不同播種方式對冬小麥生育期內(nèi)土壤酶活性的影響

馬娟娟，楊珍平，王 凱，薛建福，孫 敏，高志強，杜天慶，宗毓錚

（山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，山西太谷030801）

不同播種方式對冬小麥生育期內(nèi)土壤酶活性的影響

馬娟娟，楊珍平，王 凱，薛建福，孫 敏，高志強，杜天慶，宗毓錚

（山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，山西太谷030801）

采用大田試驗，對比分析了小麥寬窄行探墑溝播技術、壟蓋溝播技術、露地條播技術3種播種方式及空閑地處理在冬小麥不同生育期不同土層土壤酶活性。研究表明，任何田間處理在相同生育期，土壤蔗糖酶、堿性磷酸酶、脲酶活性均是隨著土層的加深呈現(xiàn)遞減的趨勢；不同播種方式對土壤酶活性的影響程度不同，壟蓋溝播有利于提升土壤蔗糖酶活性，但在各生育期蔗糖酶活性的變化沒有規(guī)律性，小麥寬窄行探墑溝播種植土壤蔗糖酶活性不及傳統(tǒng)的露地條播；堿性磷酸酶活性高峰期出現(xiàn)在小麥抽穗期，小麥寬窄行探墑溝播僅在抽穗期各土層土壤堿性磷酸酶活性大于露地，露地條播僅成熟期40～60 cm土層土壤堿性磷酸酶活性低于空地，壟蓋溝播在相同生育期及相同土層堿性土壤磷酸酶活性均顯著高于其他播種方式，且該播種方式可以有效地提高土壤堿性磷酸酶活性；脲酶活性高峰期出現(xiàn)在小麥成熟期，除空閑地外，其他3種播種方式，生育期內(nèi)各土層土壤脲酶活性差異較小，小麥寬窄行探墑溝播和壟蓋溝播2種播種方式并不能有效提高土壤脲酶活性。

播種方式；冬小麥；生育期；土壤酶活性

山西省冬小麥種植主要集中在晉南，由于晉南地形較為復雜，相對高差明顯，且冬季氣候較寒冷、干旱，冬春降雨少，這些生態(tài)條件的限制導致冬小麥生育狀況及產(chǎn)量不是很樂觀，且嚴重制約當?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展。土壤作為作物生長的家園，是生物與環(huán)境間進行物質循環(huán)和能量交換的重要場所，與作物的生長有著直接關系，因此，可以通過改善土壤肥力狀況來促進作物的生長。土壤營養(yǎng)元素的有效運用及土壤中一切復雜的生物化學反應均由土壤酶來完成[1]。土壤酶活性可用于表示土壤養(yǎng)分轉化和運輸能力的強弱，并且可反映土壤中各種生物化學反應的強度和方向，所以可以作為評價土壤肥力好壞的指標[2-3]。相關研究表明，土壤酶活性的變化與農(nóng)田耕作方式有一定的相關性[4-5]。楊招弟等[6]研究表明，秸稈覆蓋耕翻和耕翻處理較傳統(tǒng)種植方式有利于酶活性的提高。王曉凌等[7]研究表明，與常規(guī)耕作相比，免耕、溝播顯著提高了土壤酶活性,在不同的耕作方式中免耕最有利于提高土壤酶活性。路怡青等[8]研究表明，在整個生育期內(nèi)，與常規(guī)耕作相比，免耕可使土壤水解酶（脲酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶）活性增加，在小麥生長旺期（拔節(jié)期、孕穗期）增幅較大，全翻耕使土壤水解酶活性降低。岳俊芹等[9]研究表明，不同播種方式對小麥生長的微環(huán)境會產(chǎn)生不同的影響。大多數(shù)研究均為田間不同耕作方式對土壤酶活性的影響，而專注于播種方式對麥田土壤酶活性的影響研究還相對較少。

本試驗通過測定生育期內(nèi)不同播種方式條件下種植旱地冬小麥土壤酶活性的高低，探索不同播種方式對土壤酶活性的影響，以期篩選出有效提高試驗地肥力的播種方式，從而為山西省運城市垣曲縣土壤資源的可持續(xù)利用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種為煙農(nóng)21。

1.2 試驗地概況

試驗在山西省運城市垣曲縣長直鄉(xiāng)魯家坡村十傾園進行。試驗地位于山西東南部，東鄰河南，西接晉南平原，屬暖溫帶季風型大陸性氣候，四季分明，年平均氣溫為13.3℃，年均降雨量780 mm，無霜期200 d以上。試驗田為山頂梯田，土壤以黃土和紅土為主，土層深厚，主要以旱地冬小麥及夏玉米輪作為主。

1.3 試驗設計

試驗于2014年10月20日播種，2015年6月15日收獲。前茬夏玉米收獲后小麥播種前，先實施“機械化深松秸稈還田+深施有機肥技術”，深松40～60 cm，施用中鹽安徽紅四方肥業(yè)有限公司生產(chǎn)的NPK復合肥料600 kg/hm2（N∶P2O5∶K2O＝18%∶22%∶5%），以達到休閑期蓄水保墑的效果。播種時，再采用施肥鋪膜播種一體機，施入有機-無機復混肥料750 kg/hm2。試驗共設4個處理，每個處理各種植1 334 m2。處理1.小麥寬窄行探墑溝播技術，該技術采用滅茬、開溝、施肥、播種、鎮(zhèn)壓為一體的免耕探墑溝播機進行深開溝、深施肥、淺覆土播種，播后形成溝深8 cm，壟高12 cm，溝底到壟頂20 cm，寬行22～28 cm，窄行10～12 cm，平均行距15～20 cm的種植模式；處理2.壟蓋溝播技術[10]，該技術采用起壟蓋膜小麥溝播機一次性完成化肥深施、起壟、蓋膜、溝播、鎮(zhèn)壓等作業(yè)，壟上覆膜，覆膜面寬40 cm，覆膜播種時化肥深施于膜內(nèi)側，膜兩側溝內(nèi)小麥條播，溝寬30 cm，溝內(nèi)播種2行，溝內(nèi)行距15 cm；處理3.露地條播技術，即傳統(tǒng)的露天種植，采用常規(guī)施肥條播一體機進行施肥、播種，行距20 cm，按常規(guī)進行田間管理；處理4.空地，即不種任何作物的空閑地。

1.4 測定項目及方法

本試驗為大田試驗，分別于小麥拔節(jié)期（4月14日）、抽穗期（5月9日）和成熟期（6月14日）進行隨機田間調查取樣，將大田每個處理隨機設置3個位點，各位點土壤按每層20 cm分層，用土鉆取小麥根系土，每個鉆孔取3層土樣，取回的土樣運回山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，放在陽光好且通風處進行晾曬，研磨后過1 mm篩，混合均勻備用。

蔗糖酶活性(土樣培養(yǎng)1 d后1 g土壤中葡萄糖的毫克數(shù))，采用3，5-二硝基水楊酸比色法[11]測定；堿性磷酸酶活性（土樣培養(yǎng)1 d后1 g土壤中對硝基苯酚的毫克數(shù)），采用磷酸苯二鈉比色法[12]測定；脲酶活性（土樣培養(yǎng)1 d后1 g土壤中NH3-N的毫克數(shù)），采用靛酚比色法測定[13]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)整理，整理好的數(shù)據(jù)用SAS 9.1.3統(tǒng)計分析軟件的ANOVA過程進行方差分析[14]與多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤蔗糖酶活性的影響

由表1可知，任何播種方式在相同的生育期，隨著土層的增加，土壤蔗糖酶活性均呈現(xiàn)遞減的趨勢。寬窄行探墑溝播處理，相同生育期不同土層間的蔗糖酶活性差異較大，不同生育期相同的土層間差異程度各不相同，其中，0～20 cm土層，拔節(jié)期蔗糖酶活性最大，到抽穗期降低，成熟期再升高但低于拔節(jié)期；20～40 cm土層，土壤蔗糖酶活性隨生育期遞進逐漸增加；40～60 cm土層，土壤蔗糖酶活性抽穗期最大，成熟期最低。3個生育期0～20 cm土層蔗糖酶活性值平均為29.46 mg/（g·d），20～40 cm平均為15.13 mg/（g·d），40～60 cm平均值低至4.85 mg/（g·d）。而壟蓋溝播處理，0～20 cm土層土壤磷酸酶活性隨生育期遞進而遞增，而20～40，40～60 cm土層土壤蔗糖酶活性最大出現(xiàn)在抽穗期，相同生育期不同土層間的蔗糖酶活性差距較小，不同生育期相同土層間的差異也不大，且任意數(shù)值均高于寬窄行探墑溝播處理。壟蓋溝播處理3個生育期0～20 cm土層蔗糖酶活性值平均為42.67 mg/（g·d），20～40 cm平均為37.82 mg/（g·d），40～60 cm平均值為25.81 mg/（g·d）。對比寬窄行探墑溝播與壟蓋溝播處理土層蔗糖酶活性，得知壟蓋溝播處理有利于提升土壤蔗糖酶活性。整體對比得知，壟蓋溝播處理的各生育時期及各土層土壤蔗糖酶活性均大于其他處理，且差異顯著程度各不相同；寬窄行探墑溝播處理的土僅成熟期20～40 cm的土壤蔗糖酶活性大于露地條播和空地，且與空地間差異不顯著；露地條播處理土壤蔗糖酶活性僅在成熟期的20～40 cm土層小于空地，其他各生育時期各土層間均大于空地；空地土樣抽穗期各土層的蔗糖酶活性高于成熟期。綜合對比寬窄行探墑溝播、壟蓋溝播、露地條播及空地4個處理生育期各土層土壤蔗糖酶活性得出，壟蓋溝播處理對蔗糖酶活性的影響最大，其次是露地條播試驗，寬窄行探墑溝播方式對土壤蔗糖酶活性并沒有提升作用。

表1 拔節(jié)期、抽穗期、成熟期不同處理土壤蔗糖酶活性 mg/（g·d）

2.2 不同處理對土壤堿性磷酸酶活性的影響

由表2可知，相同生育期，4種處理均隨著土壤深度的增加，土壤堿性磷酸酶活性出現(xiàn)遞減的趨勢。在寬窄行探墑溝播處理條件下，相同土層土壤堿性磷酸酶活性最大出現(xiàn)在抽穗期，0～20 cm為7.43 mg/（g·d），與成熟期相差3.59 mg/（g·d），20～40 cm為4.45 mg/（g·d），40～60 cm為2.71 mg/（g· d），與拔節(jié)期相差2.65 mg/（g·d），成熟期堿性磷酸酶活性，0～20 cm土層的小于拔節(jié)期，20～40 cm，40～60 cm土層的則明顯大于拔節(jié)期。壟蓋溝播處理，每個生育期的各土層間的堿性磷酸酶活性差距較小，相同生育期相同土層的堿性磷酸酶活性與其他處理的差異程度各異，在成熟期顯著高于其他處理；3個生育期，0～20 cm的土壤堿性磷酸酶活性平均值為7.76 mg/（g·d），20～40 cm平均值為6.32 mg/（g·d），40～60 cm平均值為5.13 mg/（g·d）。

表2 拔節(jié)期、抽穗期和成熟期不同處理土壤堿性磷酸酶活性 mg/（g·d）

對比分析寬窄行探墑溝播與壟蓋溝播處理，相同生育期各土層土壤堿性磷酸酶活性差異程度各不相同，壟蓋溝播處理的土壤堿性磷酸酶活性各土層均高于寬窄行探墑溝播處理，其中，抽穗期0～20 cm土層高出0.31 mg/（g·d），20～40 cm土層高出3.15 mg/（g·d），40～60 cm土層高出3.94 mg/（g· d）；成熟期0～20 cm土層高出4.15 mg/（g·d），20～40 cm土層高出4.20 mg/（g·d），40～60 cm土層高出3.57 mg/（g·d）。綜上所述，壟蓋溝播處理僅成熟期的0～20 cm土層土壤堿性磷酸酶活性大于拔節(jié)期和抽穗期，露地條播處理僅成熟期的20～40 cm土層土壤堿性磷酸酶活性大于抽穗期，空地處理僅成熟期的40～60土層土壤堿性磷酸酶活性大于抽穗期，而其他土層均為抽穗期的堿性磷酸酶活性大于拔節(jié)期和成熟期。露地條播處理各土層土壤堿性磷酸酶活性大于空地，但差異不顯著，二者均小于壟蓋溝播處理，且差異顯著，且僅在成熟期0～20 cm和20～40 cm土層土壤堿性磷酸酶活性大于寬窄行探墑溝播處理，其他時期各土層均小于寬窄行探墑溝播處理；寬窄行探墑溝播與露地條播處理在抽穗期土壤堿性磷酸酶有差異，且0～20 cm差異顯著，成熟期各土層間差異不顯著，0～20，20～40 cm探墑溝播處理堿性磷酸酶活性低于露地條播。

2.3 不同處理對土壤脲酶活性的影響

由表3可知，相同生育期，不同播種方式處理土壤脲酶活性均隨土層深度的增加而降低，隨著小麥的生長，抽穗期和成熟期的各個土層土壤脲酶活性高于拔節(jié)期。寬窄行探墑溝播處理各個土層的土壤脲酶活性隨著生育期的遞進而升高，拔節(jié)期到成熟期，0～20 cm土壤磷酸酶活性增長了6.70 mg/（g·d），20～40 cm增長了6.07 mg/（g·d），40～60 cm增長了4.04 mg/（g·d）。壟蓋溝播處理土壤脲酶活性，拔節(jié)期最低，且抽穗期和成熟期各個土層土壤脲酶活性明顯高于拔節(jié)期，抽穗期0～20，20～40 cm土層土壤磷酸酶活性大于成熟期。寬窄行探墑溝播、壟蓋溝播和露地條播處理各生育時期各土層土壤脲酶活性均大于空地，且差異程度各異。在小麥抽穗期，探墑溝播處理各土層土壤脲酶活性均低于壟蓋溝播和露地條播，0～20，20～40 cm土層土壤脲酶活性露地條播大于壟蓋溝播，而在成熟期，各土層間土壤脲酶活性均是壟蓋溝播大于露地條播，但差異不顯著；小麥成熟期土層0～20 cm時，土壤脲酶活性寬窄行探墑溝播＞壟蓋溝播＞露地條播＞空地，但20～40，40～60 cm土層土壤的脲酶活性壟蓋溝播＞露地條播＞寬窄行探墑溝播＞空地，但差異不顯著；通過對比寬窄行探墑溝播、壟蓋溝播及露地條播處理的土層土壤脲酶活性發(fā)現(xiàn)，壟蓋溝播技術并不能有效地促進土壤脲酶活性，這與倪麗佳等[15]和趙曉東等[3]的研究結果相似。

表3 拔節(jié)期、抽穗期和成熟期不同處理土樣的脲酶活性 mg（/g·d）

3 討論與結論

本試驗結果表明，相同生育期不論任何播種方式處理，3種土壤酶活性均是隨著土層的增加呈現(xiàn)遞減的趨勢，主要是由于前茬作物的根系及還田的秸稈多數(shù)保留在地表，并且隨著土層的加深，土壤的濕度、溫度及一些微生物的含量都在降低，所以土層越深酶的活性越低。蔗糖酶可以增加土壤中易溶性營養(yǎng)物質，其活性反映了土壤有機碳累積與分解轉化的規(guī)律，是表征土壤碳素循環(huán)和土壤生物化學活性的重要酶[16]。露地條播處理土壤蔗糖酶活性高于空地，說明種植小麥可以疏松土壤，有助于土壤中微生物的運動，促進微生物的合成與分解，從而改變土壤蔗糖酶活性。寬窄行探墑溝播處理，0～20 cm土層，拔節(jié)期蔗糖酶活性最大，到抽穗期降低，成熟期再升高但低于拔節(jié)期。這是由于前茬作物秸稈還田，使得土壤0～20 cm中有機碳含量較高，可提供較多蔗糖酶的酶促反應。因此，拔節(jié)期表層土壤蔗糖酶活性最高；隨著小麥的生長，小麥根系越來越發(fā)達，加快微生物的合成及有機物的分解，這時需要糖代謝提高營養(yǎng)，因此，刺激了蔗糖酶活性的增加，使得成熟期土壤蔗糖酶活性增加。寬窄行探墑溝播處理的土僅成熟期20～40 cm的土壤蔗糖酶活性大于露地條播和空地，其他時期各土層土壤蔗糖酶活性均較低，壟蓋溝播處理各生育時期各土層的土壤蔗糖酶活性均高于其他處理。因此得出，壟蓋溝播處理有利于提升土壤蔗糖酶活性，寬窄行探墑溝播不及傳統(tǒng)的露地條播處理，寬窄行探墑溝播處理對土壤蔗糖酶活性并沒有提升作用。

土壤磷酸酶是催化磷酸酯和磷酸酐水解的酶，有助于作物對磷的吸收，其活性對土壤有機磷的分解轉化及其生物有效性有一定影響[3，17]。3個小麥生育期，寬窄行探墑溝播處理相同土層土壤堿性磷酸酶活性最大出現(xiàn)在抽穗期；壟蓋溝播處理僅成熟期的0～20 cm土層土壤堿性磷酸酶活性略大于抽穗期，其他各土層土壤堿性磷酸酶活性最大均出現(xiàn)在抽穗期。由于拔節(jié)期到抽穗期，是小麥營養(yǎng)生長最快的時期，且伴隨著根部的伸長及次生根的發(fā)育，根部分泌物會增多，增加了微生物和酶的代謝活動，在抽穗期土壤堿性磷酸酶活性最大。對比4個處理，除抽穗期0～20 cm土層土壤堿性磷酸酶活性寬窄行探墑溝播與壟蓋溝播處理差異不大外，其他各時期各土層壟蓋溝播處理與其他3個處理具有顯著的差異，寬窄行探墑溝播處理僅在抽穗期各土層土壤堿性磷酸酶活性大于露地條播，露地條播處理除成熟期40～60 cm土層土壤堿性磷酸酶活性低于空地外，其他各時期各土層均高于空地，所以，選擇壟蓋溝播這種播種方式，可以有效地提高土壤堿性磷酸酶活性，改善土壤供磷狀況。

土壤脲酶是作用于酰胺的C-N健的水解酶，能酶促土中尿素水解成氨，其活性與土壤的有機質、全氮和速效氮含量及微生物數(shù)量呈正相關[18-19]。土壤脲酶活性的高低關乎小麥生長的土壤肥力狀況，土壤肥力又與小麥生長狀況相關。寬窄行探墑溝播處理各個土層的土壤脲酶活性隨著生育期的遞進而升高，壟蓋溝播處理土壤脲酶活性，拔節(jié)期最低，且抽穗期和成熟期各個土層土壤脲酶活性差異小。這是由于小麥從營養(yǎng)生長到生殖生長期間，小麥根系發(fā)達，分泌物較多，使得土壤中微生物活動及脲酶活性增加。在小麥各生育期，對比4個處理各土層土壤脲酶活性發(fā)現(xiàn)，寬窄行探墑溝播與傳統(tǒng)的露地條播處理各生育期各土層間差異不顯著，甚至在抽穗期的土壤脲酶活性還不及露地條播，壟蓋溝播與露地條播處理相同生育期各土層土壤脲酶活性差異程度各異，且差異不顯著。壟蓋溝播處理并不能有效直接地改善土壤脲酶活性，寬窄行探墑溝播處理還不及傳統(tǒng)露地條播對土壤脲酶活性的促進作用。綜上所述，壟蓋溝播技術可以有效地提高土壤中蔗糖酶及堿性磷酸酶活性，對脲酶活性也有一定的影響，但沒有顯著的提升效果。播種方式中采用壟蓋溝播可以有效改善土壤肥力，對小麥生長狀況產(chǎn)生有利的影響。

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《山西農(nóng)業(yè)科學》編輯部

Effects of Different Sowing Methods on Soil Enzyme Activity during the Growth Period of Winter Wheat

MAJuanjuan，YANGZhenping，WANGKai，XUE Jianfu，SUNMin，GAOZhiqiang，DUTianqing，ZONGYuzheng

（College ofAgronomy，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

The field experiment was adopted to compare and analyze soil enzyme activity of three sowing methods of exploration of ditch sowing of wheat wide and narrow row，ridge and furrow sowing cover，open fied drilling and space treatment at different growth period of winter wheat in different depths.The study results showed that sucrease,alkaline phosphatase and urease activity showed a decreasing trend with the increase ofsoil layer in the same growth stage.The effect ofdifferent sowing methods on soil enzyme activity was different.Ridge and furrow sowing cover was beneficial to improve soil sucrease activity,but there was no regularity in the changes of invertase activity in different growth stages.Exploration of ditch sowing of wheat wide and narrow row soil sucrease activity was less than traditional open field drilling.Alkaline phosphatase activity peak had appeared at heading stage of wheat,the soil alkaline phosphatase activity ofexploration ofditch sowing ofwheat wide and narrow row was greater than in open field only in heading stage.The soil alkaline phosphatase activity ofopen field drilling in 40-60 cm soil layer was lower than that ofopen space only in mature stage.The soil alkaline phosphatase activity of ridge and furrow sowing cover was significantly higher than those of the other sowing methods in the same growth period and the same soil,and it could effectively improve soil alkaline phosphatase activity.Urease activity peak had appeared in wheat maturity stage,in addition to idle land,the other three kinds of sowing methods,each soil layer soil urease activity difference during the growth period was small,exploration of ditch sowing of wheat wide and narrow row and ridge and furrow sowing cover could not improve soil urease activity.

sowing methods;winter wheat;the growth period;soil enzyme activity

S512.1＋1

A

1002-2481（2017）03-0335-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.03.05

2016-11-10

國家科技計劃課題（2015BAD23B04-02）；國家公益性行業(yè)科研專項（201503120）；山西省回國留學人員重點科研資助項目（2015-重點4）；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項（CARS-03-01-24）；山西省科技攻關項目（20110311001-4）

馬娟娟（1991-），女，山西太原人，在讀碩士，研究方向：植物資源。楊珍平為通信作者。