缓释纳米肥施用对青椒生长、土壤养分及酶活性的影响研究

滕青 戴启斌 林慧凡 曾梦凤

摘 要：为了解缓释纳米肥料的肥效及其对生态环境的影响，设置青椒栽培盆栽实验，研究施用缓释纳米肥料对青椒生长、土壤养分、酶活性及微生物的影响。结果表明：（1）施用缓释纳米肥料，能促进青椒生长，但由于肥效缓，对青椒的生长促进不及化肥。（2）施加缓释纳米肥料显著提高土壤养分，尤以碱解氮为最，增幅达到100%。（3）施用缓释纳米肥料能显著提高土壤酶活性和土壤微生物数量，与空白相比，处理2的土壤脱氢酶和过氧化氢酶活性分别增加37.4%和21.3%，土壤细菌、放线菌和真菌分别增加了50%、72%和208%。因此，施用缓释纳米肥料可提高农田土壤养分、土壤酶活性和微生物数量，减少养分流失，改善农田土壤生态环境，具有良好的推广应用价值。

关键词：缓释纳米肥料；青椒；土壤养分；土壤酶活性；微生物

中图分类号 X173 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）22-0082-05

Abstract：In order to examine the fertilizer effect of slow-release Nano-fertilizer and its impact on the ecological environment，a cultivation pot experiment was arranged to study the influences of application of slow-release Nano-fertilizer on green pepper growth，soil Nutrients，enzyme activity and microorganisms. The results were as follows：（1） The application of slow-release Nano-fertilizer can promote the growth of green pepper，but due to the slow effect of fertilizer，the growth of green pepper was not as good as that of chemical fertilizer. （2）Application of slow-release Nano-fertilizer significantly increased soil nutrients，especially alkaline nitrogen，with an increase of 100%. （3） Application of slow-release Nano-fertilizer significantly increased soil enzyme activity and soil microbial population. Compared with blank，soil dehydrogenase and catalase activities of treatment 2 increased by 37.4% and 21.3%，respectively，and soil bacteria，actinomycetes and fungi increased by 50%，72% and 208%，respectively. Application of slow-release Nano-fertilizer can improved soil nutrient，soil enzyme activity and soil microorganism，reduce nutrient loss and improve soil ecological environment，with a good application value.

Key words：Slow-release Nano-fertilizer；Green pepper；Soil nutrient；Soil enzyme；Microorganism

目前，我国耕地总面积约1.4亿hm2，排名世界第4位，而人均耕地面积仅约0.1hm2，远低于世界人均耕地面积0.25hm2[1]，人均耕地面积不到美国的1/6，加拿大的1/15[2]。2012年，我国化肥总用量达5.84×1010kg，占世界化肥总用量的33.0%，单位耕地面积施用量超过世界平均水平的3倍[3]。而氮肥利用率為30.0%～35.0%，磷肥利用率仅为10.0%～20.0%，意味着施入土壤的大部分氮、磷通过不同的途径流失到环境中，造成水体富营养化[4]。另外，长期施用化肥会使土壤板结，降低土壤孔隙度，增加土壤容重，破坏土壤结构稳定性[5-6]。

纳米肥料具有小尺寸效应，与化肥相比，由于其比表面积大，可使养分更易被植物吸收，使其肥效明显提高，经济效益显著；施用纳米肥可改善土壤理化性状，提高土壤保水保肥能力[7]。同时可以不受土壤类型等复杂因素的影响，可大大减少对土壤和地下水的污染，极大地提高农作物产量。因此，被称为“环境友好型肥料”。青椒是一种四季蔬菜，在我国大部分地区都有种植，需肥量较大。本文通过栽培实验研究缓释纳米肥料施用对青椒生长及土壤养分、酶活性及微生物含量的影响，考察缓释纳米肥料的肥效，为纳米肥料的使用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 茂名市地处北回归线以南，属热带亚热带季风暖和天气。全市年平均气温22.3～23.0℃，月平均最高气温在26.5～28.7℃（7月），月平均最低气温在14～16℃（1月），降雨季节长，年降雨量在1500～1800mm，降雨日在100～170d。

1.2 实验材料 实验用花盆购于本地花卉市场（可装土约3kg）；琉璃天2号缓释纳米肥料（台湾琉璃天奈米生物科技有限公司，其氮、磷、钾、镁、钙和腐殖酸含量分别为26.0%、17.0%、13.0%、0.2%、0.9%和3.0%）；复合肥（氮、磷、钾含量均为15.0%）；青椒种子（兴宁市庆丰盈科种子有限公司）。

1.3 实验设计 实验设4个处理：处理1（空白处理）；处理2（纳米肥料）；处理3（复合肥）；处理4（纳米肥料+复合肥）。为研究不同肥料对青椒生长的影响，除空白处理外，其余处理施相同含量的氮，每kg土施纯氮0.35g。另外，为消除农药对青椒生长以及生态的影响，本实验在青椒生长整个过程中不添加农药以及其他的除草剂。施肥方案如表1所示。

1.4 样品采集与分析 自幼苗4～5叶开始进行青椒苗情考察。记录株高、秆茎直径和叶龄。在青椒苗生长中期（2017年12月25日），在每个花盆内，以6点取样法采取表土样（0～20cm），去掉杂物，将采集的土壤充分混匀并分为2份。1份将土壤风干后碾碎，通过10目和100目孔径尼龙筛，取得土壤样品，测定土壤理化指标；另1份置于4℃的冰箱保存，7d内测定土壤酶活性和微生物。土壤理化指标分析[8]：土壤全氮测定采用凯氏定氮法；碱解氮测定采用扩散法；硝态氮测定采用紫外分光光度法；柠檬酸溶性磷测定采用钼蓝比色法。土壤酶活性分析[9]：过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法，以1g干土20min消耗0.01mol/L高锰酸钾的mL数表示。脱氢酶活性采用三苯基氯代四氮唑（TTC）还原法，土壤脱氢酶活性表达为在24h后，1g新鲜土壤中TPF产生的μg的数量。脲酶活性采用苯酚钠比色法，以24h后100g干土中NH3-N的mg数表示[10]。土壤中微生物含量的测定[11-12]：细菌培养基采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基；真菌采用马丁氏（Martin）培养基；放线菌采用改良高氏1号培养基。

1.5 数据处理 实验数据采用Excel 2007进行处理，采用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析（One-Way ANOVA），用最小显著差异法（LSD）进行多重比较，检验不同处理间差异程度。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对青椒生长的影响 施肥能促进植株生长，在青椒生长周期内，青椒株高、基秆总体变化趋势一致，12月12日后，施肥处理均显著高于空白处理（p<0.05），且施化肥处理显著高于其他处理（p<0.05），而处理2和处理3则差异不明显（p>0.05）（图1和图2）。施肥后，4个处理的叶龄差异不明显，在青椒生长后期，施化肥处理的叶龄高于其他处理（图3）。使用复合肥可促进青椒株高、叶龄和茎秆直径分别增长31.7%，23.5%和17.7%。说明复合肥在施用后，肥效能快速的释放到土壤中供给植物生长所需，使得植物在进行光合作用时营养养分充足，在生长前期快速生长。而缓释纳米肥料处理的青椒株高和茎秆直径也明显高于空白处理，增幅分别达到12.2%和12.3%，缓释纳米肥对促进青椒生长的效果低于复合化肥，但化肥处理养分流失快，纳米肥的肥效释放缓慢，可持续地为植物提供生长所需的营养养分。研究表明[13-14]：施用缓释纳米肥的植株根系发达，植株抗病性、抗虫害病能力以及果实品质都明显提高，具有一定的增产效果。

2.2 施肥处理对土壤养分的影响 在青椒施基肥至追肥后，处理2、处理3和处理4中各土壤的碱解氮，硝态氮和全氮指标大小差异不明显，但显著高于空白处理（图4）。缓释纳米肥料是高氮型肥料，能有效提高土壤中全氮、碱解氮和硝态氮的含量。与空白处理相比，在青椒生长过程中全氮增加60.0%，碱解氮增加100.0%，硝态氮增加27.8%。土壤柠檬酸溶性磷即人为表层中的有效磷，测定土壤中的柠檬溶性磷可知该区域土壤的施肥近况及其磷元素的供应情况[15]。施加肥料可使土壤表层中的有效磷增加，而处理4中溶性磷的含量明显高于其他处理，说明化肥和纳米肥料结合互相促进同时释放磷，导致土壤中的溶性磷含量较高。而处理2和处理3中的溶性磷差异不显著，说明化肥和纳米肥料分别使用时，人为表层中的有效磷含量促使青椒植株生长的效果基本一致，2种肥料的有效磷含量大致相同（图4）。

2.3 不同施肥处理对土壤酶活性的影响 土壤酶是土壤物质循环和能量流动的重要参与者，其参与土壤的发生、发育及土壤肥力形成和演变的全过程，是土壤生态系统中最活跃的组分之一[16-17]。土壤酶可以表征土壤的综合肥力特征及土壤养分转化过程。不同植物的根系在生长发育过程中的分泌物、死亡根茬的矿化分解及不同的耕作和管理方式等都会影响土壤酶活性[18-19]。在青椒生长期间，与空白处理相比，施肥均能显著提高土壤酶活性（图5，p<0.05），且施纳米肥料处理的土壤脱氢酶和过氧化氢酶活性显著高于其他处理。与空白处理相比，处理2、处理3和处理4的土壤脱氢酶活性分别增加37.4%、33.6%和22.9%。处理2、处理3和处理4的土壤脲酶活性分别增加26.8%、12.1%和17.5%。处理2、处理3和处理4的土壤过氧化氢酶活性分别增加21.3%、13.3%和19.3%（图5）。这与前人研究施用纳米碳可以提高土壤酶活性，且施入的浓度越高，促进作用越好等结果一致[20-21]。因为施入纳米碳可改变水分子的结构和能態，提高其活性，在水不断被植物吸收的过程中携带大量的营养元素进入植物体内[22]。纳米碳可改善作物周围水环境，使肥料中的氮更易被根系吸收，提高作物的根系活力，促使根系分泌物增多，增加土壤中的微生物。土壤微生物的活动程度增加，分泌物也会增加，从而增加土壤的疏松度，土壤疏松，土壤容重减小[23]。增加土壤脲酶活性对提高氮素利用率及促进土壤氮素循环具有重要作用，促进植株的生长发育。因此土壤微生物的数量和植株根系的分泌物增多及活动强度增强能促进土壤酶活性增加。

2.4 不同施肥处理对土壤中微生物含量的影响 土壤微生物是土壤生物中极其重要和最为活跃的组成部分，其动态变化比其他土壤生物更能显著和灵敏地反映土壤的肥力及土壤的质量变化状况，在维持生态系统的稳定性、土壤养分分解转化过程以及抗干扰性占据主导地位，并控制着土壤生态系统功能的所有关键的过程[24-25]。土壤微生物数量表现为：细菌>放线菌>真菌。青椒生长各时期，各种施肥处理细菌、放线菌和真菌的数量，均显著地高于空白处理。说明施肥增加土壤养分，改善土壤生态环境，增加土壤微生物的数量。且纳米肥料处理的土壤微生物数量显著高于化肥处理（图6，p<0.05）。与空白处理相比，处理2、处理3和处理4的细菌数量分别增加50.0%、40.0%和50.0%。处理2、处理3和处理4的放线菌数量分别增加72.0%、52.0%和60.0%。处理2、处理3和处理4的真菌数量分别增加208.3%、183.3%和204.2%。缓释纳米肥料在缓慢释放的过程中产生大量的腐殖酸。腐殖酸是土壤肥力的核心，能为土壤微生物提供其生存和繁衍所需的碳源和氮源。另外，腐植酸可以直接或间接地改善土壤温度、水分及透气状况，调节土壤pH，促进土壤微生物的生长和繁殖，增加其数量与种类。

3 结论

使用化肥能更有效地促进青椒生长和分枝，施用緩释纳米肥料，养分释放缓慢而持久，有利于提高土壤微生物数量和酶活性。处理2的土壤脱氢酶和过氧化氢酶活性分别是处理1的1.37倍和1.21倍、处理3的1.03倍和1.07倍、处理4的1.12倍和1.02倍。纳米肥料处理的土壤细菌、放线菌和真菌数量均为化肥处理的1.07倍、1.13倍和1.09倍。施用缓释纳米肥可改善农田土壤生态环境，具有良好的推广应用价值。

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（责编：张宏民）