不同肥料对桉树幼林生长、土壤微生物及酶活性的影响

康 凯，吕成群，黄宝灵，任 涵，丁 玮，温立珑，王劲松，莫云善

（1．广西大学林学院，南宁 530004；2.广西国有维都林场，来宾 546100；3.广西国有钦廉林场，钦州 535099）

我国南方桉树（Eucalyptusspp.）栽培区，地形、地质、土壤类型及桉树品种复杂多样，桉树种植也需因地制宜、因树不同选择适宜的肥料品种。前人对不同桉树品种的施肥研究发现，不同桉树品种施用同一肥料或者不同肥料施用于同一桉树品种，其效果都有显著差异[1-4]。然而，所施肥料的有效性往往跟当地土壤微生物种群及土壤酶的活性有密切关系。

土壤微生物在土壤有机质矿化与矿质营养元素（N、P、K）循环等方面起着至关重要的作用。因此，土壤微生物及其产生的酶可作为土壤环境质量最有效的指示物。在土壤微生物的总量中，细菌的数量一般维持在微生物总量的90%以上。而真菌不宜过多，过多的真菌会造成植物根系发生病变；土壤中的某些真菌能与某些高等植物的根系形成共生体，称为菌根，有的真菌还具有固氮性能，能改善植物的氮素循环。土壤中放线菌的量仅次于细菌。在土壤中存在多种自生固氮菌，它们对增加土壤中的氮素有重要意义。

土壤酶作为一种生物催化剂，主要来源于土壤微生物、植物根系的分泌物以及动植物残体的分解物，因此它可以反映出土壤中各种生物化学反映的强度。研究表明[5-6]，活体微生物对土壤酶的影响相当大，特定的土壤酶活性与细菌和真菌类群密切相关。本研究分析施用4种肥料对巨尾桉（E.erophylla）生长、土壤微生物数量和土壤酶活性的影响，以及酶活性与微生物数量之间的相关性，为桉树人工林栽培中更加合理精准的施肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验林位于广西国有维都林场（108°59′～109°23′E，23°26′～23°56′N）海拔100～200 m，林地坡度平均23°。土壤类型主要为砂岩、砂页岩发育而成的赤红壤和石灰岩发育而成的棕色石灰土。气候类型属于南亚热带季风气候，偶有干旱等恶劣气候[7]。

1.2 试验设计

供试肥料：复混A肥（增根剂与传统氮磷钾的原料进行复混）、复混B肥（泥炭土等有机质与传统氮磷钾的原料进行复混）、液态菌肥、液态无菌肥4种肥料。复混A肥与复混B肥作对比的意义在于增根剂与有机质等不同复混原料对桉树生长是否有促进作用。液态菌肥与液态无菌肥的区别在于液菌肥加入的益生菌为巨大芽孢杆菌（表1）。

试验设计：4种肥料，采用随机区组，每个区组1 200 m2，株行距2×3 m，每个肥料处理为1个区组，3个重复。以无林地为采集土壤对照地。

施肥方法：2017年4月造林，造林时没施基肥，于当年6月用供试肥料追肥，全部施肥以总养分为标准进行施肥。复混A肥和复混B肥的氮、磷、钾含量为30%，液态菌肥的氮、磷、钾含量只有20%，含有固氮菌的液态菌肥可以减少无机氮肥的施用。

表1 各肥料的养分含量Tab.1 Nutrient content of each fertilizer

1.3 林木测定及土壤样品采集

2017年6月追肥，2017年12月测定林木生长量并采集土壤样品。每处理每小区测定林木20株树高和胸径。土壤样品采集按上坡、中坡和下坡水平线进行取样。每个坡位挖取1个剖面的土壤，剖面深度0～20 cm。将上坡、中坡和下坡各剖面挖取的土壤混匀，带回实验室用于测定微生物的数量和土壤酶活性[8]。

1.4 土壤微生物培养方法[9]

采用平板稀释法测定土壤微生物数量[10]，细菌培养基为琼脂和牛肉膏；放线菌培养基是高氏1号培养基，阿须贝培养基用于固氮细菌培养。

土壤样品用无菌水依次稀释为10-2，10-3，10-4， 10-5，10-6，10-7，10-8，10-9g/mL 浓 度 备 用 。通过预实验，细菌的适宜接种浓度为10-6、10-7、10-8g/mL，放线菌和真菌的适宜接种浓度为10-1、10-2、10-3g/mL，固氮菌的适宜接种浓度为10-3、10-4、10-5g/mL。取各适宜浓度的土壤溶液100 μL均匀涂布在相应的培养基上，每个浓度设置3个重复，28℃恒温培养箱中培养，细菌1～2 d，真菌3～5 d，放线菌5～7 d，固氮菌4～5 d，然后计数统计。另取新鲜土壤烘干后测定含水量，以每克干土计算微生物数量。

1.5 土壤酶活性的测定

土壤酶活性采用关松荫等[11]《土壤酶及其研究法》的方法进行测定。过氧化氢酶的测定采用容量法、蛋白酶活性采用福林酚比色法、蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水杨酸比色法、脲酶活性采用苯酚钠比色法测定。

1.6 数据处理

用Excel 2010和SPSS 21.0软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 施用4种肥料的桉树幼林生长量

施用4种肥料的桉树幼林的生长量见表2。树高的大小排序为复混A肥＞复混B肥＞液态有菌肥＞液态无菌肥；对于胸径而言，液态无菌肥＞复混A肥＞复混B肥＞液态有菌肥。

表2 不同施肥处理对桉树生长量的影响Tab.2 Effects of different fertilizers on the growth of Eucalyptus erophylla

方差分析结果显示（表2），4种肥料处理的树高差异极显著（P＜0.01），而胸径生长差异不显著。施用复混A肥的树高与复混B肥、液态菌肥、液态无菌肥的树高间均有极显著差异（P＜0.01）；复混B肥、液态菌肥、液态无菌肥的树高之间差异不显著。胸径在几种施肥中差异均不显著。

2.2 几种类型土壤的微生物数量

不同施肥样品中不同土壤微生物的数量存在差异（表3）。5种土壤类型中的细菌和固氮细菌数量均高于真菌和放线菌，表明在研究区域，细菌和固氮菌在微生物活动中对于物质的分解起主要作用[12-13]。土壤微生物总量是施用液态无菌肥＞无林地对照＞液态菌肥＞复混B肥＞复混A肥；细菌数量是无林地对照＞液态菌肥＞复混A肥＞复混B肥＞液态无菌肥，由此可见液态菌肥增加了土壤中细菌的数量。放线菌的数量是无林地对照＞液态菌肥＞复混A肥＞液态无菌肥＞复混B肥。真菌的数量则是复混A肥＞液态无菌肥＞液态菌肥＞无林地对照＞复混B肥。土壤真菌作为土壤微生物的重要组成部分，是衡量土壤肥力的指标[14]。固氮菌数量为液态无菌肥＞无林地对照＞复混B肥＞液态菌肥＞复混A肥。

表3 5种不同类型土壤微生物数量Tab.3 The number of soil microorganisms in five different fertilized plantations

对5个不同土壤类型微生物数量进行单因素方差分析，细菌、放线菌、真菌、固氮菌均未达到显著差异。

2.3 5种土壤类型土壤酶活性分析

5种土壤类型的土壤酶活性大小不同（表4）。其中过氧化氢酶：复混A肥＞液态菌肥＞液态无菌肥≈无林地对照 ＞复混B肥；蔗糖酶：复混A肥＞无林地对照＞液态无菌肥＞复混B肥＞液态菌肥；脲酶：复混A肥＞液态菌肥＞无林地对照＞复混B肥≈液态无菌肥；蛋白酶：液态无菌肥＞复混A肥＞液态菌肥＞无林地对照＞复混B肥。

蔗糖酶和蛋白酶在各种土壤类型间的差异性显著（P＜0.05），而过氧化氢酶和脲酶在各种土壤类型间差异不显著。

真菌与过氧化氢酶达到了高度正相关；放线菌与过氧化氢酶，真菌与蔗糖酶，真菌与脲酶以及蛋白酶呈现中度正相关；放线菌与蛋白酶，固氮菌与蛋白酶也呈现出中度正相关的关系（表5）。呈现正相关的关系说明该酶活性的升高会导致与之相应的微生物的量升高。

表4 5种不同土壤类型土壤酶活性Tab.4 Soil enzyme activity in five different fertilized plantations

表5 土壤微生物数量与酶活性相关性分析Tab.5 Analysis of the correlation between soil microbial biomass and enzyme activity

3 讨论

根据本次研究结果，施用液态菌肥的树高和胸径均不如常规的桉树用肥复混A肥、复混B肥。从差异性看，液态菌肥与复混A肥的树高差异显著，而与复混B肥差异不显著，液态菌肥的胸径生长与复混A肥、复混B肥的差异均达到显著水平。施用复混A肥的树高与复混B肥、液态菌肥、液态无菌肥的树高之间均有极显著差异；复混B肥、液态菌肥、液态无菌肥的树高间差异不显著。胸径在几种施肥对照中差异性均不显著。王劲松[15]、陈祥文[16]、秦勇[17]、张辉[18-19]、覃小红[20-21]、莫雅芳[22]等的研究，在广西不同地区不同种类桉树，一定浓度或者种类的菌肥可以促进桉树的生长并可以一定程度上改良土壤。这对桉树人工林的可持续经营及保护生态环境安全、维护桉树林地的土壤地力都是非常有意义的。

施用加入了固氮菌的液态菌肥对于土壤中细菌数量的提高极为显著，细菌占土壤微生物数量中的大部分，这对改善土壤营养将产生一定的积极作用[23]。各种林地土壤的真菌、放线菌、固氮菌的数量以及土壤酶活性没有呈现明显的规律性。对于桉树林地的土壤微生物数量和土壤酶活性，不同的研究其结果不相同[24-29]，表明各种林地的土壤微生物及土壤酶活性受到各种因素的影响而表现得比较复杂。本研究显示，各种微生物与不同的酶的相关性不同，因而在各林地土壤表现出不同。另外，微生物菌肥不是速效肥，其需要一定的时间才能发挥最佳作用，本次研究是在施肥后半年的幼林进行，有待今后继续跟踪研究。