施用氨基酸有机肥对黄瓜产量及土壤生物学性状的影响.pdf

南 京 农 业 大 学 学 报 2018,413456-464 http//J o u r n a l o f N a n j i n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y DOI10.7685/jnau.201709023 ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 收 稿 日 期 2017-09-12 基 金 项 目 国 家 重 点 研 发 计 划 项 目2016YFE0101100,2017YFD0202101; 中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金KJQN201746; 国 家 公 益 性 行 业 农 业 科 研 专 项201503110; 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目31601836; 中 国 博 士 后 科 学 基 金 项 目2016M590469 作 者 简 介 吕 娜 娜, 硕 士 研 究 生。 * 通 信 作 者 李 荣, 副 教 授, 博 导, 主 要 从 事 土 壤 微 生 物 与 生 物 肥 料 研 究,E-。 吕 娜 娜, 沈 宗 专, 王 东 升, 等. 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 对 黄 瓜 产 量 及 土 壤 生 物 学 性 状 的 影 响[J]. 南 京 农 业 大 学 学 报,2018,413456-464. 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 对 黄 瓜 产 量 及 土 壤 生 物 学 性 状 的 影 响 吕 娜 娜 1 , 沈 宗 专 1 , 王 东 升 1,2 , 刘 红 军 1 , 薛 超 1 , 李 荣 1* , 沈 其 荣 1 1. 南 京 农 业 大 学 资 源 与 环 境 科 学 学 院/ 江 苏 省 固 体 有 机 废 弃 物 资 源 化 高 技 术 研 究 重 点 实 验 室/ 江 苏 省 有 机 固 体 废 弃 物 资 源 化 协 同 创 新 中 心/ 国 家 有 机 类 肥 料 工 程 技 术 研 究 中 心, 江 苏 南 京210095; 2. 南 京 市 蔬 菜 科 学 研 究 所, 江 苏 南 京210042 摘 要 [ 目 的] 养 殖 场 病 死 畜 禽 的 无 害 化、 资 源 化 处 理 是 减 少 环 境 污 染、 保 障 养 殖 业 良 性 发 展 而 亟 需 解 决 的 关 键 问 题 之 一。 高 温 酸 解 病 死 畜 禽 制 成 的 氨 基 酸 液 与 普 通 有 机 肥 复 配 制 成 氨 基 酸 有 机 肥 是 实 现 病 死 畜 禽 无 害 化、 资 源 化 利 用 的 重 要 途 径 之 一。 本 研 究 旨 在 评 估 氨 基 酸 有 机 肥 对 黄 瓜 产 量 及 土 壤 生 物 学 性 质 的 影 响。 [ 方 法] 采 用 实 时 荧 光 定 量PCR 等 技 术 手 段, 研 究 连 续 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 对 设 施 黄 瓜 产 量、 土 壤 理 化 性 质、 氮 素 循 环 微 生 物 数 量 及 土 壤 酶 活 性 的 影 响。 [ 结 果] 田 间 试 验 结 果 表 明 与 不 施 肥 对 照 相 比, 氨 基 酸 有 机 肥 处 理、 单 施 化 肥、 施 用 鸡 粪 有 机 肥 处 理 黄 瓜 分 别 增 产48.2、29.5 和30.6。 与 不 施 肥 对 照 相 比, 氨 基 酸 有 机 肥 处 理 能 显 著 提 高 土 壤pH 值 和 铵 态 氮、 硝 态 氮、 有 效 磷 的 含 量, 而 与 其 他 施 肥 处 理 间 差 异 较 小。 氨 基 酸 有 机 肥 处 理 土 壤 的 氨 氧 化 细 菌 数 量 显 著 高 于 不 施 肥 对 照, 但 显 著 低 于 其 他 施 肥 处 理; 反 硝 化 n i r K 基 因 数 量 显 著 高 于 不 施 肥 对 照, 而 显 著 低 于 施 用 鸡 粪 有 机 肥 处 理; n i r S 基 因 数 量 显 著 高 于 不 施 肥 对 照 及 单 施 化 肥 处 理。 氨 基 酸 有 机 肥 处 理 土 壤 的 过 氧 化 氢 酶 及 磷 酸 酶 活 性 显 著 高 于 其 他 施 肥 处 理 和 不 施 肥 对 照; 脲 酶 活 性 显 著 高 于 不 施 肥 对 照 但 低 于 其 他 施 肥 处 理; 蔗 糖 酶 活 性 显 著 高 于 不 施 肥 对 照 且 与 其 他 施 肥 处 理 无 显 著 差 异。 [ 结 论] 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 可 改 善 土 壤 理 化 性 质, 增 强 土 壤 生 物 肥 力, 提 高 根 系 可 吸 收 利 用 的 速 效 养 分 及 游 离 氨 基 酸 含 量, 增 加 黄 瓜 产 量。 关 键 词 氨 基 酸 有 机 肥; 黄 瓜; 产 量; 土 壤 酶 活 性; 土 壤 养 分; 氮 素 循 环 微 生 物 中 图 分 类 号 S147.5 文 献 标 志 码 A 文 章 编 号 1000-2030 2018 03-0456-09 Effectsofaminoacidorganicfertilizeroncucumber yieldandsoilbiologicalcharacters LNana 1 ,SHENZongzhuan 1 ,WANGDongsheng 1,2 ,LIUHongjun 1 ,XUEChao 1 ,LIRong 1* ,SHENQirong 1 1.CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences/JiangsuKeyLaboratoryofSolidOrganicWasteUtilization/ JiangsuCollaborativeInnovationCenterforSolidOrganicWasteResourceUtilization/NationalEngineeringResearch CenterforOrganic-BasedFertilizers,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China; 2.NanjingInstituteofVegetableScience,Nanjing210042,China Abstract[Objectives]Amino acid liquid,which is hydrolyzed from animal carcasses by concentrated sulfuric acid under high temperature,compoundedwithmanurecompostwasusedtodevelopanovelaminoacidorganicfertilizer.Thisisoneofimportant waystoachievethegoalofbio-safetydisposalandutilizationofdeadlivestockandpoultrytoensurethesustainabledevelopmentof farmedanimalindustries.Thisstudyisdesignedtouatetheeffectsofthisaminoacidorganicfertilizerapplicationoncucumber yieldandsoilbiologicalproperties.[s]Theeffectsofcontinuousapplicationofthenovelproductongreenhousecucumber yield,soilphysicochemicalproperties,nitrogencyclingmicroorganismsandsoilenzymeactivitywerestudiedbyreal-timePCRand othertechnologies.[Results]Fieldexperimentshowedthatthecucumberyieldinaminoacidorganicfertilizerapplicationtreatment AOFincreasedby48.2,29.5and30.6whencomparedwithnon-fertilizationcontrolCK,fertilizationtreatmentswithappli- cationofonlychemicalfertilizerCFandcommonorganicfertilizerOF,respectively.ComparedtoCK,applicationofaminoacid organicfertilizercouldsignificantlyincreasesoilpHvalueandthecontentsoftotalcarbon,ammoniumnitrogen,nitratenitrogenand availablephosphorus,butonlydisplaysmalldifferencescomparedtootherfertilizationtreatmentsCFandCK.Asrevealedbyreal timePCR,thesoilsampledfromAOFexhibitedasignificantlyhigherabundanceofammonia-oxidizingbacteriathanthatinsoil collectedfromCKwhileexhibitedasignificantlylowerabundancethanthatinsoilcollectedfromCFandOF. Meanwhile,soil collectedfromAOFdisplayedasignificantlyhigherabundanceofdenitrifying n i r KgenecomparedtosoilsampledfromCKbut exhibitedasignificantlylowerabundancecomparedtoOF.Also,soilcollectedfromAOFshowedasignificantlyhigherabundanceof n i r SgenecomparedtoCKandCF.Aminoacidorganicfertilizertreatedsoilshowedhighestactivitiesofcatalaseandphosphatase 第3 期 吕 娜 娜, 等 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 对 黄 瓜 产 量 及 土 壤 生 物 学 性 状 的 影 响 whencomparedtonon-fertilizationcontrolandfertilizationtreatments.Also,aminoacidorganicfertilizertreatedsoilshowedasignifi- cantlyhigheractivityofureasecomparedtoCKbutloweractivitiescomparedtoCFandOFtreatments.Moreover,sucraseactivity wassignificantly higher for AOF treatment than that for CK with no significant difference comparing with CF and CK. [Conclusions]Allresultsillustratedthattheapplicationofaminoacidorganicfertilizercouldpromotethecucumberyieldprobably throughmanipulating soil physicochemical properties,enhancing soil enzyme activity and nitrification,and then improving roots utilizationofavailablenutrientsandfreeaminoacidinsoil. Keywordsaminoacidorganicfertilizer;cucumber;yield;soilenzymeactivity;soilnutrient;nitrogencyclingmicroorganism 黄 瓜 C u c um i s s a t i v u sL. 是 周 年 均 衡 供 应 中 的 常 见 蔬 菜, 许 多 地 区 均 有 温 室 或 塑 料 大 棚 的 设 施 黄 瓜 栽 培。 据 世 界 粮 农 组 织 统 计 数 据, 中 国 是 世 界 上 最 大 的 黄 瓜 生 产 国,2014 年 黄 瓜 总 产 量 已 高 达5700 万t [1] 。 设 施 黄 瓜 栽 培 已 成 为 农 民 创 收 的 重 要 途 径 之 一。 然 而, 目 前 设 施 黄 瓜 栽 培 生 产 中 因 过 量 施 用 化 肥, 致 使 土 壤 出 现 板 结、 酸 化、 连 作 障 碍 等 问 题, 进 而 导 致 黄 瓜 产 量 减 少 及 品 质 下 降, 严 重 威 胁 着 设 施 黄 瓜 产 业 的 发 展 [2] 。 设 施 黄 瓜 栽 培 时 减 施 化 肥、 增 施 有 机 肥 已 成 为 保 障 设 施 黄 瓜 产 业 可 持 续 发 展 的 重 要 途 径 之 一。 我 国 规 模 化 养 殖 厂 的 畜 禽 病 死 率 一 般 为510, 遇 到 重 大 疫 情 时, 病 死 率 还 会 更 高, 每 年 产 生 的 病 死 畜 禽 量 高 达 数 十 亿 头 [3] 。 病 死 畜 禽 携 带 大 量 的 病 原 微 生 物, 不 仅 污 染 环 境, 而 且 还 严 重 威 胁 畜 禽 养 殖 业 健 康 发 展 和 人 体 健 康, 亟 需 进 行 无 害 化 处 理 [4] 。 病 死 畜 禽 经 高 温 酸 解 制 成 氨 基 酸 肥 料 是 近 年 来 对 病 死 畜 禽 进 行 无 害 化 处 理 并 资 源 化 利 用 的 最 新 工 艺 技 术, 是 解 决 环 境 污 染、 实 现 养 殖 业 良 性 发 展 的 重 要 途 径 之 一 [5] 。 目 前, 农 资 市 场 上 氨 基 酸 肥 料 多 以 液 体 氨 基 酸 肥 为 主, 主 要 用 于 叶 面 喷 施、 灌 根、 浸 种 蘸 根。 由 于 施 用 液 体 氨 基 酸 肥 存 在 各 种 不 足 之 处, 所 以 只 能 作 为 土 壤 施 肥 的 补 充 [6] 。 液 体 氨 基 酸 与 有 机 肥 复 配 而 成 的 氨 基 酸 有 机 肥 具 有 氨 基 酸 肥 料 和 有 机 肥 的 双 重 优 点, 不 仅 可 为 作 物 提 供 速 效 氨 基 酸 养 分, 而 且 还 可 提 升 土 壤 有 机 质 含 量。 同 时, 考 虑 到 氨 基 酸 有 机 肥 直 接 施 用 于 作 物 根 系 附 近, 还 可 增 加 作 物 对 氨 基 酸 的 吸 收 利 用 效 率。 然 而, 目 前 氨 基 酸 肥 的 效 应 研 究 多 集 中 于 施 用 液 体 氨 基 酸 肥 对 作 物 产 量 或 品 质 的 影 响 [7] , 仅 有 少 数 有 关 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 对 作 物 产 量、 品 质 及 土 壤 性 质 影 响 的 报 道 [8-9] , 尚 无 有 关 利 用 病 死 畜 禽 制 成 的 氨 基 酸 有 机 肥 对 设 施 黄 瓜 作 物 产 量 及 土 壤 性 质 影 响 的 综 合 研 究。 土 壤 硝 化 作 用 是 供 给 作 物 生 长 发 育 所 需 氮 素 的 关 键 过 程, 而 反 硝 化 作 用 将 硝 化 作 用 产 生 的 硝 态 氮 最 终 还 原 成N 2 或N 2 O 的 过 程, 是 氮 的 损 失 途 径 之 一, 对 农 业 生 产 不 利 [10] 。 氨 氧 化 作 用 是 硝 化 作 用 的 第 一 步 反 应 和 限 速 步 骤, 是 全 球 氮 素 循 环 的 中 心 环 节 [11] 。 农 田 土 壤 中 不 同 形 态 氮 源 的 投 入 会 改 变 氮 素 循 环 氨 氧 化 微 生 物 及 反 硝 化 微 生 物 的 种 群 数 量 及 群 落 结 构, 从 而 影 响 土 壤 的 硝 化 及 反 硝 化 作 用, 最 终 影 响 土 壤 中 有 效 氮 的 含 量 [12] 。 此 外, 土 壤 酶 活 性 也 与 土 壤 营 养 物 质 的 转 化 密 切 相 关, 土 壤 酶 活 性 的 强 弱 有 助 于 评 判 土 壤 的 供 肥 能 力, 是 判 定 土 壤 质 量 的 重 要 指 标 之 一 [13] 。 因 此, 土 壤 氮 素 循 环 微 生 物 及 酶 活 性 的 研 究 将 有 助 于 揭 示 氨 基 酸 有 机 肥 施 用 后 对 土 壤 氮 素 供 应 及 生 态 功 能 的 影 响。 本 文 通 过 田 间 试 验, 研 究 连 续 施 用 高 温 酸 解 病 死 畜 禽 制 成 的 氨 基 酸 液 与 鸡 粪 有 机 肥 复 配 而 成 的 氨 基 酸 有 机 肥, 对 设 施 黄 瓜 产 量 和 土 壤 生 物 学 性 质 的 影 响, 以 期 为 大 面 积 推 广 应 用 氨 基 酸 有 机 肥 提 供 科 学 依 据。 1 材 料 与 方 法 1.1 供 试 材 料 黄 瓜 品 种 为 南 京 市 蔬 菜 所 提 供 的‘ 宁 丰 春 秋’。 供 试 土 壤 为 多 年 连 作 黄 瓜 土 壤, 属 黄 棕 壤, 基 本 理 化 性 质 为pH7.21, 有 机 质 含 量14.2gkg -1 , 总 氮 含 量1.45gkg -1 , 有 效 磷 含 量166.6mgkg -1 , 有 效 钾 含 量 318mgkg -1 。 腐 熟 鸡 粪 有 机 肥 购 自 南 通 惠 农 生 物 有 机 肥 有 限 公 司; 氨 基 酸 有 机 肥 由 腐 熟 鸡 粪 有 机 肥 添 加 20 水 溶 性 氨 基 酸 液 复 配 而 成, 水 溶 性 氨 基 酸 由 高 温 酸 解 病 死 畜 禽 制 成, 由 江 阴 市 联 业 生 物 科 技 有 限 公 司 提 供。 水 溶 性 氨 基 酸 及 各 肥 料 养 分 含 量 见 表1。 土 壤 基 因 组DNA 强 力 提 取 试 剂 盒PowerSoilDNAIsolationKits 购 自MoBioLaboratoriesInc. 公 司, 质 粒 提 取 试 剂 盒 购 自Qiagen 公 司,TaqManUniversalPCRMasterMix 和PowerSYBRGreenPCRMasterMix 均 购 自 美 国ABI 公 司,dNTP 以 及PCRBuffer, T aq、 E x 聚 合 酶 购 自TaKaRa 公 司。 本 试 验 所 用 引 物 均 由 南 京 金 斯 瑞 生 物 公 司 合 成, 具 体 序 列 见 表2。 7 5 4 南 京 农 业 大 学 学 报 第41 卷 表1 普 通 有 机 肥 、 水 溶 性 氨 基 酸 及 氨 基 酸 有 机 肥 养 分 含 量 Table1 Nutrientcontentoforganicfertilizer ,compoundliquidaminoacidandaminoacidorganicfertilizer 肥 料 种 类 Varietiesof fertilizer 总 氮 含 量/ Totalnitrogen content 全 磷P 2 O 5 含 量/ Totalphosphorus content 全 钾K 2 O 含 量/ Totalpotassium content 游 离 氨 基 酸 含 量/ Free-amino acidcontent 总 氨 基 酸 含 量/ Totalamino acidcontent pH 含 水 量/ Water content 水 溶 性 氨 基 酸 Liquidaminoacidfertilizer 4.65 0.41 0.07 10.21 16.92 0.72 氨 基 酸 有 机 肥 Aminoacidorganicfertilizer 1.78 2.61 1.25 1.94 4.37 5.84 29.2 鸡 粪 有 机 肥 Chickenmanurecompost 1.24 2.91 1.43 1.06 8.34 28.4 尿 素Urea ≥46.4 过 磷 酸 钙 Calciumsuperphosphate ≥16.0 硫 酸 钾 Potassiumsulfate ≥50 表2 荧 光 定 量PCR 所 用 引 物 Table2 Primersforreal-timePCR 基 因 Gene 引 物 名 称 Primersname 序 列5′→3′ Sequence B a c t e r i a l - a m o A AmoA-1F amoA-2R GGGGHTTYTACTGGTGGT CCCCTCKGSAAAGCCTTCTTC A r c h a e a l - a m o A Arch-amoAF Arch-amoAR STAATGGTCTGGCTTAGACG GCGGCCATCCATCTGTATGT n i r S cd3aF R3cd GTSAACGTSAAGGARACSGG GASTTCGGRTGSGTCTTGA n i r K nirK1F nirK5R GGMATGGTKCCSTGGCA GCCTCGATCAGRTTRTGG n o s Z nosZFb nosZRb AACGCCTAYACSACSCTGTTC TCCATGTGCAGNGCRTGGCAGAA 1.2 试 验 设 计 1.2.1 黄 瓜 育 苗 以60℃ 温 水 浸 泡 黄 瓜 种 子, 搅 拌 至 室 温 后, 取 沉 淀 种 子 以5 体 积 分 数 次 氯 酸 钠 消 毒 处 理3min, 再 以 无 菌 水 清 洗34 次, 并 于30℃ 培 养 箱 中 遮 光 催 芽 至 露 白 后 分 别 埋 入 育 苗 基 质 中, 待 幼 苗 长 至2 叶1 心 时 移 栽。 1.2.2 田 间 试 验 分 别 于2015 年36 月、2015 年 912 月 及2016 年36 月 在 江 苏 省 南 京 市 蔬 菜 花 卉 科 学 研 究 所 科 技 园 大 棚 开 展13 季 田 间 试 验。 试 验 区 域 属 亚 热 带 季 风 气 候, 年 平 均 气 温 为15.4℃, 年 平 均 降 雨 量 为1106mm。 每 季 田 间 试 验 设 置4 个 施 肥 处 理, 分 别 为 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 处 理AOF、 施 用 鸡 粪 有 机 肥 处 理OF、 单 施 化 肥 处 理CF 及 不 施 肥 空 白 对 照CK。 每 个 处 理 设 置3 个 小 区, 每 个 小 区 面 积 为10m 2 长5m、 宽2m, 各 小 区 随 机 区 组 排 列。 各 处 理 等 养 分 设 置, 其 中 化 肥 处 理 各 小 区 施 肥 量 为 尿 素0.5kg、 过 磷 酸 钙1.0kg、 硫 酸 钾0.4kg, 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 处 理 及 施 用 鸡 粪 有 机 肥 处 理 的 有 机 肥 施 用 量 为6kg, 并 用 化 肥 补 齐 差 额 养 分。 有 机 肥 及 磷 肥 用 量 的 全 部、 氮 肥 用 量 的1/2 及 钾 肥 用 量 的2/3 作 为 基 肥 施 入, 施 肥7d 后 定 植 黄 瓜 幼 苗 并 定 期 监 测 黄 瓜 长 势。 剩 余 肥 料 于 定 植30 和45d 后 分2 次 追 施。 其 他 田 间 日 常 管 理 交 由 江 苏 省 南 京 市 蔬 菜 科 学 研 究 所 工 作 人 员 常 规 管 理。 1.2.3 土 壤 样 品 采 集 第3 季 黄 瓜 最 后 一 次 收 获 后, 用 土 钻 采 集020cm 的 表 土, 每 个 小 区 采 集5 个 点, 混 匀 后 留 取 部 分 土 壤 样 品, 分 别 于4℃ 和-80℃ 下 保 存 备 用。 1.3 测 定 方 法 1.3.1 黄 瓜 产 量 的 测 定 黄 瓜 定 植30d 后 定 期 监 测 黄 瓜 长 势, 待 黄 瓜 果 实 成 熟 后 每2d 采 摘1 次, 直 至 黄 瓜 生 命 周 期 结 束, 记 录 每 个 处 理 的 黄 瓜 总 产 量, 以kgm -2 表 示。 1.3.2 土 壤 理 化 性 质 的 测 定 土 壤 理 化 性 质 测 定 参 照 土 壤 农 化 分 析。 利 用 玻 璃 电 极 酸 度 计 测 定 土 壤pH 值; 利 用 元 素 分 析 仪Vario EL,Germany 通 过 干 烧 法 测 定 土 壤 的 总 碳total carbon,TC、 总 氮total nitrogen,TN 含 量 及 碳 氮 比C/N;0.01molL -1 氯 化 钙 溶 液 浸 提 土 壤 后 用 流 动 分 析 仪AutoAnalyzer3, Germany 测 定 土 壤 悬 液 的 铵 态 氮NH 4 -N 含 量 及 硝 态 氮NO - 3 -N 含 量; 利 用 醋 酸 铵 浸 提 土 壤 并 用 火 焰 分 光 光 度 计 测 定 土 壤 有 效 钾availableK,AK 含 量; 利 用 碳 酸 氢 钠 浸 提 土 壤 悬 液 并 用 钼 锑 抗 比 色 法 测 定 土 壤 有 效 磷availableP,AP 含 量。 1.3.3 土 壤 酶 活 性 的 测 定 土 壤 酶 活 性 参 照 文 献[14] 的 方 法 测 定。 其 中 采 用3,5- 二 硝 基 水 杨 酸 比 色 法 测 定 蔗 糖 酶 活 性, 采 用 苯 酚 钠- 次 氯 酸 钠 靛 酚 比 色 法 测 定 脲 酶 活 性, 采 用 高 锰 酸 钾 滴 定 法 测 定 过 氧 化 氢 酶 活 性, 采 用 磷 酸 苯 二 钠 比 色 法 测 定 磷 酸 酶 活 性。 1.3.4 土 壤DNA 的 提 取 及 土 壤 氮 素 循 环 功 能 基 因 丰 度 的 测 定 称 取-80℃ 保 存 的0.25g 土 壤 样 品, 利 8 5 4 第3 期 吕 娜 娜, 等 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 对 黄 瓜 产 量 及 土 壤 生 物 学 性 状 的 影 响 用 土 壤 强 力 提 取 试 剂 盒 提 取 土 壤 基 因 组 总DNA。 利 用 表2 中 引 物 扩 增 土 壤DNA, 然 后 将 扩 增 产 物 分 别 连 接 到pMD19-T 载 体 上, 转 入 大 肠 杆 菌, 以10 倍 梯 度 稀 释 的 标 准 溶 液 所 含 的 基 因 拷 贝 数 的 对 数 为 横 坐 标, 以 相 对 应 的 C T 值 为 纵 坐 标 作 图, 所 得 曲 线 即 为 标 准 曲 线。 按 照SYBR 标 准 体 系 配 制 荧 光 定 量PCR 反 应 液20μL 体 系10μLSYBR P r e m i x E x T a q,0.4μL 上、 下 游 引 物,0.4μLROXReferenceDyeⅡ,2μL 模 板DNA 和6.8μL 无 菌 水。 以ddH 2 O 为 模 板 作 为 阴 性 对 照。 采 用ABI7500 荧 光 定 量PCR 仪 的 标 准 程 序 扩 增 测 定 氮 素 循 环 功 能 基 因 的 丰 度,PCR 扩 增 程 序 为 95℃ 预 变 性30s;95℃ 预 变 性5s,60℃ 延 伸34s, 循 环40 次。 根 据 各 样 品 C T 值 计 算 每 克 土 壤 所 含 的 拷 贝 数, 并 换 算 成 每 克 干 土 的 拷 贝 数。 1.4 统 计 分 析 采 用SPSS20.0 软 件 对 数 据 进 行 单 因 素 方 差 分 析 及 显 著 性 和 皮 尔 逊Pearson 相 关 性 检 验。 采 用R 软 件“Vegan” 进 行 产 量 与 土 壤 酶 活 性、 氮 素 循 环 基 因 及 土 壤 理 化 性 质 的 蒙 特 尔 卡 罗 相 关 性 检 验Monte Carlotest。 2 结 果 与 分 析 2.1 不 同 施 肥 处 理 对 黄 瓜 产 量 的 影 响 从 图1 可 知 与 不 施 肥 对 照 相 比, 单 施 化 肥、 施 用 鸡 粪 有 机 肥 及 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 处 理 均 能 显 著 提 高 黄 瓜 产 量。 第1 季 各 施 肥 处 理 间 无 显 著 差 异; 从 第2 季 开 始, 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 处 理 产 量 显 著 高 于 单 施 化 肥 或 施 用 鸡 粪 有 机 肥 处 理; 第3 季 中, 与 不 施 肥 对 照 相 比, 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 对 黄 瓜 的 增 产 效 果 达48.2, 而 单 施 化 肥 和 施 用 鸡 粪 有 机 肥 的 增 产 效 果 分 别 为29.5 和30.6。 图1 不 同 施 肥 处 理 的 黄 瓜 产 量 Fig.1 ThecucumberyieldsofdifferentfertilizationtreatmentsCK 不 施 肥 对 照;CF 单 施 化 肥 处 理;OF 施 用 鸡 粪 有 机 肥 处 理;AOF 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 处 理。 不 同 小 写 字 母 表 示 不 同 处 理 在0.05 水 平 显 著 差 异。 下 同。 CKNofertilizationcontrol;CFSingleapplicationofchemicalfertilizertreatment;OFApplicationofchickenmanureorganicfertilizertreatment; AOFApplicationofaminoacidorganicfertilizertreatment.Differentlowercaselettersindicatesignificantlydifferentindifferenttreatmentsat0.05 level.Thesameasfollows. 2.2 不 同 施 肥 处 理 对 土 壤 理 化 性 质 的 影 响 不 同 施 肥 模 式 下, 黄 瓜 连 作 土 壤 的 基 本 理 化 性 质 差 异 明 显 表3。 尽 管 各 施 肥 处 理 及 不 施 肥 对 照 土 壤 总 氮 含 量、 总 碳 含 量、 碳 氮 比 及 有 效 钾 含 量 无 显 著 差 异, 但 各 施 肥 处 理 土 壤 有 效 磷、 铵 态 氮 含 量 显 著 高 于 不 施 肥 对 照 土 壤, 而 各 施 肥 处 理 间 有 效 磷 及 铵 态 氮 含 量 无 显 著 差 异。 此 外, 施 用 鸡 粪 有 机 肥 和 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 处 理 的 土 壤pH 值 显 著 高 于 施 用 化 肥 处 理 和 不 施 肥 对 照, 且 施 用 鸡 粪 有 机 肥 处 理 的pH 值 最 高。 单 施 化 肥 处 理 的 土 壤 硝 态 氮 含 量 最 高, 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 处 理 的 土 壤 次 之, 两 者 均 显 著 高 于 施 用 鸡 粪 有 机 肥 处 理 和 不 施 肥 对 照。 2.3 不 同 施 肥 处 理 对 土 壤 中 氮 素 循 环 微 生 物 数 量 的 影 响 在 连 作 黄 瓜 土 壤 上 连 续 施 用 不 同 肥 料 对 土 壤 中 氨 氧 化 古 菌AOA 和 氨 氧 化 细 菌AOB 数 量 的 影 响 不 同 图2。 与 不 施 肥 对 照 相 比, 施 肥 处 理 土 壤 中 氨 氧 化 细 菌 的 数 量 显 著 升 高; 施 用 氨 基 酸 有 机 肥 处 理 土 壤 中 氨 氧 化 细 菌 的 数 量 显 著 低 于 单 施 化 肥 或 施 用 鸡 粪 有 机 肥 处 理, 而 单 施 化 肥 及 施 用 鸡 粪 有 机 肥 处 理 间 无 显 著 差 异。 9 5 4 南 京 农 业 大 学 学 报 第41 卷 表3 不 同 施 肥 处 理 的 土 壤 基 本 理 化 性 质 Table3 Basicsoilphysicochemicalpropertiesfordifferentfertilizationtreatments 土 壤 理 化 性 质Soilphysicochemicalproperty CK CF OF AOF pH 7.120.08 c 7.150.03 c 7.550.02 a 7.350.03 b 铵 态 氮 含 量/mgkg -1 NH 4 -Ncontent 8.091.86 b 11.970.50 a 11.831.90 a 12.080.74 a 硝 态 氮 含 量/mgkg -1 NO - 3 -Ncontent 12.241.19 c 27.441.96 a 13.110.50 c 17.831.89 b 总 氮 含 量/gkg -1 TotalNcontent 1.840.04 a 1.840.08 a 1.810.14 a 1.850.08 a 总 碳 含 量/gkg -1 TotalCcontent 14.221.71 a 14.601.30 a 16.151.32 a 16.060.72 a碳 氮 比 C/Nratio 7.751.15 a 7.930.39 a 8.690.04 a 8.570.13 a 有 效 磷 含 量/mgkg -1 AvailablePcontent 218.4611.77 b 253.8024.17 a 259.4610.30 a 266.2915.91 a 有 效 钾 含 量/mgkg -1 AvailableKcontent 318.6737.53 a 322.6714.15 a 348.6714.57 a 348.0039.84 a 图2 不 同 施 肥 处 理 土 壤 中 氨 氧 化 古 菌 AOA 及 氨 氧 化 细 菌 AOB