不同綠肥翻壓量及施肥條件下土壤酸性磷酸酶活性的變化

趙書軍，秦興成，張新然，佀國(guó)涵，徐祥玉，袁家富

(1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所，武漢 430064；2.湖北省煙草公司恩施州公司，湖北 恩施 445000；3.湖北省煙葉公司，武漢 430030)

土壤酶通過催化土壤中一系列生物化學(xué)反應(yīng)而發(fā)揮重要作用，其活性是土壤生物學(xué)和土壤肥力的重要指標(biāo)之一[1-2]，對(duì)評(píng)價(jià)土壤肥力水平具有主要意義。其中土壤磷酸酶能夠催化土壤中有機(jī)磷的降解和有效化[3]，因此對(duì)土壤肥力和土壤中有機(jī)磷農(nóng)藥的降解具有重要意義。為驗(yàn)證土壤磷酸酶作為土壤肥力評(píng)價(jià)指標(biāo)的可行性，開展了大量的影響土壤酶的因子研究，特別是施肥等因素對(duì)磷酸酶活性的影響[2-5]。盡管關(guān)于施肥對(duì)土壤酶活性的影響研究報(bào)道較多，但結(jié)果卻因肥料的種類、用量、土壤類型、氣候條件的不同而不同，對(duì)于磷酸酶作為土壤肥力指標(biāo)也存在一些爭(zhēng)議[2]。本研究通過田間試驗(yàn)調(diào)查了不同化肥和翻壓綠肥量對(duì)土壤磷酸酶、土壤速效磷以及煙株生長(zhǎng)的影響，探討了磷酸酶作為土壤供肥指標(biāo)的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

湖北省恩施市望城坡村，土壤類型為黃棕壤。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)9個(gè)處理（表1），3次重復(fù)，隨即區(qū)組排列，小區(qū)面積為27 m2。本試驗(yàn)地2008年9月種植綠肥，2009—2010年連續(xù)布置定位試驗(yàn)。2010年綠肥翻壓時(shí)期為4月27日，煙葉移栽時(shí)間為5月 26日。種植作物：綠肥品種為光葉紫花苕子；烤煙為云煙87。

1.3 取樣及分析

分別在綠肥翻壓前、翻壓后20、60、80 d和煙葉采收完成后（140 d）取土壤樣品，測(cè)定土壤酸性磷酸酶的活性和土壤速效磷的含量。分別在綠肥翻壓后60、80 d，選取一組重復(fù)每小區(qū)取5株煙烘干后測(cè)定煙株的葉片和整株生物量。土壤酸性磷酸酶的測(cè)定采用磷酸苯二鈉比色法[6]；土壤速效磷的測(cè)定采用Olsen法[7]。

表1 試驗(yàn)處理Table1 The treatment of the experiment

2 結(jié) 果

2.1 不同綠肥翻壓量及施肥量對(duì)土壤酸性磷酸酶活性的影響

2010年4月27日綠肥翻壓前土壤的磷酸酶反映了2009年種植綠肥對(duì)土壤的影響，從表2可以看出，與不翻壓綠肥的處理（常規(guī)施肥）相比，所有翻壓綠肥處理土壤酸性磷酸酶均顯著增加；70%化肥處理的4個(gè)處理土壤磷酸酶活性明顯高于85%化肥的4個(gè)處理，分析2010年4月27日翻壓綠肥后不同時(shí)期土壤酸性磷酸酶活性的變化也發(fā)現(xiàn)相同的規(guī)律，說明降低化肥的用量提高了土壤酸性磷酸酶的活性。

在翻壓綠肥前和翻壓綠肥后的不同時(shí)期，在85%化肥的條件下，土壤磷酸酶活性與綠肥的翻壓量沒有明顯規(guī)律性的關(guān)系，但在70%化肥的條件下有隨綠肥翻壓量的增加而增加的趨勢(shì)，這表明土壤酸性磷酸酶活性與綠肥翻壓量有一定的關(guān)系。

翻壓綠肥后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤磷酸酶活性有增加的趨勢(shì)，至煙葉采收完畢（翻壓綠肥后的140 d左右）土壤磷酸酶的活性達(dá)到最大，常規(guī)施肥和翻壓綠肥處理均表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。翻壓綠肥后不同采樣時(shí)間，土壤酸性磷酸酶活性均以不翻壓綠肥的常規(guī)施肥處理最低；翻壓綠肥后20 d，85%化肥的 4個(gè)處理土壤酸性磷酸酶活性有不同程度的降低，而70%化肥的4個(gè)處理均有不同程度的增加，這反映了隨著時(shí)間的延長(zhǎng)不同化肥用量對(duì)土壤酸性磷酸酶活性的影響；翻壓綠肥后的60～80 d，85%化肥的4個(gè)處理土壤酸性磷酸酶活性較前期相比有增加的趨勢(shì)，而70%化肥的4個(gè)處理則基本保持不變，但有隨著綠肥翻壓量增加而增加的趨勢(shì)。

在化肥施用量較低（常規(guī)施肥的70%）條件下，翻壓7 500 kg/hm2的綠肥對(duì)煙株生長(zhǎng)前期土壤酸性磷酸酶活性提升作用明顯，而后期則影響很小，特別是翻壓綠肥80 d后基本與常規(guī)施肥相當(dāng)。

表2 土壤酸性磷酸酶活性Table 2 Activity of soil acid phosphatase

2.2 土壤速效磷含量與土壤酸性磷酸酶活性的關(guān)系

土壤速效磷含量的變化見表3。翻壓綠肥后20d左右，以施用70%化肥的處理稍高于施用85%化肥和常規(guī)施肥處理，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)土壤速效磷明顯增加，3個(gè)時(shí)期相比以翻壓后60 d最高。分析翻壓綠肥后60和80 d土壤速效磷的變化，可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)施肥處理的土壤速效磷含量要高于翻壓綠肥的處理；而施用不同化肥和翻壓不同量綠肥的處理之間則沒有明顯的變化規(guī)律。

在翻壓綠肥后的20 d左右（煙葉移栽之前），土壤速效磷與酸性磷酸酶為正相關(guān)關(guān)系(R=0.435)，但沒有達(dá)到顯著性相關(guān)水平；在翻壓綠肥后的 60（煙株生長(zhǎng)的團(tuán)棵期）和80 d（煙株生長(zhǎng)的旺長(zhǎng)期），土壤速效磷與酸性磷酸酶為負(fù)相關(guān)關(guān)系（R分別-0.767*和-0.470），這表明在煙株生長(zhǎng)的不同時(shí)期土壤速效磷與酸性磷酸酶的相關(guān)性有較大的差別。

表3 翻壓綠肥后不同時(shí)期土壤速效磷與酸性磷酸酶活性的關(guān)系Table 3 Relation of the activity of soil acid phosphatase and soil available phosphorus in different periods after burying green manure

2.3 煙株干物質(zhì)累積量與土壤酸性磷酸酶活性的關(guān)系

煙株生物量是煙株吸收土壤養(yǎng)分的綜合反應(yīng)，因此分析煙株干物質(zhì)累積量與土壤酸性磷酸酶活性的關(guān)系就可以進(jìn)一步探討土壤酸性磷酸酶活性作為土壤肥力指標(biāo)的可行性。

分析表4顯示，翻壓綠肥60和80 d后，煙株生物量和煙葉生物量均以常規(guī)施肥處理最低，這說明翻壓綠肥促進(jìn)了煙株對(duì)養(yǎng)分的吸收，增加了煙株的生物量。在翻壓綠肥60 d左右，翻壓綠肥處理中以“70%化肥＋綠 2”處理煙株生物量和煙葉生物量最高；施用85%化肥的4個(gè)處理之間煙株生物量和煙葉生物量差異較小，而在施用70%化肥的4個(gè)處理中以翻壓7 500 kg/hm2處理的煙株生物量和煙葉生物量最低，這說明翻壓7 500 kg/hm2的綠肥量偏低。

在翻壓綠肥后 80 d左右，翻壓綠肥處理中以“70%化肥＋綠 4”處理煙株生物量和煙葉生物量最高，以“70%化肥＋綠 1”處理煙株生物量和煙葉生物量最低，基本與常規(guī)施肥處理相當(dāng)。施用85%化肥的4個(gè)處理之間煙株生物量和煙葉生物量差異較小，而在施用70%化肥的4個(gè)處理有隨著翻壓綠肥量增加而增加的趨勢(shì)。

分析表明，在翻壓綠肥后60 d左右，煙葉生物量和煙株生物量與土壤酸性磷酸酶活性相關(guān)系數(shù)分別為0.682和0.680，統(tǒng)計(jì)分析表明，相關(guān)性達(dá)到顯著水平（R0.05=0.666，n=9，下同）；在翻壓綠肥后80 d左右，煙葉生物量和煙株生物量與土壤酸性磷酸酶活性的相關(guān)性進(jìn)一步提高，分別達(dá)到 0.718和0.722，同樣達(dá)到了顯著性相關(guān)水平。

表4 不同翻壓綠肥量和化肥施用量對(duì)煙株生物量的影響 g/株Table 4 Effect of different manuring amount of green manure and chemical fertilizer on tobacco biomass

3 討 論

本試驗(yàn)在 2010年翻壓綠肥前測(cè)定了不同處理的土壤磷酸酶活性，所有上一年翻壓綠肥處理土壤磷酸酶活性均顯著高于常規(guī)施肥處理；這表明翻壓綠肥對(duì)土壤酸性磷酸酶活性的影響是有后效的，這反映了翻壓綠肥改良土壤的效果。

在翻壓綠肥的基礎(chǔ)上不同化肥用量對(duì)土壤酸性磷酸酶活性的影響不同，在本研究條件下，減少30%的化肥土壤酸性磷酸酶活性較減少15%的化肥土壤酸性磷酸酶活性高，這說明減少化肥的用量提高了土壤酸性磷酸酶活性。

本研究表明，在85%化肥的條件下，土壤磷酸酶活性與綠肥的翻壓量沒有明顯規(guī)律性的關(guān)系；但在 70%化肥的條件下土壤磷酸酶活性有隨綠肥翻壓量的增加而增加的趨勢(shì)，這表明土壤酸性磷酸酶活性與翻壓綠肥量有一定的正相關(guān)性。

在煙葉移栽之前，土壤速效磷與酸性磷酸酶呈一定的正相關(guān)關(guān)系，但沒有達(dá)到顯著性相關(guān)水平；但在煙株生長(zhǎng)的團(tuán)棵期和旺長(zhǎng)期，土壤速效磷與酸性磷酸酶呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，這表明在煙株生長(zhǎng)的不同時(shí)期土壤速效磷與酸性磷酸酶的相關(guān)性有較大的差別。

本研究表明，在煙株生長(zhǎng)的團(tuán)棵期和旺長(zhǎng)期，煙葉生物量和煙株生物量與土壤酸性磷酸酶活性均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。由于植株生物量是土壤肥力狀況的最直接反映，因此用土壤酸性磷酸酶活性作為土壤肥力狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)是可信的。雖然土壤速效磷在一定程度上反應(yīng)了土壤中供磷的容量，但在栽植作物后，土壤速效磷是植株吸收磷、土壤活化磷和施肥的綜合反應(yīng)，因此用土壤速效磷含量作為土壤肥力狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)有一定的局限性。因此用土壤酸性磷酸酶活性作為土壤供磷能力的指標(biāo)較土壤速效磷更具科學(xué)性。

[1]鄭勇，高勇生，張麗梅，等.長(zhǎng)期施肥對(duì)旱地紅壤微生物和酶活性的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2008，14（2）：316-317.

[2]趙之重.土壤酶與土壤肥力關(guān)系研究[J].青海大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，16（3）：25-28.

[3]郭彥軍，韓建國(guó).農(nóng)牧交錯(cuò)帶退耕還草對(duì)土壤酶活性的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2008，17（5）：23-25.

[4]王娟，劉淑英，王平，等.不同施肥處理對(duì)西北半干旱地區(qū)土壤酶活性的影響及動(dòng)態(tài)變化[J].土壤通報(bào)，2008，39（2）：300-303.

[5]王樹起，韓曉增，喬云發(fā)，等.長(zhǎng)期施肥對(duì)東北黑土酶活性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，19（3）：553-556.

[6]關(guān)松蔭.土壤酶及其研究法[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1987：274-339.

[7]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析法[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1999：107-240.