羊糞和化肥配施對復墾土壤酶活性的影響

王曉玲，袁麗鋒，黃騰躍，王改玲

(山西農(nóng)業(yè)大學 資源環(huán)境學院，山西 太谷 030801)

礦區(qū)采礦破壞后通常是心土裸露，土壤結(jié)構(gòu)不良，持水保溫能力差，氮、磷、鉀和有機質(zhì)含量低，土壤酶活性低。土壤酶是土壤的重要組分,參與土壤生物化學過程，是表征土壤中物質(zhì)、能量代謝旺盛程度和土壤質(zhì)量水平的一個重要生物指標[1]。近年來，土壤酶活性作為表征土壤性質(zhì)的生物活性指標，已被廣泛應用于土壤肥力評價及肥料施用效果評價[2]。

施肥是提高土壤肥力、保障作物產(chǎn)量和糧食安全的必由途徑。多數(shù)研究結(jié)果表明[3]，施用有機肥、無機肥以及有機無機肥配施能提高土壤養(yǎng)分含量，并且有機肥和有機無機肥配施更有利于提高土壤脲酶、磷酸酶活性。羊糞是家畜糞肥中養(yǎng)分較多，氮、磷、鉀含量較高的優(yōu)質(zhì)有機肥，但目前的研究主要集中于不同施肥對耕地土壤酶活性的影響，而有機無機肥配施對復墾土壤酶活性的影響研究比較少，特別是不同用量的有機和無機肥配施對復墾土壤酶活性的定量研究較少。本文以羊糞為供試有機肥，采用盆栽試驗研究羊糞和化肥配施對復墾土壤酶活性的影響，探討有機無機肥的適宜用量和配比，旨在為復墾土壤培肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2013年在山西農(nóng)業(yè)大學資環(huán)試驗站溫室大棚進行。供試土壤為黃綿土，質(zhì)地為輕壤，采自山西朔州安太堡露天礦新排區(qū)，在嚴防污染的條件下拉運至試驗站晾干，過篩，充分混勻備用。供試土壤pH 8.0，有機質(zhì)含量0.84 g·kg-1，全氮量0.35 g·kg-1，堿解氮2.29 g·kg-1,有效磷11.7 g·kg-1,有效鉀163.66 g·kg-1。

供試作物為玉米，品種為中裕黃糯，生育期為95天。供試羊糞為腐熟的羊糞(有機質(zhì)含量為26%，P2O5含量為0.5%)、供試化肥為尿素(N含量為45%)和過磷酸鈣(P2O5含量為17%)。

1.2 試驗設(shè)計與實施

試驗設(shè)化肥和羊糞2個因素，其中化肥設(shè)H0(不施化肥)、H1(N 0.12 g·kg-1、P2O50.04 g·kg-1)、H2(N 0.24 g·kg-1，P2O50.08 g·kg-1)、H3(N 0.36 g·kg-1，P2O50.12 g·kg-1)4個水平，羊糞設(shè)Y0(0)，Y1(4 g·kg-1)，Y2(8 g·kg-1)，Y3(16 g·kg-1)，Y4(32 g·kg-1) 5個水平，完全組合，共20個處理，每個處理重復3次。試驗采用30 cm×27 cm的聚乙烯塑料盆，每盆裝風干土10 kg。

將玉米種子篩選后，按照每盆15粒等距勻播，播深為2 cm。3月27日播種，三葉期時，每盆選擇長勢、長相盡可能均勻一致的幼苗，定植至6株；到拔節(jié)期、抽雄期分別定植至3株和1株，7月7日收獲。

1.3 測定項目及方法

在玉米幼苗期、拔節(jié)期、抽雄期、成熟期分別采集土壤樣品，風干、磨細，過1 mm篩，測定土壤酶活性。土壤酶活性的測定：土壤脲酶采用苯酚鈉比色法；土壤磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法；土壤過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用WPS 2013結(jié)合SPSS 17.0 for windows對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、計算、作圖(用Duncan 法進行檢驗，α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥對玉米各生育期土壤脲酶的影響

脲酶是土壤中的主要酶類之一，能促進土壤有機物質(zhì)中碳-氮鍵(CO-NH)的水解而在土壤氮素循環(huán)中具有重要作用，脲酶活性的提高有利于穩(wěn)定性較高的土壤有機氮向有效氮的轉(zhuǎn)化[4]。

由表1可見，化肥用量相同時，幼苗期、抽雄期和成熟期土壤脲酶活性均隨羊糞用量的增加而升高，這是由于羊糞氮含量較高，并且含有各種酶類，可促進土壤微生物繁殖以及土壤氮循環(huán)，改善土壤的化學和生物特性[5]；羊糞用量相同時，幼苗期、拔節(jié)期、抽雄期，隨化肥用量由H0增加到H2土壤脲酶活性逐漸升高，并在H2時達到最大值，成熟期則表現(xiàn)為隨化肥用量的增加土壤脲酶活性逐漸升高。幼苗期、拔節(jié)期、抽雄期， 不同處理土壤脲酶活性均在Y4H2達到最大值，分別比Y0H0提高了35.6%、45.9%和9.8%，成熟期則在Y3H3達到最大值，比Y0H0提高了9.5%，Y4H3與Y3H3差異不顯著。

整個生育期內(nèi)，不施加化肥組、施加中含量化肥組中，Y2、Y3、Y4呈現(xiàn)降低-升高的趨勢；施加低含量化肥組、施加高含量化肥組中，Y0、Y1、Y2呈現(xiàn)升高-降低的趨勢，在玉米的抽雄期土壤脲酶活性達到最高，主要是玉米在此生育期內(nèi)植株需要大量的可溶性氮[6]，酶活性增強，低含量化肥組的數(shù)值上為最小值。

2.2 不同施肥對玉米各生育期土壤堿性磷酸酶的影響

磷酸酶是催化土壤中磷酸單酯和磷酸二酯水解的酶，它能將有機磷酯水解為無機磷酸，提高土壤有效磷的含量[7]。按磷酸酶的最適土壤酸堿度通常將其分為酸性磷酸酶(pH 4～5)、中性磷酸酶(pH 6～7)和堿性磷酸酶(pH 8～10)[8]。由于本試驗供試土壤顯堿性(pH=8.0)，故選擇堿性磷酸酶作為土壤磷循環(huán)的主要指標。由表2可見，在各生育期，化肥用量相同時，土壤磷酸酶活性均隨羊糞用量的升高而升高。羊糞用量相同時，Y1、Y2、Y4的土壤磷酸酶活性總體上表現(xiàn)為隨化肥用量的增加先升高后降低的趨勢，并在H2達到最大值，Y3規(guī)律性不明顯。隨著生育期的推進，各個處理在抽雄期的土壤磷酸酶活性比在拔節(jié)期的酶活性高，這說明在玉米生長的旺季，土壤堿性磷酸酶活性增大，有助于植物對有效磷的吸收利用?？偟膩碚f，20個處理在幼苗期、拔節(jié)期、抽雄期均在Y4H2達到最大值，分別比Y0H0提高了22.1%、8.4%和8.2%；成熟期在Y4H3達到最大值，比Y0H0提高了13.3%。

表1 不同施肥對復墾土壤脲酶含量的影響/μgNH4+-N·(g·24h)-1)

表2 不同施肥對復墾土壤磷酸酶含量的影響/mg P2O5·(100g·24h)-1

2.3 不同施肥對玉米各個生育期土壤過氧化氫酶的影響

過氧化氫酶是土壤中參與物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的一種重要氧化還原酶，能夠促進過氧化氫對各種化合物的氧化。在一定程度上可以表征土壤生物氧化過程的強弱。由表3可見，玉米幼苗期，化肥用量相同時，隨著羊糞用量的增加，土壤過氧化氫酶的活性逐漸升高，均在Y4達到最大值，并且與其他處理有顯著性差異。羊糞用量相同時，Y0、Y2、Y3、Y4變化趨勢基本一致，均在H2達到最大值。不同處理土壤過氧化氫酶活性在Y4H1達到最大，值為0.52 mL 0.1 mol·L-1KMnO4·(g·20 min)-1，Y0H0值為0.06 mL 0.1 mol·L-1KMnO4·(g·20 min)-1，提高了7.3%，但Y4H1與Y4H2、Y4H3無顯著性差異。這可能是由于在苗期，大量氮肥的施用抑制了土壤過氧化氫酶活性，王娟[9]的研究亦表明，施氮在某種程度上抑制了過氧化氫酶的活性。隨玉米的生長，不同處理間土壤過氧化氫酶的差異明顯減少。拔節(jié)期時，除H2Y2、H3Y1、H3Y2與H0Y3、H1Y3、H1Y4間達P<0.05顯著水平外，其它處理間均未達到顯著水平。

表3 不同施肥對復墾土壤過氧化氫酶含量的影響/mL 0.1 mol·L-1 KMnO4·(g·20 min)-1

在玉米的整個生育期內(nèi)，不施化肥(H0)和施低量化肥(H1)的基礎(chǔ)上施加Y0、Y1、Y2、Y3用量的羊糞，土壤過氧化氫酶活性均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，即從苗期到拔節(jié)期，過氧化氫酶活性明顯提高，抽雄期達到最大，收獲期降低；Y4用量的羊糞則使土壤過氧化氫酶活性呈現(xiàn)降低-升高-降低的趨勢，最大值出現(xiàn)在苗期。施中量化肥(H2)和高量化肥(H3)的基礎(chǔ)上施加Y0、Y1用量的羊糞，土壤過氧化氫酶活性均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，而Y2、Y3、Y4則使土壤過氧化氫酶活性呈現(xiàn)降低-升高-降低的趨勢。分析其原因可能是隨化肥和羊糞的大量施用使苗期、拔節(jié)期土壤氮含量急劇增加抑制了過氧化氫酶活性，這與劉瑞豐等[11]研究的過氧化氫酶與土壤養(yǎng)分的關(guān)系中的試驗結(jié)果一致。羊糞用量相同條件下，不同用量的化肥差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

不同生育期土壤酶活性的測定表明，與不施肥相比，施肥添加有機物料的試驗均在不同程度上提高了復墾土壤的過氧化氫酶、土壤脲酶、土壤堿性磷酸酶活性，說明施肥有利于提高復墾土壤的酶活性，促進土壤肥力提高。

不同用量的羊糞和化肥對酶活性的影響不同：在玉米的不同生育期，土壤脲酶、磷酸酶活性隨羊糞用量的增加而升高；在玉米苗期、拔節(jié)期和抽雄期，隨化肥用量的增加，土壤脲酶、磷酸酶活性呈先升高后降低的趨勢，并在H2時達到最大值，成熟期則隨化肥用量的增加而升高。施肥對土壤過氧化氫酶活性的影響主要表現(xiàn)為苗期，表現(xiàn)為隨羊糞用量的增加而升高；隨化肥用量的增加，呈先升高后降低的趨勢，并在H2時達到最大值。

施肥亦影響了玉米生育期土壤酶活性的動態(tài)變化，土壤脲酶、過氧化氫酶總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，土壤磷酸酶則呈現(xiàn)降低-升高-降低的趨勢。

綜合考慮，不同處理以Y4H2對土壤酶活性的影響較好。

參 考 文 獻

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