施氮處理對不同株型水稻品種土壤全氮含量及相關(guān)酶活性的影響

李珣+呂小紅

摘要：以不同株型水稻品種為材料，研究施氮處理下不同株型水稻品種土壤全氮含量及相關(guān)酶活性的影響。結(jié)果表明，隨施氮水平提高，2個(gè)株型水稻品種土壤全氮含量增加，但品種間差異不顯著，全氮含量主要受施氮水平因素影響。不同株型品種間土壤硝酸還原酶活性的消長規(guī)律不同。緊湊型品種沈農(nóng)07425在拔節(jié)期土壤硝酸還原酶活性最大，秋光則在分蘗期活性最大，土壤硝酸還原酶活性品種間差異較大。2個(gè)株型品種不同處理土壤硝酸還原酶活性均表現(xiàn)為高氮>中氮>低氮，且隨施氮水平提高而增強(qiáng)。品種與施氮水平的交互作用對土壤硝酸還原酶活性影響較大。不同株型間土壤脲酶活性均以中氮處理活性最高。磷鉀肥對照與完全不施肥對照間脲酶活性值基本無差異。脲酶活性在一定范圍內(nèi)隨氮素水平增加而提高，但超過一定范圍土壤脲酶活性呈下降趨勢。品種與施氮水平對土壤脲酶活性產(chǎn)生一定的交互作用，相對而言，土壤脲酶活性受施氮水平因素影響較大。

關(guān)鍵詞：施氮處理；株型；水稻；全氮含量；相關(guān)酶活性；消長規(guī)律；生育期；交互作用

中圖分類號： S511.06文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2017）23-0055-04

土壤全氮包括所有形式的有機(jī)態(tài)氮和無機(jī)態(tài)氮，是土壤氮素總量和植物有效氮素的來源，綜合反映了土壤的氮素狀況[1]。土壤酶是由微生物、動(dòng)植物活體分泌及由動(dòng)植物殘?bào)w、遺骸分解釋放于土壤中的一類具有催化能力的生物活性物質(zhì)[2]。土壤有機(jī)質(zhì)存在的狀況及氮的形態(tài)和含量，都與土壤酶活性變化相關(guān)。土壤酶參與氮素的生物循環(huán)、腐殖質(zhì)的合成與分解以及有機(jī)化合物的分解，并在不利于微生物增殖的條件下起重要的作用，其活性反映了土壤生物化學(xué)過程的方向和強(qiáng)度[3]。前人對土壤酶活性影響因素進(jìn)行了大量研究，施氮水平與株型交互作用對硝酸還原酶和脲酶活性及全氮含量的影響還鮮見報(bào)道，本試驗(yàn)從不同施氮處理與株型互作的角度研究不同株型水稻品種土壤全氮含量及相關(guān)酶活性的影響，以期為水稻科學(xué)施肥提供理論指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

以沈農(nóng)07425、秋光為試驗(yàn)材料，其中沈農(nóng)07425穗型直立，株型緊湊，耐肥抗倒，為典型的直立穗緊湊型品種；秋光穗型彎曲，株型較松散，耐肥抗倒性較差，為典型的彎曲穗松散型品種。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

試驗(yàn)于2014年在遼寧鹽堿地利用研究所基地進(jìn)行。采用盆栽方式，盆缽直徑為30 cm、高為26 cm，裝土 13.25 kg/盆。土壤基本理化性質(zhì)如下：全氮含量1.1 g/kg，全磷含量2.8 g/kg，全鉀含量34.0 g/kg，水解氮含量 84.5 mg/kg，有效磷含量38.3 mg/kg，有效鉀含量 138.7 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量29.8 g/kg，pH值5.65。分別設(shè)5個(gè)氮肥水平：（1）N1，低氮，0.10 g/kg；（2）N2，中氮，0.15 g/kg；（3）N3，高氮，0.20 g/kg；（4）CK，完全不施肥；（5）PK，不施氮肥，磷鉀肥正常施用。其中，氮肥梯度參考文獻(xiàn)[7]而設(shè)定。共10個(gè)處理組合，3次重復(fù)，完全隨機(jī)排列，氮肥為尿素。施用磷酸二銨300 kg/hm2（其中所含的氮已包括在總氮里），氯化鉀 225 kg/hm2。氮肥分基肥、蘗肥、穗肥（按5 ∶3 ∶2比例）施入，其中以尿素作為基肥，硫酸銨作為蘗肥、穗粒肥追施，磷肥、鉀肥作為基肥一次性施入。插秧前選取整齊一致的秧苗，每盆3穴，每穴1株。陰雨天氣采用遮雨棚防止雨水沖刷，其他栽培管理措施同生產(chǎn)大田。

1.3測定指標(biāo)及方法

分別于分蘗期（T1）、拔節(jié)期（T2）、齊穗期（T3）、灌漿 15 d（T4）、灌漿30 d（T5）、灌漿45 d（T6）取樣測定。參照張行峰的方法[4]測定土壤全氮含量；參照吳金水等的方法[5]測定土壤硝酸還原酶活性；運(yùn)用苯酚鈉比色法[6]測定土壤脲酶活性。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用DPS軟件和Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同施氮條件下不同株型水稻品種土壤全氮含量

從圖1可以看出，隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，土壤全氮含量的變化范圍在1 005.80～1 220.20 mg/kg，齊穗前對N1、N2、N3處理的土壤進(jìn)行不同水平穗肥的追施，施氮量雖小，但對土壤全氮含量有一定影響，PK、CK處理則表現(xiàn)出整體下降趨勢。土壤全氮含量在水稻整個(gè)生育期間的平均水平表現(xiàn)為N3>N2>N1>PK>CK。相同生育時(shí)期不同氮素水平下沈農(nóng)07425表現(xiàn)為N3處理高于其余各處理；N2處理高于除N3處理外的其余處理，N1處理高于PK、CK處理。總體來看，高氮、中氮處理對土壤全氮含量影響較大，且高氮、中氮處理間差異不明顯。從全氮含量角度分析，秋光N2處理土壤全氮含量低于沈農(nóng)07425，而N3處理全氮含量高于沈農(nóng)07425。

2.2不同施氮條件下不同株型水稻品種土壤硝酸還原酶活性

不同施氮處理下不同株型水稻品種土壤硝酸還原酶活性隨著生育期的變化見圖2。緊湊型沈農(nóng)07425和松散型秋光土壤硝酸還原酶酶活性對不同水平氮肥響應(yīng)存在差異（表1），隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，沈農(nóng)07425的N1、N2、N3處理表現(xiàn)為先升高后下降趨勢，拔節(jié)期最高，成熟期最低，而PK、CK處理則分蘗期活性最高，之后隨生育期推進(jìn)遞減。秋光隨生育期推進(jìn)土壤硝酸還原酶活性不斷降低，分蘗期活性最高，而成熟期最低。

從不同處理間比較來看，沈農(nóng)07425不同施氮水平下土壤硝酸還原酶活性符合依次遞增規(guī)律，分蘗期和齊穗期，各施氮處理土壤硝酸還原酶活性低于PK和CK處理，且分蘗期差異達(dá)極顯著水平；拔節(jié)期和成熟期顯著或極顯著高于PK和CK處理。灌漿15、30 d等2個(gè)時(shí)期與上述變化規(guī)律略有差異，PK處理土壤硝酸還原酶活性或高于或低于施氮處理，而CK均表現(xiàn)為低于施氮處理。齊穗期，秋光不同處理?xiàng)l件下土壤硝酸還原酶活性表現(xiàn)為N3>N2>N1，與PK、CK處理間差異不大。施氮對沈農(nóng)07425的土壤硝酸還原酶影響較大，施氮處理拔節(jié)期土壤硝酸還原酶活性最高，成熟期最低，而對照處理的土壤硝酸還原酶在分蘗-齊穗期均很高，齊穗后活性逐漸下降，秋光的土壤硝酸還原酶的活性在分蘗期高于其他生育期，齊穗期不同處理活性均略低于灌漿15 d的土壤硝酸還原酶活性。沈農(nóng)07425與秋光的土壤硝酸還原酶活性的品種間差異很大，分蘗期、拔節(jié)期、灌漿15 d高氮、中氮處理的差異都達(dá)到顯著水平。endprint

2.3不同施氮條件下不同水稻品種土壤脲酶活性

酶活性變化趨勢大致相同，N1、N2、N3處理脲酶活性均在齊穗期達(dá)最高，而后呈下降趨勢，而PK、CK處理在分蘗期脲酶活性最大，成熟期脲酶活性最小。從不同處理間土壤脲酶活性比較來看，N2處理活性最高，前期N1處理高于N3處理，后期N3處理略高于N1處理，PK、CK等2個(gè)處理間脲酶活性值基本無差異。

2.4不同水稻品種與施氮水平對酶活性及全氮含量的交互作用

2.4.1不同品種與施氮水平對土壤硝酸還原酶活性的交互作用分蘗期、拔節(jié)期、灌漿15 d、灌漿45 d土壤硝酸還原酶活性受品種因素影響達(dá)到了顯著、極顯著水平，而施氮水平對土壤硝酸還原酶活性影響在分蘗期、齊穗期、灌漿15 d、灌漿 30 d、灌漿45 d達(dá)到顯著、極顯著水平。此外，品種和施氮水平對土壤硝酸還原酶活性的影響存在一定的正交互作用，在分蘗期、灌漿15 d均達(dá)極顯著水平，灌漿30 d達(dá)顯著水平。表明品種與施氮水平的交互作用對土壤硝酸還原酶活性產(chǎn)生較大影響（表1）。

2.4.2不同水稻品種與施氮水平對土壤脲酶活性的交互作用不同水稻品種與施氮水平對土壤脲酶活性的影響表明，拔節(jié)期、齊穗期土壤脲酶活性受品種因素影響達(dá)極顯著水平，而施氮水平對土壤脲酶活性的影響除灌漿45 d外均達(dá)到極顯著水平。品種與施氮水平對土壤脲酶活性的影響存在一定的正交互作用，拔節(jié)期、灌漿15 d均達(dá)顯著水平，灌漿30 d、灌漿45 d達(dá)極顯著水平（表1）。

2.4.3不同水稻品種與施氮水平對土壤全氮含量的交互作用不同水稻品種與施氮水平對土壤全氮含量影響見表1，品種因素對土壤全氮含量的影響在灌漿15 d達(dá)極顯著水平，施氮水平對土壤全氮含量的影響在整個(gè)生育期均達(dá)到極顯著水平。此外，品種和施氮水平對土壤全氮含量的影響存在一定的正交互作用，在灌漿45 d達(dá)極顯著水平。表明品種與施氮水平對土壤全氮含量產(chǎn)生一定的交互作用，土壤全氮含量主要受施氮水平的影響。

3討論與結(jié)論

植物的養(yǎng)分來源與土壤養(yǎng)分的供應(yīng)能力有重要關(guān)系，同時(shí)取決于作物生長過程中養(yǎng)分的施入量。大量研究證明，水稻所吸取的養(yǎng)分有50%～90%來自于土壤。因而，肥料養(yǎng)分施入量的確定必須依賴于土壤的供應(yīng)能力[7]。水稻的生長必須依賴于土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力，常年栽培土壤對施氮量的要求很高，因此，不同氮素水平對水稻的植株生長和產(chǎn)量的影響很大。研究結(jié)果表明，氮素水平影響土壤全氮含量，在一定范圍內(nèi)隨施氮水平提高土壤全氮含量增加，高氮、中氮處理間全氮含量差異不顯著。不同品種間全氮含量在各個(gè)生育期的差異不明顯，但成熟期沈農(nóng)07425的PK、CK處理全氮含量低于秋光，表明沈農(nóng)07425對土壤氮素吸收能力強(qiáng)于秋光，這可能是沈農(nóng)07425和秋光株型差異更有利于沈農(nóng)07425吸收更多氮素。

土壤硝酸還原酶（NR）是一種誘導(dǎo)酶，其活性取決于介質(zhì)中NO3-濃度，在一定濃度范圍內(nèi)，作物體內(nèi)NO3-濃度與硝酸還原酶的活性呈正相關(guān)[8]，同時(shí)還取決于土壤通氣條件[9]。前人研究發(fā)現(xiàn)，硝酸還原酶活性與作物吸收和利用的氮肥有關(guān)[10]。研究認(rèn)為，功能葉NR活性可以代表水稻體內(nèi)硝酸還原酶活性水平，進(jìn)而影響到無機(jī)氮的利用率[11]。林振武等認(rèn)為，NR的活性與作物的耐肥性呈負(fù)相關(guān)[12]。馮福生等研究表明，在小麥抽穗、揚(yáng)花、灌漿3個(gè)時(shí)期，NR活性均隨施氮量升高而升高[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤硝酸還原酶活性在水稻生長不同生育期品種間消長規(guī)律不同。施氮對沈農(nóng)07425的土壤硝酸還原酶影響較小。拔節(jié)期沈農(nóng)07425土壤硝酸還原酶活性最高，成熟期最低，而PK、CK處理分蘗至齊穗期土壤硝酸還原酶活性均很高，齊穗后活性逐漸下降。秋光的土壤硝酸還原酶活性分蘗期極顯著高于其他生育期，且施氮處理與對照間差異顯著，齊穗期各處理土壤硝酸還原酶活性均略低于灌漿15 d時(shí)期。沈農(nóng)07425與秋光土壤硝酸還原酶活性品種間差異顯著，其中在分蘗期、拔節(jié)期、灌漿 15 d，高氮、中氮處理間差異均達(dá)顯著，而齊穗期2品種土壤硝酸還原酶活性略有降低，整體上秋光的土壤硝酸還原酶活性高于沈農(nóng)07425。表明秋光與沈農(nóng)07425相比具有較強(qiáng)的分蘗力，土壤硝酸還原酶活性增強(qiáng)能夠加速土壤的脫氮反應(yīng)，促進(jìn)硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化，與水稻植株分蘗有某種程度的關(guān)聯(lián)性。

脲酶是一種酰胺酶，直接參與尿素形態(tài)轉(zhuǎn)化，能酶促有機(jī)質(zhì)分子中肽鍵水解，是尿素分解過程中必不可少的一種酶，其活性通常與微生物數(shù)量、土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量和速效氮含量相關(guān)[14-16]，尿素水解和硝化在14 d以前完成[17]。王曙光等研究指出，脲酶活性在肥土比低于1 ∶400時(shí)，隨尿素用量的增加而增加[18]。本研究施氮處理酶活性表現(xiàn)為CK

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