玉米－水稻輪作和水稻連作土壤根際和非根際氮含量及酶活性

黃麗珠

（廣西河池市都安縣板嶺鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，廣西 河池 530700）

引言

本文以玉米－水稻輪作和水稻連作土壤根際和非根際氮含量及酶活性為題展開分析，首先對實驗情況加以概括，之后該說實驗操作步驟以及測定方式，最后結(jié)合實驗數(shù)據(jù)對硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、脲酶、還原酶等指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.試驗概括

本文為研究玉米－水稻輪作和水稻連作土壤根際和非根際氮含量及酶活性以杭州市某基地實驗稻田為案例進(jìn)行分析。該實驗研究地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，平均溫度為17℃，平均降水量1300mm，稻田種植土壤地質(zhì)屬于粉黏壤土。對試驗基地的耕作層土壤進(jìn)行風(fēng)干后過篩備用。土壤的理化性質(zhì)為碳氮比9.1、全氮1.76g/kg、酸堿值6.7、總有機(jī)碳10.5g/kg，速效磷78mg/kg，速效鉀202mg/kg。第一季和第二季水稻品種為甬秈115和秀水134，玉米品種為美玉7號。

2.實驗操作

2.1 試驗材料準(zhǔn)備

種植用塑料桶、尼龍網(wǎng)、根際袋、尿素、氯化鉀肥、過磷酸鈣、玉米種子、水稻種子。

2.2 試驗步驟

試驗在網(wǎng)室中開展。試驗材料選擇上口徑為31cm，底徑為20cm，高為27cm塑料桶，在塑料桶中放置孔徑為48μm的尼龍網(wǎng)，直徑為8cm，高為10cm，用作根際袋，袋內(nèi)屬于根際土，袋外屬于非根際土。在桶中加入7.5kg土壤，確保根際袋內(nèi)部和外部土壤處于同一高度。在進(jìn)行第一季水稻種植之前，首先加入適量的去離子水確保桶中土壤的含水量為田間含水量60%，進(jìn)行一周預(yù)培養(yǎng)，在桶中施加0.78g的過磷酸鈣、1.81g的尿素、0.47g的氯化鉀肥，鉀肥和磷肥全部基施，水稻氮肥分為三次以3:4:3分別作為基肥、分蘗肥和孕穗肥。玉米氮肥以1:2分別作為基肥和喇叭口時期施加。對第一季水稻種植進(jìn)行選種，確保種子飽滿，對種子浸泡兩天之后種植于根際袋中，在第二季進(jìn)行水稻的移栽，在種植桶中種植兩株玉米或者兩穴水稻，開展玉米－水稻連作和水稻連作試驗，在整個種植實驗過程和實際大田種植類似。試驗時間起于4月份，結(jié)束于同年11月份。4至7月為第一季作物的種植，7至11月為第二季作物的種植。在一季作物種植結(jié)束后進(jìn)行淹水培養(yǎng)二季作物。

2.3 測定方式選擇

對于土壤中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的測量選擇SKALAR SAN++連續(xù)流動分析儀進(jìn)行測定。對于土壤酶活性、C/N和全氮的測定選擇元素分析儀進(jìn)行測定。將實驗試劑加入至取樣土壤中，通過靛酚藍(lán)比色技術(shù)對脲酶活性進(jìn)行測定，通過用苯磺酸-醋酸-α-萘胺比色技術(shù)測定異化型硝酸還原酶活性。

3.實驗結(jié)果整理和分析

3.1 玉米－水稻輪作和水稻連作土壤根際和非根際氮含量數(shù)據(jù)分析

首先對硝態(tài)氮的含量進(jìn)行分析，生育期和種植模式均對土壤根際和非根際硝態(tài)氮的含量存在影響。在玉米的抽穗期根際硝態(tài)氮的含量有所增加，在其他時期硝態(tài)氮含量均存在下降趨勢。并且相比于第一季，第二季下降趨勢較為平緩。在第一季的抽穗期和孕穗期根際硝態(tài)氮的含量和第二季的分蘗期和成熟期呈現(xiàn)為RR＜MR情況，剩余時期存在差異較小。在第一季中根際硝態(tài)氮呈現(xiàn)為RR＜MR，第二季不存在明顯差異。通過實驗結(jié)果分析表明此種植模式下所產(chǎn)生的根際硝態(tài)氮含量影響能夠持續(xù)至第二季，而非根際不存在此影響。具體而言，相比于水稻連作，玉米－水稻輪作模式硝態(tài)氮高出153.5%，根際硝態(tài)氮高出21.2%，而非根際硝態(tài)氮高出370.5%，并且在第一季差異作為明顯。在種植水稻時期根際硝態(tài)氮的含量高于第二季水稻分蘗期和孕穗期非根際硝態(tài)氮。在玉米種植的全周期根際硝態(tài)氮低于非根際硝態(tài)氮。兩種作物種植存在相反特征，如表一所示：

表一：玉米-水稻輪作及水稻連作種植模式下根際和非根際各個指標(biāo)

其次，對銨態(tài)氮的含量進(jìn)行分析。作物的不同在生育期對根際銨態(tài)氮含量產(chǎn)生影響主要表現(xiàn)為在兩季均存在增加趨勢，第二季銨態(tài)氮含量相比于第二季較低。在第一季的分蘗期（喇叭口期）和孕穗期（抽穗期）兩種種植模式存在較大差異，其余時期存在差異較小。不同生育期和種植模式對非根際銨態(tài)氮存在影響，并且不同種植模式均會對銨態(tài)氮含量所產(chǎn)生影響持續(xù)至第二季，相比于第二季，第一季影響比較平緩，第二季表現(xiàn)為先提高后下降，在第二季孕穗期非根際銨態(tài)氮的含量最高。相比于第二季的孕穗期，第一季分蘗期（喇叭口期）和孕穗期（抽穗期）非根際銨態(tài)氮含量連作種植模式大于輪作模式，其余時期差異不明顯。具體而言，相比于水稻連作，玉米－水稻輪作模式銨態(tài)氮低24.6%，根際硝態(tài)氮低11.6%，而非根際硝態(tài)氮高低30.8%，在水稻第一季的分蘗期和第二季的孕穗期和成熟期根際銨態(tài)氮的含量低于非根際銨態(tài)氮。玉米種植全周期銨態(tài)氮根際和非根際含量不存在明顯差異。

3.2 玉米－水稻輪作和水稻連作土壤根際和非根際酶活性數(shù)據(jù)分析

首先對脲酶活性進(jìn)行分析。脲酶對于尿素的分解，氮素生物以及氮肥轉(zhuǎn)換的有效性發(fā)揮著重要作用。通過實驗證明生育期和種植模式對脲酶活性均存在影響，在第一季所產(chǎn)生影響表現(xiàn)為首先增加之后下降，第二季影響較為平緩。其中根際脲酶活性表現(xiàn)為第一季孕穗期（抽穗期）玉米－水稻輪作大于水稻連作，成熟期表現(xiàn)為玉米－水稻輪作小于水稻連作。在第二季不存在明顯差異。非根際脲酶活性表現(xiàn)為第一季孕穗期（抽穗期）與第二季的分蘗期玉米－水稻輪作大于水稻連作，成熟期表現(xiàn)為玉米－水稻輪作小于水稻連作。其余時期不存在明顯差異。相比于水稻連作，玉米－水稻輪作脲酶活性高出24.4%，根際脲酶活性高出23.4%，非根際脲酶活性高出25.2%。

通過對試驗數(shù)據(jù)整理分析得出水旱輪作能夠?qū)λ鹃L期生長的厭氧環(huán)境加以改善，促使硝化菌生長。小麥季好氧環(huán)境有助于硝化作用，促使土壤中積累硝態(tài)氮，在實驗中相比于水稻連作，玉米－水稻輪作種植模式下銨態(tài)氮含量下降26.3%，第二季下降25.6%，而第一季硝態(tài)氮的含量提升322.6%，第二季提升13.2%，說明玉米種植時期土壤中硝態(tài)氮的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水稻，表示玉米種植時期土壤環(huán)境有助于硝化作用，同時所產(chǎn)生硝化作用能夠持續(xù)至第二季。而玉米-水稻輪作種植模式下還原酶活性低于水稻連作處理。

總結(jié)

綜上所述，通過玉米－水稻輪作和水稻連作兩種種植模式進(jìn)行對比，得出生育期和種植模式對氮含量和酶活性均存在影響。相比于水稻連作種植模式，玉米－水稻種植模式銨態(tài)氮含量下降24.6%，而硝態(tài)氮含量增加153.5%，兩季作物全氮含量降低，脲酶活性提升24%，還原酶活性下降33.9%。硝態(tài)氮、全氮的含量以及脲酶活性和還原酶活性呈現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系。