不同施肥水平土壤酶活性對西藏野生垂穗披堿草生物產(chǎn)量的影響

謝國平 包賽很那 王明濤 朱勇 熊曉瑞

摘要 [目的]研究不同施肥水平土壤酶活性對西藏野生垂穗披堿草生物產(chǎn)量的影響。[方法]在西藏拉薩河谷塔杰試驗點，通過連續(xù)3年對西藏野生垂穗披堿草人工草地不同時期的土壤酶活性水平、生物產(chǎn)量進(jìn)行取樣觀測，研究土壤中酶活性對西藏野生垂穗披堿草生物產(chǎn)量的影響。[結(jié)果]施肥處理T1、T2、 T3、T4 、T5均有助于提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量，均顯著增加土壤纖維素酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶的活性；土壤酶活性與牧草生物產(chǎn)量在不同生長期差異顯著，在開花期之前各施肥處理土壤纖維素酶、脲酶、蛋白酶的活性與牧草生物產(chǎn)量呈正相關(guān)，之后略有下降呈負(fù)相關(guān)，但土壤磷酸酶活性則在抽穗期之前與牧草生物產(chǎn)量呈正相關(guān)，之后略有下降呈負(fù)相關(guān)；T3處理顯著增加土壤養(yǎng)分含量、酶活性，且牧草產(chǎn)量達(dá)到最高，遠(yuǎn)高于其他5個處理；各施肥處理效應(yīng)表現(xiàn)為T3>T2> T5>T4 >T1 >CK。[結(jié)論]在建植人工草地時，通過施肥增加土壤酶活性，是提高西藏野生垂穗披堿草生長性能和增加產(chǎn)量的有效途徑。

關(guān)鍵詞 施肥水平；土壤酶活性；西藏野生垂穗披堿草；生物產(chǎn)量；影響

中圖分類號 S543 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）27-0149-05

Effects of Soil Enzyme Activity at Different Fertilization Levels on Biological Yield of Tibetan Wild Elymus nutans

XIE Guoping， Baosaihenna， WANG Mingtao et al

（Tibet Agriculture and Animal Husbandry College， Linzhi，Tibet 860000）

Abstract [Objective]To study the effects of soil enzyme activity on the biological yield of Tibetan wild Elymus nutans at different fertilization levels.[Method]Through sampling and observation of soil enzyme activity level and biological yield in Tibets wild Elymus nutans artificial grassland in the Tibetan Lhasa river valley for three consecutive years， the effects of soil enzyme activity on the yield of Tibetan wild Elymus nutans were studied.[Result]Compared with CK（no fertilization）， T1， T2， T3， T4 and T5 treatment contributed to the improvement of soil organic matter， total nitrogen， effective phosphorus， and available potassium content， and significantly increased the activity of soil cellulase， urease， protease， and phosphatase.The activity of cellulase， urease， and protease in soil treated with fertilizer before flowering was positively correlated with the biological yield of pasture， and then the decrease was slightly negative. However， soil phosphatase activity was positively correlated with pasture biological yield prior to spikelets， and then slightly decreased negatively. T3 treatment significantly increased soil nutrient content， enzyme activity， and pasture yield reached the highest， much higher than the other five treatments.The order of effect of each fertilization treatment was T3> T2 >T5>T4 > T1 >CK. [Conclusion]Soil enzyme activity can not only reflect the differences in soil fertility levels of plants， but also serve as a basic indicator for evaluating soil fertility in grasslands. Based on this， it can be used to improve yield by adopting reasonable agricultural technology measures.

Key words Fertilization level；Soil enzyme activity；Tibetan wild Elymus nutans；Biological yield；Effect

1.6 數(shù)據(jù)處理

各測定數(shù)據(jù)利用 Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)初處理，采用 SPSS 19.0 進(jìn)行統(tǒng)計分析，差異顯著性利用ANOVA法和 Duncan進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對西藏野生垂穗披堿草生物產(chǎn)量及土壤性狀的影響

從表2可以看出，不同施肥處理間土壤養(yǎng)分含量、pH和產(chǎn)量變化均顯著。與CK 相比，各施肥處理的pH呈降低趨勢，但土壤養(yǎng)分均有不同程度的提高。其中，T2、T3處理效果最為明顯，尤其以T3處理效果最好，與常規(guī)施肥T1處理相比，有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀和速效磷含量分別提高了712%、6.47%、12.23%和18.56%；從西藏野生垂穗披堿草生物產(chǎn)量看，T2、T3處理較常規(guī)施肥T1處理酶活分別提高了12.66%和20.54%，并達(dá)顯著水平；T4、T5處理與T1處理相比，雖然在有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀、速效磷及生物產(chǎn)量方面均有所提高，但酶活提高效果不明顯。這說明牛羊糞做有機(jī)肥加常規(guī)氮磷鉀肥配合使用，可以顯著提高西藏野生垂穗披堿草的土壤肥力及產(chǎn)量。

由于2年連續(xù)不施肥，對照CK有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀、速效磷和生物產(chǎn)量顯著低于其他施肥處理，尤其較T3處理生物產(chǎn)量減少35.17%；在其他施肥處理中，T4處理較常規(guī)施肥T1處理產(chǎn)量提高了5.59%，T5處理較常規(guī)施肥T1處理產(chǎn)量提高了9.07%，這表明配施有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥，西藏野生垂穗披堿草的生物產(chǎn)量顯著增加； T5處理的施肥量是T4處理的2倍，在土壤養(yǎng)分含量、生物產(chǎn)量方面雖有增加，但差異不顯著。

由表3可知，土壤速效養(yǎng)分與生物產(chǎn)量之間呈顯著正相關(guān)。胡建忠[12]、周禮愷等[13]、張偉等[14]研究表明，土壤肥力水平在很大程度上受制于土壤酶的影響，與土壤酶活性之間存在非常密切的相關(guān)關(guān)系。這說明用土壤酶活性作為評價土壤肥力具有可行性。

2.2 不同施肥處理對不同生長期西藏野生垂穗披堿草土壤酶活性的影響

2.2.1 施肥對土壤纖維素酶活性的影響。

在整個牧草生育期，盡管施肥不同，但其土壤纖維素酶活性變化趨勢相似，均隨著披堿草的生長而逐漸升高，各個施肥處理均在開花期土壤纖維素酶活性達(dá)最高，尤以T2、T3處理最為明顯，隨后其酶活性逐漸減弱。這可能是由于T2、T3處理中有大量的牛羊糞有機(jī)肥作為土壤可降解纖維素底物，還有較高的氮磷鉀投入，為纖維素酶系提供了很好的作用條件，因此纖維素酶活性增加最明顯，這與金海洋等[17]、邱珊蓮等[18]研究結(jié)果一致。

2.2.2 施肥對土壤脲酶活性的影響。

由表5可知，不同施肥處理對土壤脲酶的影響表現(xiàn)出很強(qiáng)的規(guī)律性，播種后隨著牧草生長酶活性明顯升高，在開花期酶活性均達(dá)到最大，而到乳熟期達(dá)到酶活性低谷，之后又有所提高但不明顯。T1 、T2、T3、T4、T5處理較CK（不施肥）酶活性均顯著提高，分別提高了1108%、38.72%、42.11%、27.23%和33.10%。在牧草生長期，CK處理的平均脲酶活性為210.5 μg/（g ·h），T1處理為263.0 μg/（g ·h），T2處理為476.5 g/（g ·h），T3處理為516.7 μg/（g ·h），T4處理為368.0 μg/（g ·h），T5處理為4189 μg/（g ·h）。

T2、T3、T4、T5處理的土壤脲酶活性顯著高于CK、T1處理，T3處理最高，遠(yuǎn)高于其他5種施肥處理，其酶活性增幅表現(xiàn)為T3> T2 > T5 > T4 > T1 > CK。這說明通過施肥能夠顯著提高土壤脲酶活性，顯著提高土壤肥力。這可能是由于牛羊糞有機(jī)肥與常規(guī)化肥配施，為土壤微生物活動和酶系提供了良好的條件，增加了土壤營養(yǎng)物質(zhì)的積累，營養(yǎng)越豐富，土壤中微生物活動越強(qiáng)，釋放到土壤中的酶越多，酶活性越高。這與相關(guān)研究結(jié)果一致[19-22]。

2.2.3 施肥對土壤蛋白酶活性的影響。

由表6可知，不同施肥處理對土壤蛋白酶活性的影響同樣具有很強(qiáng)的規(guī)律性。播種后隨著牧草生長對蛋白酶需求逐漸升高，開花期酶活性均達(dá)最高，隨后逐漸降低。T1 、T2、T3、T4、T5處理較CK（不施肥）酶活性分別提高了23.34%、29.96%、40.30%、12.29%和17.15%。在牧草生長期內(nèi)，CK平均脲酶活性為94.9 μg/（g ·h），T1處理為121.5 μg/（g ·h），T2處理為176.1 g/（g ·h），T3處理為223.0 μg/（g ·h），T4處理為134.2 μg/（g ·h），T5處理為152.7 μg/（g ·h）。

從牧草生育期的酶活性整體水平看，T3處理的土壤蛋白酶活性顯著高于CK、T1、T2、T4、T5處理，雖然T1、T2、T4、T5 、CK之間酶活性有差異，表現(xiàn)為T2>T5>T4>T1>CK，但與T3處理差異不顯著。這主要是由于不同施肥對牧草生長土壤補(bǔ)充速效養(yǎng)分水平存在根本差異，導(dǎo)致其土壤蛋白酶活性明顯不同。土壤蛋白酶參與土壤中氨基酸、蛋白質(zhì)以及其他含蛋白質(zhì)氮有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化，其水解產(chǎn)物是高等植物的氮源之一，與土壤有機(jī)質(zhì)含量、氮及其他土壤性質(zhì)密切相關(guān)。這與孫瑞蓮等[23]、王俊華等[24]的研究結(jié)果相似。

2.2.4 施肥對土壤磷酸酶活性的影響。

由表7可知，隨著牧草生長磷酸酶活性在拔節(jié)期到開花期逐漸升高均達(dá)到最高，隨后逐漸降低。T1 、T2、T3、T4、T5處理較CK（不施肥）酶活性分別提高了21.81%、39.27%、43.39%、27.86%和3357%。在牧草生長期內(nèi)，CK的平均磷酸酶活性為1265 μg/（g ·h），T1 處理為194.3 μg/（g ·h），T2處理為290.1 g/（g ·h），T3處理為320.4 μg/（g ·h），T4處理為224.2 μg/（g ·h），T5處理為254.4 μg/（g ·h）。

不同施肥處理對土壤磷酸酶活性的影響，均在牧草抽穗期達(dá)到最高，在開花期次之。酶活性表現(xiàn)為T3> T2> T5>T4 >T1，與CK（不施肥）相比差異顯著。孫波等[25]、邱莉萍等[26]研究表明，磷酸酶活性是表征土壤磷循環(huán)、土壤管理系統(tǒng)效果和土壤有機(jī)質(zhì)含量的重要指標(biāo)之一，其活性在一定程度上反映土壤有機(jī)磷化合物的分解程度 和土壤供應(yīng)有效磷的潛在能力。該試驗樣地中土壤磷酸酶活性與土壤纖維素酶、脲酶和蛋白酶活性的變化特征存在差異，這與樣地氣候環(huán)境、地下水位、土壤性質(zhì)等因素有關(guān)，具體原因還有待于進(jìn)一步探究。

2.3 土壤酶活性對不同生育期西藏野生垂穗披堿草生物產(chǎn)量的影響

由表8可知，不同施肥處理的土壤酶活性對西藏野生垂穗披堿草生物產(chǎn)量的影響明顯，生物產(chǎn)量隨酶

活性不同而呈較大差異。相比CK，T3處理的土壤酶活性最高，在開花期其纖維素酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶的活性分別為23610、597.4、285.3、329.6 μg/（g·h），其生物產(chǎn)量也最高達(dá) 4 847.92 kg/hm2；T2次之，其生物產(chǎn)量達(dá)4 530.36 kg/hm2， 與T3相差不大。但T1、T4、T5處理的土壤酶活性、生物產(chǎn)量則與T2、T3處理相差較大。這主要是因為T2、T3處理施用較大比例的牛羊糞有機(jī)肥，有利于增強(qiáng)土壤的酶活性，從而促進(jìn)牧草生長，提高產(chǎn)量。

Zantua等[27]、楊麗娟等[28]研究認(rèn)為酶活性與土壤肥力之間具有明顯的直接相關(guān)性，一般情況下，土壤脲酶、磷酸酶、蛋白酶、纖維素酶活性與土壤有機(jī)碳、全氮含量有非常好的相關(guān)關(guān)系，土壤酶活性的改變會直接影響土壤肥力，進(jìn)而影響植物的生長和其生物產(chǎn)量的形成，該研究與之相符。

3 結(jié)論與討論

土壤酶直接參與土壤中各種生物化學(xué)過程，如腐殖質(zhì)的分解與合成，動植殘體和微生物殘體的分解，及其合成有機(jī)化合物的水解與轉(zhuǎn)化，某些無機(jī)化合物的氧化、還原反應(yīng)。土壤酶作為土壤生物活性及土壤肥力的重要組成部分，在土壤物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化中起重要的催化作用，其活性可以反映土壤中各種生物化學(xué)反應(yīng)的強(qiáng)度和方向[14]。在土壤眾多酶中，纖維素酶是植物生長發(fā)育碳循環(huán)中的一個重要酶；脲酶酶促產(chǎn)物——氨是植物重要氮源之—，尿素氮肥水解與脲酶密切相關(guān)，對土壤脲酶轉(zhuǎn)化尿素的作用及其調(diào)控技術(shù)，對提高尿素氮肥利用率具有重要意義；蛋白酶參與土壤中氨基酸、蛋白質(zhì)以及其他含蛋白質(zhì)氮的有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化，其水解產(chǎn)物是高等植物的氮源之一，與土壤有機(jī)質(zhì)含量、氮及其他土壤性質(zhì)有關(guān)；在植物的土壤磷營養(yǎng)中，土壤磷酸酶活性直接影響土壤中磷的有效性[14，16]。

該試驗通過不同施肥處理對土壤養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)、pH、酶活性和牧草生物產(chǎn)量的影響可以看出，各施肥處理均有助于提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量，均顯著增加了土壤中纖維素酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶活性。土壤酶的活性與牧草生物產(chǎn)量在不同生長期差異顯著，在開花期之前各施肥處理土壤中纖維素酶、脲酶、蛋白酶的活性與牧草生物產(chǎn)量呈正相關(guān)，之后略有下降呈負(fù)相關(guān)；土壤磷酸酶活性則在抽穗期之前與牧草生物產(chǎn)量呈正相關(guān)，之后略有下降呈負(fù)相關(guān)，具體原因還有待于進(jìn)一步探究。尤其是T3處理顯著增加了土壤養(yǎng)分含量和各種土壤酶活性，且牧草產(chǎn)量也達(dá)到最高，遠(yuǎn)高于其他5個處理。各施肥處理效應(yīng)表現(xiàn)為T3>T2>T5>T4>T1>CK，這與杜廣紅等[29]、Qiu等[30]研究結(jié)果基本一致。這說明不同施肥水平對土壤速效養(yǎng)分影響不同，含有牛羊糞

有機(jī)肥 配施氮磷鉀肥后，一方面可極大增加土壤有機(jī)質(zhì)含量和礦物質(zhì)元素，為植物生長發(fā)育提供充足基質(zhì)和速效養(yǎng)分[14，31]；另一方面有機(jī)質(zhì)進(jìn)入土壤增強(qiáng)了土壤中動物、植物和微生物的代謝活動，加快了土壤物質(zhì)循環(huán)，提高了土壤養(yǎng)分的生物有效性，從而有利于提高土壤酶活性[32-35]。土壤酶活性是評價土壤肥力的重要指標(biāo)。因此，在選擇以西藏野生垂穗披堿草建植人工草地和進(jìn)行植被生態(tài)修復(fù)的實踐中，采用T3（3 000 kg/hm2牛羊糞做有機(jī)肥+70%常規(guī)氮磷鉀肥）施肥處理方法，科學(xué)合理提高施肥水平，增加土壤酶活性，可取得良好效果。

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