旱地葡萄園套種雜交油菜對土壤酶及養(yǎng)分的影響

劉亞柏 黃潔雪 高建芹

摘要：為明確套種寧雜1818油菜對句容旱地葡萄園土壤的改良效果，研究設(shè)置套種油菜處理和不套種對照，研究土壤脲酶、硝酸酶、亞硝酸酶、磷酸酶的活性及有機(jī)質(zhì)、氮素、鉀等養(yǎng)分的含量變化。結(jié)果表明，套種油菜處理在油菜翻耕后45 d土壤有機(jī)質(zhì)含量增加了8.8%，前期土壤硝態(tài)氮、速效鉀等養(yǎng)分含量低于對照，但隨著油菜秸稈降解，土壤硝態(tài)氮、速效鉀含量增幅大于對照;油菜翻耕入土后，套種油菜處理土壤脲酶、硝酸酶、亞硝酸酶活性低于對照，隨著油菜翻耕時間推移，表層土壤各種酶的活性增幅大于對照。因此，句容旱地葡萄園套種寧雜1818油菜是土壤培肥的有效措施。

關(guān)鍵詞：寧雜1818油菜;土壤酶;養(yǎng)分;句容旱地葡萄園

中圖分類號：S344.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）24-0221-04

收稿日期：2021-09-18

基金項目：江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計劃重大科技示范項目（編號：BE2020731）。

作者簡介：劉亞柏（1969—），男，湖南隆回人，副研究員，主要從事生態(tài)農(nóng)業(yè)研究。E-mail：lyb522718@126.com。

近年來，葡萄種植面積在江蘇丘陵地區(qū)迅速擴(kuò)大，至2018年底，僅江蘇省句容市一個縣級市葡萄種植面積就達(dá)到了3 000 hm2[1]。葡萄種植面積迅速擴(kuò)大的同時，在生產(chǎn)過程中遇到的問題也不少，尤其是土壤質(zhì)量已成為葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

果園生草栽培是培肥土壤地力的有效措施之一，在果樹行間或全園種植綠肥，覆蓋地表，可以有效改善果園土壤微環(huán)境，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，防止葡萄園土壤水土流失，抑制雜草生長。果園種植綠肥對地力的培肥效果與增施有機(jī)肥相當(dāng)，但可省缺了購買有機(jī)肥料的費(fèi)用及大量的搬運(yùn)勞力，因此深受農(nóng)戶歡迎。然而，果園生草需要針對不同的果樹選擇不同的綠肥品種，否則，不但不能起到培肥地力的作用，反而會給果樹帶來爭肥、蟲害的負(fù)面影響，劉文婷等對福建省高山設(shè)施葡萄園適宜綠肥品種進(jìn)行篩選，確定光葉苕子適合當(dāng)?shù)仄咸褕@種植[2]。而綠肥對江蘇葡萄園土壤的影響尚未有報道，因此，針對落葉藤本植物葡萄的生長特性，充分利用葡萄園空間及光照，本研究選用寧雜1818油菜做葡萄園綠肥，該油菜品種屬于甘藍(lán)型半冬性化學(xué)誘導(dǎo)雄性不育兩系雜交品種，為油蔬兩用型油菜，可采菜薹食用，為農(nóng)戶增加經(jīng)濟(jì)效益;花期長，可美化鄉(xiāng)村，符合鄉(xiāng)村振興要求，盛花期粉碎還田，可做綠肥。葡萄園套種寧雜1818油菜作為綠肥培肥地力還屬于首創(chuàng)，研究其提升葡萄園土壤地力的效果，以期為當(dāng)?shù)仄咸褕@土壤地力培肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2020年9月至2021年5月在江蘇省鎮(zhèn)江句容市茅山鎮(zhèn)丁莊村進(jìn)行，地處31.895 998°N、119.255 296°E，海拔32 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨水豐沛，光照充足。土壤類型為黃棕壤，0～20 cm層土壤基本理化性質(zhì)為：pH值6.72，有機(jī)質(zhì)含量18.60 g/kg，堿解氮含量15.30 mg/kg，有效磷含量293.30 mg/kg，速效鉀含量632.00 mg/kg，土壤地力中等。

1.2 試驗材料與用量

試驗材料為寧雜1818油菜，用種量為 7.5 kg/hm2。葡萄為5年生夏黑，播種前對葡萄樹行間進(jìn)行旋耕，表層有10 cm以上的細(xì)碎土壤，然后于2020年9月下旬均勻撒播，2021年3月25日把綠肥粉碎翻耕還田。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)處理1為對照（常規(guī)生產(chǎn)，不種油菜），處理2套種寧雜1818油菜，3次重復(fù)，每個小區(qū)面積60 m2。

1.4 測試方法

油菜盛花期粉碎翻耕后15 d（4月9日）、45 d（5月9日）分別取0～5、>5～10、>10～20 cm等3個土層的土壤樣品，于-80 ℃保存測定土壤脲酶、堿性磷酸酶、酸性磷酸酶、硝酸酶及亞硝酸酶的活性。脲酶活性采用尿素水解-靛酚藍(lán)比色法、酸性磷酸酶和堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定;硝酸還原酶和亞硝酸還原酶活性采用對氨基苯磺酸比色法測定;無基質(zhì)對照不添加反應(yīng)底物，無土對照不添加土壤樣品。單位定義：土樣中產(chǎn)生 1 μg/（g·d） NH3-N定義為1個脲酶活力單位;37 ℃ 下土壤釋放1 nmol/（g·d）酚為1個堿性磷酸酶活性單位;37 ℃ 下土壤釋放1 μmol/（g·d）酚為1個酸性磷酸酶活性單位;土樣中產(chǎn)生 1 μmol/（g·d） NO-2的量為1個硝酸酶活性單位;土壤還原1 μmol/（g·d） NO-2的量為1個亞硝酸酶活性單位。同時間同地點(diǎn)按同樣的土層取土樣，晾干，測定其養(yǎng)分含量，土壤有機(jī)質(zhì)含量的測定采用NY/T 1121.6—2006《土壤檢測 第6部分：土壤有機(jī)質(zhì)的測定》方法;土壤銨態(tài)氮（NH+4-N）、硝態(tài)氮（NO-3-N）含量的測定采用氯化鉀溶液提取-分光光度法HJ 634—2012《土壤 氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮的測定 氯化鉀溶液提取-分光光度法》;土壤速效鉀含量的測定采用NY/T 889—2004《土壤速效鉀和緩效鉀含量的測定》方法。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用Excel 2007和DPS 7.05統(tǒng)計軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 套種油菜綠肥對葡萄園土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

句容市旱地葡萄園土壤有機(jī)質(zhì)含量低一直是制約高質(zhì)量葡萄生產(chǎn)的因素之一。寧雜1818油菜在盛花期粉碎還田，一段時間后取樣分析，結(jié)果表明，4月9日，套種油菜處理0～5 cm土層土壤的有機(jī)質(zhì)含量比對照顯著增加5.7%（P<0.05）;5月9日，套種油菜處理土壤有機(jī)質(zhì)含量在4月9日的基礎(chǔ)上增加3.7%，比對照增加了8.8%（P<0.05）。而5～10、>10～20 cm土層，套種油菜處理有機(jī)質(zhì)含量比對照略有增加，但是2個取樣時間點(diǎn)，相同處理相同土層土壤有機(jī)質(zhì)含量幾乎沒有變化，處理間差異不顯著（圖1）。

2.2 套種油菜綠肥對葡萄園土壤氮素形態(tài)含量變化的影響

2.2.1 套種油菜綠肥對葡萄園土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量的影響 土壤中氮含量對作物前期生長影響較大，尤其是速效態(tài)的硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量對葡萄生產(chǎn)影響更加明顯。葡萄園套種油菜，盛花期翻耕后取不同土層土壤樣品進(jìn)行分析，結(jié)果（表1）表明，在0～20 cm不同土層中，對照土壤硝態(tài)氮含量高于套種油菜處理。間隔1個月后，在0～5、>5～10、>10～20 cm土層中，套種油菜處理硝態(tài)氮含量分別增加81.3%、44.2%、42.7%，對照僅增加21.7%、24.1%、8.9%;不同土層各時間點(diǎn)，套種油菜處理和對照土壤銨態(tài)氮含量變化不大。

2.2.2 套種油菜綠肥對葡萄園土壤氮素轉(zhuǎn)化酶活性的影響 土壤酶活性對土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化起關(guān)鍵作用，反映了某養(yǎng)分在土壤中的有效狀況。脲酶活性表征土壤的氮素狀況。4月9日、5月9日2次取樣分析結(jié)果（表2）表明，各層次土壤脲酶活性均是對照高于套種油菜處理;4月9日套種油菜處理3個土層土壤脲酶活性表現(xiàn)為從表層往下逐漸降低，而5月9日則表現(xiàn)為先降后升;對照3個土層土壤脲酶活性均表現(xiàn)為從上到下逐漸降低。

硝酸還原酶可催化硝酸離子還原成亞硝酸離子的反應(yīng)。4月9日、5月9日2次取樣分析結(jié)果（圖3）顯示，0～5、>5～10 cm土層土壤硝酸還原酶活性均表現(xiàn)為對照高于套種油菜處理，而>10～20 cm 土層硝酸還原酶活性表現(xiàn)為種油菜處理高于對照。

土壤亞硝酸還原酶是反硝化作用中的關(guān)鍵酶之一，參與亞硝酸鹽至NO的還原反應(yīng)，它的活性反映了生物降解過程中氮素的轉(zhuǎn)化效率。從圖4可以看出，套種油菜處理土壤亞硝酸還原酶活性表現(xiàn)為隨土層從上至下而先降后升，隨油菜翻耕后的時間逐漸增加;而對照土壤亞硝酸還原酶活性表現(xiàn)為隨土層從上至下逐漸降低，0～5 cm土層土壤亞硝酸還原酶活性隨油菜翻耕時間的推移降低，而5～10、>10～20 cm土層則增加;在0～5、>5～10 cm土層，對照土壤亞硝酸還原酶活性都高于套種油菜處理，而>10～20 cm土層表現(xiàn)卻相反。

2.3 套種油菜綠肥對葡萄園土壤磷酸酶活性的影響

土壤有機(jī)磷轉(zhuǎn)化受多種因子的制約，尤其是磷酸酶的參與，可加速有機(jī)磷的脫磷速度，磷酸酶對土壤磷素的有效性具有重要作用，其活性直接影響著土壤中有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化及其生物有效性，是評價土壤磷素生物轉(zhuǎn)化方向與強(qiáng)度的指標(biāo)。從圖5、圖6可以看出，各處理土壤堿性磷酸酶活性隨土層從上至下逐漸降低，隨油菜翻耕時間的推移變化不明顯;0～5 cm土層套種油菜處理堿性磷酸酶活性隨油菜翻耕時間的推移略有增加，而且高于對照。酸性磷酸酶活性與堿性磷酸酶活性表現(xiàn)一致。

2.4 套種油菜綠肥對葡萄園土壤速效鉀含量的影響

葡萄生產(chǎn)對鉀的需求較大，在葡萄生長過程中，土壤中充足的鉀供給是保證葡萄豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提。從表2可以看出，套種油菜處理和對照在0～20 cm土層的土壤速效鉀含量隨土層從上到下逐漸降低，各層土壤速效鉀含量表現(xiàn)為對照高于套種油菜處理。油菜粉碎翻耕還田后，從4月9日到5月9日，套種油菜處理0～5 cm土層速效鉀含量增加了8.8%，而對照只提高了4.8%。

3 討論與結(jié)論

3.1 套種油菜對葡萄園土壤養(yǎng)分含量的影響

句容旱地葡萄園地力底子差[3]，嚴(yán)重制約著葡萄生產(chǎn)，因此，提高土壤地力是發(fā)展葡萄產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。要提高葡萄園土壤肥力，可以采用平衡施肥[4]、增施有機(jī)肥[5]、生草栽培[6-7]等措施。本研究采用葡萄園套種寧雜1818油菜，在盛花期作為綠肥粉碎還田，油菜屬于越冬作物，而葡萄在11月下旬逐漸進(jìn)入休眠狀態(tài)，油菜可以吸收土壤中的養(yǎng)分，與葡萄不存在競爭，同時，油菜、葡萄所需養(yǎng)分比例不一樣，油菜對氮磷鉀的吸收比例約為 1 ∶0.5 ∶0.9[8]，油菜在冬春季生長過程中吸收土壤中的養(yǎng)分，儲存于秸稈中，粉碎還田后，在增加土壤有機(jī)質(zhì)含量的同時，釋放鉀等礦質(zhì)養(yǎng)分。因此，0～5 cm土層中，套種油菜處理在油菜還田之后15、45 d的有機(jī)質(zhì)含量比對照分別增加了5.7%、8.8%，而土壤中速效鉀含量表現(xiàn)為對照高于套種油菜處理，速效鉀含量的增加速度則表現(xiàn)為套種油菜處理大于對照。劉新紅等有相似的報道[9-11]。土壤不同形態(tài)氮素養(yǎng)分表現(xiàn)為4月9日對照硝態(tài)氮含量高于套種油菜處理;同樣，間隔1個月后，于0～5、>5～10、>10～20 cm 土層中，套種油菜處理硝態(tài)氮含量分別增加81.3%、44.2%、42.7%，對照僅增加21.7%、24.1%、8.9%，表層土壤套種油菜處理的增加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對照，這可能是因為油菜秸稈在腐爛礦化過程中，微生物要消耗土壤中的氮來滿足碳氮比，隨著秸稈礦化的進(jìn)程，微生物消耗土壤中的氮逐漸減少。

3.2 套種油菜對葡萄園土壤酶活性的影響

土壤酶是具有生物催化活性作用的特殊物質(zhì)，它參與了土壤中許多重要的生化過程，土壤酶活性在一定程度上影響著土壤的養(yǎng)分含量。本研究在油菜翻耕還田15、45 d后，對照土壤脲酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶活性均高于套種油菜處理，與硝態(tài)氮養(yǎng)分含量表現(xiàn)一致;土壤脲酶活性在土層垂直方向的表現(xiàn)為從上往下降低，但在翻耕45 d時套種油菜處理表現(xiàn)為先降后升，>10～20 cm土層脲酶活性基本不變，孫海燕等有相似的研究報道[12];套種油菜處理亞硝酸還原酶活性在土層垂直方向上表現(xiàn)為先降后升，每個土層的亞硝酸還原酶活性均隨油菜翻耕時間的推移而提高，而對照則逐漸降低，隨油菜翻耕時間的變化不大。這可能是由于油菜秸稈翻耕入土，土壤中油菜秸稈量由淺入深逐漸減少，同時，土壤微生物種群也逐漸減少[13]。

磷酸酶對加速有機(jī)磷的礦化至關(guān)重要，油菜在葡萄休眠的時候從土壤中吸收礦質(zhì)磷，貯存于秸稈中，秸稈粉碎翻耕入土后，在微生物的作用下，秸稈中的磷再次釋放出來。本研究結(jié)果顯示，0～5 cm土層套種油菜處理堿性磷酸酶、酸性磷酸酶活性均高于對照，在土壤垂直方向上隨土層從上到下逐漸降低。周東興等有相同的研究結(jié)果[14-15]。

在本試驗中，葡萄園套種寧雜1818油菜，油菜的生長期為葡萄休眠期，吸收土壤中的養(yǎng)分儲存于秸稈中，3月下旬油菜盛花期粉碎還田，秸稈降解提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，礦化過程中，緩慢釋放氮磷鉀等礦質(zhì)養(yǎng)分供給葡萄生長，葡萄此時剛萌動，所需養(yǎng)分逐漸增大，因此，很好地調(diào)控了葡萄園土壤養(yǎng)分供給。葡萄園套種寧雜1818油菜，油菜還田降解過程中，微生物要消耗一部分氮素，土壤中的硝態(tài)氮含量及土壤脲酶、硝酸酶和亞硝酸酶活性低于不種油菜對照。隨著油菜秸稈降解釋放養(yǎng)分，土壤中氮素養(yǎng)分含量及相關(guān)酶活性迅速提高，適當(dāng)補(bǔ)施氮肥可以彌補(bǔ)前期的不足。因此，葡萄園套種寧雜1818油菜是一項有效培肥地力的技術(shù)措施。

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