酵素对红菜薹生长发育及土壤特性的影响

2017-11-13翟敬华蒋细旺

长江大学学报(自科版) 2017年18期

关键词：菜薹酵素速效

翟敬华，蒋细旺

(江汉大学生命科学学院，湖北武汉 430056)

酵素对红菜薹生长发育及土壤特性的影响

翟敬华，蒋细旺

(江汉大学生命科学学院，湖北武汉 430056)

探讨了在施有7700kg·hm-2生物有机肥的基础上，酵素对红菜薹(BrassicacompestrisL.ssp.chinensisL.var.utiliTsenetLee)农艺性状、品质、养分利用效率以及对土壤养分动态和土壤酶活性的影响。结果表明：添加0.05%的酵素，可以有效改善红菜薹的品质，尤其可溶性糖含量较施用等量有机肥的处理增加了4.83%，硝酸盐含量降低了4.35%。酵素对提高土壤速效养分的含量和土壤酶的活性也有显著效果。

红菜薹(BrassicacompestrisL.ssp.chinensisL.var.utiliTsenetLee)；酵素；生长发育；土壤特性

酵素菌技术是从日本磐亚株工本会社引进的一种农用高新生物技术。酵素菌是一种复合的微生物菌群，主要由细菌、酵母菌、放线菌和丝状菌组成，其代谢和繁殖能力非常强[1]。酵素也称为农用酶，是酵素菌在生命过程中所分泌的一些活性物质和多种酶，主要包括蛋白质分解酶、糖化酶、脂肪分解酶、氧化还原酶、纤维分解酶、尿素酶等，不仅可以使自然形态农作物秸秆、树叶、杂草等有机物质分解为腐殖酸，而且可以降解化肥、农药等人工合成的有毒物质和页岩沸石等矿物质。此外，酵素菌还可以有效促进土壤固化养分的释放[2]。酵素菌有机肥料具有营养元素全面、缓释长效和活性高的特点。目前，酵素菌技术在种植业、养殖业方面的应用研究较多，并且酵素都是通过堆制发酵制成菌肥成品的应用方式。赵英等[3]试验结果显示，在施入新式酵素肥后总体生长状况很好，增产成效显著。吴北京等[4]探讨了酵素菌有机复合肥对油菜的影响，结果表明，加施酵素菌肥以后油菜苗期的长势、产量以及抗菌核病的能力均得到了显著提高。王斌等[5]研究了在甜瓜栽培上施用酵素菌肥的效果，结果显示，酵素菌肥对提高甜瓜产量、增强抗性、培肥土壤以及减少甜瓜生理病害等方面均有显著效果。杨建设等[6]研究发现施用酵素菌对于调控南美白对虾养殖水体的酸碱性、亚硝酸盐氮含量、COD等理化指标有着显著效果，可增大虾种的生长速度。李群等[7]试验结果表明，酵素菌可有效防止鸡腹泻，增加产量、提高品质，也可减轻鸡粪的臭味，利于环境保护。赵小平[8]报道了酵素菌肥在稻田养鱼种植模式中可以使稻田水体中浮游生物的繁殖速率大大增加，对于改善水质和水环境有着明显效果，也可抑制病害的发生，增加鱼产品的产量，优化其品质。本研究在以生物有机肥作基肥施用的同时将酵素施入土壤，探讨酵素对红菜薹(BrassicacompestrisL.ssp.chinensisL.var.utiliTsenetLee)生长发育和土壤特性的影响，以期为红菜薹的绿色栽培生产提供借鉴。

1 材料与方法

1.1试验材料

供试品种为‘佳红5号’红菜薹；供试土壤为黄壤土，基本理化性质为：速效氮含量213.5mg/kg，速效磷含量96.58mg/kg，速效钾含量361.50mg/kg，有机质含量40.69g/kg，pH7.40。

1.2试验方法

本试验设置3个处理：CK(不施肥处理)；N1(生物有机肥7700kg·hm-2和无机肥配施)；N2(在处理N1的基础上添加0.05%的酵素)

1.2.1土壤样品的采集

当红菜薹幼苗定植成活以后，每隔15d在各小区耕层土壤中用取土器取样，共取5次。采取五点取样法进行取样，组成混合土样，装入取样袋中，进行编号并记录取样日期。然后将所取的土样摊成薄层，将其中的动植物残体、小石块等清理干净，放置在阴凉通风处自然风干。风干后的土样要碾碎、过筛、装袋，并编号和注明日期。

1.2.2植物样品的采集

进入抽薹期以后，采取随机取样的方法，对每个小区选择10株，摘取主薹、侧薹，并作标记、注明日期。依据植株的生长状况，从每个小区选取3株具有代表性的红菜薹植株，装袋，编号并注明日期，将植株清洗干净，并用干布将表面的水擦干，然后105℃“杀青”30min，再放置到70℃烘箱中烘干至恒重。将烘干后的样品研磨，过筛并装袋，编号，测定相关指标。

1.3测定指标与方法

1.3.1红菜薹农艺性状和产量的测定

主、侧薹的单薹重均用天平准确称取，薹长用带刻度软尺测定，径粗用游标卡尺测得。

产量测定：由各处理小区的平均产量计算每公顷的产量，单位为kg/hm2。

1.3.2红菜薹各品质指标的测定

分别采用蒽酮比色法[9]、考马斯亮蓝G-250法[10]、钼蓝比色法[11]和水杨酸消化法[10]测定可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、测定维生素C含量和硝酸盐含量。

1.3.3土壤氮磷钾和有机质含量的测定

分别采用碱解扩散法[12]、碳酸氢钠法[12]、醋酸铵-火焰光度计法[12]和重铬酸钾容量-分光光度法[12]测定土壤中速效氮含量、速效磷含量、速效钾含量和土壤有机质含量。

1.3.4植物材料氮磷钾的测定

用微量凯氏定氮法测定植物材料总氮含量，采用钒钼黄分光光度法测定植物总磷的含量，植物全钾含量用原子吸收分光光度法测定。

1.3.5土壤酶活性的测定

以3, 5-二硝基水杨酸比色法[13]测定土壤蔗糖酶的活性，土壤过氧化氢酶活性的测定选用紫外分光光度法[13]，利用苯酚钠-次氯酸钠比色法[13]测定土壤脲酶活性。

1.4数据处理

试验所得数据采用Excel2003处理，差异显著性分析采用SPSS17.0进行处理。

2 结果与分析

2.1酵素对红菜薹农艺性状的影响

如表1所示，添加酵素对红菜薹的农艺性状的影响均未达到显著水平。从径粗来看，添加酵素的处理N2红菜薹的主、侧薹径粗均高于不施肥的对照CK，但是该处理的效果却不及施有等量有机肥不加酵素的处理N1，主薹、侧薹的径粗分别低了4.97%、4.19%。添加酵素对红菜薹的薹长和单薹重也没有显著影响，较不施肥对照CK分别增加了21.05%、2.98%，较处理N1减小了9.12%、10.69%。在本试验中，添加酵素处理N2红菜薹的产量与不施肥对照CK相比增加了19.97%，但与处理N1相比减少了20.30%。说明本试验条件下添加酵素对红菜薹的农艺性状并没有显著影响。

表1 不同处理下红菜薹的农艺性状

注：同列数据后不同字母表示处理间达到5%的显著水平。

2.2酵素对红菜薹品质的影响

添加酵素对红菜薹的品质具有显著影响。如表2所示，添加酵素的处理N2红菜薹中的可溶性糖含量较不施肥的对照CK增加了38.24%，较等量有机肥处理N1可溶性糖的含量增加了4.83%，且各处理间的差异均达到了极显著水平。红菜薹的可溶性蛋白质含量和维生素C含量均以添加酵素的处理N2为最高，分别达4.53mg/g和0.338mg/g，与不施肥的对照CK之间的差异达极显著水平，但处理N2与处理N1之间不存在显著差异。硝酸盐含量是评价蔬菜品质优劣的重要指标之一，本试验中，在相同生物有机肥添加量的前提下，添加酵素处理N2红菜薹的硝酸盐含量较处理N1降低了4.35%。说明酵素可以有效提高红菜薹的可溶性糖、可溶性蛋白质和Vc的含量，同时降低其中的硝酸盐含量，改善红菜薹的品质。

表2 不同处理下的红菜薹品质

注：同列数据后不同大写字母和小写字母分别表示处理间达到1%、5%的显著水平。

2.3酵素对红菜薹土壤养分动态的影响

图1 不同处理的土壤速效氮含量

在整个试验周期内，施肥处理N1和N2土壤中的速效养分含量均高于不施肥的对照CK，且均显现出先增加后减小的趋势，而对照CK土壤中的速效营养物质均呈现不断减少的走向。添加酵素的处理N2土壤中的速效磷含量从试验开始到结束均高于等量有机肥处理N1，高出4.29%～30.89%，速效氮含量和速效钾含量在第45天之前处理N2低于处理N1，且处理N1土壤中的速效氮和速效钾含量会达到一个高峰期，随后逐渐下降，而在第45天之后处理N2的速效氮和速效钾含量均明显高于处理N1，试验结束时处理N2较处理N1土壤速效氮和速效钾含量增加了24.01%、18.41%。说明添加酵素可以有效增加后期土壤中的速效养分含量，为作物后期生长发育提供充足的营养物质。

2.4酵素对红菜薹养分利用效率的影响

肥料的农学利用效率和偏生产力常被作为衡量作物产量的指标。由图4、图5可知，处理N2在有机无机配施的同时添加一定量的酵素，其肥料农学利用效率和偏生产力相比于施用等量有机肥的处理N1均有所下降，氮、磷、钾肥的农学利用效率分别降低了60.48%、60.46%、60.49%，氮、磷、钾肥偏生产力较处理N1分别下降了9.55、14.87、13.2kg/kg 。说明本试验条件下酵素对红菜薹肥料利用效率的提高没有显著效果。

图2 不同处理的土壤速效磷含量图3 不同处理的土壤速效钾含量图4 2种施肥处理的肥料农学利用效率图5 2种施肥处理的肥料偏生产力

图6 不同处理的土壤过氧化氢酶活性

2.5酵素对土壤酶活性的影响

从图6可以看出，2个施肥处理N1、N2土壤中过氧化氢酶的活性均显著高于不施肥的对照CK，在试验结束时的增加的百分比分别为48.45%、62.73%。添加酵素的处理N2土壤中过氧化氢酶的活性各阶段均高于等量生物有机肥处理N1。说明添加酵素可以有效提高土壤过氧化氢酶的活性。

图7 不同处理的土壤蔗糖酶活性

图8 不同处理的土壤脲酶活性

图9 不同处理的土壤有机质含量

由图7可知，处理N1土壤蔗糖酶活性先增大后减小，且在试验开始后第45天左右达到最高峰，等量有机肥加酵素处理N2土壤蔗糖酶的活性在第45天之前略低于处理N1，差异不显著，但45天之后其土壤蔗糖酶的活性显著高于处理N1，在第60天左右达到最高峰，随后缓慢下降。说明添加酵素可以使土壤蔗糖酶活性在作物生长后期仍保持较高的活性，进而有效改善土壤的理化性质，利于作物生长。

各处理对土壤脲酶活性的影响如图8所示。在整个试验周期内，处理N1和N2土壤脲酶的活性均显著高于不施肥的对照CK，但二者之间不存在显著差异，土壤脲酶的活性不相上下。说明酵素对提高土壤脲酶的活性没有显著影响。

2.6酵素对土壤有机质含量的影响

土壤有机质作为土壤固相部分的重要组成部分，对土壤的形成和肥力、环境保护和农林业的可持续发展等方面均有着极其重要的作用。由图9可以看出，2个施肥处理土壤有机质的含量均显著高于不施肥的对照CK，有机肥和无机肥配合施用添加酵素处理N2较有机肥添加量处理N1土壤有机质的含量增加了3.54%，二者之间差异不显著。说明酵素可以有效增加土壤中有机质的含量。

3 小结

酵素菌技术是从日本引进的一种新型农用生物技术，已广泛分布于世界许多国家的养殖业、种植业和食品加工业等领域。目前，前人关于酵素菌的应用均是在堆制过程中添加酵素菌进行发酵，进而获得酵素菌有机肥成品。刘学静[14]试验发现酵素菌有机肥作为基肥施用可以有效增大辣椒的单株结果数、茎粗、单果重以及果实的横径。邓万香[15]报道了酵素有机肥可以显著改善黄瓜的瓜径、单果重、瓜长和采摘量等多个农艺性状指标，使黄瓜的产量最高增产率为20.13 %。在本试验中，酵素是在施入基肥时与生物有机肥一同施入，试验结果显示，添加酵素对红菜薹的径粗、薹长、单薹重等农艺性状指标以及产量均没有显著效果，这与前人的研究成果有点差异，原因可能是酵素与生物有机肥的配比不太恰当。

本试验结果表明，施入等量生物有机肥的前提下，添加酵素可以有效改善红菜薹的品质，使其可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C含量增加，硝酸盐含量减少，下降了4.35%。王青凤等[16]试验结果表明，当施肥用量保持在15～45t/hm2时，芹菜的产量和可溶性糖含量均随着酵素菌施用量的增大而显著增加，同时芹菜内硝酸盐的含量也显著升高，但芹菜的维生素C含量有所下降，这与本试验的结果存在差异。蔡艳华等[17]试验发现酵素菌肥可以有效改善草莓的品质，本试验结果与其类似。

酵素菌具有很强的好气性发酵分解能力，可以有效分解土壤中被固定的营养物质，增加土壤中速效养分的含量，减少对土壤和水体的污染。高亮等[18]探讨了酵素菌生物有机肥对滨海盐土的改良情况，结果显示，酵素菌生物有机肥对盐土的改善具有显著的效果，使土壤中的速效氮、速效磷、速效钾含量较对照分别增加了0.30g/kg、5.32mg/kg、40.83mg/kg，同时使土壤中的微生物数量显著增加，土壤的呼吸作用以及土壤酶的活性也均得到明显增加。本试验得到了与其类似的结果，在施有等量有机肥的基础上，添加酵素有效地提高了土壤中速效养分和有机质的含量，除了脲酶活性没有得到明显提高以外，土壤过氧化氢酶、蔗糖酶的活性均有明显提高。

关于酵素菌生物有机肥对作物养分利用效率的影响的研究报道还很少，酵素用于红菜薹的栽培方面报道还未见到。本试验探讨了酵素配施生物有机肥料和无机肥料对红菜薹养分利用效率的影响，结果发现，添加酵素的处理N2对提高红菜薹养分利用效率并没有显著效果，反而相比于等量生物有机肥的处理N1有所下降，这也导致红菜薹的产量有所降低。分析试验期间观察红菜薹的生长环境，由于处理N2各小区所处位置处于树荫较多的位置，所以该处理的光照条件相对差一点，这可能导致酵素的作用不能完全发挥出来，进而影响红菜薹的生长发育。因此，关于生物有机肥配施酵素的施肥模式对红菜薹的影响有待进一步深入研究。

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