耕作模式對(duì)東北風(fēng)沙土酶活性的影響

喬云發(fā) 鐘鑫 苗淑杰 陸欣春 李琪

摘要[目的]探討不同集成耕作模式對(duì)東北風(fēng)沙土土壤酶活性的影響。[方法]在東北風(fēng)沙土區(qū)開(kāi)展耕作模式的田間對(duì)比試驗(yàn)，以傳統(tǒng)耕作模式（CT）為對(duì)照，研究3種集成耕作模式（ITP1、ITP2和ITP3）對(duì)風(fēng)沙土土壤酶（脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶）活性、速效養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)的影響及其相互之間的關(guān)系。[結(jié)果]與傳統(tǒng)種植CT模式相比，ITP1模式顯著增加脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶活性，分別增加了68.57%、74.04%、31.44%和20.44%;ITP2模式增加脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，但是降低過(guò)氧化氫酶活性;ITP3模式脲酶和蔗糖酶活性增加，過(guò)氧化氫酶活性降低。與傳統(tǒng)種植CT模式相比，ITP1模式增加土壤速效養(yǎng)分（N、P、K）和有機(jī)質(zhì)含量，ITP2模式顯著增加土壤速效K和有機(jī)質(zhì)含量，ITP3模式差異不顯著。脲酶活性與土壤堿解氮、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān);磷酸酶活性與土壤速效磷、有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量呈顯著正相關(guān)。[結(jié)論]從耕作模式對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量、速效養(yǎng)分含量及酶活性影響的角度分析，ITP1模式最適合風(fēng)沙土區(qū)玉米種植，ITP2模式次之，而ITP3模式不適合。

關(guān)鍵詞 酶活性;耕作;風(fēng)沙土;玉米

中圖分類號(hào) S154.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）15-0068-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.15.020

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract[Objective]The effects of different integrated tillage modes on soil enzyme activities in aeolian sandy soil of northeast China were studied.[Method]The study focused on the effect of three integrated tillage models （ITP1， ITP2 and ITP3） on enzyme activity （urease， phosphatase， invertase， catalase）， available nutrients， organic matter compared to traditional tillage （CT）， and their relationships.[Result]Compared with traditional CT planting mode， ITP1 mode significantly increased the activities of urease， phosphatase， invertase and catalase by 68.57%， 74.04%， 31.44% and 20.44%， respectively.The activity of urease， phosphatase and invertase increased in ITP2 mode， but catalase activity decreased. The activity of urease and invertase in ITP3 mode increased and catalase activity decreased.Compared with traditional CT planting mode， ITP1 mode increased soil available nutrients （N， P， K） and organic matter content， while ITP2 mode significantly increased soil available K and organic matter content， while ITP3 mode had no significant difference.Urease activity was positively correlated with soil available nitrogen， available potassium and organic matter content， while phosphatase activity was positively correlated with soil available phosphorus， organic matter and available nitrogen content.[Conclusion]From the perspective of the effects of tillage mode on soil organic matter content， available nutrient content and enzyme activity， ITP1 mode was most suitable for maize cultivation in sandy soil areas， followed by ITP2 mode， and ITP3 mode was not suitable.

Key words Enzyme activity;Tillage;Aeolian sandy soil;Maize

基金項(xiàng)目 農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201503116-03）;南京信息工程大學(xué)引進(jìn)人才項(xiàng)目。

作者簡(jiǎn)介 喬云發(fā)（1975—），男，黑龍江訥河人，研究員，博士，博士生導(dǎo)師，從事土壤生態(tài)研究。

*通信作者，教授，博士，從事土壤肥力調(diào)控方面研究。

收稿日期 2019-01-15

2.3 土壤酶活性與土壤速效養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)的相關(guān)分析

表2表明，土壤酶活性與土壤養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)之間存在顯著相關(guān)性。脲酶活性與土壤堿解氮呈極顯著正相關(guān)，與速效鉀和有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān);磷酸酶活性與土壤速效磷和有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)，與堿解氮呈顯著正相關(guān);蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶活性與土壤速效N、P、K及有機(jī)質(zhì)相關(guān)性都不顯著。脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶4種酶之間相關(guān)性不顯著;土壤有機(jī)質(zhì)與脲酶、磷酸酶、堿解氮、速效磷和速效鉀呈顯著正相關(guān);土壤速效養(yǎng)分之間堿解氮與速效磷、速效鉀之間呈顯著正相關(guān);速效磷和速效鉀之間相關(guān)性不顯著。

3 討論

土壤酶參與土壤中各種生化反應(yīng)，不同酶在土壤生化反應(yīng)中作用也不同，脲酶能夠?qū)⒑袡C(jī)物水解成CO2與氨，決定著土壤中氮素的轉(zhuǎn)化[16];磷酸酶能催化土壤中有機(jī)磷水解成可被植物吸收利用的無(wú)機(jī)磷，從而加快有機(jī)磷的循環(huán)速度，提高磷的利用效率[17-18];蔗糖酶催化土壤中蔗糖水解為可被植物及微生物所利用的葡萄糖與果糖，從而補(bǔ)充土壤中的碳源，對(duì)增加土壤中易溶態(tài)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)具有重要作用[19];過(guò)氧化氫酶催化土壤中過(guò)氧化氫分解，從而防止過(guò)氧化氫對(duì)作物的毒害作用[6]。

3種優(yōu)化耕作集成模式對(duì)土壤酶活性、速效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)影響差異較大。ITP1模式的4種土壤酶活性、速效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量都顯著高于傳統(tǒng)種植模式CT。ITP1模式是由有機(jī)肥還田+耕層擴(kuò)容+間隔深松+側(cè)向追肥技術(shù)集成的，有機(jī)肥的C/N高，加劇風(fēng)沙土氮素供應(yīng)力不足，微生物需要分泌更多的脲酶來(lái)加速氮循環(huán)，滿足作物對(duì)氮素的需求[5]。施用的有機(jī)肥本身含有較高磷酸，施用有機(jī)肥可增加磷酸酶活性[20]。施用有機(jī)肥增加土壤有機(jī)碳含量，土壤中的多數(shù)酶又屬于誘導(dǎo)酶類，增強(qiáng)了蔗糖酶底物的誘導(dǎo)作用，因此蔗糖酶活性提高[21]。施用有機(jī)肥和耕層擴(kuò)容可以改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)作物根系代謝，根系分泌物增多，使微生物繁殖加快、提高酶活性[21-22]。耕層擴(kuò)容使耕作深度由傳統(tǒng)CT模式的17 cm增加到22 cm，深耕主要降低耕層下部土壤的容重、提高土壤孔隙度，增加粒徑>0.25 mm 的土壤團(tuán)聚體數(shù)量和作物根系的數(shù)量，耕層土壤物理性狀變化引起土壤中生化反應(yīng)進(jìn)程發(fā)生改變，從而引起耕層土壤酶的活性發(fā)生變化，深耕能夠提高耕層土壤中磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶的活性[12，23-25]。

ITP2和ITP3 2種模式的4種土壤酶活性、速效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量模式間差異不顯著，與傳統(tǒng)種植CT模式相比，ITP2模式的4種土壤酶活性比ITP3模式的脲酶和蔗糖酶活性顯著增加，ITP3模式過(guò)氧化氫酶活性顯著降低。ITP3模式是由于免耕和秸稈覆蓋體系下的物質(zhì)和能量以及作物根系主要聚集在表層，物質(zhì)和能量同層分布有利于養(yǎng)分再循環(huán)能力和能量利用率的提高，物質(zhì)和能量循環(huán)流動(dòng)需要氮素和蔗糖酶，進(jìn)而促進(jìn)脲酶和蔗糖酶活性[23]。與ITP3相比，ITP2模式是在ITP3模式免耕和秸稈覆蓋體系下進(jìn)行的深松，雖然深松改善耕層溫度、水分及通氣狀況等環(huán)境條件，但對(duì)調(diào)控土壤微生物組成的變化影響不明顯，土壤酶主要來(lái)源于土壤中微生物和植物的活體與殘?bào)w，所以對(duì)土壤酶的活性影響僅有增加趨勢(shì)，處理間差異不顯著[8，24]。

4 結(jié)論

在4種集成模式中，ITP1模式土壤速效養(yǎng)分和土壤酶活性最高，與傳統(tǒng)CT模式相比，脲酶活性增加68.57%，磷酸酶活性增加74.04%，蔗糖酶活性增加31.44%，過(guò)氧化氫酶活性增加20.44%。ITP2和IPT3 2種模式對(duì)4種土壤酶活性的影響差異不顯著，這2種模式間的土壤酶活性、速效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著;與傳統(tǒng)種植CT模式相比，ITP2模式顯著增加土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，ITP3模式顯著增加土壤脲酶和蔗糖酶活性，ITP2和ITP3模式顯著降低土壤過(guò)氧化氫酶活性。從耕作模式對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、速效養(yǎng)分、酶活性角度分析，ITP1模式最適合風(fēng)沙土區(qū)玉米種植。

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