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      秸稈還田與化肥減量配施對稻茬麥土壤養(yǎng)分、酶活性及產(chǎn)量影響

      2018-06-05 08:30:48吳玉紅郝興順田霄鴻陳艷龍張春輝李厚華秦宇航趙勝利漢中市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所陜西漢中73000西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院陜西楊凌7000
      西南農(nóng)業(yè)學(xué)報 2018年5期
      關(guān)鍵詞:速效化肥養(yǎng)分

      吳玉紅,郝興順*,田霄鴻,陳艷龍,張春輝,陳 浩, 李厚華, 秦宇航, 趙勝利(.漢中市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,陜西 漢中 73000;.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,陜西 楊凌 7000)

      【研究意義】化肥對農(nóng)作物增產(chǎn)做出了巨大貢獻[1],對當(dāng)季作物生長起到重要作用,但其當(dāng)季損失率較高,高量施肥增加環(huán)境風(fēng)險[2-5]。長期大量施用化肥導(dǎo)致利用率降低、肥料損失嚴重、環(huán)境污染等問題日益突出,制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[6]。作物秸稈是一種可再生有機資源,不僅數(shù)量龐大且富含碳、氮、磷、鉀及中微量元素,還田后能替代傳統(tǒng)有機肥成為土壤有機質(zhì)和中微量養(yǎng)分的重要來源,對地力提升和質(zhì)量改良有重要作用。化肥結(jié)合秸稈還田不僅可通過土壤微生物調(diào)節(jié)礦質(zhì)養(yǎng)分的固持轉(zhuǎn)化,又可增加有機質(zhì)含量,從而提高土壤肥力和作物產(chǎn)量[7-10]。事實上秸稈還田已成為我國提高土壤肥力、增加作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的主要農(nóng)藝措施之一,是改變肥料結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性技術(shù)措施之一[11-13],探索秸稈還田代替部分化肥在目前對于實現(xiàn)作物增產(chǎn)、土壤質(zhì)量提升、降低環(huán)境污染具有重要意義。隨著集約化農(nóng)業(yè)快速發(fā)展,因化肥養(yǎng)分流失、秸稈隨意堆放腐解等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)型污染引起的農(nóng)業(yè)面源污染問題日益凸顯。農(nóng)業(yè)面源污染日益引發(fā)廣泛關(guān)注[14-15]。尤其是化肥過量施用造成嚴重的農(nóng)業(yè)面源污染和地力下降等問題,直接威脅農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。農(nóng)業(yè)面源污染治理技術(shù)的研究也越來越得到政府和科技工作者的重視。【前人研究進展】楊林章[16]等提出了“4R”理論與技術(shù),即源頭減量(Reduce)、過程阻斷(Retain)、養(yǎng)分再利用(Reuse)、生態(tài)修復(fù)(Restore)。其中源頭減量是控制農(nóng)業(yè)面源的根本所在,而化肥減量化是源頭減量的核心技術(shù)[17-18],有機肥替代減量技術(shù)則是化肥減量的重要措施。隨著秸稈還田技術(shù)的研究,對秸稈中養(yǎng)分進行再利用代替部分無機氮磷鉀,成為控制種植業(yè)源頭面源污染的有效措施受到廣泛重視,該技術(shù)可節(jié)約資源,維持土壤生產(chǎn)力,減少環(huán)境污染,增加經(jīng)濟效益,從而實現(xiàn)生產(chǎn)和環(huán)境的雙贏,但減量技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)兼顧作物產(chǎn)量和生態(tài)效益,結(jié)合環(huán)境區(qū)域特征,因地制宜,因此如何因地制宜地提出化肥減量化技術(shù)對穩(wěn)定作物產(chǎn)量和減少面源污染十分關(guān)鍵。【本研究切入點】漢中盆地是國家南水北調(diào)中線工程漢江水源涵養(yǎng)地,其水體污染狀況將直接影響調(diào)水水質(zhì),而農(nóng)業(yè)面源污染是該水源區(qū)主要污染之一[19]。化肥使用量居高不下同時有機肥投入嚴重缺乏、秸稈利用率低等問題較為突出,化肥養(yǎng)分流失和農(nóng)作物秸稈污染成為該地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源。因此,研究適宜該地區(qū)秸稈還田替代化肥的適度減量技術(shù),對保障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及保障水源地水質(zhì)安全具有重要意義。【擬解決的關(guān)鍵問題】本文探討了在秸稈還田基礎(chǔ)上減少氮肥、磷肥和鉀肥施用量的可行性,開展了秸稈還田和減量施肥對稻麥輪作作物產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響研究,旨在為漢江水源地秸稈利用和適度的化肥減量技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 研究區(qū)概況

      試驗地位于陜西勉縣漢中市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗示范站(33°09′38 N″,106°54′56″E),海拔600 m。該區(qū)地處南北過渡帶,屬溫暖濕潤氣候過渡帶,年均氣溫14 ℃,年均降水量800~1000 mm,無霜期260 d,≥10 ℃積溫4480 ℃。供試土壤類型為潴育性水稻土。試驗前土壤基本理化性質(zhì)為:pH 5.19,有機質(zhì)18.78 g·kg-1,全氮1.25 g·kg-1,全磷0.95 g·kg-1,全鉀14.16 g·kg-1,速效磷35.32 mg·kg-1,速效鉀78.91 g·kg-1。

      1.2 試驗設(shè)計

      試驗以稻茬小麥季為研究對象,主要開展水稻秸稈全量還田對小麥生長影響的試驗。設(shè)置4個處理:① 水稻秸稈不還田+常規(guī)施肥(NPK);② 水稻秸稈還田+常規(guī)施肥(NPKS);③ 水稻秸稈還田+化肥減量15 %(-15 %NPKS);④ 水稻秸稈還田+化肥減量30 %(-30 %NPKS)。秸稈還田方式為秸稈粉碎旋耕還田,旋耕深度15 cm左右。

      本試驗采用大區(qū)試驗設(shè)計,以便于機械化作業(yè),處理隨機排列,每個處理重復(fù)3次,3個小區(qū)順序排列,小區(qū)面積0.12 hm2,東西長80 m、南北寬15 m,每個處理0.36 hm2。

      小麥常規(guī)施肥量用量為N180 kg·hm-2、P2O590 kg·hm-2、K2O 84.6 kg·hm-2。其中氮肥70 %做基肥,30 %做追肥,磷鉀肥均做基肥。小麥與2015年10月15日播種,2016年5月30日收獲,供試品種為‘漢麥6號’。肥料使用尿素(46 %)、洋豐復(fù)合肥(14-15-16)、氯化鉀(60 %)。

      1.3 測定項目和方法

      小麥測產(chǎn):每個小區(qū)“S”型選取5個5 m×5 m的樣方,單收脫粒后曬干稱量測產(chǎn)。

      土壤樣品采集:2016年5月小麥?zhǔn)斋@后,采集0~15、15~30 cm土壤,每個處理采集15個樣點,每5個樣點同層次混合,剔除植物殘體和其他雜物,置于陰涼通風(fēng)處攤晾風(fēng)干,粉碎,過1和0.25 mm 篩備用。

      土壤養(yǎng)分均采用常規(guī)方法測定[20],活性有機碳采用333.3 mmol KMnO4氧化分光光度計法[21]測定。土壤微生物量采用選擇性培養(yǎng)基按稀釋平板法進行微生物培養(yǎng)記數(shù)[22],細菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,放線菌采用高氏一號培養(yǎng)基,真菌采用PDA培養(yǎng)基。土壤酶活性參照關(guān)松蔭的方法。土壤脲酶活性采用靛酚比色法,以NH3-N mg·g-1(37 ℃, 24 h)表示;過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法,以0.02 mol·L-1KMnO4mg·g-1(25 ℃, 0.5 h)表示;蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法,以葡萄糖mg·g-1(37 ℃, 24 h)表示。脫氫酶采用TTC比色法(37 ℃, 24 h),結(jié)果以每小時1 g土壤中釋放的三苯基甲臜(TPF)的微克數(shù)表示。結(jié)果表示均轉(zhuǎn)化為干土重。

      1.4 數(shù)據(jù)處理

      采用 Microsoft Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進行處理和繪圖,采用DPS7.05統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進行差異顯著性檢驗(LSD法,α= 0.05)。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 秸稈還田及化肥減量對土壤容重及小麥產(chǎn)量的影響

      不同處理對不同土層土壤容重影響差異較大,表1表明,就0~5 cm而言,與秸稈不還田處理相比,秸稈還田均顯著降低了0~5 cm容重,其中NPKS降幅最大為14.6 %。5~10 cm土層,與對照NPK相比,NPKS和-15 %NPKS容重顯著降低,降幅分別為24.8 %和26.0 %,而-30 %NPKS處理無顯著影響,10~15 cm,與對照NPK相比,NPKS和-15 %NPKS容重顯著降低,降幅分別為3.2 %和5.1 %,而-30 %NPKS處理容重顯著增加。產(chǎn)量方面,秸稈還田常規(guī)施肥處理(NPKS)產(chǎn)量最高,較NPK、-15 %NPKS、-30 %NPKS增產(chǎn)率分別為10.0 %、6.4 %、38.4 %。而秸稈還田化肥減量30 %產(chǎn)量顯著下降,分別較NPK、NPKS、-15 %NPKS降低20.5 %,27.7 %,22.8 %。

      2.2 不同處理對土壤有機碳、活性有機碳及土壤養(yǎng)分的影響

      從表2可以看出,與秸稈不還田相比,秸稈還田下常規(guī)施肥及15 %減施化肥處理0~15 cm土壤TOC、LOC、ALC均有增加趨勢,分別增加11.3 %、16.0 %、4.0 %和9.7 %、12.6 %、2.6 %,而30 %減施化肥處理則呈下降的趨勢,尤其是TOC顯著降低。15~30 cm土層,與秸稈不還田相比,秸稈還田處理均提高了TOC含量,其中NPKS和15 %NPKS顯著增加,分別增加51.8 %和69.2 %。對LOC的影響則表現(xiàn)為15 %NPKS處理最高,30 %NPKS處理最低。不同處理對不同土層活性有機碳有效率差異較大,對0~15 cm影響較小,秸稈還田處理下15~30 cm土層活性有機碳有效率較秸稈不還田處理明顯降低。

      表1 不同處理對土壤容重及小麥產(chǎn)量的影響Table 1 Effect of different treatments on soil bulk density and wheat yield

      表2 不同處理對土壤有機碳和活性有機碳的影響Table 2 Effect of different treatments on soil total organic carbon and labile organic carbon

      注:LOC: 活性有機碳; TOC: 土壤總有機碳; ALC: 活性有機碳有效率,下同。

      Note: LOC: Labile organic carbon; TOC: Soil total organic carbon; ALC: Availability of active carbon. The same as below.

      表3 秸稈還田和化肥減量化對土壤養(yǎng)分含量的影響Table 3 Effect of straw return and fertilization reduce on the contents of soil nutrients

      從表3可以看出,與秸稈不還田處理相比,秸稈還田配施常規(guī)化肥增加了0~15 cm土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效磷、速效鉀含量,增幅分別為3.35 %、12.86 %、0.81 %、2.29 %、26.37 %、29.10 %。秸稈還田下化肥減量處理0~15 cm土壤全氮、全磷、全鉀均有所降低。與秸稈不還田處理相比,秸稈還田配施常規(guī)化肥增加了15~30 cm土壤全氮、全磷、速效磷、速效鉀含量,增幅分別為14.15 %、19.82 %、48.02 %、30.48 %。秸稈還田下化肥減量處理15~30 cm土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效磷、速效鉀均顯著降低。說明本試驗條件下秸稈還田減量施肥后土壤養(yǎng)分呈下降趨勢。

      從表4可以看出,與秸稈不還田相比,秸稈還田配施常規(guī)化肥土壤增加0~15、15~30 cm土壤鐵、錳、銅、鋅且對0~15 cm影響顯著。化肥減量處理對不同土層微量元素的影響差異較大。化肥減量15 %處理顯著增加0~15 cm土壤有效鐵和有效鋅含量及15~30 cm土壤有效鐵,顯著降低0~15 cm土壤有效錳和有效銅含量及15~30 cm土壤有效鐵和有效鋅?;蕼p量30 %處理顯著降低0~15、15~30 cm土壤有效鐵、錳、銅、鋅含量。

      2.3 秸稈還田和化肥減量化對土壤酶活性的影響

      從表5可以看出,不同處理對0~15 cm土壤過氧化氫酶影響差異不顯著,各秸稈還田處理過氧化氫酶略有降低。各處理對脲酶活性影響表現(xiàn)為,與秸稈不還田處理相比,秸稈還田處理均增加其活性,其中-15 %NPKS和NPKS顯著增加,-30 %NPKS增加不顯著,三者增幅分別為32.7 %、29.0 %、7.4 %。與秸稈不還田處理相比,秸稈還田處理均降低了土壤脫氫酶的活性,隨著化肥施用量減少其活性降低越明顯,NPKS、-15 %NPKS、-30 %NPKS降幅分別為11.8 %、12.4 %、19.1 %。不同處理對土壤蔗糖酶活性影響差異顯著,NPKS處理較NPK顯著增加土壤蔗糖酶活性,增幅19.8 %。化肥減量處理顯著降低蔗糖酶活性,-15 %NPKS、-30 %NPKS降幅分別為32.5 %和10.7 %。

      表4 秸稈還田和化肥減量化對土壤微量元素的影響Table 4 Effect of straw return and fertilization reduce on the contents of soil trace elements (mg·kg-1)

      表5 秸稈還田和化肥減量化對0~15 cm土壤酶活性的影響Table 5 Effect of straw return and fertilization reduce on soil enzyme activities in 0-15 cm soil layer

      表6 土壤養(yǎng)分、酶活性及小麥產(chǎn)量之間的相關(guān)關(guān)系分析Table 6 Correlation relationship between soil nutrients, soil enzyme activities and wheat yield

      2.4 相關(guān)關(guān)系分析

      表6表明,小麥產(chǎn)量與土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效鉀及土壤有效鐵、錳、銅、鋅呈顯著正相關(guān)關(guān)系,其中與有效鋅、速效鉀和全鉀相關(guān)系數(shù)更高,與土壤過氧化氫酶、脲酶、脫氫酶、蔗糖酶活性無顯著相關(guān)關(guān)系。說明土壤養(yǎng)分是影響研究區(qū)小麥產(chǎn)量的主要因素。有機質(zhì)與全磷、全鉀、速效磷、速效鉀、有效錳、有效銅、有效鋅、脫氫酶、蔗糖酶顯著相關(guān)。蔗糖酶與有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、Mn、Cu、顯著相關(guān)。速效磷與土壤養(yǎng)分及酶活性均無顯著相關(guān)關(guān)系。

      3 討 論

      3.1 秸稈還田和化肥減量對作物產(chǎn)量的影響

      農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目標(biāo)是提升作物經(jīng)濟產(chǎn)量和可持續(xù)發(fā)展,因而農(nóng)藝措施應(yīng)兼顧經(jīng)濟和環(huán)境雙贏。作物產(chǎn)量是農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要評價指標(biāo)?;蕼p量化技術(shù)應(yīng)兼顧環(huán)境和經(jīng)濟效益,如何實現(xiàn)既節(jié)約生產(chǎn)成本,又保護生態(tài)環(huán)境,同時又不減產(chǎn)的多重目標(biāo),是化肥化減量技術(shù)是否可行的判據(jù)。秸稈還田與化肥配施后,秸稈中所含礦質(zhì)養(yǎng)分釋放過程較為緩慢,植物生長初期主要依賴化肥所提供的速效養(yǎng)分。唐旭等研究表明稻麥輪作體系中磷鉀及70 %氮基施,30 %氮追施方式下肥料對大麥產(chǎn)量的貢獻率為31 %,因此秸稈還田時保證一定的肥料投入才能達到預(yù)期目標(biāo)下的產(chǎn)量。秸稈還田和化肥減量對作物產(chǎn)量的影響因土壤類型、土壤基礎(chǔ)肥力、作物不同差異較大。吳得峰等研究表明,在陜西渭北雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū),春玉米在常規(guī)施N基礎(chǔ)上減量25 %能維持作物產(chǎn)量[25]。田雁飛以安徽雙季稻為研究對象,表明秸稈還田條件下減氮10 %、減磷10 %、減鉀14 %對水稻產(chǎn)量不會產(chǎn)生明顯的負面影響[26]。黃容等以西南丘陵山區(qū)紫色土稻-菜輪作為研究對象,結(jié)果表明秸稈全量覆蓋與化肥20 %~30 %減量配合使用,能提高水稻產(chǎn)量[27]。許菊仙等研究表明,與習(xí)慣施氮相比,尿素減量10.8 %或緩釋氮肥減量24.3 %不會顯著降低稻麥輪作體系小麥產(chǎn)量中[28]。

      本研究發(fā)現(xiàn),水稻秸稈還田與常規(guī)化肥配施可顯著提高小麥產(chǎn)量,較不還田常規(guī)施肥處理增產(chǎn)10 %,秸稈還田與化肥15 %減量配施可保證小麥產(chǎn)量,較不還田處理增產(chǎn)3 %,而化肥減量30 %小麥產(chǎn)量顯著降低。可能是因為秸稈還田后,由于微生物腐解作用需要部分化肥氮,化肥大幅度減量后秸稈與作物“爭氮”現(xiàn)象更突出,從而影響了小麥生長。田亨達等研究表明稻麥輪作體系下,有機無機配施處理的小麥產(chǎn)量低于單施化肥處理,其可能原因是有機無機復(fù)混肥剛施入土壤中,有機養(yǎng)分礦化不完全,不能及時滿足小麥當(dāng)季對養(yǎng)分的需求。秸稈還田能歸還一定養(yǎng)分,但秸稈腐解進程與小麥對養(yǎng)分的需求具有時空差異性,若化肥減量幅度過大必將影響小麥最終產(chǎn)量。此外化肥減量的幅度取決土壤基礎(chǔ)肥力。李繼福等研究表明秸稈還田鉀素可以不同程度地減少高鉀和中鉀土壤的鉀肥投入量,同時低鉀土壤則需要施用更多的鉀肥來滿足作物生長需求、維持地力。因此,秸稈還田養(yǎng)分歸還替代化肥投入量的比例與土壤基礎(chǔ)肥力密切相關(guān),一般認為,低土壤肥力下化肥減量空間較小,高土壤肥力下化肥減量空間較大?;蕼p量時期也是關(guān)鍵影響因素。薛利紅等研究表明在同等施氮量下,水稻適宜基蘗肥比例隨肥力水平的增加而下降,低肥力下60 %最佳,中肥力下50 %為宜,高肥力下可降低至40 %[17]。本研究中磷鉀肥一次基施,氮肥基追肥比為7∶3,化肥減量處理同等比例減施,即磷鉀肥基肥一次減量,氮肥則基肥和追肥均減量,秸稈還田下化肥減量30 %顯著降低了小麥產(chǎn)量,可能是因為基肥一次減量較多而秸稈還田養(yǎng)分釋放在還田初期釋放量較少從而影響了作物前期的生長。水稻秸稈腐解率及氮、磷、鉀等養(yǎng)分的釋放率與碳氮比密切相關(guān),適當(dāng)增加施氮量、降低碳氮比,能促進秸稈分解,并較多地釋放養(yǎng)分供給小麥的生長?;蕼p量幅度過大碳氮比較高不利于秸稈的礦化分解且易出現(xiàn)微生物與小麥爭氮現(xiàn)象,同時水稻秸稈在小麥生長期內(nèi)磷鉀的釋放呈倒“N”型,氮素的釋放呈“V”型[10],不利于小麥生長。此外秸稈還田條件下氮磷鉀應(yīng)同時減少幾種肥料、數(shù)量各為多少、在一年兩季中應(yīng)減施哪一次化肥,均需在定位試驗持續(xù)進行中來回答。

      3.2 秸稈還田和化肥減量對有機碳及土壤養(yǎng)分的影響

      大量研究均表明,秸稈還田配施常量化肥條件下土壤有機碳及活性有機碳含量均會顯著增加,土壤固碳能力明顯增強[31-33]。本研究也得到相同結(jié)果,秸稈還田配施常量化肥及配施減量15 %化肥提高了土壤有機碳及活性有機碳含量,而秸稈還田配施減量30 %化肥土壤有機碳呈下降趨勢。秸稈還田能提高土壤養(yǎng)分含量[34-36]。秸稈還田代替部分化肥對土壤養(yǎng)分的影響因種植制度、秸稈還田方式、土壤基本肥力、替代比例不同差異較大。楊濱娟等研究表明,雙季稻區(qū)秸稈還田量為3000 kg·hm-2并配施不同比例化肥時對土壤養(yǎng)分含量的影響表現(xiàn)為,秸稈還田配施低量NPK則土壤全氮、速效鉀增加顯著;秸稈還田配施高量NP顯著增加土壤全磷、速效磷含量;秸稈還田配施高量NPK時土壤全鉀含量顯著增加[37]。張靜等研究了麥玉輪作體系下不同玉米秸稈還田量對土壤肥力的影響,結(jié)果表明玉米秸稈還田量9000 kg·hm-2并配施135 kg·hm-2氮肥,土壤固持碳氮能力增強,促進土壤養(yǎng)分有效性和利用性[38]。馬超等研究表明秸稈促腐還田較常規(guī)秸稈還田更利于提高沿淮砂姜黑土土壤養(yǎng)分含量即使減施磷、鉀肥20 %其增產(chǎn)和培土效果也不會明顯下降。秸稈含有豐富的碳、氮、磷、鉀以及中微量元素。秸稈還田通過配施NPK及腐稈劑調(diào)節(jié)碳氮比增加微生物能促進秸稈分解有利于秸稈中養(yǎng)分的釋放達到培肥土壤的作用,尤其是配施高量氮肥培肥效果更佳[39]。本研究中秸稈還田配施常規(guī)化肥秸稈還田處理對0~15 cm土壤速效磷影響較小而對速效鉀影響顯著。秸稈還田與常規(guī)化肥配施不同程度地提高了土壤養(yǎng)分,秸稈還田與化肥減量配施土壤養(yǎng)分呈下降趨勢,化肥減量30 %后土壤養(yǎng)分明顯下降。對微量元素的影響則表現(xiàn)為,與秸稈不還田處理相比,秸稈還田配施常規(guī)化肥及配合減施15 %化肥處理均不同程度的增加了土壤微量元素,秸稈桿還田下化肥減量30 %處理0~15、15~30 cm土壤有效鐵、錳、銅、鋅含量顯著降低。相關(guān)分析表明,微量元含量與土壤養(yǎng)分顯著相關(guān),說明肥料投入對本研究中土壤肥力的影響較大??赡苁且驗橥寥鲤B(yǎng)分由農(nóng)田的基礎(chǔ)肥力和肥料投入共同決定,而本供試土壤基礎(chǔ)肥力較低,速效肥力受化肥投入量的影響更大。

      3.3 秸稈還田和化肥減量對土壤酶活性的影響

      土壤酶廣泛參與土壤C、N、P等養(yǎng)分循環(huán),是土壤有機物降解轉(zhuǎn)化的驅(qū)動力。土壤酶活性表征土壤的生物活性,是判斷土壤持久性肥力的重要依據(jù)。通常受氣候條件、土壤環(huán)境、種植制度、農(nóng)藝措施(施肥、秸稈還田)等影響較大。黃容等研究表明,在秸稈還田條件下減量施肥對土壤過氧化氫酶活性的提升有著顯著促進作用,而對脲酶的提升效果不顯著[27]。呂艷杰等研究表明,秸稈還田增施氮肥大幅度降低土壤過氧化氫酶活性,土壤脲酶活性小幅提高。楊濱娟等以江西雙季稻區(qū)為研究對象,結(jié)果表明秸稈還田配施化肥過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶活性均高于單施秸稈處理,但處理間顯著不差異。秸稈還田對不同酶活性的影響受土壤質(zhì)地、種植制度以及氣候條件影響較大??赡苁且驗榻斩挼V化分解后,養(yǎng)分釋放,土壤結(jié)構(gòu),土壤微生物環(huán)境變化存在差異性[18]。本研究中秸稈還田處理過氧化氫酶活性下降但差異不顯著,對脲酶有明顯的提升作用,其中-15 %NPKS提升最明顯。本研究中秸稈還田處理均降低了土壤脫氫酶的活性,隨著化肥施用量減少其活性降低越明顯,可能是因為秸稈還田后改變了土壤通透性,土壤溶解氧增加,脫氫酶活性降低。NPKS處理較NPK顯著增加土壤蔗糖酶活性,化肥減量處理蔗糖酶活性顯著降低,且相關(guān)分析顯示蔗糖酶與土壤養(yǎng)分含量顯著正相關(guān),說明土壤肥力對蔗糖酶活性影響較大??傮w上,本研究中秸稈還田與化肥減量配施對脲酶有一定促進作用而降低了過氧化氫酶、蔗糖酶、脫氫酶的活性。脲酶活性增加的原因可能與秸稈還田影響土壤氮素轉(zhuǎn)化和供氮能力有關(guān)。其他酶活性降低可能是因為秸稈還田與化肥減量配施C/N未達到適宜的范圍,秸稈腐解緩慢,不利于土壤微生物生長。此外可能是因為氣候、土壤、種植制度不同及研究年限較短,對土壤酶活性的促進作用不明顯,因此,壤酶活性對秸稈還田條件下化肥減量技術(shù)長期效應(yīng)的響應(yīng)需進一步研究。

      4 結(jié) 論

      秸稈還田配施適量化肥可降低表層土壤容重,提高土壤有機碳及活性有機碳含量,增加土壤養(yǎng)分及微量元素含量,本試驗條件下以秸稈還田配施常量化肥效果最佳,配施減量15 %化肥次之,且二者均能提高小麥產(chǎn)量。因此,在漢中盆地稻麥水旱輪作體系下,麥季水稻秸稈全量還田配施氮磷鉀減量15 %是提高小麥產(chǎn)量同時兼顧農(nóng)學(xué)、經(jīng)濟、環(huán)境效益的一種有效措施。

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