不同復(fù)合肥施用量對大豆生長及土壤酶活性的影響

劉建萍 龍瑩 李曉紅

摘 要：為探究施用復(fù)合肥對大豆生長和土壤酶活性的影響，選用大豆品種徐豆18為研究對象，以空白處理為對照，設(shè)置1、1.5、2和3g·kg-1（復(fù)合肥·土壤-1）4個濃度的澆淋復(fù)合肥處理，觀察盆栽大豆的生長發(fā)育情況，測定土壤酶活性。結(jié)果表明，不同復(fù)合肥施用量對大豆生長及土壤酶活性具有顯著影響。施用復(fù)合肥有利于提高大豆株質(zhì)量、根冠比和土壤酶活性，其中復(fù)合肥施用量為3g·kg-1時，大豆的株質(zhì)量、根冠比最高，土壤脲酶活性顯著提高了62.1%;復(fù)合肥施用量為2g·kg-1時，土壤磷酸酶活性顯著提高了42.3%。由此可見，種植大豆過程中施用復(fù)合肥可提高土壤肥力和土壤酶活性，改善土壤環(huán)境，從而促進大豆植株生長。

關(guān)鍵詞：大豆種植;復(fù)合肥;土壤酶;根冠比

中圖分類號 S513 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）01-0095-04

Effects of Compound Fertilizer Application on Soybean Growth and Soil Enzyme Activities

LIU Jianping ?LONG Ying ?LI Xiaohong

（School of Food and Chemical Engineering， Shaoyang University， Shaoyang 422000， China）.

Abstract： To explore effects of compound fertilizer amendment to soybean growth and soil enzyme activities， Xudou 18 was selected as the research object， with blank treatment was used as the control， and compound fertilizer was added at levels of 0， 1， 1.5， 2 and 3g·kg-1 （compound fertilizer·soil-1）. We observed the soil enzyme activities. Our study indicated that different application rates of compound fertilizer had significant effects on soybean growth and soil enzyme activities. Application of compound fertilizer was beneficial to plant quality and root shoot ratio of soybean ，and improving soil enzyme activities of soybean. When the compound fertilizer application rate was 3g·kg-1， the plant quality and root shoot ratio of soybean was the highest， and the soil urease activity was significantly increased by 62.1%. When the application rate of compound fertilizer was 2g·kg-1， the soil phosphatase activity were the highest， increased was 42.3%. In conclusion， the application of compound fertilizer in the process of planting soybean can improve soil enzyme activities and soil environment，and promote the growth of soybean plants.

Key words： Soybean yield; Compound fertilizer; Soil enzyme; Root shoot ratio

肥料對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要性不言而喻，是影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。科學(xué)施肥是提高利用率、改善土壤理化性質(zhì)和提高農(nóng)作物產(chǎn)量的關(guān)鍵技術(shù)。研究表明，施用復(fù)合肥能有效降低土壤中氮磷元素流失風(fēng)險，長期施肥還能有效改善土壤的酸性環(huán)境，提高養(yǎng)分利用率，提升土壤肥力[1-2]。施肥影響NH4+、NO3–含量及土壤理化性質(zhì)的變化，是改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的決定因素[3]。而土壤中微生物代謝分泌的土壤酶，是土壤物質(zhì)和能量代謝旺盛程度的重要體現(xiàn)，土壤酶與土壤微生物間保持著緊密聯(lián)系，其活性變化是反映土壤生物學(xué)特征與肥力特性的重要指標(biāo)[4]，其中脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶和蔗糖酶的總體活性對于評價土壤肥力水平具有重要意義。

施用復(fù)合肥的目的是提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，但過度施肥則會導(dǎo)致土壤酸化板結(jié)、次生鹽堿化和營養(yǎng)元素流失等問題，影響土壤的理化性質(zhì)和農(nóng)作物代謝，抑制農(nóng)作物生長，亦會影響土壤酶活性[5]。祝海燕[6]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，蔬菜種植過程中過度施肥會導(dǎo)致土壤及植株根際環(huán)境變差，植株死棵、鹽分積聚及各種生理性病害頻發(fā)。除此之外，還會導(dǎo)致植株營養(yǎng)過剩、大豆瘋長，莢果數(shù)不足而降低大豆產(chǎn)量。姜晶晶[7]研究發(fā)現(xiàn)，過度施肥會直接影響土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量，改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化會影響土壤酶活性，土壤酶活性降低則會降低分解污染物的速率，污染物殘留在農(nóng)作物體內(nèi)及其可食部位，間接危害人體健康。

大豆是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中重要的組成部分，除了滿足人們的日常需求，還是畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)最重要的蛋白來源之一。近年來，由于轉(zhuǎn)基因大豆的興起，我國大豆產(chǎn)業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了提升我國大豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能級，2019年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部決定實施大豆振興計劃，以優(yōu)化大豆產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[8]。科學(xué)施肥是提高大豆產(chǎn)量較有效的措施，大豆的肥力特性、肥料需求和施肥技術(shù)都是影響大豆高產(chǎn)的重要因素，氮、磷、鉀肥在我國夏大豆實現(xiàn)高產(chǎn)的發(fā)展中起重要作用。此外，合理施肥還能有效改善土壤理化性質(zhì)，土壤肥力的改變與土壤酶活性的變化密切相關(guān)，施肥會間接影響到土壤酶活性[9]。

本研究在室外開展盆栽試驗，對徐豆18施用不同量的復(fù)合肥，測定大豆的株質(zhì)量和土壤酶活性，探究復(fù)合肥在大豆種植中的科學(xué)施用量，為緩解土壤質(zhì)量退化和大豆科學(xué)施肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試大豆品種為徐豆18，是夏播大豆品種，由徐豆9號/泗豆288選育而成，審定編號為國審2011009。試驗用土壤為紅壤土，pH6.13，有機質(zhì)20.23mg·kg-1，全氮1.25g·kg-1，全磷0.52g·kg-1，全鉀21.08g·kg-1，堿解氮113.81mg·kg-1，速效磷6.05mg·kg-1，速效鉀155.28mg·kg-1，肥力中等。復(fù)合肥的氮磷鉀養(yǎng)分含量為45%，N∶P2O5∶K2O=1∶1∶1。

1.2 試驗方法 將土壤裝入直徑45cm、高38cm的大盆中，每盆5kg。盆中播種徐豆18種子，每盆1粒，大豆分枝前和開花前，分別進行1次施肥處理。試驗設(shè)置了5個處理，每kg土壤分別施加復(fù)合肥0（對照）、1、1.5、2和3g。將復(fù)合肥溶解到100mL水中，均勻淋澆到大盆中。每個處理的大豆到成熟后，需要成活30株，即重復(fù)30次。盆栽大豆統(tǒng)一放在帶有透明頂棚的通風(fēng)架子下面進行培育，常規(guī)管理，生育期內(nèi)，每盆大豆的澆水量相同。大豆成熟后，從大豆的子葉節(jié)處，將大豆地上部分剪下，將大豆的根系清洗干凈后，在恒溫烘干箱中105℃殺青20min后，轉(zhuǎn)為80℃烘干至恒重，分別稱量大豆地上部干物質(zhì)的重量和根干質(zhì)量。記錄每株大豆的株質(zhì)量（地上部分干質(zhì)量+根干質(zhì)量）和根冠比（根干質(zhì)量/地上部分干質(zhì)量）。采集大豆根際土壤樣品，自然風(fēng)干后測定土壤pH值（電位法）、脲酶（苯酚鈉-次氯酸鈉比色法）、磷酸酶（磷酸苯二鈉比色法）、過氧化氫酶（高錳酸鉀滴定法）、蔗糖酶（3，5-二硝基水楊酸比色法）的活性。土壤pH值重復(fù)測定10次，每種酶活性重復(fù)測定10次。

1.3 數(shù)據(jù)分析 用單因子方差分析（One-way ANOVA）檢驗復(fù)合肥施用量不同對大豆和土壤酶活性的影響。多重比較使用Tukey HSD測驗的方法。數(shù)據(jù)分析使用R語言。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同復(fù)合肥施用量對大豆株質(zhì)量的影響 由圖1可知，不同復(fù)合肥施用量對大豆的株質(zhì)量有著顯著影響（F4，145=638.93，P<0.05）。復(fù)合肥施用量為3g·kg-1時，大豆的株質(zhì)量最高，為（96.59±3.27）g，與之相比，對照組的大豆株質(zhì)量最低，為（73.01±2.75g），株質(zhì)量降低23.58g，且彼此間差異顯著（P<0.05）。復(fù)合肥施用量為1.5g·kg-1和2g·kg-1時，大豆的株質(zhì)量差異不顯著（P>0.5）。

2.2 不同復(fù)合肥施用量對大豆根冠比的影響 由圖2可知，不同復(fù)合肥施用量對大豆的根冠比有著顯著影響（F4，145=6.05，P<0.05）。復(fù)合肥施用量為3g·kg-1時，大豆的根冠比最高，為0.19±0.0059，與之相比，對照組的大豆根冠比最低，為0.11±0.0023，大豆的根冠比降低0.08，且彼此間差異顯著（P<0.05）。復(fù)合肥施用量為1.5g·kg-1和2g·kg-1時，大豆的根冠比差異不顯著（P>0.5），施用量為0g·kg-1和1g·kg-1時，大豆的根冠比差異也不顯著（P>0.5）。

2.3 不同復(fù)合肥施用量對土壤pH的影響 由圖3可知，不同復(fù)合肥施用量對土壤pH無顯著影響（F4，45=4.17，P>0.05），但隨著施肥量的增加，pH呈下降的趨勢。復(fù)合肥施用量為3g·kg-1時，土壤的pH最低，為6.07±0.19，與之相比，對照組的土壤pH最高，為6.13±0.14，pH降低0.06。施用不同量的復(fù)合肥后，土壤的pH差異不顯著（P>0.05）。

2.4 不同復(fù)合肥施用量對土壤脲酶活性的影響 由圖4可知，不同復(fù)合肥施用量對土壤脲酶的活性有著顯著影響（F4，45=5.62，P<0.05）。復(fù)合肥施用量為3g·kg-1時，土壤脲酶活性最高，為（0.154±0.0051）mg·g-1·d-1，與之相比，對照組的土壤脲酶活性最低，為0.095±0.0042mg·g-1·d-1，土壤脲酶活性降低0.059mg·g-1·d-1，且彼此間差異顯著（P<0.05）。復(fù)合肥施用量為2g·kg-1和3g·kg-1時，土壤脲酶活性差異不顯著（P>0.5），施用量為1g·kg-1和1.5g·kg-1時，土壤脲酶活性差異也不顯著（P>0.5）。

2.5 不同復(fù)合肥施用量對土壤磷酸酶活性的影響 由圖5可知，不同復(fù)合肥施用量對土壤磷酸酶的活性有著顯著影響（F4，45=35.38，P<0.05）。復(fù)合肥施用量為2g·kg-1時，土壤磷酸酶活性最高，為（3.43±0.18）mg·g-1·d-1，與之相比，對照組的土壤磷酸酶活性最低，為（2.41±0.14）mg·g-1·d-1，土壤磷酸酶活性降低1.02mg·g-1·d-1，且彼此間差異顯著（P<0.05）。復(fù)合肥施用量為2g·kg-1和3g·kg-1時，土壤磷酸酶活性差異不顯著（P>0.5），施用量為1g·kg-1和1.5g·kg-1時，土壤磷酸酶活性差異也不顯著（P>0.5）。

2.6 不同復(fù)合肥施用量對土壤過氧化氫酶活性的影響 由圖6可知，不同復(fù)合肥施用量對土壤過氧化氫酶的活性影響不顯著（F4，45=2.05，P>0.05）。復(fù)合肥施用量為2g·kg-1時，土壤過氧化氫酶活性最高，為（0.93±0.05）mg·g-1·20min-1，與之相比，對照組的土壤過氧化氫酶活性最低，為（0.77±0.06）mg·g-1·20min-1，過氧化氫酶活性降低0.16mg·g-1·20min-1，且彼此間差異顯著（P<0.05）。復(fù)合肥施用量為1g·kg-1、、1.5g·kg-1、2g·kg-1和3g·kg-1時，過氧化氫酶活性差異不顯著（P>0.5）。

2.7 不同復(fù)合肥施用量對土壤蔗糖酶活性的影響 由圖7可知，不同復(fù)合肥施用量對土壤蔗糖酶的活性影響不顯著（F4，45=13.71，P>0.05）。復(fù)合肥施用量為2g·kg-1時，土壤蔗糖酶活性最高，為（15.31±0.49）mg·g-1·d-1，與之相比，對照組的土壤蔗糖酶活性最低，為（13.76±0.44）mg·g-1·d-1，蔗糖酶活性降低1.55mg·g-1·d-1，且彼此間差異顯著（P<0.05）。復(fù)合肥施用量為1g·kg-1、1.5g·kg-1、2g·kg-1和3g·kg-1時，蔗糖酶活性差異不顯著（P>0.5）。

3 討論

由本試驗可知，不同復(fù)合肥施用量對大豆植株質(zhì)量及根冠比、土壤中土壤脲酶、土壤磷酸酶活性均有顯著的影響。大豆植株的質(zhì)量和根冠比隨著復(fù)合肥施用量的增加而增加，復(fù)合肥中營養(yǎng)元素既可以提高土壤肥力，又能有效促進植株本身營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，促進植株地上部分的生長發(fā)育，從而提高植株質(zhì)量[10]。大豆的品種決定其根部生長情況，生長環(huán)境也會影響大豆根部的生長程度，隨著復(fù)合肥施用量的增加，土壤中營養(yǎng)物質(zhì)含量大大提高，良好的土壤環(huán)境及營養(yǎng)物質(zhì)含量能夠有效地調(diào)整大豆的根部生長。較大的根在作物吸收水分時起到一定作用，有效促進大豆植株生長發(fā)育，提高植株本身的抗旱功能[11]。

復(fù)合肥施用量為2g·kg-1時，顯著提高了土壤過氧化氫酶、土壤蔗糖酶、土壤磷酸酶的活性。Vanek等[12]研究表明施入土壤中的磷難以被植物吸收利用，土壤磷酸酶是催化土壤中磷酸單脂和磷酸二酯的水解酶，能將土壤中的有機磷轉(zhuǎn)化為植物容易吸收的無機磷。可見，土壤磷酸酶與復(fù)合肥中的磷元素利用率密切相關(guān)。不同復(fù)合肥施用量對土壤磷酸酶活性的影響顯著，其原因可能是供試土壤中全磷含量僅為0.52g·kg-1，低濃度的無機磷可刺激土壤中的微生物活動及植物根系分泌磷酸酶，從而提高土壤磷酸酶活性，土壤其他營養(yǎng)物質(zhì)含量的增加也能間接地增加了微生物對土壤酶的刺激。

土壤酶活性可直接反映出土壤微生物的活性，其與土壤肥力狀況和土壤環(huán)境有著顯著的相關(guān)性，土壤酶活性高低客觀地反映出土壤肥力情況[13]。脲酶是一種含鎳的寡聚酶，在參與土壤碳氮元素的循環(huán)轉(zhuǎn)化過程中，特異性地催化尿素水解釋放出氨和二氧化碳，提高氮肥利用率，不同形態(tài)氮肥的添加對脲酶的活性產(chǎn)生了不同影響[14]。本研究表明，土壤脲酶活性隨著施肥量的增加不斷升高，并且各處理間具有顯著差異，其原因可能是施加復(fù)合肥中的氮元素顯著提高了土壤中微生物含量，從而提高了土壤脲酶活性。不同施肥量對土壤蔗糖酶活性和土壤過氧化氫酶活性無顯著影響，且過氧化氫酶活性與施肥量無明顯的相關(guān)性，這與周東興等[15]的研究結(jié)果不一致，原因可能是種植方式和肥料配施比例不同。綜上所述，根據(jù)大豆的肥力特性合理施肥，創(chuàng)造良好的土壤水肥條件，是實現(xiàn)大豆高產(chǎn)的技術(shù)關(guān)鍵。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，施用復(fù)合肥對大豆和土壤酶活性均有顯著的影響。隨著復(fù)合肥施用量的增加，大豆的植株質(zhì)量和根冠比顯著增加，土壤酶活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，相對而言，復(fù)合肥施用量為2g·kg-1時，土壤磷酸酶活性最高;而復(fù)合肥施用量為3g·kg-1時，大豆的植株質(zhì)量、根冠比和土壤脲酶活性最高。復(fù)合肥施用量為2g·kg-1和3g·kg-1時都能提高土壤酶活性，土壤酶活性差異不顯著。

參考文獻

[1]繆杰杰，劉運峰，胡宏祥，等.不同施肥模式對稻田氮磷流失及產(chǎn)量的影響[J].水土保持學(xué)報，2020，34（5）：86-93.

[2]王蕾，王艷玲，李歡，等.長期施肥下紅壤旱地磷素有效性影響因子的冗余分析[J].中國土壤與肥料，2021，1：17-25.

[3]鄒湘，易博，張奇春，等.長期施肥對稻田土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及氮循環(huán)功能微生物數(shù)量的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2020，26（12）：2158-2167.

[4]景宇鵬，李躍進，姚一萍，等.鹽漬化土壤酶活性及其與微生物、理化因子的關(guān)系[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2016，18（2）：128-138.

[5]Wan D， Ma MK，Peng N， et al.Effects of long-term fertilization on calcium-associated soil organic carbon：Implications for C sequestration in agricultural soils[J].The Science of the total environment， 2021， 772（1）：145037-145037.

[6]祝海燕.過量施肥對設(shè)施果菜類蔬菜的影響：以山東省壽光市為例[J].中國瓜菜，2018，31（11）：50-52.

[7]姜晶晶.過量施肥對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響[D].沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[8]張稚妍.中央一號文件中的“一帶一路”農(nóng)業(yè)合作（2015-2019）[J].一帶一路報道（中英文），2019，1（6）：30-31.

[9]呂繼龍，何萍，徐新朋，等.我國大豆最佳施肥量和種植密度評價[J].中國土壤與肥料，2020，1（6）：174-180.

[10]陳慧.施肥對玉米植株生長及產(chǎn)量的影響[J].鄉(xiāng)村科技，2019（30）：88-89.

[11]朱維琴，吳良?xì)g，陶勤南.作物根系對干旱脅迫逆境的適應(yīng)性研究進展[J].土壤與環(huán)境，2002（4）：430-433.

[12]Vanek S J， Lehmann J.Phosphorus availability to beans via interactions between mycorrhizas and biochar[J].Plant and Soil， 2015，395（1）：105-123.

[13]李忠，江立庚，唐榮華，等.連作對花生土壤酶活性、養(yǎng)分含量和植株產(chǎn)量的影響[J].土壤，2018，50（3）：491-497.

[14]陳曉光，李洪民，張愛君，等.氮素形態(tài)對甘薯土壤微生物及酶活性的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2017，30（3）：619-623.

[15]周東興，李磊，李晶，等.玉米/大豆輪作下不同施肥處理對土壤微生物生物量及酶活性的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2018，37（6）：1856-1864.

（責(zé)編：張宏民）