栽培模式對(duì)水稻土脲酶活性及土壤堿解氮含量的影響

唐巧玲，陽(yáng) 劍，黃光福，唐啟源，徐華勤

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128)

脲酶是土壤中最為活躍的水解酶類(lèi)之一，因其對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)中碳－氮鍵(CO－NH)的水解作用而在土壤氮素循環(huán)中具有重要的作用。張為政［1］指出，脲酶活性的變化與土壤氮素狀況及土壤理化特性有關(guān)。劉建新、邱莉萍等指出，土壤脲酶是敏感的土壤質(zhì)量指標(biāo)，其活性可作為土壤肥力的指標(biāo)，反映土壤肥力發(fā)生的微小變化［2，3］。脲酶活性的提高有利于土壤中穩(wěn)定性較高的有機(jī)氮向有效氮轉(zhuǎn)化，而土壤穩(wěn)定性較高的有機(jī)氮向有效氮轉(zhuǎn)化，能明顯增強(qiáng)稻田土壤供氮能力［4］。不同施氮水平及不同類(lèi)型的氮肥對(duì)脲酶的影響有很大差異。隨著氮肥施入量的增加，對(duì)土壤脲酶活性的影響也會(huì)越來(lái)越大，脲酶的活性對(duì)提高氮肥利用率具有重要意義［5］。

土壤堿解氮也被稱(chēng)為土壤水解性氮，包括無(wú)機(jī)態(tài)氮(銨態(tài)氮、硝態(tài)氮)及易水解的有機(jī)態(tài)氮(氨基酸、酰銨和易水解蛋白質(zhì))，其中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是速效氮，是脲酶與尿素反應(yīng)后的終產(chǎn)物［6］。因此測(cè)定土壤中堿解氮的含量不僅可以反映土壤近期內(nèi)氮素對(duì)植物的有效供應(yīng)情況，同時(shí)也能衡量脲酶活性的一個(gè)積累效應(yīng)。

通過(guò)合理的種植制度和施肥技術(shù)可以提高土壤肥力［7～9］。有研究表明，有機(jī)生產(chǎn)模式能夠提高土壤質(zhì)量，有利于土壤的可持續(xù)利用［10］。閔思桂等［11］指出，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤基礎(chǔ)肥力是形成高產(chǎn)超高產(chǎn)的基礎(chǔ)條件。夏圣益［12］提出，基礎(chǔ)地力低的土壤只有在較高的施肥水平下才能獲得較高的產(chǎn)量。在已有研究的基礎(chǔ)上，筆者通過(guò)研究不同水稻栽培模式下土壤各層的脲酶活性及堿解氮含量，以探索栽培模式對(duì)耕作層土壤性質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試土壤采自瀏陽(yáng)市永安鎮(zhèn)(28°09'N，113°37'E)農(nóng)技站雙季稻試驗(yàn)田，黏土，pH值6.30，含有機(jī)質(zhì) 18.37 g/kg、全氮 1.09 g/kg、速效磷 7.81 mg/kg、速效鉀98.55 mg/kg。該試驗(yàn)田從2009年開(kāi)始進(jìn)行不同栽培模式的定位試驗(yàn)(表1)，小區(qū)面積40 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。

表1 各栽培模式的田間管理措施

1.2 土樣采集

于2011年3月耕田前取樣分析，作為基礎(chǔ)地力。采集方法:使用土鏟，垂直鏟挖，分別采集0～5 cm、5～15 cm和15～25 cm土層的土壤，各小區(qū)用5點(diǎn)混合采樣法采集土樣。采集后風(fēng)干，除去植物根系、石塊等雜質(zhì)，混合均勻，按四分法取適量樣品，進(jìn)行研磨、過(guò)篩、裝袋，放在通風(fēng)、干燥處待測(cè)。

1.3 土壤脲酶活性、堿解氮含量的測(cè)定

土壤脲酶活性測(cè)定方法參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》(魯如坤主編)。堿解氮含量的測(cè)定方法用《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》(魯如坤主編)中的堿解擴(kuò)散法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Statistic8.0軟件對(duì)不同處理的水稻土進(jìn)行單因素方差分析和 LSD顯著性檢驗(yàn)，利用EXCEL2003做脲酶活性與堿解氮的簡(jiǎn)單相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤堿解氮含量的比較

由圖1可知，同一土層各處理間堿解氮含量差異不顯著，0～5 cm 中 T5最高，5～15 cm、15～25 cm中T4最高，3個(gè)土層深度均以T2處理最低。T2與T5施氮總量相同，但各層土壤堿解氮含量T5均大于T2，說(shuō)明施氮量的多少不是唯一影響堿解氮含量的因素，栽培模式也影響堿解氮的含量。隨著土層深度增加，堿解氮含量逐漸減少;0～5 cm、5～15 cm、15～25 cm的堿解氮含量分別為138.3 mg/kg、131.1 mg/kg、125.0 mg/kg(為3個(gè)土層各處理均值)。0～5 cm堿解氮含量與15～25 cm堿解氮含量差異極顯著。

圖1 不同栽培模式土壤堿解氮含量

2.2 土壤脲酶活性的比較

由圖2可以看出，不同土層中不同處理脲酶活性變化趨勢(shì)大體相同。0～5 cm中，各處理間差異不顯著，但以T3、T4脲酶活性最高。5～15 cm中，以T4最高，活性高低依次為T(mén)4＞T5＞T3＞T2＞T1，T4與T1差異顯著。15～25 cm中，以T4最高，活性高低依次為T(mén)4＞T5＞T3＞T2＞T1，T4與 T3、T2、T1差異顯著，T5、T3、T2與T1差異顯著。說(shuō)明:不同的栽培模式對(duì)土壤表層脲酶活性影響不大，對(duì)土壤深層脲酶活性有一定影響。

圖2 不同土層不同處理脲酶活性

圖3表明，5個(gè)處理的NH3－N的含量均在0.30～0.45 mg/g之間，T4處理平均脲酶活性最高，T1處理脲酶活性最低，T4與T2，T2與T1，T4與T1，T5與T1，T3與T1之間差異顯著，其中T4與T1處理下的脲酶活性差異達(dá)到了極顯著，其脲酶活性高低的順序?yàn)?T4＞T3＞T5＞T2＞T1。0～5 cm、5～15 cm、15～25 cm的脲酶活性分別為0.525 mg/g、0.294 mg/g、0.311 mg/g(為 3 個(gè)土層各處理均值)，0～15 cm隨土層深度增加，脲酶活性降低，但是到了15～25 cm，脲酶活性有所上升，說(shuō)明土層深度在0～15 cm之間時(shí)脲酶活性隨土壤深度增加而降低，但是到了一定深度活性將維持在一個(gè)水平。

圖3 不同栽培模式脲酶活性

2.3 堿解氮與脲酶活性的相關(guān)性分析

分析結(jié)果表明，土壤0～5 cm土層的脲酶活性和堿解氮含量相關(guān)系數(shù)為0.5272，呈顯著正相關(guān);5～15 cm土層的為0.5589，呈極顯著正相關(guān)，這與前人研究結(jié)果一致［13～15］。15～25 cm脲酶活性與堿解氮含量相關(guān)性不明顯。

3 討論

3.1 不同栽培模式土壤堿解氮含量差異

不同栽培模式同層土壤的堿解氮含量雖然差異不明顯，但可以看出超高產(chǎn)栽培模式各層堿解氮含量高于常規(guī)模式，說(shuō)明在基礎(chǔ)地力相同的地塊，采用不同的栽培模式對(duì)土壤特性有影響，采取超高產(chǎn)栽培模式不僅可以獲得當(dāng)年高產(chǎn)，還可以增加土壤堿解氮含量，為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期高產(chǎn)提供基礎(chǔ)條件。這與譚周進(jìn)等人的研究結(jié)果一致［16］。

3.2 不同栽培模式土壤脲酶活性的差異

不同栽培模式處理間脲酶活性差異顯著，且處理間土壤脲酶活性隨著施氮水平升高而增強(qiáng)，高氮水平處理的脲酶活性最高，氮空白對(duì)照的脲酶活性最低，處理間土壤脲酶活性高低依為:T4(超高產(chǎn)栽培)＞T3(高產(chǎn)高效栽培)＞T5(高效超高產(chǎn)栽培)＞T2(當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)栽培)＞T1(氮空白)。有研究表明，單施尿素或有機(jī)肥與兩者混施相比，混施對(duì)土壤脲酶活性有更強(qiáng)的促進(jìn)作用，并且高脲酶活性能保持較長(zhǎng)時(shí)間［17］。張東升等人也指出，不同耕作方式對(duì)土壤團(tuán)聚體中脲酶活性影響明顯［18］;黃碧芳等［19］也指出超高產(chǎn)栽培模式有利于改善土壤通氣性，增強(qiáng)微生物數(shù)量及提高微生物活性。說(shuō)明超高產(chǎn)栽培模式可促進(jìn)深層土壤脲酶保持較高活性，可間接提高氮肥利用率［4］。

3.3 不同土層堿解氮含量與脲酶活性

試驗(yàn)結(jié)果表明隨著土層深度的增加堿解氮含量逐漸減少，這與劉淑英［20］的研究結(jié)果一致。脲酶活性在一定土層深度范圍內(nèi)隨深度增加而降低，降至一定深度便不再降低。而劉淑英的研究結(jié)果為:土壤脲酶活性存在空間差異，脲酶活性隨土層深度增加而降低。這可能是本研究所取的值是所有栽培方式的平均值，超高產(chǎn)栽培深層土壤脲酶活性高，導(dǎo)致研究結(jié)果有差異。

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