旱地葡萄園套種雜交油菜對土壤酶及養分的影響

劉亞柏 黃潔雪 高建芹

摘要：為明確套種寧雜1818油菜對句容旱地葡萄園土壤的改良效果，研究設置套種油菜處理和不套種對照，研究土壤脲酶、硝酸酶、亞硝酸酶、磷酸酶的活性及有機質、氮素、鉀等養分的含量變化。結果表明，套種油菜處理在油菜翻耕后45 d土壤有機質含量增加了8.8%，前期土壤硝態氮、速效鉀等養分含量低于對照，但隨著油菜秸稈降解，土壤硝態氮、速效鉀含量增幅大于對照;油菜翻耕入土后，套種油菜處理土壤脲酶、硝酸酶、亞硝酸酶活性低于對照，隨著油菜翻耕時間推移，表層土壤各種酶的活性增幅大于對照。因此，句容旱地葡萄園套種寧雜1818油菜是土壤培肥的有效措施。

關鍵詞：寧雜1818油菜;土壤酶;養分;句容旱地葡萄園

中圖分類號：S344.3 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）24-0221-04

收稿日期：2021-09-18

基金項目：江蘇省重點研發計劃重大科技示范項目（編號：BE2020731）。

作者簡介：劉亞柏（1969—），男，湖南隆回人，副研究員，主要從事生態農業研究。E-mail：lyb522718@126.com。

近年來，葡萄種植面積在江蘇丘陵地區迅速擴大，至2018年底，僅江蘇省句容市一個縣級市葡萄種植面積就達到了3 000 hm2[1]。葡萄種植面積迅速擴大的同時，在生產過程中遇到的問題也不少，尤其是土壤質量已成為葡萄產業發展的瓶頸。

果園生草栽培是培肥土壤地力的有效措施之一，在果樹行間或全園種植綠肥，覆蓋地表，可以有效改善果園土壤微環境，改善土壤結構，提高土壤有機質含量，防止葡萄園土壤水土流失，抑制雜草生長。果園種植綠肥對地力的培肥效果與增施有機肥相當，但可省缺了購買有機肥料的費用及大量的搬運勞力，因此深受農戶歡迎。然而，果園生草需要針對不同的果樹選擇不同的綠肥品種，否則，不但不能起到培肥地力的作用，反而會給果樹帶來爭肥、蟲害的負面影響，劉文婷等對福建省高山設施葡萄園適宜綠肥品種進行篩選，確定光葉苕子適合當地葡萄園種植[2]。而綠肥對江蘇葡萄園土壤的影響尚未有報道，因此，針對落葉藤本植物葡萄的生長特性，充分利用葡萄園空間及光照，本研究選用寧雜1818油菜做葡萄園綠肥，該油菜品種屬于甘藍型半冬性化學誘導雄性不育兩系雜交品種，為油蔬兩用型油菜，可采菜薹食用，為農戶增加經濟效益;花期長，可美化鄉村，符合鄉村振興要求，盛花期粉碎還田，可做綠肥。葡萄園套種寧雜1818油菜作為綠肥培肥地力還屬于首創，研究其提升葡萄園土壤地力的效果，以期為當地葡萄園土壤地力培肥提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2020年9月至2021年5月在江蘇省鎮江句容市茅山鎮丁莊村進行，地處31.895 998°N、119.255 296°E，海拔32 m，屬亞熱帶季風氣候區，四季分明，雨水豐沛，光照充足。土壤類型為黃棕壤，0～20 cm層土壤基本理化性質為：pH值6.72，有機質含量18.60 g/kg，堿解氮含量15.30 mg/kg，有效磷含量293.30 mg/kg，速效鉀含量632.00 mg/kg，土壤地力中等。

1.2 試驗材料與用量

試驗材料為寧雜1818油菜，用種量為 7.5 kg/hm2。葡萄為5年生夏黑，播種前對葡萄樹行間進行旋耕，表層有10 cm以上的細碎土壤，然后于2020年9月下旬均勻撒播，2021年3月25日把綠肥粉碎翻耕還田。

1.3 試驗設計

試驗設處理1為對照（常規生產，不種油菜），處理2套種寧雜1818油菜，3次重復，每個小區面積60 m2。

1.4 測試方法

油菜盛花期粉碎翻耕后15 d（4月9日）、45 d（5月9日）分別取0～5、>5～10、>10～20 cm等3個土層的土壤樣品，于-80 ℃保存測定土壤脲酶、堿性磷酸酶、酸性磷酸酶、硝酸酶及亞硝酸酶的活性。脲酶活性采用尿素水解-靛酚藍比色法、酸性磷酸酶和堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定;硝酸還原酶和亞硝酸還原酶活性采用對氨基苯磺酸比色法測定;無基質對照不添加反應底物，無土對照不添加土壤樣品。單位定義：土樣中產生 1 μg/（g·d） NH3-N定義為1個脲酶活力單位;37 ℃ 下土壤釋放1 nmol/（g·d）酚為1個堿性磷酸酶活性單位;37 ℃ 下土壤釋放1 μmol/（g·d）酚為1個酸性磷酸酶活性單位;土樣中產生 1 μmol/（g·d） NO-2的量為1個硝酸酶活性單位;土壤還原1 μmol/（g·d） NO-2的量為1個亞硝酸酶活性單位。同時間同地點按同樣的土層取土樣，晾干，測定其養分含量，土壤有機質含量的測定采用NY/T 1121.6—2006《土壤檢測 第6部分：土壤有機質的測定》方法;土壤銨態氮（NH+4-N）、硝態氮（NO-3-N）含量的測定采用氯化鉀溶液提取-分光光度法HJ 634—2012《土壤 氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮的測定 氯化鉀溶液提取-分光光度法》;土壤速效鉀含量的測定采用NY/T 889—2004《土壤速效鉀和緩效鉀含量的測定》方法。

1.5 數據處理

數據統計分析采用Excel 2007和DPS 7.05統計軟件進行。

2 結果與分析

2.1 套種油菜綠肥對葡萄園土壤有機質含量的影響

句容市旱地葡萄園土壤有機質含量低一直是制約高質量葡萄生產的因素之一。寧雜1818油菜在盛花期粉碎還田，一段時間后取樣分析，結果表明，4月9日，套種油菜處理0～5 cm土層土壤的有機質含量比對照顯著增加5.7%（P<0.05）;5月9日，套種油菜處理土壤有機質含量在4月9日的基礎上增加3.7%，比對照增加了8.8%（P<0.05）。而5～10、>10～20 cm土層，套種油菜處理有機質含量比對照略有增加，但是2個取樣時間點，相同處理相同土層土壤有機質含量幾乎沒有變化，處理間差異不顯著（圖1）。

2.2 套種油菜綠肥對葡萄園土壤氮素形態含量變化的影響

2.2.1 套種油菜綠肥對葡萄園土壤硝態氮、銨態氮含量的影響 土壤中氮含量對作物前期生長影響較大，尤其是速效態的硝態氮、銨態氮含量對葡萄生產影響更加明顯。葡萄園套種油菜，盛花期翻耕后取不同土層土壤樣品進行分析，結果（表1）表明，在0～20 cm不同土層中，對照土壤硝態氮含量高于套種油菜處理。間隔1個月后，在0～5、>5～10、>10～20 cm土層中，套種油菜處理硝態氮含量分別增加81.3%、44.2%、42.7%，對照僅增加21.7%、24.1%、8.9%;不同土層各時間點，套種油菜處理和對照土壤銨態氮含量變化不大。

2.2.2 套種油菜綠肥對葡萄園土壤氮素轉化酶活性的影響 土壤酶活性對土壤養分轉化起關鍵作用，反映了某養分在土壤中的有效狀況。脲酶活性表征土壤的氮素狀況。4月9日、5月9日2次取樣分析結果（表2）表明，各層次土壤脲酶活性均是對照高于套種油菜處理;4月9日套種油菜處理3個土層土壤脲酶活性表現為從表層往下逐漸降低，而5月9日則表現為先降后升;對照3個土層土壤脲酶活性均表現為從上到下逐漸降低。

硝酸還原酶可催化硝酸離子還原成亞硝酸離子的反應。4月9日、5月9日2次取樣分析結果（圖3）顯示，0～5、>5～10 cm土層土壤硝酸還原酶活性均表現為對照高于套種油菜處理，而>10～20 cm 土層硝酸還原酶活性表現為種油菜處理高于對照。

土壤亞硝酸還原酶是反硝化作用中的關鍵酶之一，參與亞硝酸鹽至NO的還原反應，它的活性反映了生物降解過程中氮素的轉化效率。從圖4可以看出，套種油菜處理土壤亞硝酸還原酶活性表現為隨土層從上至下而先降后升，隨油菜翻耕后的時間逐漸增加;而對照土壤亞硝酸還原酶活性表現為隨土層從上至下逐漸降低，0～5 cm土層土壤亞硝酸還原酶活性隨油菜翻耕時間的推移降低，而5～10、>10～20 cm土層則增加;在0～5、>5～10 cm土層，對照土壤亞硝酸還原酶活性都高于套種油菜處理，而>10～20 cm土層表現卻相反。

2.3 套種油菜綠肥對葡萄園土壤磷酸酶活性的影響

土壤有機磷轉化受多種因子的制約，尤其是磷酸酶的參與，可加速有機磷的脫磷速度，磷酸酶對土壤磷素的有效性具有重要作用，其活性直接影響著土壤中有機磷的分解轉化及其生物有效性，是評價土壤磷素生物轉化方向與強度的指標。從圖5、圖6可以看出，各處理土壤堿性磷酸酶活性隨土層從上至下逐漸降低，隨油菜翻耕時間的推移變化不明顯;0～5 cm土層套種油菜處理堿性磷酸酶活性隨油菜翻耕時間的推移略有增加，而且高于對照。酸性磷酸酶活性與堿性磷酸酶活性表現一致。

2.4 套種油菜綠肥對葡萄園土壤速效鉀含量的影響

葡萄生產對鉀的需求較大，在葡萄生長過程中，土壤中充足的鉀供給是保證葡萄豐產優質的前提。從表2可以看出，套種油菜處理和對照在0～20 cm土層的土壤速效鉀含量隨土層從上到下逐漸降低，各層土壤速效鉀含量表現為對照高于套種油菜處理。油菜粉碎翻耕還田后，從4月9日到5月9日，套種油菜處理0～5 cm土層速效鉀含量增加了8.8%，而對照只提高了4.8%。

3 討論與結論

3.1 套種油菜對葡萄園土壤養分含量的影響

句容旱地葡萄園地力底子差[3]，嚴重制約著葡萄生產，因此，提高土壤地力是發展葡萄產業的基礎。要提高葡萄園土壤肥力，可以采用平衡施肥[4]、增施有機肥[5]、生草栽培[6-7]等措施。本研究采用葡萄園套種寧雜1818油菜，在盛花期作為綠肥粉碎還田，油菜屬于越冬作物，而葡萄在11月下旬逐漸進入休眠狀態，油菜可以吸收土壤中的養分，與葡萄不存在競爭，同時，油菜、葡萄所需養分比例不一樣，油菜對氮磷鉀的吸收比例約為 1 ∶0.5 ∶0.9[8]，油菜在冬春季生長過程中吸收土壤中的養分，儲存于秸稈中，粉碎還田后，在增加土壤有機質含量的同時，釋放鉀等礦質養分。因此，0～5 cm土層中，套種油菜處理在油菜還田之后15、45 d的有機質含量比對照分別增加了5.7%、8.8%，而土壤中速效鉀含量表現為對照高于套種油菜處理，速效鉀含量的增加速度則表現為套種油菜處理大于對照。劉新紅等有相似的報道[9-11]。土壤不同形態氮素養分表現為4月9日對照硝態氮含量高于套種油菜處理;同樣，間隔1個月后，于0～5、>5～10、>10～20 cm 土層中，套種油菜處理硝態氮含量分別增加81.3%、44.2%、42.7%，對照僅增加21.7%、24.1%、8.9%，表層土壤套種油菜處理的增加速度遠遠大于對照，這可能是因為油菜秸稈在腐爛礦化過程中，微生物要消耗土壤中的氮來滿足碳氮比，隨著秸稈礦化的進程，微生物消耗土壤中的氮逐漸減少。

3.2 套種油菜對葡萄園土壤酶活性的影響

土壤酶是具有生物催化活性作用的特殊物質，它參與了土壤中許多重要的生化過程，土壤酶活性在一定程度上影響著土壤的養分含量。本研究在油菜翻耕還田15、45 d后，對照土壤脲酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶活性均高于套種油菜處理，與硝態氮養分含量表現一致;土壤脲酶活性在土層垂直方向的表現為從上往下降低，但在翻耕45 d時套種油菜處理表現為先降后升，>10～20 cm土層脲酶活性基本不變，孫海燕等有相似的研究報道[12];套種油菜處理亞硝酸還原酶活性在土層垂直方向上表現為先降后升，每個土層的亞硝酸還原酶活性均隨油菜翻耕時間的推移而提高，而對照則逐漸降低，隨油菜翻耕時間的變化不大。這可能是由于油菜秸稈翻耕入土，土壤中油菜秸稈量由淺入深逐漸減少，同時，土壤微生物種群也逐漸減少[13]。

磷酸酶對加速有機磷的礦化至關重要，油菜在葡萄休眠的時候從土壤中吸收礦質磷，貯存于秸稈中，秸稈粉碎翻耕入土后，在微生物的作用下，秸稈中的磷再次釋放出來。本研究結果顯示，0～5 cm土層套種油菜處理堿性磷酸酶、酸性磷酸酶活性均高于對照，在土壤垂直方向上隨土層從上到下逐漸降低。周東興等有相同的研究結果[14-15]。

在本試驗中，葡萄園套種寧雜1818油菜，油菜的生長期為葡萄休眠期，吸收土壤中的養分儲存于秸稈中，3月下旬油菜盛花期粉碎還田，秸稈降解提高了土壤有機質含量，礦化過程中，緩慢釋放氮磷鉀等礦質養分供給葡萄生長，葡萄此時剛萌動，所需養分逐漸增大，因此，很好地調控了葡萄園土壤養分供給。葡萄園套種寧雜1818油菜，油菜還田降解過程中，微生物要消耗一部分氮素，土壤中的硝態氮含量及土壤脲酶、硝酸酶和亞硝酸酶活性低于不種油菜對照。隨著油菜秸稈降解釋放養分，土壤中氮素養分含量及相關酶活性迅速提高，適當補施氮肥可以彌補前期的不足。因此，葡萄園套種寧雜1818油菜是一項有效培肥地力的技術措施。

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