水氮耦合對旱藕產量、生理特性和土壤理化性狀的影響

樊吳靜，楊 鑫，何虎翼，唐洲萍，唐美麗，韋玉恒，李麗淑

(1.廣西農業科學院經濟作物研究所，南寧 530007；2.廣西河池市都安縣農業農村局，廣西 都安 530700)

【研究意義】旱藕(CannaedulisKer.)又名蕉藕、芭蕉芋、洋芋，其塊莖富含淀粉、蛋白和粗纖維，是集糧食、飼料和能源于一體的多用途作物[1-2]。旱藕在廣西具有悠久的栽培歷史，是目前廣西部分市縣重點發展的特色農產品之一。但由于旱藕栽培技術較落后，農戶種植管理水平低，嚴重制約了旱藕產量和品質的提高[3-4]。水和氮不僅是作物生長發育的重要環境因子，還是作物產量形成的重要組成元素[5]，水肥耦合是農業生態系統中水分與肥料對作物生長發育產生影響的效應。已有研究發現，以肥調水、以水促肥對指導作物生產具有越來越重要的作用[6]。而水分虧缺或氮素不足時，旱藕的長勢和產量受到顯著影響[7-8]，不利于旱藕產業的可持續發展。因此，探討水氮耦合對旱藕土壤環境及旱藕生長特性的影響，對改進旱藕栽培技術及提高其產量具有重要意義。【前人研究進展】許多研究結果[9-11]表明，合理的水氮耦合能有效改善土壤環境，增加土壤微生物含量，提高土壤酶活性，促進土壤養分轉化并有利于植物吸收利用，從而促進植物生長與產量提高。張慧[12]研究發現，灌水和施氮對油茶土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量具有顯著影響，堿解氮含量隨著施氮量的增加呈直線關系，土壤有效磷和速效鉀含量與施氮量呈拋物線關系；對不同的土壤養分，水氮間存在不同的交互作用。奚雅靜等[13]研究指出，在水肥一體化條件下，增施氮肥可提升番茄土壤氮素相關酶活性。楊雪艷等[14]研究表明，適宜的水氮配比可顯著提高土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、轉化酶和脲酶活性。劉美玉等[15]的研究結果顯示，在相同灌水水平下，種植烤煙的土壤蔗糖酶、過氧化氫酶和酸性磷酸酶活性均隨著施氮水平的提高呈先增加后降低的變化趨勢，而在相同施氮水平下，土壤酶活性以中高灌水處理較高，低灌水處理較低。在水分和氮肥對作物生長的影響研究方面，戴明等[16]研究指出，水氮耦合處理對水稻植株生長具有顯著促進作用，其株高、葉面積指數、莖徑、地上和地下生物量均高于對照。張立新等[17]研究發現，在水分脅迫下，增施氮肥可增加玉米的滲透調節物質，提高抗氧化酶活性，增強細胞膜保護作用。岳文俊等[18]研究指出，不合理的灌水和施氮會導致甜瓜單果重明顯降低，單果重隨著灌水量或施氮量的增加呈先增加后減少的變化趨勢。宋娜等[19]研究表明，在相同水分條件下，馬鈴薯的塊莖產量、淀粉含量和維生素C含量均隨著施氮量的增加而增加，但當氮肥過量時，各指標會降低。薛麗華等[6]開展田間小麥高、中、低灌水水平及施氮水平試驗，綜合產量和成本進行分析，發現以中水高氮條件為適宜小麥生長的水氮運籌模式。在水分和氮肥對旱藕生長影響方面，李慧[7]研究表明，水分虧缺時旱藕植株矮小瘦弱，塊莖減產，持續干旱35 d塊莖鮮重減產達48%。周明強等[8]研究指出，提高氮肥用量可增加旱藕分蘗數及促進旱藕塊莖產量顯著提高。樊吳靜等[20]研究認為，合理的水分和氮肥運用有利于促進旱藕生長，提高葉片光合強度，促進葉片光合產物積累，增加塊莖產量。【本研究切入點】目前，關于水氮耦合對旱藕生長發育影響的研究較少，水氮耦合對旱藕土壤環境影響方面的研究未見報道?！緮M解決的關鍵問題】探討不同灌水量和施氮量對旱藕的土壤肥力、土壤酶活性及旱藕葉片生理特性和塊莖產量的影響效應，篩選適宜改善旱藕土壤環境及促進旱藕生長發育的水氮耦合模式，為旱藕的高產高效栽培及其產業的可持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年3—12月在廣西農業科學院科研基地遮雨棚內進行，供試旱藕品種為廣西農業科學院經濟作物研究所選育的桂興芋3號。棚內有水泥種植槽，長度15 m，寬度1 m，種植土壤質地為沙壤土，孔隙度38.27%，土壤pH 5.79，堿解氮含量85.89 mg/kg，有效磷含量52.62 mg/kg，速效鉀含量189.35 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗采用灌水量和施氮量二因素隨機區組設計。參考樊吳靜等[20]、薛麗華等[6]的方法，灌水量設4個水平(W1～W4)，分別為田間持水量的(20±5)%(W1，干旱)、(40±5)%(W2，低水)、(60±5)%(W3，中水)和(80±5)%(W4，高水)，施氮量設4個水平(N0～N3)，分別為施純氮0 kg/hm2(N0，不施氮)、300 kg/hm2(N1，低氮)、600 kg/hm2(N2，中氮)和900 kg/hm2(N3，高氮)，共16個處理(分別為W1N0、W1N1、W1N2、W1N3、W2N0、W2N1、W2N2、W2N3、W3N0、W3N1、W3N2、W3N3、W4N0、W4N1、W4N2、W4N3，其中W1N0為CK)，3次重復，每處理種植7株，種植規格為1.0 m×1.0 m。

旱藕于2019年3月10日種植，施用的氮肥為尿素(總N≥46.4%)，各處理磷鉀肥用量相同，磷肥為過磷酸鈣(P2O5≥12.0%)300 kg/hm2，鉀肥為硫酸鉀(K2O≥52.0%)300 kg/hm2，所有氮肥、磷肥和鉀肥均在種植前作為底肥一次性施用。土壤水分含量以TDR土壤水分儀控制，每7 d測定1次，測定部位為旱藕種植深度20.0 cm處，當水分含量下降時及時滴灌補充。

1.3 測定指標及方法

在旱藕塊莖形成期(6月20日)取樣測定土壤理化性狀、土壤酶活性及旱藕植株的農藝性狀和葉片生理指標；旱藕成熟期(12月28日)測定塊莖產量。

1.3.1 土壤理化性狀 取0～20 cm土層的土樣，測定土壤孔隙度，土壤自然風干后，參照南京農學院主編《土壤農化分析》[21]中的方法測定土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量。

1.3.2 土壤酶活性 取0～20 cm土層的土樣，自然風干后，參考蘇州科銘生物技術有限公司的試劑盒說明和楊鑫等[22]的方法測定土壤脫氫酶、磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性。

1.3.3 農藝性狀 調查旱藕的分蘗數、株高和莖徑等農藝性狀，其中株高為地上莖基部至頂部最后一片葉基部的距離，莖徑為株高1/3處莖稈的直徑。

1.3.4 生理指標 每處理取3株旱藕，取正3葉去除中脈，剪碎混勻，測定鮮葉的可溶性糖、可溶性蛋白和淀粉含量。其中，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[23]，可溶性蛋白含量采用二喹啉甲酸法(BCA)測定[24]，淀粉含量采用酸水解法測定[25]。

1.3.5 塊莖產量 旱藕成熟期，每處理挖取5株旱藕塊莖，稱取塊莖產量，折算為公頃產量，取平均值。

1.4 統計分析

試驗數據采用Excel 2003進行統計整理，以SPSS 18.0進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 水氮耦合對旱藕土壤理化性狀的影響

2.1.1 對土壤孔隙度的影響 由表1可知，各施氮處理土壤孔隙度隨著灌水量的增加均呈先增加后減少變化趨勢。其中，在N3水平下土壤孔隙度減少較慢，在W3水平才達最大值，而在其他施氮水平下的孔隙度于W2水平即達最大值，說明在較低氮素水平下適當減少灌水量有利于提高旱藕土壤的孔隙度；隨著施氮量的增加，土壤孔隙度也表現先增加后減少的變化趨勢，且均在N2水平下達最大值，說明適當增施氮肥有利于提高土壤孔隙度。從總體上看，W2N2處理的土壤孔隙度最大，W3N2處理次之，二者差異不顯著(P>0.05，下同)，但均顯著大于其他處理(P<0.05，下同)，其中W2N2處理較CK增加18.19%。方差分析結果(表1)表明，氮素單一效應對土壤孔隙度的影響達極顯著水平(P<0.01，下同)，水分單一效應及水氮耦合效應對土壤孔隙度無顯著影響。

2.1.2 對土壤堿解氮含量的影響 從表1可看出，隨著灌水量的增加，種植旱藕土壤的堿解氮含量均呈先增加后減少變化趨勢。其中，在N3水平下土壤堿解氮含量減少較快，在W3水平后開始下降，在其他施氮水平均于W4水平才開始下降，說明種植旱藕的土壤在缺氮條件下適當增加灌水量可提高其堿解氮含量；隨著施氮量的增加，土壤堿解氮含量除在W4水平下于N3水平后稍有下降外，在其他灌水水平下均隨著施氮量的增加而增加，說明增施氮肥可有效提高土壤堿解氮含量，但灌水過多也會影響氮素分解；W2N3處理土壤的堿解氮含量最高，其中較土壤堿解氮含量最低的CK高25.23%。方差分析結果(表1)表明，水分單一效應、氮素單一效應和水氮耦合效應對土壤堿解氮含量的影響均達極顯著水平。

2.1.3 對土壤有效磷含量的影響 由表1可知，隨著灌水量的增加，種植旱藕的土壤有效磷含量在N0水平下逐漸增加，在其他施氮水平下均呈先增加后減少的變化趨勢。其中，在N3水平下土壤有效磷含量減少較快，說明旱藕土壤在缺氮條件下增加灌水量可有效提高其有效磷含量，但在高氮條件下灌水量過多會抑制土壤有效磷含量提高；隨著施氮量的增加，土壤有效磷含量在W1和W2水平下逐漸增加，而在W3和W4水平下表現為先增加后減少，均在N2水平后開始減少，說明在干旱條件下增施氮肥有利于提高旱藕土壤有效磷含量；W2N3處理的土壤有效磷含量最高，其中較土壤有效磷含量最低的CK高39.70%。方差分析結果(表1)表明，水分單一效應、氮素單一效應和水氮耦合效應對土壤有效磷含量的影響均達極顯著水平。

表1 不同水氮耦合處理的旱藕土壤理化性狀比較

2.1.4 對土壤速效鉀含量的影響 從表1可看出，隨著灌水量的增加，種植旱藕的土壤速效鉀含量在N1水平下逐漸增加，在其他施氮水平下為先增加后減少的變化趨勢，均在W3水平下達最大值；隨著施氮量的增加，土壤速效鉀含量除在W4水平下呈先增加后減少的變化趨勢，在其他灌水水平下均隨著施氮量的增加而增加，說明在缺水條件下增施氮肥對旱藕地土壤速效鉀含量的提高有促進作用；W3N3處理的土壤速效鉀含量最高，其中較土壤有效鉀含量最低的CK高37.29%。方差分析結果(表1)表明，氮素單一效應對土壤速效鉀含量的影響達極顯著水平，水分單一效應和水氮耦合效應對土壤速效鉀含量無顯著影響。

綜上所述，與試驗前土壤性狀相比，經水氮耦合處理，旱藕土壤的孔隙度和堿解氮含量均有不同程度增加，土壤有效磷含量和速效鉀含量均有不同程度減少；種植旱藕的土壤適當增加灌水量和施氮量，有利于提高其通氣透水性，提高土壤養分含量。

2.2 水氮耦合對旱藕土壤酶活性的影響

2.2.1 對土壤脫氫酶活性的影響 由表2可知，隨著灌水量的增加，種植旱藕土壤的脫氫酶活性均呈先升高后降低的變化趨勢。其中，在N3水平下土壤脫氫酶活性降低較快，在W2水平即達最大值，而在其他施氮水平的脫氫酶活性于W3水平才達最大值，說明旱藕地在較低氮素水平下適當增加灌水量有利于提高其脫氫酶活性，在氮素水平較高條件下灌水量過高會降低其脫氫酶活性；隨著施氮量的增加，土壤脫氫酶活性除在W2水平下逐漸增強外，在其他灌水水平下均隨著施氮量的增加表現為先升高后降低的變化趨勢，且均在N1水平達最大值，說明在灌水較多條件下氮素水平過高對土壤脫氫酶活性具有抑制作用；從總體上看，W3N1處理的土壤脫氫酶活性最高，W3N2處理次之，二者差異不顯著，但均顯著高于其他處理，其中W3N1處理較CK高37.23%。方差分析結果(表2)表明，水分單一效應、氮素單一效應和水氮耦合效應對土壤脫氫酶活性的影響均達極顯著水平。

2.2.2 對土壤磷酸酶活性的影響 由表2可知，種植旱藕土壤的磷酸酶活性除在N0水平下隨著灌水量的增加逐漸增強外，在其他施氮水平下均隨著灌水量的增加呈先升高后降低的變化趨勢。其中，在N3水平下土壤磷酸酶活性降低較慢，說明旱藕地在缺氮或氮素水平較高條件下增加灌水量有利于增強其磷酸酶活性；隨著施氮量的增加，土壤磷酸酶活性除在W4水平下表現為逐漸升高外，在其他灌水水平下均表現先升高后降低，且于W1和W2水平降低較快，說明較低水分和氮素水平會抑制種植旱藕土壤的磷酸酶活性；W3N2處理的土壤磷酸酶活性最高，其中較土壤磷酸酶活性最低的CK高42.06%。方差分析結果(表2)表明，水分單一效應、氮素單一效應和水氮耦合效應對土壤磷酸酶活性均具有極顯著影響。

2.2.3 對土壤蔗糖酶活性的影響 由表2可知，隨著灌水量的增加，種植旱藕的土壤蔗糖酶活性均呈先升高后降低的變化趨勢，且均在W2水平達最大值，說明低灌水量有利于提高旱藕地的蔗糖酶活性；隨著施氮量的增加，土壤蔗糖酶活性也表現為先升高后降低的變化趨勢，且均在N1水平達最大值，說明氮素水平過高也會抑制土壤蔗糖酶活性；從總體上看，W2N1處理的土壤蔗糖酶活性最高，且顯著高于其他處理，其中較CK提高98.60%。方差分析結果(表2)表明，水分單一效應、氮素單一效應和水氮耦合效應對土壤蔗糖酶活性的影響均達極顯著水平。

2.2.4 對土壤脲酶活性的影響 從表2可看出，種植旱藕土壤的脲酶活性除在N0水平下呈先升高后降低變化趨勢外，在其他施氮水平下隨著灌水量的增加均表現為逐漸降低，說明在干旱和低水條件下種植旱藕其土壤脲酶活性較強，增加灌水量會抑制土壤脲酶活性；隨著施氮量的增加，在W1和W2水平下土壤脲酶活性逐漸升高，在W3和W4水平下呈先升高后降低變化趨勢，均在N1水平達最大值，說明干旱和缺水條件下增施氮肥可增強旱藕地的土壤脲酶活性，高水和高氮條件下會抑制旱藕地的土壤脲酶活性。從總體上看，W1N3處理的旱藕土壤脲酶活性最高，且顯著高于其他處理，其中較CK高7.46%。方差分析結果(表2)表明，水分單一效應和水氮耦合效應對土壤脲酶活性的影響達極顯著水平，氮素單一效應對土壤脲酶活性的影響達顯著水平。

表2 不同水氮耦合處理的旱藕土壤酶活性比較

綜上所述，種植旱藕的土壤適當增加灌水量和施氮量，有利于增強其脫氫酶、土壤磷酸酶、土壤蔗糖酶和土壤脲酶活性。

2.3 水氮耦合對旱藕農藝性狀的影響

2.3.1 對旱藕分蘗數的影響 由表3可知，隨著灌水量的增加，旱藕的分蘗數在N0和N1水平下逐漸增加，在N2和N3水平下均呈先增加后減少的變化趨勢，說明在缺氮條件下增加灌水量可促進旱藕植株分蘗；隨著施氮量的增加，旱藕的分蘗數在W1和W2水平下逐漸增加，在W3和W4水平下表現為先增加后減少，且均在N2水平達最大值，說明在干旱和低水條件下增加氮肥施用量可促進旱藕植株分蘗；W2N3和W3N2處理的旱藕植株分蘗數最高(均為7.67株)，且顯著高于分蘗數最少的W2N0和W3N0處理及CK(均為5.00株)53.40%。方差分析結果(表3)表明，氮素單一效應對旱藕植株分蘗的影響達極顯著水平，水分單一效應和水氮耦合效應對分蘗的影響達顯著水平。

2.3.2 對旱藕株高的影響 從表3可看出，隨著灌水量的增加，旱藕的株高在N1水平下逐漸增加，而在其他施氮水平下均呈先增加后減少變化趨勢。其中，在N2和N3水平下株高下降較快，說明低氮條件下增加旱藕地灌水量可促進旱藕植株伸長，但在中高氮水平下灌水量過多會抑制旱藕植株生長；隨著施氮量的增加，旱藕的株高均呈先增加后減少變化趨勢。其中，在W1和W4水平下降較快，說明旱藕地在干旱或高水條件下，氮肥施用量過大不利于旱藕植株伸長；從總體上看，W2N2處理旱藕的株高最大，較CK增加52.21%。方差分析結果(表3)表明，氮素單一效應對旱藕株高的影響達極顯著水平，水分單一效應和水氮耦合效應對株高的影響達顯著水平。

2.3.3 對旱藕莖徑的影響 由表3可知，旱藕的莖徑除在N3水平下于W2水平達最大值外，其他施氮水平旱藕的莖徑均在W3水平達最大值，說明旱藕地在較低氮素水平下適當增加灌水量有利于增加旱藕莖徑，在較高氮素水平下灌水量過大會抑制旱藕莖徑增粗；隨著施氮量的增加，旱藕的莖徑也呈先增加后減少變化趨勢，說明低水和低氮或高水和高氮均不利于旱藕植株莖徑增粗；W3N2處理旱藕的莖徑最大，較CK增加17.33%。方差分析結果(表3)表明，氮素單一效應對旱藕莖徑的影響達顯著水平，水分單一效應和水氮耦合效應對莖徑的影響不顯著。

表3 不同水氮耦合處理的旱藕農藝性狀比較

綜上所述，種植旱藕的土壤適當增加灌水量和施氮量，有利于增加旱藕的分蘗數、株高和莖徑，有效促進旱藕植株生長發育。

2.4 水氮耦合對旱藕葉片生理特性的影響

2.4.1 對旱藕葉片可溶性糖含量的影響 由表4可知，隨著灌水量的增加，旱藕葉片的可溶性糖含量除在N0水平下表現為逐漸減少外，在其他施氮水平下均呈先增加后減少變化趨勢。其中，在N1水平下可溶性糖含量減少較快，說明旱藕地在缺氮條件下增加灌水量不利于旱藕葉片可溶性糖積累；隨著施氮量的增加，旱藕葉片的可溶性糖含量除在W1水平下呈先減少后增加變化趨勢外，在其他灌水量水平下均表現為先增加后減少；W2N1處理的可溶性糖含量最高，其次為W3N2處理，二者差異不顯著，但均顯著高于其他處理，其中W2N1處理較CK增加25.02%。方差分析結果(表4)表明，氮素單一效應對旱藕葉片可溶性糖含量的影響達顯著水平，水分單一效應和水氮耦合效應對可溶性糖含量的影響不顯著。

2.4.2 對旱藕葉片可溶性蛋白含量的影響 由表4可知，與旱藕葉片可溶性糖含量的變化規律相似，隨著灌水量的增加，旱藕葉片的可溶性蛋白含量除在N0水平下表現為逐漸減少外，在其他施氮水平下均表現為先增加后減少，其中均在W4水平達最小值，說明適當干旱有利于提高旱藕葉片可溶性蛋白含量，而灌水量過高會抑制可溶性蛋白合成；隨著施氮量的增加，可溶性蛋白含量除在W1水平下表現為先減少后增加外，在其他灌水水平下均表現為先增加后減少；W2N1處理的可溶性蛋白質含量最高，較CK增加11.38%，而W4N0處理的可溶性蛋白含量最低，較CK減少46.55%。方差分析結果(表4)表明，氮素單一效應對旱藕葉片可溶性蛋白含量的影響達顯著水平，水分單一效應和水氮耦合效應對可溶性蛋白含量的影響不顯著。

2.4.3 對旱藕葉片淀粉含量的影響 由表4可知，隨著灌水量的增加，旱藕葉片的淀粉含量均表現為先增加后減少，且均在W3水平達最大值，說明在缺氮條件下適當增加灌水量有利于促進旱藕葉片淀粉積累；隨著施氮量的增加，旱藕葉片的淀粉含量在W2水平下表現為逐漸增加，在W3和W4水平下表現為先增加后減少，說明適當增施氮肥可促進旱藕葉片淀粉積累；W3N2處理的淀粉含量最高，顯著高于其他處理，其中較CK增加27.78%。方差分析結果(表4)表明，氮素單一效應對旱藕葉片淀粉含量的影響達極顯著水平，水氮耦合效應對淀粉含量的影響達顯著水平，水分單一效應對淀粉含量影響不顯著。

表4 不同水氮耦合處理的旱藕葉片生理特性比較

綜上所述，種植旱藕的土壤適當增加灌水量和施氮量，有利于增加旱藕葉片的可溶性糖、可溶性蛋白和淀粉含量，有效促進旱藕葉片光合產物積累。

2.5 水氮耦合對旱藕塊莖產量的影響

由表5可知，隨著灌水量的增加，旱藕的塊莖產量均表現為先增加后減少，且各施氮水平旱藕的塊莖產量均于W3水平達最大值，說明適當增加灌水量有利于提高旱藕塊莖產量；隨著施氮量的增加，旱藕的塊莖產量除在W1水平表現為逐漸增加外，在其他灌水量水平下均表現為先增加后減少，其中在W4水平下的旱藕塊莖產量下降較快，說明在干旱條件下增加施氮量有利于促進旱藕塊莖產量提高，而高水條件下施氮量過多會造成減產；從整體上看，與CK相比，各水氮耦合處理旱藕的塊莖產量增加7.78%～70.28%，其中，W3N2處理的旱藕塊莖產量最高，且顯著高于其他處理。方差分析結果(表5)表明，氮素單一效應對旱藕塊莖產量的影響達極顯著水平，水分單一效應和水氮耦合效應對旱藕塊莖產量的影響達顯著水平?？梢?，種植旱藕的土壤適當增加灌水量和施氮量，可顯著提高旱藕的塊莖產量。

表5 不同水氮耦合處理的旱藕塊莖產量比較

2.6 水氮耦合下各指標的相關分析

由表6可知，除分蘗數和株高分別與土壤蔗糖酶活性和土壤脲酶活性呈負相關及莖徑與土壤脲酶活性呈負相關外，旱藕的其他農藝性狀與土壤肥力、土壤酶活性和塊莖產量均呈正相關；除可溶性糖含量和淀粉含量與土壤脲酶活性呈負相關外，旱藕葉片的其他生理特性與土壤理化性狀和土壤酶活性均呈正相關；旱藕的塊莖產量除與土壤脲酶活性呈負相關及與葉片可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、土壤蔗糖酶活性呈不顯著正相關外，與旱藕植株的農藝性狀、葉片生理特性、土壤理化性狀及土壤酶活性均呈極顯著正相關。說明通過合理的水分和氮素供應，可增強種植旱藕的土壤酶活性，改善土壤通氣透水性，提高土壤肥力，促進旱藕植株生長發育及光合產物積累，從而提高旱藕的塊莖產量。

表6 旱藕植株生長與土壤特性的相關分析結果

3 討 論

本研究結果表明，隨著灌水量或施氮量的增加，種植旱藕土壤的孔隙度均呈先增加后減少變化趨勢，適當增加水分和氮素，有利于增強種植旱藕土壤的通氣性，而土壤孔隙度和養分含量與旱藕塊莖產量呈極顯著正相關，與Ben-Noah等[26]研究得到土壤水分、養分、通氣狀況和酶活性等是影響作物生長發育的主要環境因素的結果相似。本研究發現，隨著灌水量的增加，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量表現為先增加后減少；隨著施氮量的增加，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量在干旱及低水條件下逐漸增加，在高水條件下氮素過高其土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量有所減少，與陳軒敬等[27]、緱兆輝等[28]研究認為土壤速效養分是反映土壤肥力的重要指標，合理的水肥管理對土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量具有顯著影響的觀點存在差異，可能與適宜的水分和氮素供應有利于提高土壤通氣透水性、增強土壤微生物活性、促進土壤養分釋放，而水分和氮素過多或過少會抑制土壤養分釋放有關。

土壤酶有較強的專一性，其中，脫氫酶可反映土壤微生物新陳代謝的整體活性，磷酸酶可加速磷化物質脫磷，有利于植物和微生物吸收利用，蔗糖酶可催化有機質分解，增加土壤中易溶性營養物質，脲酶可催化氮化合物轉化，其酶促產物氨是植物氮源之一[29]。本研究結果表明，隨著灌水量的增加，各施氮水平下種植旱藕土壤的脫氫酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均呈先升高后降低的變化趨勢，脲酶活性呈逐漸降低趨勢；隨著施氮量的增加，土壤脫氫酶和蔗糖酶活性呈先升高后降低的變化趨勢，磷酸酶活性在高水條件下表現為逐漸升高，脲酶活性在干旱和低水條件下表現為逐漸升高；水氮耦合效應對土壤酶活性的影響達極顯著水平，種植旱藕的土壤適當增加灌水量和施氮量，有利于促進釋放土壤酶類的微生物繁殖生長，從而向土壤中分泌更多酶，但水分或氮素過高過低均不利于旱藕土壤酶(脲酶除外)活性增加，與郭天財等[30]研究報道中作物種植過程中水分和氮素的施入會改變土壤環境、直接影響土壤酶活性的觀點相似，而與唐海龍等[31]研究得出土壤磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性均隨著施氮量的增加而提高的結果存在一定差異，可能與土壤性質、種植作物和后期管理措施不同有關。

分蘗數、株高和莖徑是旱藕的重要農藝性狀，是用于衡量旱藕生長發育狀況的重要指標[32]。本研究結果表明，隨著灌水量的增加，旱藕的分蘗數和株高在低氮水平下表現為逐漸增加，在中高氮水平下表現為先增加后減少，莖徑均表現為先增加后減少；隨著施氮量的增加，分蘗數在干旱和低水量水平下表現為逐漸增加，在中高水量水平下表現為先增加后減少，株高和莖徑均呈先增加后減少的變化趨勢，與樊吳靜等[20]研究得出隨著灌水量的增加，旱藕的分蘗數、株高和莖徑增加，隨著施氮量的增加，旱藕的分蘗數和株高增加，莖徑呈先增加后減少變化趨勢的結果存在一定差異，可能與水氮施用水平及旱藕生長環境不同有關，表明適宜的灌水量和施氮量有利于促進旱藕植株生長發育。

水分參與植物體內各種代謝活動，而氮素是植物體內葉綠素、蛋白質、核酸、酶和激素等多種重要化合物的組成成分，水氮耦合對植物的生理特性具有一定影響[33-34]?？扇苄蕴鞘枪夂献饔玫漠a物，也是淀粉合成的主要原料，可溶性糖和可溶性蛋白還是一種重要的滲透調節物質，可通過代謝作用產生保護性物質，增強細胞的保水性能[35]。本研究結果表明，旱藕葉片的可溶性糖和可溶性蛋白含量在不施氮條件下均隨著灌水量的增加表現為逐漸減少，而在施氮條件下均隨著灌水量的增加表現為先增加后減少；旱藕葉片的淀粉含量除在干旱和低水條件外，均隨著灌水量和施氮量的增加呈先增加后減少的變化趨勢，與樊吳靜等[20]、郭華軍等[36]的研究結果相似，可能是在水分和氮素含量較低環境下旱藕葉片通過增加滲透調節物質來保護自身細胞，從而適應逆境的表現；而在水分和氮素較適宜的條件下，葉片能量充足，消耗體內能量物質較少，且生理活動旺盛，從而產生更多光合代謝產物。

水分與氮素不僅是作物生長發育的重要環境因子，對作物產量形成也產生重要影響。本研究結果表明，旱藕塊莖產量除在低水條件下表現為隨著灌水量的增加而逐漸增加外，在其他灌水和施氮條件下均隨著施氮量或灌水量的增加呈先增加后減少的變化趨勢，適宜的灌水量和施氮量可有效提高旱藕塊莖產量，水氮互作效應對旱藕塊莖的影響達顯著水平。

4 結 論

在種植旱藕過程中，合理的水分和氮素供應可有效增強土壤酶活性，改善土壤通氣透水性，提高土壤肥力，促進旱藕植株生長發育及光合產物積累，顯著增加塊莖產量。田間持水量(60±5)%和施氮量600 kg/hm2的水氮耦合模式對種植旱藕土壤環境改善及促進旱藕生長的綜合效果較佳，適宜在旱藕種植區推廣應用。