高磷土壤減量施磷對果蔗磷肥利用效率和土壤酶活性的影響

吳啟華 陳迪文 周文靈 敖俊華 黃 瑩 黃振瑞 李 爽 孫東磊

（1廣東省科學(xué)院生物工程研究所/廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心（資源環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全），510316，廣東廣州；2廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/廣東省農(nóng)作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，510640，廣東廣州）

果蔗是一種供鮮食的甘蔗，屬C4作物，生物量大，對光溫水肥等生長條件要求高[1]。我國果蔗主要種植于熱帶和亞熱帶地區(qū)，土壤類型大多為紅壤和赤紅壤，土壤本身肥力水平較低，尤其速效磷水平低，是限制產(chǎn)量的重要因素之一[2]。果蔗經(jīng)濟(jì)效益較高，為了獲得高產(chǎn)，生產(chǎn)中普遍存在化學(xué)磷肥過量施用的現(xiàn)象，雖然提高了土壤速效磷含量，但由于磷肥利用率較低也造成了農(nóng)田磷素流失風(fēng)險(xiǎn)增大和有限磷礦資源浪費(fèi)等問題[3]。隨著“化肥使用量零增長”要求的提出，針對紅壤果蔗，探索適宜的磷肥用量非常重要。

有研究表明，磷肥施用量需要綜合考慮作物高產(chǎn)、肥料高效和土壤肥力等因素[4]。合理的磷肥投入對提高作物產(chǎn)量有顯著效果，磷肥用量過低或過高均可能影響作物產(chǎn)量。根據(jù)作物產(chǎn)量對磷肥施用的響應(yīng)，確定適宜的磷肥用量對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)作用[4]。磷肥利用效率描述了作物對磷肥的利用情況，受磷肥種類、用量和土壤性質(zhì)等因素的影響[5]。通常磷肥利用效率隨著磷肥用量的增大而降低，呈現(xiàn)出報(bào)酬遞減規(guī)律[6]。此外，土壤速效磷含量也會影響磷肥利用效率[7]。土壤有效磷含量較低時(shí)，增加磷肥用量能有效提高作物磷肥利用效率[8]。當(dāng)速效磷含量過高時(shí)，不同施磷量下磷肥效率如何變化，尚未清楚。當(dāng)前，長期種植果蔗的土壤速效磷含量過高的現(xiàn)象較為常見[9]。研究高磷紅壤區(qū)磷肥利用效率對磷肥用量的響應(yīng)關(guān)系，有助于確定適宜的磷肥用量。

土壤肥力水平也是農(nóng)業(yè)施肥管理的參考指標(biāo)之一。土壤酶活性對土壤肥力變化十分敏感，可作為農(nóng)業(yè)措施對土壤性質(zhì)影響的早期預(yù)測指標(biāo)[10-11]，例如葡萄糖苷酶、脲酶、磷酸酶和過氧化氫酶等在土壤碳、氮、硫、磷等養(yǎng)分元素的轉(zhuǎn)化中具有重要作用，常用作表征土壤肥力的指標(biāo)[12]。土壤酶活性受土壤類型、理化性質(zhì)、土壤動(dòng)物和微生物、農(nóng)業(yè)管理措施（如施肥）等眾多因素的影響[13-15]。有關(guān)施肥對酶活性影響的研究頗多：不同施肥模式（化肥、化肥配施有機(jī)肥）都可以提高低產(chǎn)黃泥田的土壤養(yǎng)分和酶活性[11]；不同施肥水平也能影響土壤酶活性，例如在有效磷缺乏的喀斯特山地，不同施磷水平對柑橘砧木根際土壤酸性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶等活性均有影響[16]。目前對養(yǎng)分失衡和環(huán)境流失風(fēng)險(xiǎn)較大的南方紅壤區(qū)[17]，尤其是高磷果蔗體系，土壤酶活性對不同施磷水平的響應(yīng)研究較少。

本試驗(yàn)針對廣東省湛江紅壤區(qū)高磷投入果蔗種植體系，研究減量施用磷肥對果蔗產(chǎn)量及其品質(zhì)性狀、養(yǎng)分利用效率和土壤酶活性等的影響，以期為果蔗生產(chǎn)中磷肥的科學(xué)施用提供依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)化肥的減量增效。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣東省湛江市遂溪縣甘蔗研究中心定點(diǎn)試驗(yàn)基地（21°36′N，110°28′E），海拔 27m，年均氣溫22.9℃，年均降雨量1546mm。試驗(yàn)區(qū)紅壤表層（0～20cm）的基本理化性狀為有機(jī)碳10.02g/kg，全氮0.92g/kg，速效氮63.70mg/kg，全磷1.12g/kg，有效磷（Bray P）234.80mg/kg，全鉀2.20g/kg，速效鉀97.00mg/kg，pH 4.72（水土比5∶1）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2017-2018年在廣東省湛江市遂溪縣設(shè)置高磷投入果蔗種植體系下果蔗磷肥梯度試驗(yàn)和限量標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)。設(shè)置0（P0，減施100%）、300（P1，減施50%）、480（P2，減施20%）和600kg P2O5/hm2（CK，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施磷）4個(gè)磷梯度處理。每個(gè)處理3次重復(fù)，完全隨機(jī)區(qū)組排列。為了防止養(yǎng)分串流，小區(qū)間用塑料扣板隔離。所有處理的氮肥（尿素）和鉀肥（KCl）用量參照當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣，其中氮用量750kg N/hm2，鉀用量675kg K2O/hm2，磷肥為過磷酸鈣。每個(gè)小區(qū)面積45m2。果蔗品種為拔地拉黑皮果蔗。

果蔗分別于2017年4月種植，2018年1月收獲；2018年3月種植，2019年1月收獲。2017-2018年和2018-2019年果蔗生育期內(nèi)積溫分別是7436和7635℃，總降水量分別是1223和1759mm。

尿素分4次施用：種植前施基肥，占肥料全部用量的10%，分蘗期、伸長前期和伸長后期肥料用量分別占40%、35%和15%；過磷酸鈣分2次施用：基肥和分蘗肥各50%；KCl分4次施用：基肥占全部用量的10%，分蘗期、伸長前期和伸長后期各占30%。殺蟲和除草措施：播種時(shí)按75kg/hm2施用3%克百威，覆土后用乙草胺除草。按常規(guī)生產(chǎn)進(jìn)行管理，除施肥有差異外，各處理其他管理措施相同。

1.3 樣品采集與指標(biāo)測定

1.3.1 樣品采集 在每年果蔗成熟期采集植株樣品，每個(gè)小區(qū)取代表性植株3株，去除根部，分為莖和葉2部分，均在105℃殺青30min，70℃烘干至恒重，稱取鮮重和干重并計(jì)算莖和葉含水量。烘干樣粉碎過0.5mm篩，分別測定氮、磷、鉀養(yǎng)分含量。果蔗產(chǎn)量是小區(qū)的實(shí)測值。在2018-2019年果蔗成熟期，用土鉆（內(nèi)徑5cm）取0～20cm耕層土樣，每個(gè)小區(qū)3點(diǎn)混合。將采集的新鮮土壤樣品用四分法取一部分過2mm篩，保存于-20℃冰箱，用于測定土壤酶活性。其余土壤樣品風(fēng)干、過篩，用于測定土壤理化性質(zhì)。

1.3.2 指標(biāo)測定 采用H2SO4-H2O2消煮，用連續(xù)流動(dòng)分析儀測定植株樣品氮、磷、鉀含量；采用重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機(jī)碳含量；采用凱氏法測定全氮含量；采用酸溶（H2SO4-HClO4）鉬銻抗比色法測定全磷含量；采用NaOH熔融－火焰光度計(jì)法測定全鉀含量；采用擴(kuò)散法測定堿解氮含量；用0.03mol/L NH4F-0.025mol/L HCl浸提測定有效磷含量；采用1mol/L醋酸銨浸提－火焰光度計(jì)法測定速效鉀含量；采用電位法（土∶水為1∶2.5）測定土壤pH值。具體步驟參照《土壤理化分析》[18]。

用熒光微型板酶檢測技術(shù)（microplate fluorimetric assay）[19]測定土壤α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase，AG）、β-葡萄糖苷酶（β-glucosidase，BG）、纖維二糖苷酶（cellobiohydrolase，CBH）、β-木糖苷酶（β-xylosidase，BX）、乙酰氨基葡萄糖苷酶（N-acetylglucosaminidase，NAG）、亮氨酸氨肽酶（leucine aminopeptidase，LAP）、脲酶（urease，URE）、磷酸酶（alkaline phosphatase，APE）、多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和過氧化物酶（peroxidase，POD）活性。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理；用SAS 9.0軟件進(jìn)行單因素方差分析；用Duncan（SSR）法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)（P＜0.05）；利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行通徑分析，先利用軟件進(jìn)行線性回歸，計(jì)算得到的回歸方程標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)即為通徑系數(shù)，再乘以相關(guān)系數(shù)獲得間接通徑系數(shù)。

潘陽確實(shí)有女人緣，一來他確實(shí)長得帥，二來是他沒臉沒皮。潘陽說自己換女朋友的頻率是每半年一個(gè)，“半年還整不上床，那就不用再整了”，他說。

作物養(yǎng)分輸出量為地上部全部吸收量，分為莖、葉2部分。土壤養(yǎng)分盈虧和磷素利用效率計(jì)算公式[20]：作物養(yǎng)分吸收量（kg/hm2）=莖產(chǎn)量×莖養(yǎng)分含量+葉產(chǎn)量×葉養(yǎng)分含量，土壤養(yǎng)分盈虧（kg/hm2）=∑[肥料施用量-作物養(yǎng)分吸收量]；磷素偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施磷處理產(chǎn)量/施磷量，磷素農(nóng)學(xué)效率（kg/kg）=（施磷處理果蔗產(chǎn)量-不施磷處理果蔗產(chǎn)量）/施磷量，磷素利用率（%）=（施磷處理作物吸磷量-不施處理作物吸磷量）/施磷量×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施磷水平下果蔗產(chǎn)量及其品質(zhì)性狀變化

由表1可見，經(jīng)過2年不同施磷處理，果蔗的產(chǎn)量和品質(zhì)性狀均表現(xiàn)出一定差別。相比于CK處理，P0和P1處理果蔗產(chǎn)量分別降低37.8%和2.0%，呈顯著下降趨勢，而P2處理果蔗產(chǎn)量提高4.6%，但未達(dá)到顯著水平。P2處理的果蔗糖分含量最高，P0處理的最低，不同處理之間未達(dá)到顯著差異。株高和莖徑均表現(xiàn)為P2＞CK＞P1＞P0，P0處理的株高顯著低于其他3個(gè)施磷處理。

表1 不同施磷水平下果蔗產(chǎn)量和品質(zhì)性狀Table 1 The yield and quality characteristics of chewing cane under different P fertilizer levels

2.2 不同施磷水平下果蔗磷肥利用效率變化

肥料利用效率是衡量施肥效果的重要指標(biāo)之一，常用的表征參數(shù)包括磷肥利用率、農(nóng)學(xué)效率、生理效率和磷肥偏生產(chǎn)力等，可以從不同方面反映產(chǎn)量和養(yǎng)分資源消耗量的關(guān)系。表2顯示，P2處理磷肥利用率最高，P1處理最低，處理間無顯著差異；磷素的農(nóng)學(xué)效率為P2＞P1＞CK，CK處理顯著低于其他2個(gè)處理；磷素偏生產(chǎn)力為P1＞P2＞CK，隨著磷肥施用量的降低呈現(xiàn)顯著增加的趨勢。

表2 不同施磷水平下果蔗磷肥利用效率Table 2 The phosphorus efficiency under different P fertilizer levels

2.3 不同施磷水平下土壤養(yǎng)分表觀盈虧和理化性質(zhì)變化

2.3.1 土壤養(yǎng)分表觀盈虧 不同施磷水平，果蔗氮（N）、磷（P）和鉀（K）養(yǎng)分的總吸收量以及土壤N、P、K養(yǎng)分表觀盈虧情況各不相同（表3）。P2處理N、P和K養(yǎng)分總輸出略高于CK處理，而P0和P1處理顯著低于CK。不同施磷處理下的土壤N和K均呈現(xiàn)盈余狀態(tài)，P2處理的盈余量低于CK處理，而P0和P1的盈余量顯著高于CK處理。CK、P2和P1處理的P均表現(xiàn)為盈余，且隨著施磷水平的降低而減少，三者間呈現(xiàn)顯著差異；P0處理P表現(xiàn)出虧缺狀態(tài)。

表3 不同施磷水平下土壤養(yǎng)分表觀盈虧Table 3 The cumulative nutrient budget under different P fertilizer levels kg/hm2

2.3.2 土壤理化性質(zhì) 由表4可知，連續(xù)2年不同施磷處理后，土壤理化性質(zhì)均產(chǎn)生一定變化。CK處理的pH值和有機(jī)碳含量均高于其他3個(gè)處理。全氮和全鉀含量為P0＞P1＞CK＞P2，但處理間無顯著差異。堿解氮和速效鉀含量表現(xiàn)為P0＞P1＞CK＞P2，且P2處理顯著低于其他3個(gè)處理。全磷和速效磷含量隨著施磷量的降低呈現(xiàn)下降趨勢，P0處理顯著低于其他3個(gè)施磷處理。

表4 不同施磷水平下土壤理化性質(zhì)變化Table 4 Changes in soil properties under different P fertilizer levels

2.4 土壤酶活性變化及其與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析

2.4.1 碳轉(zhuǎn)化相關(guān)酶活性 不同施磷水平下碳轉(zhuǎn)化相關(guān)酶活性變化結(jié)果（圖1）顯示，AG活性隨施磷水平的降低呈升高趨勢，P0、P1和P2處理分別比CK提高45.91%、38.39%和24.27%。BG、CBH和NAG活性的變化趨勢一致，均隨著施磷水平的降低呈現(xiàn)下降趨勢。其中，3個(gè)減磷處理的BG活性均顯著低于CK處理。4個(gè)處理的CBH活性均存在顯著差異。4個(gè)處理的NAG活性差別較小，P0、P1和P2分別比CK低20.58%、11.99%和7.61%，且相互之間無顯著差異。P0處理BX活性最低，為1.37μmol/(g·h)，P2 處理最高，為 1.99μmol/(g·h)，3個(gè)施磷處理均顯著高于P0處理。

圖1 土壤碳轉(zhuǎn)化相關(guān)酶活性變化Fig.1 Changes of soil enzymes associated with carbon conversion

2.4.2 氮、磷轉(zhuǎn)化相關(guān)酶活性 LAP和URE參與土壤氮轉(zhuǎn)化，APE參與土壤磷轉(zhuǎn)化。如圖2所示，P0處理LAP和URE活性均最高，分別為0.62和0.22μmol/(g·h)，而P2處理最低，分別為0.13和0.06μmol/(g·h)。P0處理APE活性最低，顯著低于其他3個(gè)施磷處理。P1和P2分別比CK處理低4.26%和1.41%，但三者之間無顯著差異。

圖2 土壤氮、磷轉(zhuǎn)化相關(guān)酶活性變化Fig.2 Changes of soil enzymes associated with nitrogen and phosphorus conversion

圖3 土壤氧化還原酶類活性變化Fig.3 Changes of soil redox-related enzyme activities

2.4.4 土壤酶活性與土壤理化性質(zhì)、作物生長狀況的相關(guān)性分析 如表5所示，碳轉(zhuǎn)化相關(guān)的BG、CBH、BX和NAG活性與有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)，而AG活性與有機(jī)碳含量呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。LAP活性與有效氮含量呈顯著正相關(guān)，而與全磷、有效磷呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。APE活性與全磷和有效磷含量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，與有效氮含量呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。POD和PPO活性均與有機(jī)碳含量呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。

表5 土壤酶活性與土壤理化性質(zhì)、果蔗產(chǎn)量以及磷肥利用率的相關(guān)性分析Table 5 Correlation analysis between soil enzyme activities and soil physical and chemical properties chewing cane yield and P fertilizer use efficiency

由表5可知，BX、APE活性與果蔗產(chǎn)量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，而LAP活性與果蔗產(chǎn)量呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與磷肥利用率呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。

由表5可知，BX、LAP和APE活性對果蔗產(chǎn)量有顯著性影響。利用SPSS 20.0進(jìn)行逐步回歸，解析表5中各土壤理化性質(zhì)對這3種酶活性的影響，得BX、LAP和APE活性與土壤性質(zhì)的回歸方程，分別為BX=-5.928×全氮+7.222（P＜0.05），LAP=-0.804×全磷+1.486（P＜0.05），APE=40.352×全磷+9.099×有效磷－0.003×有效氮+54.691（P＜0.05），表明全磷、有效磷和有效氮含量對APE活性影響顯著。

由表6可知，全磷含量對APE活性的直接作用最大；有效磷含量對APE活性的直接作用較小，但其通過全磷含量對APE活性產(chǎn)生較大正值的間接作用；有效氮對APE活性的直接作用很小，但其通過全磷含量對APE活性產(chǎn)生較大負(fù)值的間接作用。

表6 APE活性與全磷、有效磷和有效氮含量之間簡單相關(guān)系數(shù)的分解Table 6 Decomposition of the simple correlation coefficient between activity of APE with the contents of total P,available P and available N

3 討論

3.1 施磷水平對果蔗產(chǎn)量、品質(zhì)和磷肥利用效率的影響

本試驗(yàn)中，經(jīng)過2年不同施磷處理，果蔗產(chǎn)量和品質(zhì)出現(xiàn)明顯變化。與農(nóng)民習(xí)慣施磷處理相比，磷減量20%可以提高果蔗產(chǎn)量、糖分、株高和莖徑等性狀；而磷減量50%或不施磷處理會引起果蔗產(chǎn)量和品質(zhì)下降。說明施用磷肥是保證作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要措施，但其用量過高或過低都會產(chǎn)生不良影響，這與其他研究[21-23]結(jié)論一致。黃振才等[21]研究表明，適當(dāng)施磷既能提高果蔗產(chǎn)量，又可增加糖度，改善品質(zhì)。從果蔗高產(chǎn)、品質(zhì)性狀優(yōu)良以及磷礦資源保護(hù)3個(gè)方面綜合考慮，磷減量20%（P2）處理更適合當(dāng)前果蔗生產(chǎn)體系。

不同施磷水平，P2處理磷肥利用率和農(nóng)學(xué)效率均最高，表明該處理下磷素對甘蔗生長貢獻(xiàn)和增產(chǎn)能力最大。磷素的偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為P1＞P2＞CK，說明土壤自身養(yǎng)分和磷肥的綜合效應(yīng)隨著施磷水平的提高而降低，可能與當(dāng)?shù)赝寥懒姿胤柿^高有關(guān)。總體來看，P2處理能保證果蔗的高產(chǎn)、磷肥的高效利用以及土壤自身養(yǎng)分的充分利用。此外，從經(jīng)濟(jì)收益來看，P2處理比農(nóng)民習(xí)慣施磷量減少20%，可以大幅降低蔗農(nóng)肥料投入成本。

3.2 施磷水平對土壤理化性質(zhì)和酶活性的影響

土壤有機(jī)碳含量隨著施磷水平的降低而減少，可能由于施磷量較低時(shí)，果蔗生物量較小，此時(shí)根系以及根系分泌物較少[24]。土壤N、P和K等含量的差異則與養(yǎng)分盈虧、果蔗生長狀況有關(guān)。隨著施磷水平的降低，P盈余量逐漸減少，全磷和速效磷含量均降低。P2處理全氮、全鉀和堿解氮、速效鉀含量均最低，可能由于P2處理果蔗產(chǎn)量較高需要消耗更多的土壤養(yǎng)分，導(dǎo)致N和K盈余量最低。

土壤酶對促進(jìn)土壤物質(zhì)分解和養(yǎng)分循環(huán)具有重要影響[25]。隨著土地利用強(qiáng)度的增大，土壤酶活性作為生物活性指標(biāo)，被越來越多地用于評價(jià)土壤管理措施、肥料施用效果等[26]。對不同土壤類型的研究表明，施肥水平和施肥模式均能顯著影響土壤酶活性[16,27]。本試驗(yàn)中，在速效磷含量高的紅壤區(qū)，隨著施磷水平的降低，與碳轉(zhuǎn)化相關(guān)的BG、CBH和NAG活性降低，可能由于這些酶參與土壤有機(jī)物質(zhì)分解和腐殖化過程，與土壤有機(jī)碳含量變化密切相關(guān)[28]。隨著施磷水平的降低，土壤有機(jī)碳含量降低，碳轉(zhuǎn)化相關(guān)酶的底物濃度降低，因而碳轉(zhuǎn)化酶的活性降低。例如，BG能較敏感地反映土壤管理對土壤質(zhì)量的影響[28]。本研究中，隨著施磷水平的降低，土壤有機(jī)碳含量降低，BG活性明顯降低。

APE可促進(jìn)有機(jī)磷的礦化以及提高磷素有效性。本試驗(yàn)中，P0處理的APE活性顯著低于3個(gè)施磷處理，可能與土壤有機(jī)質(zhì)和全磷含量的降低有關(guān)。陳波浪等[27]關(guān)于棕漠土的研究表明，相對于不施磷對照，施磷150和600kg/hm2能提高堿性磷酸酶活性。POD和PPO參與木質(zhì)素類物質(zhì)的分解，為微生物提供碳源和養(yǎng)分[29]。本試驗(yàn)中，這2種酶活性隨著施磷水平降低而提高，這可能由于施磷水平較低時(shí)有機(jī)碳含量低，土壤微生物對來自于木質(zhì)素的養(yǎng)分依賴增強(qiáng)，從而對酶活性產(chǎn)生正反饋。

URE與土壤供氮能力有密切關(guān)系，URE活性的提高能改善土壤氮素的供應(yīng)狀況[30]。P0處理氮轉(zhuǎn)化相關(guān)的LAP和URE活性均最高，P2處理最低，可能與不同施磷處理下氮素含量的差異有關(guān)。P0處理的氮素盈余和全氮含量較高，土壤中有機(jī)氮濃度可能較高，URE的底物濃度較高，因而URE活性較高；而P2處理的氮素盈余和全氮含量均較低。此外，P0處理的堿解氮含量最高，P2處理的堿解氮含量最低，也反映P0處理中URE活性高于P2處理。

3.3 酶活性與土壤理化性質(zhì)、果蔗生長狀況的關(guān)系

在土壤－植物體系中，酶促生化過程對各種元素循環(huán)具有重要影響[31]。土壤酶活性和土壤性質(zhì)之間存在密切關(guān)系，對作物的生長產(chǎn)生一定影響[25,31]。碳轉(zhuǎn)化相關(guān)的各種酶活性（AG除外）與有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；與果蔗產(chǎn)量呈現(xiàn)正相關(guān)，僅BX活性達(dá)到顯著性水平；與磷肥利用率的相關(guān)性很弱，僅BX活性較強(qiáng)，均未達(dá)到顯著性水平。氧化還原酶類（POD和PPO）與有機(jī)碳顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）；與果蔗產(chǎn)量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，但未達(dá)到顯著水平；與磷肥利用率的相關(guān)性較弱。有機(jī)碳是碳轉(zhuǎn)化酶類的底物，其含量較高時(shí)，碳轉(zhuǎn)化相關(guān)酶活性相應(yīng)較高，二者表現(xiàn)出正相關(guān)性[28]。碳轉(zhuǎn)化酶活性較高時(shí)，植物可利用礦物質(zhì)養(yǎng)分的釋放速率較快，可以促進(jìn)作物的生長[32]。有機(jī)碳含量較高時(shí)，土壤微生物對來自于木質(zhì)素的碳源和養(yǎng)分依賴減小，因而參與木質(zhì)素類分解的氧化還原酶活性降低，與有機(jī)碳含量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)[29]。POD和PPO活性較高時(shí)，表明土壤可直接被植物利用的養(yǎng)分含量較低，不利于作物的生長[11]。參與氮素轉(zhuǎn)化的LAP和URE的活性均與堿解氮含量呈現(xiàn)正相關(guān)。URE活性提高可以促進(jìn)土壤有機(jī)態(tài)氮向速效氮的轉(zhuǎn)化。其他土壤類型上的研究也發(fā)現(xiàn)URE活性與速效氮含量呈正相關(guān)[30]。本試驗(yàn)中，LAP和URE活性與作物產(chǎn)量和磷肥利用率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，可能速效氮含量不是作物生長的主要限制因素。

本試驗(yàn)中，APE活性與全磷和速效磷含量呈顯著正相關(guān)。同時(shí)APE活性與果蔗產(chǎn)量顯著正相關(guān)，與磷肥利用率呈現(xiàn)較弱的正相關(guān)，可能由于APE活性較高可增加作物可利用磷的含量，因此可以提高作物產(chǎn)量。通徑分析結(jié)果顯示，在蔗區(qū)紅壤，全磷含量對APE活性的直接影響較大，而速效磷和速效氮含量對APE活性的間接作用較大。劉廣深等[33]研究表明，全磷、pH和黏粒對APE活性的直接通徑系數(shù)較大而間接通徑系數(shù)很小，說明它們主要是通過直接效應(yīng)作用于APE。在黃土丘陵區(qū)，劉慶新等[34]的研究也發(fā)現(xiàn)堿解氮可以通過直接和間接作用影響APE活性。不同土壤類型中影響APE活性的因素存在一定差異。

4 結(jié)論

在速效磷含量較高的紅壤果蔗區(qū)，相對于常規(guī)施磷量，連續(xù)2年減量施磷20%，果蔗產(chǎn)量以及糖分含量、株高和莖徑等性狀均表現(xiàn)出增大趨勢，同時(shí)能明顯提高磷肥利用率、農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力。此外，4個(gè)不同施磷水平下，P2處理的BX活性最高，NAG和APE活性相比于CK處理略有降低，但未達(dá)到顯著性水平。BX、NAG和APE活性保持在較高水平均有助于作物的生長。從果蔗產(chǎn)量及其品質(zhì)性狀、磷肥利用效率、土壤各種酶活性變化及其對作物生長影響等方面綜合來看，較常規(guī)施磷減量20%是該區(qū)的適宜用量。