降水模擬下施肥對(duì)生土地玉米冠-根-土系統(tǒng)的影響

劉小麗，李學(xué)浩，楊珍平，高志強(qiáng)

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801）

位于干旱半干旱地區(qū)的黃土高原面積約占 40 萬km2，其是世界上最大的黃土沉積區(qū)，同時(shí)也是世界上水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)。該地區(qū)溝壑縱橫、地形起伏；降雨季節(jié)分布不均、降雨量少，波動(dòng)大，全年降雨量的60%～75%集中在6—9 月，導(dǎo)致黃土高原大部分月份缺水，且黃土蓄水儲(chǔ)水能力差，使黃土高原植被建設(shè)、生態(tài)修復(fù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到了很大程度的限制[1]；此外，在大量的人工土地建設(shè)中，不斷地對(duì)土壤耕作層及地形的翻轉(zhuǎn)和擾動(dòng)，使得生土露表、生熟混合。因此，加快生土地熟化、解決生土地根-土-肥的關(guān)系問題迫在眉睫。水分和肥力是提高黃土干旱地區(qū)作物產(chǎn)量的主要因素[2-15]。作物的高產(chǎn)與優(yōu)產(chǎn)需要有發(fā)達(dá)的“根-土系統(tǒng)”，根系通過對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收與聚集，使土壤的營(yíng)養(yǎng)成分由分散到集中、由下層到上層，進(jìn)而通過各種動(dòng)植物參加的合成和分解形成小生物循環(huán)，不斷提高土壤肥力。由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)在晉南旱塬地區(qū)開展的研究得知，地塊肥力比較高時(shí)，地下總根量比較大，且這些根系主要分布在0～20 cm 淺土層，隨著土層加深，根系量逐漸減少；反之，肥力低的地塊，地下總根系量少，表層根系量亦少，但在100～300 cm土層中根系量相對(duì)比率則較高[16-19]。雖然許多學(xué)者對(duì)生土施肥進(jìn)行了研究，但大多局限于對(duì)土壤肥力和作物生產(chǎn)力的分析[4-7，14-19]，而關(guān)于生土地上施肥與降水互作對(duì)作物根-土-肥系統(tǒng)建成的影響研究甚少[17-19]。

本研究擬以山西省太谷縣山區(qū)荒地2 m 以下的生土為供試土壤，在前期試驗(yàn)確定60～80 cm 土層施肥對(duì)生土地玉米冠-根-土系統(tǒng)建成效果較好[20]的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討降水模擬下施肥對(duì)黃土母質(zhì)生土地玉米冠-根-土系統(tǒng)建成的影響，旨在為生土地快速熟化研究提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試玉米品種為紀(jì)元1 號(hào)包衣種子，優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)、抗病、中早熟。由山西省應(yīng)縣種子公司提供。

供試土壤取自山西省晉中市太谷縣山區(qū)荒地2 m 以下的生土，風(fēng)干、過篩、充分混勻，備用。生土養(yǎng)分狀況為：全氮含量0.190 g/kg、堿解氮含量19.84 mg/kg、速效磷含量2.98 mg/kg、速效鉀含量30.32 mg/kg、有機(jī)質(zhì)含量1.17 g/kg，脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶活性分別為0.29、1.27、0.71 mg/（g·24 h）。根據(jù)第二次全國(guó)土壤普查推薦的土壤肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，母土肥力很低，營(yíng)養(yǎng)相當(dāng)缺乏[21]。

供試肥料NPK 肥為尿素∶過磷酸鈣∶氯化鉀＝1∶3∶1，按1 600 kg/hm2的用量折算為9.0 g/管；有機(jī)肥為貝特牌生物有機(jī)肥（主要含雞糞），按3 200 kg/hm2的用量折算為18 g/管。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2013 年4 月至2014 年12 月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)黃土高原作物研究所連續(xù)2 a 進(jìn)行試驗(yàn)，采用根管土柱法進(jìn)行，所用根管直徑為25 cm、長(zhǎng)度為2 m，可拆卸。根管整合固定后，用塑料密封下口，垂直放置于根室內(nèi)。

將水噴灑在供試土壤上，使其達(dá)到適當(dāng)?shù)乃剑ㄟ谑种谐蓤F(tuán)，撒在地上散開），根據(jù)20 cm 一層所需土稱質(zhì)量（約10 kg），自下往上依次裝入2 m，壓實(shí)；按所需土量對(duì)60～80 cm 土層稱質(zhì)量，根據(jù)上述試驗(yàn)設(shè)計(jì)加入所需要的肥料，攪拌均勻，裝入根管60～80 cm 處，壓實(shí)。每個(gè)根管種植5 株玉米，淺覆土，并蓋一薄層細(xì)沙。待出苗后，取健壯苗留1 株，進(jìn)行常規(guī)管理。試驗(yàn)設(shè)主處理（A）施肥種類2 個(gè)：?jiǎn)问┯袡C(jī)肥（ORG），NPK 肥＋有機(jī)肥（NPK＋ORG）；每個(gè)施肥種類下再設(shè)副處理（B）不同降水模擬3 個(gè)：豐水年模擬（763.9 mm，土壤相對(duì)含水量為35%）、平水年模擬（482.8 mm，土壤相對(duì)含水量為25%）、欠水年模擬（275.9 mm，土壤相對(duì)含水量為15%）。共6 個(gè)處理，重復(fù)3 次。2013、2014 年連續(xù)2 a 均于5 月初播種玉米，出苗后每5 d 澆一次水，澆水時(shí)，3 種降水模擬處理分別按1 300、800、450 mL水量進(jìn)行。

于成熟期把根管從根室內(nèi)取出，先收獲地上部分，然后將其進(jìn)行風(fēng)干處理，并測(cè)定莖稈質(zhì)量和籽粒質(zhì)量。然后，打開根管，從上到下每20 cm 為一層，用滅菌牙簽小心獲取各層的根際土樣，放入滅菌塑料袋，用于土壤酶和土壤養(yǎng)分含量的測(cè)定。用水沖洗根管內(nèi)剩余土柱，直至露出完整的根系，晾干、拍照，然后按取土樣的順序順次分段，稱質(zhì)量，粉碎，裝袋，測(cè)定根系NPK 養(yǎng)分積累量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與制圖，采用SAS 9.4 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析與多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同降水模擬下施肥對(duì)生土地玉米地上部生產(chǎn)力及總根干質(zhì)量的影響

從表1 可以看出，隨著降水模擬量的增加，生土地玉米地上部各指標(biāo)干質(zhì)量與根干質(zhì)量的測(cè)定值總體均呈增加的趨勢(shì)；單施有機(jī)肥（ORG）擴(kuò)大了降水對(duì)總粒質(zhì)量的影響（變異系數(shù)為41.11%），NPK＋ORG 處理擴(kuò)大了降水對(duì)莖稈干質(zhì)量的影響（變異系數(shù)為34.24%）。肥料對(duì)玉米各部分干物質(zhì)積累的影響因降水多少而不同。總體來看，2 種降水模擬下，玉米地上部總干質(zhì)量均表現(xiàn)為ORG 處理比NPK＋ORG 處理更高（P＜0.05）。單看莖稈干質(zhì)量，在欠水年，2 種肥料處理之間的差異不顯著，而在平水年和豐水年，則NPK＋ORG 處理明顯比ORG 處理高（P＜0.05），尤其豐水年的變異系數(shù)為11.29%；總粒質(zhì)量正好相反，ORG 處理明顯比NPK＋ORG 處理高（P＜0.05），3 種模擬的變異系數(shù)均達(dá)到30%以上；2 個(gè)施肥處理對(duì)根干質(zhì)量的影響僅在平水年達(dá)到0.05 水平的差異顯著性，且以O(shè)RG 處理的根干質(zhì)量更高。

綜上所述，6 個(gè)試驗(yàn)處理，以豐水年模擬＋ORG處理的玉米地上部總干質(zhì)量、總粒質(zhì)量、根干質(zhì)量更高，對(duì)地上部生產(chǎn)力的綜合效果更好。

表1 不同降水模擬下施肥對(duì)生土地玉米總根質(zhì)量及地上部生產(chǎn)力的影響

2.2 不同降水模擬下施肥對(duì)生土地玉米根干質(zhì)量垂直分布的影響

經(jīng)SAS 軟件ANOVA 過程，對(duì)不同降水模擬及施肥條件下玉米根干質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行主處理A（施肥種類）、副處理B（降水模擬）及二者交互作用方差分析，結(jié)果表明（圖1、表1），F(xiàn)A＝67.345（P＜0.05）、FB＝145.67（P＜0.01）、FA×B＝41.66（P＜0.01），施肥和降水模擬的單因素及交互作用對(duì)玉米根干質(zhì)量的影響差異均達(dá)到顯著水平，結(jié)果可靠。

由圖1 可知，不同水肥處理組合的玉米根干質(zhì)量垂直分布在0～20 cm 處根干質(zhì)量最大，隨著土層的加深根干質(zhì)量顯著遞減（P＜0.05）；在0～200 cm的根層范圍內(nèi)，所有組合的根干質(zhì)量垂直分布變異幅度不大，其中，欠水年模擬且進(jìn)行NPK＋ORG 處理的變異系數(shù)最大，豐水年模擬并進(jìn)行ORG 處理的變異系數(shù)最小。總體而言，在0～200 cm 的根層范圍內(nèi)，3 種不同降水模擬，ORG 處理有利于玉米根系生長(zhǎng)；豐水條件下可以增加玉米各層的根干質(zhì)量，同時(shí)降低根干質(zhì)量垂直分布差異。

由圖2 可知，不同水肥處理下玉米各層根干質(zhì)量占總根干質(zhì)量的比例中，0～20 cm 土層所占比例最大，且豐水年模擬進(jìn)行NPK＋ORG 處理的玉米根干質(zhì)量比其他水肥處理大，土層大于80 cm 玉米根干質(zhì)量總和占總根干質(zhì)量的比例很小，僅為8.43%。欠水年模擬并進(jìn)行ORG 處理時(shí)，玉米根干質(zhì)量垂直分布在80～200 cm 土層占比較大，但總值不大；而欠水年模擬并進(jìn)行NPK＋ORG 處理則在80～200 cm 土層占比較??；豐水年模擬并進(jìn)行ORG 處理，在80～200 cm 土層的根干質(zhì)量占比反而減小。由此說明，施用有機(jī)肥處理能夠增加玉米地下部根干質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)地上部生產(chǎn)力提高，但所需水分不應(yīng)過多。

2.3 不同降水模擬下施肥對(duì)生土地單位面積玉米根系NPK 養(yǎng)分含量垂直分布的影響

不同降水模擬及施肥條件下單位面積玉米根系NPK 養(yǎng)分含量的方差分析結(jié)果表明，F(xiàn)A＞FB＞FA×B，且對(duì)單位面積玉米根系NPK 養(yǎng)分含量垂直分布的影響差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。

由圖3 可知，在0～20 cm 土層，豐水年模擬以O(shè)RG 處理的單位面積根系氮、磷、鉀養(yǎng)分含量最高，欠水年模擬NPK＋ORG 處理更有利于根系吸收積累氮、鉀養(yǎng)分；在60～80 cm 土層，欠水年模擬下NPK＋ORG 處理更有利于根系吸收積累氮、磷、鉀養(yǎng)分，而當(dāng)水分充足時(shí)，ORG 處理更有利于根系對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收積累；在0～200 cm 整個(gè)土層中，ORG＋豐水年模擬的處理組合根系氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收積累量明顯高于其他處理組合。

由圖3 還可知，整體上，在ORG 處理下，隨著降雨量的增加，根系N、P、K 養(yǎng)分吸收積累量均增加；豐水年模擬進(jìn)行ORG 處理的根系NPK 養(yǎng)分吸收積累量最高。水分缺乏時(shí)，NPK＋ORG 處理更有利于玉米根系NPK 養(yǎng)分吸收積累；水分充足時(shí)，ORG 處理的玉米根系NPK 養(yǎng)分吸收積累量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于NPK＋ORG 處理。

2.4 不同降水模擬下施肥對(duì)生土地玉米根際土壤營(yíng)養(yǎng)及土壤酶活性垂直分布的影響

不同降水模擬及施肥條件下生土地玉米根際土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的方差分析結(jié)果表明，堿解氮含量表現(xiàn)為FA＞FB＞FA×B，且不同的降水模擬之間存在顯著性差異；速效磷含量的FA×B＞FA＞FB，且施肥和降水模擬的交互作用達(dá)到極顯著水平；有機(jī)質(zhì)含量的FB＞FA＞FA×B，且施肥和降水模擬的交互作用達(dá)到顯著水平。

從圖4 可以看出，隨著土層的加深根際堿解氮、速效磷和有機(jī)質(zhì)含量均呈現(xiàn)先降低后升高（60～80 cm 施肥層）再降低的趨勢(shì)。其中，在NPK＋ORG、ORG 與不同降水模擬組合條件下，0～80 cm土層范圍內(nèi)，平水年模擬與NPK＋ORG 的組合堿解氮含量大于該施肥處理下的其他降水模擬，ORG與豐水年模擬組合的堿解氮含量大于ORG 處理下的其他2 組組合；80～200 cm 土層中，單施有機(jī)肥處理的堿解氮含量高于NPK＋ORG 處理。0～80 cm土層范圍內(nèi)，NPK＋ORG 處理下，隨著降水的增加，速效磷含量增加，ORG 施肥處理下，平水年模擬速效磷含量大于該施肥處理下其他降水模擬。有機(jī)質(zhì)含量在0～80 cm 的土層內(nèi)，豐水年模擬的處理組合顯著大于其他降雨模擬的處理組合，有機(jī)質(zhì)含量是ORG 處理高于NPK＋ORG 處理，說明ORG 處理對(duì)提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量作用更大，2 種肥料配施反而會(huì)影響土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加。

土壤酶活性方差分析表明，脲酶的FB＞FA＞FA×B，且不同的降水模擬之間存在顯著性差異；堿性磷酸酶的FA＞FB＞FA×B，但各因素之間沒有達(dá)到顯著水平；有機(jī)質(zhì)的FA×B＞FB＞FA，且不同的降水模擬之間存在顯著性差異。

由圖5 可知，整體上，隨著土層的加深根際脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶活性均呈現(xiàn)先降低后升高（60～80 cm 施肥層）再降低的趨勢(shì)。其中，脲酶活性，在NPK＋ORG 施肥水平下，隨著降水模擬的增加而增加，在ORG 施肥水平下，水分缺乏和水分充足都有利于脲酶活性提高；堿性磷酸酶活性，在0～100 cm 土層內(nèi)，豐水年模擬＞平水年模擬＞欠水年模擬；蔗糖酶活性，在整個(gè)土層內(nèi)豐水年模擬＞平水年模擬＞欠水年模擬。同一降水模擬下施肥對(duì)生土地玉米根際土壤酶活性有一定影響，而降水對(duì)酶活性有很大影響，其中，欠水年模擬時(shí)，ORG 處理有益于玉米土壤酶活性的提高，平水年模擬和豐水年模擬時(shí)，ORG 處理能增加土壤脲酶和堿性磷酸酶活性，NPK＋ORG 處理對(duì)增加土壤蔗糖酶活性幫助更大。

2.5 不同降水模擬施肥下生土地玉米根系質(zhì)量、根系營(yíng)養(yǎng)、根際土壤酶活性及根際土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性分析

不同降水模擬施肥下生土地玉米根干質(zhì)量、根系氮磷鉀養(yǎng)分含量、根際土壤3 種酶活性以及根際土壤堿解氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)等10 個(gè)指標(biāo)間的相關(guān)分析結(jié)果表明（表2），玉米根干質(zhì)量與根系吸收氮、磷養(yǎng)分呈正相關(guān)，與根系吸收鉀養(yǎng)分、根際土壤酶活性及根際土壤養(yǎng)分含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；根系吸收磷養(yǎng)分與土壤堿性磷酸酶活性及速效磷含量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。玉米根系吸收氮養(yǎng)分與磷、鉀養(yǎng)分相互促進(jìn)，呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；同時(shí)，根系氮、鉀養(yǎng)分含量與根際土壤3 類酶活性均呈極顯著正相關(guān)。綜上所述，根干質(zhì)量、根系NPK 養(yǎng)分含量與土壤營(yíng)養(yǎng)、土壤酶活性間具有緊密的關(guān)聯(lián)。即玉米根系生長(zhǎng)發(fā)育被促進(jìn)，加強(qiáng)根系養(yǎng)分物質(zhì)的流動(dòng)和分配，也促進(jìn)玉米根際土壤酶類和根際土壤氮、磷、有機(jī)質(zhì)含量的增加，提高土壤肥力，對(duì)黃土母質(zhì)生土的改良起到了積極的作用。

表2 玉米根干質(zhì)量、根系營(yíng)養(yǎng)及根際土壤酶活性、根際土壤營(yíng)養(yǎng)含量之間的相關(guān)性分析

以上述10 個(gè)指標(biāo)為依據(jù)，對(duì)6 個(gè)不同水肥處理組合進(jìn)行最短距離聚類，結(jié)果表明（圖6），第1 類為（豐水年或平水年）＋ORG 處理，第2 類為欠水年＋（ORG 或NPK＋ORG）處理，第3 類為（平水年或豐水年）＋（NPK＋ORG）處理。其中，第1 類（豐水年或平水年＋ORG 處理）對(duì)生土改良效果更好。

3 討論

3.1 生土地玉米根冠系統(tǒng)對(duì)施肥與降水模擬的響應(yīng)

前期研究表明，黃土母質(zhì)生土地養(yǎng)分十分貧瘠，其對(duì)外源性的輔助（NPK 復(fù)合肥、有機(jī)肥）反應(yīng)非常敏感，對(duì)禾谷類作物的根系生長(zhǎng)及增產(chǎn)產(chǎn)生顯著的效應(yīng)[23]。但由于該試驗(yàn)的供試生土養(yǎng)分極低，所以即使有機(jī)肥作用依然明顯，但整體的生產(chǎn)力水平還是偏低。張秋英等[22]研究表明，在不施肥的基礎(chǔ)上，自然降水量處理的玉米產(chǎn)量比充足灌溉量的處理低14.1%；自然降水的基礎(chǔ)上，不施肥處理比增施無機(jī)肥或無機(jī)肥和有機(jī)肥配合玉米產(chǎn)量分別低35%和69%。本研究結(jié)果顯示，豐水年＋ORG 處理明顯提高了生土地玉米的地上部總生產(chǎn)力及籽粒產(chǎn)量，而NPK＋ORG 處理在平水年和豐水年的總粒質(zhì)量、總根干質(zhì)量、地上部總生產(chǎn)力均不及ORG處理，僅地上部莖稈質(zhì)量高于ORG 處理，可能是由于“旱長(zhǎng)根、水長(zhǎng)苗”，水分相對(duì)不缺的狀態(tài)下，根系吸收NPK 養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)角o稈，促進(jìn)了莖稈干物質(zhì)積累，影響了莖稈干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，從而粒質(zhì)量偏低，但仍需進(jìn)一步研究印證。苗果園[24]等研究表明，在不施肥的基礎(chǔ)上，由土壤表層向下玉米根系質(zhì)量均呈現(xiàn)出遞減規(guī)律，且隨著土層的加深，遞減幅度增大。通過對(duì)較深層土壤進(jìn)行施肥促使作物根系向地下生長(zhǎng)，從而增加根系總量。本研究中，單施有機(jī)肥處理可以增加地下部各層根系干質(zhì)量，在水分充足的情況下可降低根質(zhì)量垂直分布差異。

3.2 生土地單位面積玉米根系NPK 養(yǎng)分含量對(duì)施肥與降水模擬的響應(yīng)

孫瑞蓮等[25]研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期配合施用NPK 與有機(jī)肥能提高土壤全氮、全磷、全鉀含量，有利于根系對(duì)氮磷鉀元素的吸收。呂剛等[26]研究表明，土壤水分是氮、磷、鉀肥效充分發(fā)揮的重要制約因子，水分不足時(shí)，影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育且阻礙植物對(duì)養(yǎng)分的吸收利用。韋澤秀等[27]研究提出，灌溉量充盈的情況下，可促進(jìn)作物的生長(zhǎng)，使得作物對(duì)養(yǎng)分的需求量增加；水分不足時(shí)，肥料揮發(fā)損失的較多，使土壤中養(yǎng)分含量下降，不利于根系對(duì)氮磷鉀元素的吸收。本試驗(yàn)中，豐水年模擬＋ORG 處理根系NPK 養(yǎng)分含量較高，可能是因?yàn)槌渥愕乃謼l件有利于有機(jī)肥（雞糞發(fā)酵而成）持續(xù)釋放養(yǎng)分，促進(jìn)土壤酶活性提高及養(yǎng)分活化，進(jìn)而促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育，吸收積累較多的氮、磷、鉀養(yǎng)分；而在ORG 基礎(chǔ)上配施N、P、K 復(fù)合肥，則根系吸收大量的速效N、P、K 養(yǎng)分，快速向莖稈運(yùn)輸，根系積累相對(duì)較少。

3.3 生土地玉米根際土壤營(yíng)養(yǎng)及酶活性對(duì)施肥與降水模擬的響應(yīng)

本研究表明，根際堿解氮、速效磷和有機(jī)質(zhì)含量均隨著土層深度的加深呈現(xiàn)先降低后升高（60～80 cm 施肥層）再降低的趨勢(shì)。有研究表明，施用有機(jī)肥與化學(xué)肥料配合，能有效提高土壤中氮、磷元素含量，使作物生長(zhǎng)需求得到滿足。將有機(jī)肥施入到土壤中，可以讓酶活性不斷提高，尤其是有機(jī)肥與氮肥利用，可以最大程度提高土壤中酶活性。氮肥使用可以為作物生長(zhǎng)提供充足的營(yíng)養(yǎng)，作物根系隨著發(fā)育增快會(huì)不斷分泌有機(jī)物質(zhì)，增加土壤中微生物數(shù)量，促進(jìn)土壤中酶活性提升[28-29]。本試驗(yàn)中，平水年模擬與NPK＋ORG 的組合堿解氮含量大于該施肥處理下其他降水模擬，因?yàn)樵谒汁h(huán)境較好的情況下，有利于土壤有機(jī)質(zhì)分解。周德霞[30]研究表明，中水高肥的處理對(duì)萵苣采收后土壤有效磷含量的提高有促進(jìn)作用。本試驗(yàn)中，速效磷含量表現(xiàn)為平水年模擬＞欠水年模擬＞豐水年模擬，且在NPK＋ORG 處理下，速效磷含量則受降水量的影響比較大。本試驗(yàn)中，隨降水量增加土壤有機(jī)質(zhì)含量亦增加，在欠水年模擬條件下NPK＋ORG 處理比較高，在平水年及豐水年模擬條件下則是ORG 施肥處理的有機(jī)質(zhì)含量比較高，且本試驗(yàn)所用的由發(fā)酵雞糞制成的有機(jī)肥本身營(yíng)養(yǎng)豐富，其中含有的對(duì)土壤養(yǎng)分具有活化作用的有機(jī)酸，使有機(jī)肥對(duì)當(dāng)年生土養(yǎng)分的提高有明顯的效果。

不同的降水模擬和施肥處理對(duì)土壤酶活性存在著顯著的差異。朱同彬等[31]研究表明，有機(jī)肥施入土壤后能夠顯著提高土壤脲酶和堿性磷酸酶活性；化肥施入土壤后降低了脲酶和堿性磷酸酶活性，但使蔗糖酶活性提高。本試驗(yàn)研究表明，在60～80 cm施肥層脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶活性都有所提高，隨后隨著土壤深度加深而降低；豐水年模擬條件下，ORG 處理有利于脲酶和堿性磷酸酶活性提高，而NPK＋ORG 處理則有利于蔗糖酶活性提高。

3.4 生土玉米根-土系統(tǒng)的建立

本研究相關(guān)分析表明，在生土地玉米根-土系統(tǒng)建立中，根系質(zhì)量、根系氮磷鉀養(yǎng)分含量，根際土壤堿解氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)含量，根際脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶活性10 個(gè)指標(biāo)之間相互促進(jìn)。聚類分析結(jié)果表明，有利于生土地玉米根土系統(tǒng)建立的最適水肥組合為豐水年模擬＋ORG 處理。

4 結(jié)論

通過對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)改變以及土壤養(yǎng)分的提高可以達(dá)到黃土母質(zhì)生土的熟化。而降水模擬與施肥相結(jié)合，可使作物的根系生長(zhǎng)至更深，提高地上部生產(chǎn)力、土壤酶活性和土壤養(yǎng)分含量，對(duì)于改良黃土母質(zhì)生土地肥力和促進(jìn)生土地玉米冠-根-土系統(tǒng)建成具有重要意義。本研究表明，欠水年模擬時(shí)，不同的施肥處理對(duì)玉米根-冠-土系統(tǒng)的整體作用效果一致，對(duì)黃土生土地的改良效果一致；平水年和豐水年模擬時(shí)，對(duì)玉米生長(zhǎng)具有明顯促進(jìn)作用的是單施有機(jī)肥處理，且對(duì)黃土母質(zhì)生土有更好的改良效果。