生活污水尾水回用對稻田土壤微生物量碳氮和土壤酶活性的影響

馬如龍，段婧婧，于建光，薛利紅，索全義，楊林章

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古自治區(qū)土壤質(zhì)量與養(yǎng)分資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)生態(tài)安全與綠色發(fā)展自治區(qū)高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，呼和浩特 010018；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江下游平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210014）

水資源短缺已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)重的問題[1]，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，目前未經(jīng)處理的生活污水任意排放對環(huán)境的影響越來越受到關(guān)注[2]，利用處理過的生活污水灌溉農(nóng)田不僅可以達(dá)到污水處理的目的，還可滿足作物對水分與養(yǎng)分的需求[3]。

土壤是作物生存的基礎(chǔ)，土壤質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到人類的生存。土壤養(yǎng)分是由土壤提供的植物生長所必需的營養(yǎng)元素。在自然土壤中，土壤養(yǎng)分主要來源于土壤礦物質(zhì)和土壤有機(jī)質(zhì)，其次是大氣降水、地表徑流和地下水；在耕作土壤中，還來源于施肥和灌溉。土壤養(yǎng)分和理化性質(zhì)能夠表征土壤的健康狀況[4]，而土壤質(zhì)量的改善和保護(hù)對稻田可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

本研究主要對農(nóng)村生活污水尾水不同回用方式下稻田土壤微生物量碳氮和土壤酶活性等的變化進(jìn)行了研究，試圖揭示農(nóng)村生活污水尾水灌溉稻田土壤的理化性質(zhì)以及土壤微生物量碳氮和土壤酶活性的初步變化規(guī)律，為生活污水尾水稻田回用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究區(qū)位于江蘇省南京市高淳區(qū)東壩鎮(zhèn)新中村（118°52′55.34″E，31°16′27.92″N），試驗(yàn)場地為農(nóng)村生活污水尾水回用示范基地，從2017 年開始運(yùn)行。該區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，降水主要集中于6—10 月，降水量年際變化大。該地區(qū)土體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，持水性和植被狀況良好。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要以水稻種植為主。本試驗(yàn)選取兩種灌溉水源，分別為經(jīng)東壩鎮(zhèn)生活污水處理廠處理的農(nóng)村生活污水尾水和池塘水，本試驗(yàn)供試水稻品種為武運(yùn)粳31，試驗(yàn)區(qū)土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。

表1 供試土壤的基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties of the tested soils

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用大田試驗(yàn)，處理組設(shè)置如下：池塘水灌溉不施肥（CN0）和池塘水灌溉常規(guī)施肥（CN）為對照；池塘水灌溉、有機(jī)肥（基肥）+化肥（蘗肥和穗肥）（CON）；尾水灌溉僅施蘗肥（STN）；尾水灌溉常規(guī)施肥（SN）；尾水灌溉減量施肥（SRN）。每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，各小區(qū)間用20 cm 寬、10 cm 高的田埂隔開，以防止尾水灌溉期間出現(xiàn)灌溉水徑流流失的情況。小區(qū)面積約為7 m×8 m，水稻移栽密度約22 cm×22 cm。各小區(qū)獨(dú)立灌排，施肥1 周內(nèi)不排水，大雨前3 d 不灌溉污水。每次灌水田面水水層保持在3～5 cm。常規(guī)施肥組施氮量（TN）為210 kg·hm-2，施磷量（P2O5）為70 kg·hm-2，施鉀量（K2O）為70 kg·hm-2。試驗(yàn)所用氮肥為尿素，基肥、蘗肥、穗肥比例為3∶3∶4；磷肥為過磷酸鈣（12%），鉀肥為氯化鉀（60%），磷、鉀肥僅基肥施加，均表施。2019—2021 年供試生活污水尾水理化性質(zhì)見表2。

表2 供試生活污水尾水及池塘水水質(zhì)Table 2 Quality of the tested domestic sewage tail water and pond water

為了探究生活污水尾水回用對稻田土壤微生物量碳氮和土壤酶活性的影響，2019 年和2021 年在水稻穗肥期和收獲期分別采集土壤樣品進(jìn)行了分析。兩年的種植管理制度如下：2019 年試驗(yàn)于6 月10 日開始翻耕，6 月12 日CN、CON、SN、SRN 施基肥，13 日移栽水稻，6 月26 日施加分蘗肥，在7 月底進(jìn)行烤田，烤田結(jié)束后8 月5 日施加穗肥，于10 月14 日收獲水稻；2021 年試驗(yàn)于6 月6 日開始翻田，6 月8 日CN、CON、SN、SRN 施基肥，6月9日移栽水稻，6月18日施加分蘗肥，在7 月底進(jìn)行烤田，烤田結(jié)束后8 月5 日施加穗肥，于10月13日收獲水稻。

2019 年和2021 年STN、SN 和SRN 處理分別灌溉尾水5 次和6 次，每次灌水量為500 m3·hm-2，尾水總灌溉量分別為2 500 m3·hm-2和3 000 m3·hm-2。灌水量和氮投入量如表3 所示。尾水灌溉處理兩年帶入的氮素分別為24.69 kg·hm-2和27.33 kg·hm-2，占氮投入總量的比例分別為10.52%～28.15% 和11.52%～30.26%。

1.3 測定方法

2019 年和2021 年于穗肥期和收獲期采集0～20 cm 土壤樣品，采用蛇形取樣法用土鉆在每個(gè)小區(qū)土壤表層進(jìn)行取樣，混勻后裝于自封袋后密封，標(biāo)上日期及編號，帶回實(shí)驗(yàn)室處理，按各具體試驗(yàn)不同將土壤樣品分為兩部分，一部分新鮮土壤在0～4 ℃冰箱保存，用于測定土壤微生物量碳氮和酶活性等；另一部分新鮮土壤進(jìn)行風(fēng)干處理，過20 目和100 目篩，用于測定pH、EC等。

土壤微生物量碳和微生物量氮測定采用氯仿熏蒸-硫酸鉀浸提法；脲酶活性測定用靛酚藍(lán)比色法；磷酸酶活性測定采用磷酸苯二鈉比色法；過氧化氫酶活性采用0.1 mol·L-1高錳酸鉀滴定法測定，以1 h內(nèi)每克土壤分解的過氧化氫的毫克數(shù)表示過氧化氫酶活性。硝酸還原酶活性測定采用磺胺比色法。蔗糖酶活性以24 h 后每克土樣所產(chǎn)生葡萄糖的質(zhì)量來表示。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 25軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用方差分析（ANOVA）來評估Duncan多重極差檢驗(yàn)在P＜0.05的概率水平上的顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 尾水回用對土壤理化性質(zhì)和土壤養(yǎng)分的影響

各處理組收獲期土壤養(yǎng)分性質(zhì)如表4 所示。2019 年CN0 處理土壤pH 最高為5.22，池塘水施氮肥處理pH 最低為4.96，CN0 處理顯著高于其他處理組。2021 年STN 處理pH 最高為5.85，SRN 處理最低為5.50。2021 年pH 所有處理組均顯著高于2019 年（P＜0.05）。土壤EC 在2019 年和2021 年尾水SN 均最高，分別為284.07、361.63 μS·cm-1，較CN 分別增加了29.99%、58.34%。兩年間土壤EC 值變化較大，相比2019年2021年池塘水灌溉處理土壤EC 顯著降低，尾水灌溉處理顯著增加（P＜0.05）。2019年CON 處理土壤銨態(tài)氮含量最高，為0.37 g·kg-1，顯著高于STN 和SRN處理，其余各處理無顯著性差異。2021年各處理氨態(tài)氮均顯著上升（P＜0.05），STN銨態(tài)氮含量最高，為0.73 g·kg-1。2019 年SRN 處理土壤硝態(tài)氮含量最低，為0.17 g·kg-1，CON處理最高，為0.32 g·kg-1，當(dāng)年各處理間無顯著性差異。2021 年各處理硝態(tài)氮含量均顯著下降（P＜0.05），CN 處理硝態(tài)氮含量最高，為0.11 g·kg-1，顯著高于CN0、CON、STN、SRN處理。

表4 2019年和2021年收獲期各處理土壤養(yǎng)分性質(zhì)Table 4 Nutrient properties of soils under different treatments in harvest period in 2019 and 2021

土壤有機(jī)質(zhì)是評價(jià)土壤肥力的一項(xiàng)重要指標(biāo)，與多種土壤養(yǎng)分相關(guān)，同時(shí)對土壤持水供水能力、孔隙度等物理性質(zhì)有重要的影響。2019 年和2021 年SRN處理最高，分別為31.82、36.17 g·kg-1。兩年中尾水灌溉處理組土壤有機(jī)質(zhì)含量均高于池塘水灌溉處理，2021 年達(dá)到顯著性差異（P＜0.05）；除CN0 外，2021 年各處理土壤有機(jī)質(zhì)均顯著高于2019 年，池塘水灌溉增加了9.49%～13.37%，尾水灌溉增加了13.67%～19.27%。2019 年和2021 年土壤TN 分別是SRN 處理和CON 處理最高，為1.77 g·kg-1和1.16 g·kg-1，CN0 和STN 處理最低，分別為1.48 g·kg-1和1.01 g·kg-1。2019 年和2021 年土壤TP 濃度在CON 和SRN處理最高，分別為6.24 mg·kg-1和4.80 mg·kg-1，顯著高于CN0；STN 處理最低，分別為4.91 mg·kg-1和3.64 mg·kg-1。2021 年各處理土壤TN、TP 均顯著下降（P＜0.05）。

2.2 尾水回用對土壤微生物量碳氮的影響

土壤微生物量是土壤中的活性養(yǎng)分庫，可以直接參與土壤碳氮磷硫等元素的形態(tài)轉(zhuǎn)化與循環(huán)過程。農(nóng)村生活尾水灌溉農(nóng)田后，土壤微生物量碳在不同生育時(shí)期尾水灌溉均高于池塘水灌溉處理。2019 年和2021 年土壤微生物量碳在抽穗期和收獲期變化趨勢基本一致，但2021 年各處理均顯著下降（P＜0.05）。2019 年和2021 年抽穗期STN 和SRN 處理最高，分別為359.67 mg·kg-1和339.35 mg·kg-1，收獲期土壤微生物量碳各處理均略低于抽穗期，抽穗期尾水處理組顯著高于池塘水灌溉處理。2019 年收獲期STN、SN、SRN 處理與CON 處理無明顯差異，但顯著高于CN0、CN 處理；2021 年收獲期STN、SN、SRN 處理顯著高于CN0處理，但與其他處理無顯著性差異（圖1）。

圖1 不同生育期各處理對土壤微生物量碳含量的影響Figure 1 Effects of different treatments on the soil microbial biomass carbon content at different growth stages

2019 年和2021 年，收獲期各處理的土壤微生物量氮總體上低于抽穗期。2019 年抽穗期，STN、SN 處理顯著高于CN、CON 處理，收獲后，SRN 處理的土壤微生物量氮含量最高為57.89 mg·kg-1，顯著高于CN0、CN 處理，STN、SN、SRN 處理較CN 處理土壤微生物量氮分別增加了7.1%、10.46%、16.04%，尾水灌溉處理組土壤微生物量氮高于池塘水灌溉處理。2021 年抽穗期，SN 處理含量最高為55.41 mg·kg-1，尾水灌溉處理STN、SN、SRN 處理顯著高于池塘水灌溉處理組。收獲期，SRN處理土壤微生物量氮含量最高為39.26 mg·kg-1，尾水灌溉STN、SN、SRN 處理較CN處理分別增加了15.9%、36.8%、46.88%（圖2）。與2019 年相比較，2021 年抽穗期或收獲期土壤微生物量氮均有不同程度的下降（P＜0.01或P＜0.05）。

圖2 不同生育期各處理對土壤微生物量氮含量的影響Figure 2 Effects of different treatments on the soil microbial biomass nitrogen content at different growth stages

2.3 尾水回用對土壤酶活性的影響

脲酶是土壤中主要的水解酶之一，對尿素在土壤中的水解及作物對尿素氮的利用有重大影響，在稻田淹水時(shí)期也會(huì)直接影響到土-水界面氮素的水解和轉(zhuǎn)化，屬于絕對專一性酶類。在2019 年，抽穗期SN處理脲酶含量最高，為0.99 mg·g-1·d-1。收獲期SRN處理脲酶活性最高，為0.94 mg·g-1·d-1，STN、SRN處理脲酶活性顯著高于其他處理組，STN、SN、SRN 處理較CN 處理分別增加了46.03%、34.92%、51.61%。2021年抽穗期STN、SN 處理脲酶活性最高，分別為0.95 mg·g-1·d-1和0.96 mg·g-1·d-1，顯著高于CN0 處理。收獲期SRN 處理脲酶活性最高，為1.05 mg·g-1·d-1，STN、SN、SRN 處理較CN 處理分別增加了2.01%、0.98%、2.94%，顯著高于CN0、CN 和CON 處理（圖3）。兩年相比較，除了抽穗期尾水灌溉處理外，其余處理在生育期年際間均呈顯著差異，且2021 年收獲期各處理土壤脲酶活性均極顯著高于2019年（P＜0.01）。

圖3 不同生育期各處理對土壤脲酶活性的影響Figure 3 Effects of different treatments on soil urease activity at different growth stages

土壤磷酸酶是一類可以催化土壤有機(jī)磷礦化的酶，其活性的高低可以直接影響土壤有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化以及生物有效性，是評價(jià)土壤磷素生物轉(zhuǎn)化方向與強(qiáng)度的指標(biāo)。2019 年，抽穗期尾水灌溉各處理間土壤磷酸酶活性無顯著性差異（P＞0.05），但普遍低于池塘水灌溉處理組；收獲后，CN0 處理土壤磷酸酶活性最高，為1.42 mg·g-1·d-1，尾水灌溉處理組間無顯著性差異。2021年，各處理組土壤磷酸酶和2019年類似，收獲后，池塘水灌溉處理組中，CN0 處理顯著高于CN、CON 處理，尾水灌溉處理組間無顯著性差異（圖4）。各處理組土壤磷酸酶活性年際變化不明顯，僅收獲期CON、SN 處理極顯著或顯著上升（P＜0.01，P＜0.05）。

圖4 不同生育期各處理對土壤磷酸酶活性的影響Figure 4 Effects of different treatments on soil phosphatase activity in different growth stages

硝酸還原酶是土壤中非增殖的反硝化細(xì)菌的一部分，反硝化細(xì)菌和硝酸還原酶、亞硝酸還原酶能將還原成NH3、N2O、NO 等氣態(tài)氮揮發(fā)損失，測定硝酸還原酶的活性可以了解土壤中氮素轉(zhuǎn)化中脫氮作用的強(qiáng)度以及氮素的損失狀況。2019 年，抽穗期CON、SN、SRN處理顯著低于其他處理組，CN0處理硝酸還原酶活性最高，為0.69 μg·g-1·0.5 h-1。收獲期變化趨勢和抽穗期一致，土壤硝酸還原酶活性STN、SN、SRN 處理相比對照CN0 處理分別顯著降低了7.69%、38.46%、46.15%（P＜0.05）。2021年，抽穗期CON、SN、SRN 處理顯著低于其他處理組，CN0處理硝酸還原酶活性最高為0.7 μg·g-1·0.5 h-1，STN、SN、SRN處理相比CN0處理分別顯著降低了11.43%、21.42%、22.85%（P＜0.05）；收獲期SN 處理硝酸還原酶活性最高，為0.734 μg·g-1·0.5 h-1，與其他處理相比無顯著性差異（圖5）。兩年相比較，除抽穗期CN0處理土壤硝酸還原酶無年際間差異外，其他處理在水稻生育期存在年際間極顯著性差異（P＜0.01）。

圖5 不同生育期各處理對土壤硝酸還原酶活性的影響Figure 5 Effects of different treatments on soil nitrate reductase activity in different growth stages

過氧化氫酶是一種非常重要的生物酶，在土壤中分布廣泛，能夠促進(jìn)過氧化氫對各種化合物的氧化作用，其活性與土壤呼吸強(qiáng)度和微生物活動(dòng)相關(guān)。2019年抽穗期，CN 與STN 處理過氧化氫酶活性顯著高于CN0、CON 和SN 處理，CN 處理過氧化氫酶活性最高，為1.40 mL·g-1·h-1；收獲期STN 處理過氧化氫酶活性為1.59 mL·g-1·h-1，顯著高于其他處理，尾水灌溉下，增施氮肥越高過氧化氫酶活性越低。2021 年抽穗期各處理過氧化氫酶活性無顯著性差異，收獲期CN0、SN 處理最高，分別為2.05、2.08 mL·g-1·h-1，顯著高于STN、SRN處理（圖6）。兩年相比較，各處理土壤過氧化氫酶活性存在年際間極顯著或顯著性差異（P＜0.01，P＜0.05）。

圖6 不同生育期各處理對土壤過氧化氫酶活性的影響Figure 6 Effects of different treatments on soil catalase activity in different growth stages

土壤蔗糖酶又叫轉(zhuǎn)化酶，是土壤中一種重要的酶類。與土壤中有機(jī)質(zhì)、氮、磷含量，微生物數(shù)量及土壤呼吸強(qiáng)度有關(guān)，其酶促作用產(chǎn)物直接關(guān)系到作物生長。2019 年，抽穗期CN0、CON、STN 處理蔗糖酶活性顯著高于其他處理組，收獲期CN 處理的蔗糖酶活性最低，為30.81 mg·g-1·d-1，兩個(gè)時(shí)期尾水灌溉模式下STN 處理蔗糖酶活性均顯著增高。2021 年，抽穗期CN0、STN 處理蔗糖酶活性顯著高于CN、SN、SRN 處理；收獲期各處理之間無顯著性差異（圖7）。土壤蔗糖酶CON 和STN 處理在收獲期年際間無顯著性差異（P＞0.05），其他處理在抽穗期和收獲期均有顯著性差異（P＜0.01）。

圖7 不同生育期各處理對土壤蔗糖酶活性的影響Figure 7 Effects of different treatments on soil sucrase activity in different growth stages

3 討論

一般認(rèn)為農(nóng)村生活污水尾水灌溉不會(huì)引起土壤pH值的增加[5]，而長期尾水灌溉可能會(huì)引起土壤鹽分含量的升高[6]。本研究所用的尾水水質(zhì)為經(jīng)生活污水處理廠處理達(dá)標(biāo)排放的尾水，和池塘水相比，COD、TN 含量較高。試驗(yàn)區(qū)土壤pH 基礎(chǔ)值較低，為5.98，偏酸性土壤。經(jīng)過3～5 a尾水灌溉后，pH 值雖然下降了0.06～1，但與常規(guī)施肥相比沒有明顯變化，說明農(nóng)村生活污水尾水灌溉對土壤pH 變化影響較小，這與GAYDON 等[7]的研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)尾水施肥（SN）處理EC 值達(dá)到了284.07～361.63 μS·cm-1，顯著高于常規(guī)施肥處理，這與韓洋等[8]的研究結(jié)果一致。從年際來看，2021 年尾水灌溉和池塘水灌溉pH 值均高于2019 年，隨著灌溉時(shí)間的增加，土壤pH 值略微提高，由于土壤本身具有較好的緩沖作用，使兩種水源灌溉對土壤pH值的影響有限。

達(dá)標(biāo)排放的生活污水尾水中仍含有一定養(yǎng)分物質(zhì)（TN≤15 mg·L-1，TP≤1 mg·L-1，GB 18918—2002 一級A 標(biāo)準(zhǔn)），將其回用于農(nóng)田可能有助于土壤肥力的提高。本研究表明，尾水灌溉下土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，這可能是由于尾水中碳、氮和磷等營養(yǎng)元素含量高于池塘水，其在土壤中逐漸積累所致，隨著灌溉次數(shù)的增加，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量升高。韓洋等[9]的研究發(fā)現(xiàn)尾水灌溉可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量，這源于農(nóng)村生活污水尾水中有機(jī)質(zhì)的補(bǔ)給。通過年際間分析來看，池塘水灌溉下土壤有機(jī)質(zhì)含量有一定升高，但尾水灌溉下有機(jī)質(zhì)含量增幅較大，根據(jù)灌水水質(zhì)分析結(jié)果看出，池塘水與農(nóng)村生活污水尾水水質(zhì)中均含有一定量的COD 且尾水COD 含量高于池塘水。研究表明，尾水中較高的溶解性有機(jī)物主要為色氨酸類芳香族蛋白質(zhì)、溶解性微生物代謝產(chǎn)物、可見類富里酸、紫外類富里酸4 類物質(zhì)[10]。但也有研究表明尾水灌溉對土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量無顯著影響[11]，這可能是由于試驗(yàn)所用水質(zhì)存在差異，且灌溉條件和作物類型都可能對試驗(yàn)結(jié)果造成影響。尾水灌溉對水稻土壤全磷含量的效果不明顯，李中陽等[12]用再生水和自來水灌溉植物，得出土壤中的全磷含量無明顯變化，與本研究結(jié)果類似。有學(xué)者認(rèn)為，生活源再生水灌溉對土壤肥力的影響并不確定，可能受土壤質(zhì)地、灌溉方式等因素的調(diào)控[13]。在今后的研究中，要考慮引起土壤肥力變化的多種變量因素，更加系統(tǒng)地進(jìn)行田間試驗(yàn)研究。

土壤微生物量是土壤養(yǎng)分中最為活躍的部分，也是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化及循環(huán)的驅(qū)動(dòng)因素[14]，土壤生物指標(biāo)能夠敏感地反映土壤質(zhì)量和健康變化，土壤微生物量碳氮在土壤物質(zhì)循環(huán)、能量轉(zhuǎn)化和污染物降解等方面起著重要作用。本研究表明，在不同生育期尾水灌溉處理土壤微生物量碳、氮含量均高于常規(guī)施肥CN 處理和有機(jī)無機(jī)配施CON 處理，說明尾水灌溉可在一定程度上提高土壤微生物量碳、氮。何藝等[15]通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)再生水澆灌可以提高土壤微生物量碳，與本研究結(jié)果一致，本試驗(yàn)采用的尾水中含有一定的碳、氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)，為微生物提供碳源，刺激其生長，從而促進(jìn)了微生物量碳、氮的增加。本研究還發(fā)現(xiàn)，2021 年各處理土壤微生物量碳、氮含量均有一定程度下降，可能是由于田間耕作和施肥等管理措施的影響，因此，在后續(xù)的研究中應(yīng)注意田間耕作和施肥方式的合理應(yīng)用。

土壤微生物幾乎參與土壤中一切生物和生化反應(yīng)，在土壤的形成、肥力演變以及降解凈化有毒物質(zhì)等方面起著重要作用，是維持土壤質(zhì)量的重要組成部分[16]。土壤脲酶是一類可以水解尿素，產(chǎn)生氨和碳酸的酶，其活性反映了土壤氮素的轉(zhuǎn)化和供應(yīng)強(qiáng)度狀況[17]。尾水灌溉土壤脲酶活性在抽穗期和收獲期高于常規(guī)施肥對照，農(nóng)村生活污水尾水灌溉可以促使其活性增強(qiáng)，這可能是由于尾水灌溉后增加了土壤中微生物碳素的供應(yīng)，有助于增強(qiáng)能分泌脲酶的土壤微生物的活性，進(jìn)而提高脲酶活性[18-19]?？傊钗鬯菜喔葘ν寥离迕富钚杂幸欢ǔ潭壬系脑黾?，但其影響因素錯(cuò)綜復(fù)雜，確切的原因有待進(jìn)一步研究。

過氧化氫酶作為生物體內(nèi)重要物質(zhì)，主要作用就是參與活性氧代謝過程[20]。通過研究發(fā)現(xiàn)，池塘水灌溉處理組與尾水灌溉處理組在抽穗期和收獲期差異不顯著，說明尾水灌溉對土壤中過氧化氫酶活性的影響較小。劉雅文等[21]通過研究發(fā)現(xiàn)尾水灌溉過程磷酸酶含量無顯著性變化，與本研究結(jié)果一致，而周媛等[22]通過大田實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)再生水灌溉施肥處理對土壤過氧化氫酶的活性有促進(jìn)作用。此前有研究表明，用處理過的生活尾水灌溉可以提高土壤磷酸酶的活性[23]，而Adrover 等[24]發(fā)現(xiàn)生活尾水灌溉對磷酸酶活性并無差異，這可能是由于供試土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)含量不同所導(dǎo)致，黑土壤黏土含量和有機(jī)碳含量較高，有利于微生物生物量和磷酸酶含量的增加[25]。蔗糖酶能夠水解蔗糖變成相應(yīng)單糖以供作物吸收利用，是評價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)[26]，本試驗(yàn)結(jié)果表明，池塘水不施肥處理組硝酸還原酶和蔗糖酶活性相對較高，可能由于不施肥處理氮素供應(yīng)不足影響作物根系生長，進(jìn)而影響土壤硝酸還原酶活性，施加一定量氮肥的處理組，酶活性相對較低[27]。生活污水尾水和池塘水灌溉各處理土壤酶活性在水稻生育期內(nèi)存在年際間差異，可能與田間耕作管理措施有關(guān)。

施用氮肥能促進(jìn)土壤碳氮比的平衡，提高土壤的理化性質(zhì)，促進(jìn)植物和土壤微生物的生長；同時(shí)，不同時(shí)期施用氮肥能彌補(bǔ)氮素的損耗，有利于微生物的生長，使土壤的酶活性和肥力得到提高。目前已有研究表明，氮素是微生物量氮的主要作用因子，適當(dāng)?shù)牡士梢燥@著地增加微生物量碳和氮含量，但過多的氮?jiǎng)t會(huì)使微生物量氮含量下降[28]。另一些研究則指出，氮素含量與微生物量氮含量有著緊密的聯(lián)系，在一定程度上可以促進(jìn)微生物氮的保持，進(jìn)而增加微生物量氮的含量[29]。試驗(yàn)中尾水減氮施肥處理兩年通過尾水灌溉帶入的氮含量分別為24.69 kg·hm-2和27.23 kg·hm-2，且總氮量相對常規(guī)施肥處理（221.46 kg·hm-2）分別減少28.77 kg·hm-2和26.13 kg·hm-2，但微生物量碳氮含量卻高于常規(guī)施肥處理，表明用尾水灌溉帶入的氮素能提高稻田土壤微生物量氮，有助于土壤生物肥力的提高。池塘水灌溉雖然也帶入了一定氮素（11.46 kg·hm-2），但沒有引起微生物量碳、氮的上升。Francisco 等[30]通過研究發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分與大多數(shù)土壤酶的活性之間存在緊密的關(guān)系，表明有機(jī)質(zhì)增加促進(jìn)了微生物的活動(dòng)，某些酶的活性（如脲酶）隨之增加。因此營養(yǎng)豐富的土壤有利于土壤微生物的繁殖，尾水中含有大量的氮、磷等營養(yǎng)元素，回灌稻田有助于提高土壤的養(yǎng)分。

將土壤酶活性與土壤微生物量碳、氮、有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷進(jìn)行相關(guān)性分析可以看到（表5），兩年中，脲酶、過氧化氫酶與微生物量碳、氮和有機(jī)質(zhì)呈正相關(guān)，蔗糖酶與TN、TP 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。磷酸酶與微生物量碳氮、TN 呈負(fù)相關(guān)，2021 年脲酶、硝酸還原酶與有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)。這說明有機(jī)質(zhì)含量的高低是決定土壤酶活性的主要因素之一，同時(shí)也是土壤酶活性的重要來源。因土壤酶活性和微生物量碳氮、土壤有機(jī)質(zhì)、TN、TP 含量存在一定的相關(guān)性，所以可作為評價(jià)農(nóng)村生活污水尾水灌溉后土壤肥力的指標(biāo)。土壤酶活性及微生物對土壤酸堿環(huán)境比較敏感，本研究中試驗(yàn)區(qū)pH 變化較小，土壤TN、TP 對土壤微生物量碳、氮及磷酸酶、硝酸還原酶、蔗糖酶不利的影響可能是由于土壤養(yǎng)分的變化造成的。

表5 土壤酶活性與微生物量碳、氮、有機(jī)質(zhì)、全氮全磷相關(guān)性分析Table 5 Analysis of the correlations of soil enzyme activities with the microbial biomass carbon and nitrogen，organic matter，total nitrogen，and total phosphorus contents

4 結(jié)論

（1）與池塘水灌溉相比，生活污水尾水灌溉提高了稻田土壤有機(jī)質(zhì)和微生物量碳、氮的含量，主要是由于尾水中較高的溶解性有機(jī)物等成分為微生物提供碳源，刺激其生長所致。

（2）相比常規(guī)施肥灌溉，生活污水尾水灌溉下土壤脲酶的活性較高，而土壤脲酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)、微生物量碳、氮之間存在一定的正相關(guān)性，說明尾水灌溉在一定程度上有利于土壤微生物的繁殖和土壤養(yǎng)分累積。

（3）農(nóng)村生活污水灌溉下土壤養(yǎng)分、微生物量碳、氮和酶活性均存在年際差異，因此，需進(jìn)行長期系統(tǒng)的田間試驗(yàn)觀測，從多方面進(jìn)行系統(tǒng)評價(jià)。