不同类型畜禽粪便有机肥对辣椒产量及根际土壤酶活性的影响

关天霞 ，马国泰 ，张 昊，景根茂

（1. 河西学院农业与生物技术学院，甘肃 张掖 734000；2. 甘肃省河西走廊特色资源利用重点实验室，甘肃 张掖 734000）

近年来，畜禽养殖业迅速发展的同时也产生了大量的畜禽粪便，据统计，我国每年产生畜禽粪便总量达8. 37 亿t［1-2］，这些粪畜禽粪便含有丰富的N、P、K和其他营养元素，能够改善土壤理化性质，提高作物产量［2］，而且施用畜禽粪便有机肥对物质循环和环境保护有重要作用，也符合有机农业或生态农业的要求［3］。因此，农田施用畜禽粪便制造的有机肥是最直接有效、安全环保的处理方式之一［4］。

土壤酶参与土壤中的各种代谢过程和能量转化，是土壤生物化学特征的重要组成部分，可表征物质在土壤中代谢快慢，是评价土壤肥力变化的一项重要指标［5-7］。目前，许多学者对不同类型、不同用量有机肥施用后土壤不同酶活性的变化做了研究。周红娟等［8］采用土壤培养法，在自然光照的温室大棚内进行研究，结果表明，施用鸡粪能显著提高滨海盐碱土碱性磷酸酶活性。石慧等［9］通过对荔枝园土壤添加1%、2%和4%猪粪进行土壤培养试验和荔枝盆栽试验，发现施入猪粪可提高土壤过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性。王永昕等［10］研究发现，施用鸡粪为20～100 g/kg时，鸡粪的加入能显著增加重金属Cd 污染下小白菜根际土壤的脲酶和过氧化氢酶活性，而施用鸡粪在20～60 g/kg范围内，土壤中蔗糖酶和中性磷酸酶活性则呈现先增加后降低的趋势。吕卫光等［11］通过盆栽试验研究了以鸡粪和猪粪为原料的有机肥对西瓜生长期间土壤酶活性的影响，发现鸡粪有机肥降低了土壤过氧化氢酶活性，而猪粪有机肥则相反；土壤碱性磷酸酶和脲酶活性随着施肥时期的延长呈现先增加后下降的趋势；猪粪有机肥比鸡粪有机肥对土壤酶活性的改善和提高作用更加明显。上述研究表明不同原料有机肥的施用对于不同类型土壤，不同作物种植条件下的土壤酶活性的影响有所不同。

辣椒是人们喜食的蔬菜之一，有机肥施用可以影响土壤酶活性，进而影响到辣椒生长以及辣椒产量，目前已有一些学者的研究也表明，施用畜禽粪便有机肥可以在一定程度上提高辣椒产量［12-14］，但对于不同用量的鸡粪和猪粪对张掖地区辣椒产量及不同生育期根际土壤酶活性的动态变化均研究较少。本研究以甘肃张掖灌漠土为研究对象，进行不同用量鸡粪和猪粪施用条件下辣椒不同生育期辣椒生长相关指标及根际土壤酶活性动态特性的研究，以期为指导辣椒菜田土壤合理施肥，正确掌握施肥技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试辣椒品种为陇椒3号；试验地设于张掖市新墩镇城儿闸村（38°54′43″N，100°24′43″E，海拔1 515 m）。土壤类型为灌漠土，土壤pH 8.46，有机质含量25.89 g/kg，碱解氮含量9.77 mg/kg，速效磷含量22.60 mg/kg，速效钾含量45.90 mg/kg。供试鸡粪购自呈强养殖农民专业合作社，经二次翻堆通风发酵后，其理化性质为：pH 8.32，有机碳含量37.82 g/kg，全N含量 9.92 g/kg，全P含量28.69 g/kg，全K含量21.32 g/kg；供试猪粪购于包海兵养殖场，经二次翻堆通风发酵后，其理化性质为：pH 8.07，有机碳含量71.79 g/kg，全N含量14.98 g/kg，全P含量24.04 g/kg，全K含量15.45 g/kg；工艺为二次翻堆通风发酵。

1.2 试验方法

采用田间随机区组试验设计，鸡粪和猪粪均设0（对照）、15、30、45、60 t/hm2（FW）5个处理，每个处理4次重复，小区面积4.56 m2（1.2 m×3.8 m）。小区施肥量以施用纯氮为标准。化肥施肥量为N 150 kg/ hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 75 kg/ hm2。辣椒播种密度为40 cm×45 cm，每小区播种24株，辣椒生长期间根据土壤墒情适时灌水、锄草等管理。

样品采集：分别在辣椒种植前（2016年5月1日）、辣椒幼苗期（2016年7月17日）、辣椒初花期（2016年7月29日）、辣椒开花坐果期（2016年8月11日）、辣椒盛果期（2016年9月4日）、辣椒收获期（2016年10月3日）采集耕层混合土样（0～20 cm），风干过筛后保存待测定。

脲酶活性的测定采用苯酚钠-次氯酸钠比色法，过氧化氢酶活性的测定采用滴定法，蔗糖酶活性的测定采用3，5- 二硝基水杨酸比色法，磷酸酶活性的测定采用磷酸苯二钠比色法［15］。

试验数据采用Microsoft Excel 2007进行处理，不同处理间参数的差异显著性通过SPSS 21.0采用SSR法（Ducan检验）进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同有机肥处理对辣椒生长性状及产量的影响

从表1可以看出，无论是施用鸡粪还是猪粪，都不同程度提高了辣椒株高、根长、根系生物量、茎叶生物量、单果重及辣椒产量。在盛果期，辣椒株高、根长、单果重及产量均随着鸡粪和猪粪施用量的增加呈现先增加后降低的趋势，在施肥量为30 t/hm2时达到最大（P＜0.05），就产量而言，鸡粪和猪粪施用量分别达到10.47 t/hm2和11.50 t/hm2，比对照（9.92 t/hm2）分别增加5.54%和15.35%。猪粪的施用对根系生物量和茎叶生物量也有显著增加。将相同施用量的鸡粪和猪粪相比较，猪粪对辣椒生长性状以及产量的提高影响更加显著。

2.2 不同有机肥处理土壤酶活性的变化

表1 不同有机肥处理辣椒生长性状及产量的变化（盛果期）

2.2.1 土壤脲酶活性的变化 脲酶活性可反映有机氮向有效氮转化的能力和土壤供氮能力，与土壤供氮能力有密切关系，从而表征土壤氮素的供应程度，反映土壤肥力状况［16-19］。从图1和图2可以看出，无论是施用鸡粪还是猪粪，在辣椒同一生长发育时期，脲酶活性均随着施用量的增加而呈现增强的趋势，种植前脲酶活性增长幅度最大，施用30 t/hm2鸡粪和猪粪显著提高了土壤脲酶活性，分别提高9.98%和15.98%，当施用量继续上升至60 t/hm2时，脲酶活性虽有所提高，但提高作用不显著。在同一鸡粪和猪粪施用量时，随着辣椒从幼苗期到收获期，脲酶活性虽有下降，但下降幅度不显著。将辣椒生长同一时期，相同施用量的鸡粪和猪粪相比较，猪粪对脲酶活性的提高作用更为显著。

图1 不同用量鸡粪施用条件下土壤脲酶活性的变化

图2 不同用量猪粪施用条件下土壤脲酶活性的变化

2.2.2 土壤过氧化氢酶活性的变化 过氧化氢酶是参与土壤中物质和能量转化的一种重要氧化还原酶，可促进土壤中多种化合物的氧化，防止过氧化氢积累对生物体造成毒害，在一定程度上可以表征土壤生物氧化过程的强弱，其活性与土壤肥力密切相关［20-21］。从图3和图4可以看出，无论是施用鸡粪还是猪粪，在辣椒同一生长发育时期，过氧化氢酶活性均随着施用量的增加而呈现增强的趋势， 施用15 t/hm2鸡粪和猪粪显著提高了土壤过氧化氢酶活性，在辣椒整个生长发育时期，鸡粪和猪粪分别提高 1.37～1.79倍和 2.39～4.43倍，当施用量从30 t/hm2上升至60 t/hm2时，过氧化氢酶活性虽有所提高，但提高作用不显著。在同一鸡粪和猪粪施用量时，辣椒幼苗期过氧化氢酶活性呈现逐渐下降的趋势。在辣椒同一生育时期，相同施用量的鸡粪和猪粪相比较，鸡粪对提高过氧化氢酶活性的效果更为显著。

图3 不同用量鸡粪施用条件下土壤过氧化氢酶活性的变化

图4 不同用量猪粪施用条件下土壤过氧化氢酶活性的变化

2.2.3 土壤蔗糖酶活性的变化 土壤蔗糖酶广泛存在于土壤中，直接参与土壤有机质的代谢过程，其不仅能够表征土壤生物学活性强度，也可以作为评价土壤熟化程度和土壤肥力的指标［22-24］。从图5和图6可以看出，无论是施用鸡粪还是猪粪，在辣椒同一生长发育时期，蔗糖酶活性均随着施用量的增加而呈现增强的趋势，施用15 t/hm2鸡粪和猪粪显著提高了土壤蔗糖酶活性，在辣椒整个生长发育时期，鸡粪和猪粪分别提高1.21～1.40倍和1.38～1.55倍，随着鸡粪和猪粪施用量的增加，与对照相比，施用量为60 t/hm2时，种植前蔗糖酶活性增加幅度最大，增幅分别达到2.62倍和2.54倍。但施用量从30 t/hm2上升至60 t/hm2时，过氧化氢酶活性仅增加37.2%和19.2%。在同一鸡粪和猪粪施用量时，随着辣椒生长发育时期的进行，蔗糖酶活性逐渐下降，但从初花期到收获期下降幅度不显著。将辣椒生长同一时期相同施用量的鸡粪和猪粪相比较，猪粪对提高蔗糖酶活性的作用更为显著。

图5 不同用量鸡粪施用条件下土壤蔗糖酶活性的变化

图6 不同用量猪粪施用条件下土壤蔗糖酶活性的变化

2.2.4 土壤磷酸酶活性的变化 磷酸酶活性与土壤磷素转化密切相关，可以反映土壤速效磷的供应的状况。碱性磷酸酶能促进有机磷化合物分解，对土壤磷素转化利用起重要作用［25］。从图7和图8可以看出，在辣椒同一生长发育时期，无论是施用鸡粪还是猪粪，碱性磷酸酶活性随着施用量的增加而呈现增强的趋势，种植前碱性磷酸酶增长幅度最大，施用30 t/hm2鸡粪和猪粪显著提高了土壤碱性磷酸酶活性，分别提高38.0%和33.4%，而当鸡粪和猪粪施用量为60 t/hm2时，则增加幅度达到2.37倍和2.29倍。随着辣椒生长发育时期的进行，碱性磷酸酶活性逐渐下降，而且当施用量为60 t/hm2时，碱性磷酸酶活性下降程度最为明显（P＜0.05），分别为鸡粪28.9%和猪粪30.3%。将辣椒生长同一时期相同施用量的鸡粪和猪粪相比较，两者对碱性磷酸酶活性的提高作用相差不显著。

图7 不同用量鸡粪施用条件下土壤磷酸酶活性的变化

图8 不同用量猪粪施用条件下土壤磷酸酶活性的变化

3 结论与讨论

本试验结果表明，施用鸡粪和猪粪有机肥处理的辣椒产量显著高于不施用有机肥的处理，并且施用量为30 t/hm2时辣椒产量分别增加5.54%和15.35%，达到最大，说明有机肥的施用有利于植物吸收养分，从而提高了辣椒产量，并且相同施用量时，猪粪对辣椒产量的提高效果优于鸡粪。

土壤中一切生物化学反应都是在土壤酶的参与下完成的，土壤酶活性的高低能反映土壤的综合肥力特征及土壤养分转化进程［25］。不同施肥措施对土壤酶活性会产生不同的影响［26］。本试验结果表明，施用鸡粪和猪粪，土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性均有所提高，这与黄玉霞等［27］的研究结果相似。张硕等［28］研究发现施用猪粪能显著提高烤烟根际土壤脲酶和磷酸酶活性，而荣勤雷等［29］的研究结果也表明，化肥与猪粪长期配合施用可以提高磷酸酶活性，Liu等［30］的研究也有类似的结果。本试验中，施用15 t/hm2鸡粪和猪粪就可以提高土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性，而施用30 t鲜重/hm2鸡粪和猪粪时土壤脲酶和磷酸酶活性显著提高，随着有机肥施用量的继续增加，4种酶活性继续增加，但增加效果不显著，也有研究表明，随着有机肥施用量的增大，土壤酶活性增加效果越加明显［31］。

随着辣椒生长发育时期的进行，无论施用猪粪还是鸡粪，土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性均呈现出下降的趋势，而过氧化氢酶则表现出先增加后下降的趋势。杨鹏鸣等［32］对于西瓜施肥后蔗糖酶活性随时间的延长基本下降的研究结果相似，而曹丹等［33］在黄瓜上的研究结果则是初花期脲酶活性高于幼苗期，张硕等［28］则发现随着烤烟生长发育时期的进行，脲酶活性呈现持续下降趋势，而蔗糖酶活性则呈现先增加后下降的趋势。吕卫光等［11］发现在西瓜生长期间土壤过氧化氢酶活性随时间的延长而升高、磷酸酶活性总体下降。王延军等［34］研究表明，番茄在生长中期，土壤脲酶、酸性磷酸酶及过氧化氢酶的活性都有较大提高，番茄生长后期脲酶和酸性磷酸酶活性减弱， 但过氧化氢酶活性继续增强。

在辣椒的同一生长时期，相同施用量的鸡粪和猪粪相比较，猪粪对提高土壤脲酶、蔗糖酶活性作用更为明显，而对于过氧化氢酶则较弱。综合而言，猪粪比鸡粪对土壤酶活性的改善和提高作用更好，充分说明施用不同用量的鸡粪和猪粪对不同作物根际土壤酶活性的动态变化影响都不同。因此，在不同的土壤类型条件下，种植不同的作物，应该采取不同的施肥措施。在本试验灌漠土土壤类型条件下，种植陇椒3号时，施用30 t/hm2猪粪更能显著提高土壤酶活性，促进土壤养分转化，提高作物吸收养分效率，促进辣椒生长，增加辣椒产量。