酶与腐植质有关的酶不存在相关性。
3讨论
3.1腐植酸铵对微生物种群数量的影响
土壤微生物种群数量对环境变化极其敏感，本试验通过施加腐植酸铵肥料必然会对其产生一定的影响。王利宾等人研究表明[9]，施加腐植酸肥料会显著增加土壤中微生物数量。本试验结果表明，施加腐植酸铵肥料可以有效增加连作棉田土壤微生物数量，但随着施肥量的增加，微生物数量表现为下降趋势。分析其原因，可能是由于腐植酸铵肥料具有促进作物根系生长发育的作用，在一定量的情况下可以增加作物根系数量及其分泌物，改善土壤微环境，从而增加土壤中微生物数量。但是过量的施加腐植酸铵肥料会造成植株产生胁迫作用以及土壤环境干燥等不利因素，因而造成土壤中微生物数量下降。
3.2腐植酸铵对土壤微生物量的影响
土壤微生物量是指土壤中除了活的植物体（如植物根系等）外，体积小于5×103um3的生物总量，一直为国际土壤学界研究的热点[10]。土壤微生物量碳和氮的含量直接决定了土壤生物肥力，同时也从很大程度上反映出了土壤中微生物活动状况。本研究结果表明，施加腐植酸铵肥料后连作棉田土壤微生物量碳、氮、磷都显著大于对照土壤。这与刘兰兰[11]等的研究相同，施加腐植酸铵肥料不仅促进根系生长，改善作物根际微环境，还可以活化土壤增加土壤养分含量，为微生物提供充足的碳源、氮源和磷源。
3.3腐植酸铵对土壤酶活性的影响
土壤酶是土壤生态系统新陈代谢的重要动力，能全面反映出土壤生物学肥力变化，是判别不利环境下或者人为扰动下土壤生态系统的早期预警指标。Vepslinen等[12]研究表明，施用有机肥料或化学肥料有助于改善土壤理化性质和微生物区系，提高土壤酶活性。该试验结果表明，不同施肥处理对土壤酶活性的影响也有着显著的差异，施加腐植酸铵肥料能显著增加土壤蛋白酶、碱性磷酸酶及多酚氧化酶活性，但对过氧化氢酶活性没有影响，土壤过氧化氢酶活性呈现不变趋势。试验结果表明，连作棉田土壤酶活性受土壤氮含量的影响趋势表现不一；主要是因为影响土壤酶活性的因素包括土壤含水量、土壤有机质组成成分、分解转化等多种因素，造成土壤酶活性变化规律复杂化。
4结论
本试验结果表明，施加腐植酸铵肥料可以显著改善土壤微生物特性及酶活性。
（1）从土壤三大微生物数量变化看，施加腐植酸铵肥料可以显著提高连作棉田土壤细菌、真菌和放线菌数量，但是不同微生物种群对其响应存在一定的差异，且肥料的施用量也对三大菌群数量有显著影响；（2）从土壤微生物量变化情况看，施用腐植酸铵能显著地增加土壤微生物量碳、氮、磷的含量，且变化规律与土壤微生物数量变化规律相同；（3）从土壤酶活性变化情况看，施加腐植酸铵肥料能显著增加连作棉田土壤蛋白酶、碱性磷酸酶及多酚氧化酶；（4）从土壤酶活性与土壤微生物之间的相关性来看，土壤微生物与腐殖质有关的酶关系不大，且氮素、磷素有关的酶与腐殖质有关的酶不存在相关性。
综上所述，通过施加腐植酸铵肥料可以提高土壤肥力，改善土壤微生物环境及微生物特性，实现培肥地力的目的。当腐植酸铵肥施用量为450kg/hm2时，土壤的微生物活性最大。
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参考文献
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