不同施磷處理對(duì)新疆羊草地土壤理化性質(zhì)的影響

俞浩楠 胡雨彤 楊川 仇春辰 張少民

摘 要 為探究磷肥對(duì)新疆維吾爾自治區(qū)羊草地土壤理化性質(zhì)和酶活性的影響，以羊草為試驗(yàn)材料，設(shè)置0 kg·hm-2（CK）、70 kg·hm-2（P1）、140 kg·hm-2（P2）和210 kg·hm-2（P3）4個(gè)處理，研究在羊草不同生長(zhǎng)時(shí)期，不同施磷處理對(duì)羊草地土壤pH值、土壤養(yǎng)分和酶活性等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，土壤速效磷、堿解氮含量和過(guò)氧化氫酶、脲酶活性受到施磷水平的顯著或極顯著影響，且生育期和施磷量互作效應(yīng)顯著。綜合比較下，適宜的施磷量（140 kg·hm-2）有利于提高土壤肥力和土壤酶活性，改善羊草地土壤環(huán)境，在節(jié)省成本的同時(shí)減少環(huán)境的負(fù)荷。

關(guān)鍵詞 羊草；施磷量；土壤理化性質(zhì)；土壤酶活性；新疆維吾爾自治區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：S543.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.08.077

羊草[Leymus chinensis（Trin.） Tzvel.]為禾本科賴草屬草本植物，其葉片中蛋白質(zhì)含量較高，且適口性好、再生能力強(qiáng)，是一種高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的牧草資源[1-2]。磷元素在羊草生長(zhǎng)發(fā)育中具有重要作用，其在滿足羊草對(duì)大量元素需求的同時(shí)具有其他元素?zé)o法替代的作用[3-4]。新疆維吾爾自治區(qū)具有羊草種植、發(fā)展畜牧業(yè)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但由于該地區(qū)土壤類(lèi)型主要為石灰性土壤，磷素易被固持，有效磷含量明顯低于常規(guī)土壤水平，這不僅造成了磷資源浪費(fèi)、環(huán)境污染，更限制了羊草的實(shí)際生產(chǎn)性能[5-6]。因此，如何提高磷肥利用率，減少化學(xué)磷肥用量，成為新疆羊草種植可持續(xù)發(fā)展亟待解決的重要問(wèn)題。

土壤微環(huán)境包括土壤理化性質(zhì)和酶活性等方面，是影響植物生長(zhǎng)的主要因素。有研究表明，土壤酶活性的變化直接或間接影響磷的釋放進(jìn)程，顯著影響土壤有效磷庫(kù)變化[7-8]。前人在不同施磷處理對(duì)中藥材防風(fēng)種植地土壤特性的影響研究中發(fā)現(xiàn)，防風(fēng)對(duì)磷脅迫有一系列響應(yīng)機(jī)制，土壤pH值、堿解氮和酸性磷酸酶等通過(guò)協(xié)同作用保證防風(fēng)對(duì)養(yǎng)分的吸收與利用[9]。此外，有學(xué)者研究表明，在土壤pH值小于8.50時(shí)，土壤有效磷含量與羊草磷含量顯著相關(guān)，但土壤pH值大于等于8.50時(shí)，二者不相關(guān)，且在不適宜生長(zhǎng)環(huán)境下，羊草的代謝機(jī)制受到土壤pH值的限制[10]。高敬對(duì)不同施磷梯度對(duì)溫帶草甸草原羊草生物量及磷含量的影響進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)添加磷元素會(huì)增加羊草地上及地下生物量，葉片通過(guò)提高磷的重吸收效率提高羊草對(duì)磷素利用效率，但成熟的羊草組織中磷含量與養(yǎng)分重吸收效率呈負(fù)相關(guān)[11]。目前，關(guān)于施磷對(duì)羊草生長(zhǎng)、生理特性和產(chǎn)量品質(zhì)的影響研究較多，而施磷對(duì)羊草地土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性的影響報(bào)道相對(duì)較少。

因此，筆者通過(guò)探究不同施磷水平對(duì)羊草地土壤理化性質(zhì)及土壤酶活性的影響，明確土壤養(yǎng)分與酶活性之間的內(nèi)在聯(lián)系，為提高磷素利用效率和羊草產(chǎn)量，改善土壤環(huán)境及科學(xué)合理施磷提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)基地，屬于典型的干旱大陸性氣候區(qū)，光熱資源豐富。供試土壤為未經(jīng)施肥處理的石灰性土壤，耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量為8.12 g·kg-1，速效磷含量為11.22 mg·kg-1，堿解氮含量為14.71 mg·kg-1，土壤pH值為8.2。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用羊草種子來(lái)源于新疆維吾爾自治區(qū)羊草地。試驗(yàn)用磷肥為磷酸一銨，氮肥為尿素，均購(gòu)自河南吉鑫化工產(chǎn)品有限公司。

1.3 施肥方案

挑選大小、色澤一致的羊草飽滿種子，于2020年

秋季條播，播種深度為3 cm，行距60 cm。試驗(yàn)共設(shè)計(jì)4個(gè)處理：不施磷處理（CK）、施磷70 kg·hm-2（P1）、施磷140 kg ·hm-2（P2）、施磷210 kg·hm-2（P3）。各處理氮肥用量相同，均為150 kg·hm-2。每個(gè)處理設(shè)

4個(gè)重復(fù)，共計(jì)16個(gè)小區(qū)，小區(qū)規(guī)格3.8 m×5.1 m，

總面積為19.38 m2，各小區(qū)間隨機(jī)排列。由于磷肥中含有氮素，因此在施氮肥時(shí)需提前計(jì)算磷肥中含氮量，不足的氮肥用尿素補(bǔ)充。

1.4 樣品采集和測(cè)定

在羊草拔節(jié)期（2021年4月17日）、抽穗期（5月15日）、花期（5月25日）、成熟期（7月15日），每個(gè)樣方內(nèi)隨機(jī)選出3個(gè)采樣點(diǎn)，并將各采樣點(diǎn)采集的土樣混合均勻，于室內(nèi)進(jìn)行風(fēng)干處理，而后測(cè)定土壤理化性質(zhì)和酶活性，具體測(cè)定方法如下。

將風(fēng)干土與水按照質(zhì)量比2.5∶1.0的比例稀釋后，用pH儀測(cè)定土壤pH值，用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定土壤速效磷含量，用堿解擴(kuò)散法測(cè)定土壤堿解氮含量，用容量法測(cè)定土壤過(guò)氧化氫酶活性，用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定土壤脲酶活性，用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定土壤堿性磷酸酶活性[12]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 365進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，利用SPSS 26.0軟件進(jìn)行單因素方差分析及相關(guān)性分析，選用Duncan法進(jìn)行多重比較（顯著性水平為0.05），利用Microsoft Excel軟件對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施磷處理對(duì)土壤pH值的影響

由圖1可知，在羊草同一生育時(shí)期內(nèi)，隨著施磷水平的提高土壤pH值呈先增加后降低的趨勢(shì)，但無(wú)顯著差異。在同一施磷水平不同生育時(shí)期，土壤pH值變化趨勢(shì)一致，拔節(jié)期至抽穗期先增加，在抽穗期時(shí)最高，隨后逐漸降低，各處理下土壤pH值均表現(xiàn)為抽穗期＞拔節(jié)期＞花期＞成熟期。

2.2 不同施磷處理對(duì)土壤肥力的影響

2.2.1 速效磷含量

在同一生育時(shí)期不同施磷水平下，土壤速效磷含量變化不同（見(jiàn)圖2）。在羊草拔節(jié)期，P3處理下土壤有效磷含量顯著高于其他處理。在羊草抽穗期，P2處理土壤有效磷含量顯著高于其他處理。在羊草花期和成熟期，隨著施磷水平的提高，土壤速效磷含量呈逐漸增加的趨勢(shì)，且P3處理下含量最高。此外，施磷處理（P1、P2和P3處理）土壤速效磷含量顯著高于不施磷（CK）處理。

在同一施磷處理下，土壤速效磷含量在不同生育時(shí)期存在顯著差異。在CK處理下，羊草抽穗期土壤速效磷含量（12.85 mg·kg-1）顯著高于其他時(shí)期，但其他3個(gè)生育時(shí)期間差異不顯著。在P1處理下，羊草花期土壤速效磷含量最高（22.00 mg·kg-1），且顯著高于拔節(jié)期及成熟期。在P2處理下，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，土壤速效磷含量逐漸升高；在羊草成熟期和花期，土壤速效磷含量顯著高于抽穗期和拔節(jié)期。在P3處理下，各生育時(shí)期土壤速效磷含量變化與P2處理變化一致。

2.2.2 堿解氮含量

隨著施磷水平的升高，土壤堿解氮含量呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律（見(jiàn)圖3）。在羊草拔節(jié)期，隨著施磷水平的升高，土壤堿解氮含量呈先降低后升高的變化趨勢(shì)，且P3處理土壤堿解氮含量顯著高于其他處理，但P1處理與CK無(wú)顯著差異。在羊草抽穗期與花期，隨著施磷量的增加，土壤堿解氮含量呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，土壤堿解氮含量均在P2處理下最高，且P2處理與CK差異顯著。在羊草成熟期，P1處理土壤堿解氮含量顯著高于其他處理。同一施磷處理下，土壤堿解氮含量均在成熟期達(dá)最大值，不同時(shí)期間存在顯著差異。

2.3 不同施磷處理對(duì)土壤酶活性的影響

2.3.1 過(guò)氧化氫酶活性

在羊草各生育時(shí)期內(nèi)，不同施磷處理土壤過(guò)氧化氫酶的活性變化不一致（見(jiàn)圖4）。在羊草拔節(jié)期、花期和成熟期，土壤過(guò)氧化氫酶活性均先隨著施磷量的增加而上升，隨后開(kāi)始下降，且拔節(jié)期和花期均在P2處理達(dá)到最高，分別比CK顯著提高7.87%和23.61%。

在同一施磷處理下，土壤過(guò)氧化氫酶的活性均隨著羊草生育進(jìn)程的推進(jìn)呈先上升后下降的趨勢(shì)，且在抽穗期顯著高于其他時(shí)期。各處理下，不同生育時(shí)期土壤過(guò)氧化氫酶活性均表現(xiàn)為抽穗期＞花期＞成熟期＞拔節(jié)期。在CK和P1處理下，各生育時(shí)期土壤過(guò)氧化氫酶活性差異均達(dá)顯著水平；而在P2和P3處理下，抽穗期和花期間差異顯著。

2.3.2 脲酶活性

隨著施磷量的增加，羊草抽穗期及花期土壤脲酶活性先逐漸上升隨后下降，分別在P2、P1處理達(dá)到最大值（見(jiàn)圖5）。在羊草拔節(jié)期，各處理土壤脲酶活性差異不顯著。在羊草花期，P1處理土壤脲酶活性顯著高于CK和P3處理，但與P2處理間差異不顯著。在羊草成熟期，P1處理土壤中脲酶活性最強(qiáng)，P2處理最低，但各處理間無(wú)顯著差異。

在同一施磷水平下，土壤脲酶活性隨著羊草生育進(jìn)程的推進(jìn)呈先顯著上升后逐漸下降的趨勢(shì)，在花期時(shí)活性最強(qiáng)。在CK處理下，抽穗期土壤脲酶活性顯著低于花期，但與拔節(jié)期和成熟期差異不顯著。在P1、P2和P3處理下，羊草花期和抽穗期土壤脲酶活性顯著高于拔節(jié)期和成熟期。

2.3.3 堿性磷酸酶活性

在羊草各生育時(shí)期不同施磷處理下，土壤堿性磷酸酶的活性變化趨勢(shì)不同（見(jiàn)圖6）。在羊草拔節(jié)期和抽穗期，P2處理土壤堿性磷酸酶活性均最強(qiáng)。而在羊草花期和成熟期時(shí)，P2處理土壤堿性磷酸酶活性均最低，分別比CK下降了4.72%和3.82%；P3處理堿性磷酸酶活性均最高，分別比CK顯著提高了3.46%和22.00%；P1處理堿性磷酸酶活性略高于CK，但均未達(dá)到顯著差異水平。

在同一施磷處理下，土壤堿性磷酸酶的活性均隨著生育進(jìn)程期的推進(jìn)呈顯著上升的趨勢(shì)，在羊草成熟期時(shí)土壤堿性磷酸酶活性達(dá)最大值。在CK處理下，羊草抽穗期、花期和成熟期土壤堿性磷酸酶活性分別比拔節(jié)期顯著提高了163.71%、296.54%和310.70%，但在羊草花期和成熟期土壤堿性磷酸酶活性差異不顯著。在P1、P2和P3處理下，土壤堿性磷酸酶活性在不同生育時(shí)期差異顯著，均表現(xiàn)為成熟期＞花期＞抽穗期＞拔節(jié)期。

2.4 羊草各生育時(shí)期施磷水平與土壤肥力間的相關(guān)性分析

由表1可知，除拔節(jié)期外，在羊草各生育時(shí)期土壤速效磷含量均與施磷量呈極顯著正相關(guān)；而土壤堿解氮含量?jī)H在羊草拔節(jié)期和抽穗期與施磷量呈顯著或極顯著相關(guān)；除拔節(jié)期，土壤pH值與施磷量無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。土壤過(guò)氧化氫酶活性、脲酶和堿性磷酸酶活性在羊草各生育時(shí)期與施磷量均無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系。

3 討論

土壤pH值對(duì)土壤中養(yǎng)分的利用有很大影響，不同pH值條件下，土壤養(yǎng)分的利用效率也不同。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在羊草同一生育時(shí)期，隨著施磷水平的升高，土壤pH值呈先增加后降低的趨勢(shì)，但均未達(dá)到顯著差異水平，這表明在羊草地施磷肥對(duì)土壤pH值影響不大，對(duì)土壤養(yǎng)分利用產(chǎn)生的影響較小。在同一施磷水平不同生育時(shí)期，各處理間土壤pH值均隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)呈先增加后降低的趨勢(shì)。這可能是由于前期降水影響相對(duì)較小，主要受灌水和氣溫的影響，土壤pH值有升高的趨勢(shì)；但隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，所施用的肥料磷酸一銨水解后顯酸性，導(dǎo)致土壤pH值呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)[13]。

本研究發(fā)現(xiàn)在羊草拔節(jié)期、花期和成熟期，土壤速效磷含量均隨著施磷量的增加而增加，在P3處理達(dá)到最大值。這與王海龍等的研究結(jié)果相似，與不施磷處理相比，施磷處理顯著提高了土壤速效磷的含量[14]。各處理土壤速效磷含量隨著羊草生育進(jìn)程的推進(jìn)呈先增加后降低的趨勢(shì)，這是由于羊草在生長(zhǎng)過(guò)程中不斷吸收磷素，使得土壤有效磷含量逐漸下降，這也說(shuō)明羊草的栽培過(guò)程中需要磷肥的補(bǔ)充。此外，也有研究表明土壤速效磷含量通常取決于土壤中投入的磷肥量，但超出一定范圍后繼續(xù)增施磷肥并不會(huì)繼續(xù)提高土壤有效磷含量[15]。在同一生育時(shí)期，不同施磷處理土壤堿解氮含量隨施磷量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，在同一磷處理不同生育時(shí)期，土壤堿解氮含量均隨著羊草生育進(jìn)程的推進(jìn)而提高，在成熟期時(shí)達(dá)到最大值。這與侯云鵬等對(duì)玉米研究的結(jié)果一致，說(shuō)明施加磷肥可增加土壤堿解氮含量[16]；但本試驗(yàn)中各處理增加量不同，這可能是由土壤酸堿性不同而引起的。

土壤酶活性的高低直接反映了土壤對(duì)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的能力強(qiáng)弱，可以反映土壤的表觀肥力，直接影響土壤環(huán)境中有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化與生物有效性[17]。本研究發(fā)現(xiàn)在羊草拔節(jié)期、花期和成熟期，土壤過(guò)氧化氫酶、脲酶和堿性磷酸酶活性均隨著施磷量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)。這與陳桂芬等研究結(jié)果相似，即肥料的施用為土壤生物活動(dòng)提供了所需養(yǎng)分，可提高土壤酶的活性[18]。但魏猛等研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)量的無(wú)機(jī)磷會(huì)抑制過(guò)氧化氫酶和堿性磷酸酶的活性[19]。這表明施用適量磷肥對(duì)酶活性的提高較有利，但磷肥施用量較低或過(guò)高可能會(huì)影響土壤酶的活性。在同一施磷處理下，土壤過(guò)氧化氫酶、脲酶活性均隨著羊草生育進(jìn)程的推進(jìn)呈先上升后下降的趨勢(shì)，均在抽穗期時(shí)最強(qiáng)。這可能是由于土壤有效磷的不斷增加，過(guò)量的無(wú)機(jī)磷抑制了過(guò)氧化氫酶和脲酶的活性[20]。磷酸酶是一種水解酶，能夠通過(guò)酶促作用加速土壤中有機(jī)磷的脫磷速度，進(jìn)而促進(jìn)有效磷在土壤中的積累[21-24]。本試驗(yàn)中堿性磷酸酶活性隨羊草生育進(jìn)程的推進(jìn)而不斷上升，在成熟期時(shí)達(dá)到最大值。這可能是由于增施磷肥的情況下，土壤有效磷含量隨著時(shí)間的推移而不斷增加，進(jìn)而提高了土壤堿性磷酸酶的活性[25-26]。

4 結(jié)論

1）不同施磷量對(duì)羊草地土壤速效磷和堿解氮含量，以及土壤過(guò)氧化氫酶和脲酶活性均有顯著影響。除羊草抽穗期外，其他各生育期的土壤速效磷含量均在P3處理達(dá)到最大值；在羊草抽穗期和成熟期，土壤堿解氮含量均在P2處理達(dá)到最大值。土壤過(guò)氧化氫酶和脲酶活性總體隨磷肥水平的提高呈先增加后降低的趨勢(shì)，過(guò)氧化氫酶活性在P2處理下達(dá)到最大值（成熟期除外）。2）羊草地土壤各肥力指標(biāo)和土壤酶活性在不同生育時(shí)期均達(dá)到極顯著差異水平。在同一施磷處理下，土壤過(guò)氧化氫酶和脲酶的活性均隨著羊草生育進(jìn)程的推進(jìn)呈先上升后下降的趨勢(shì)，均在抽穗期達(dá)到最大值；土壤堿性磷酸酶的活性隨羊草生育進(jìn)程的推進(jìn)不斷提高。3）土壤速效磷、堿解氮含量和過(guò)氧化氫酶、脲酶活性與羊草生育時(shí)期和施磷量互作效應(yīng)顯著。綜合考慮施用成本、土壤肥力提升效應(yīng)和資源環(huán)境保護(hù)等因素，新疆羊草地土壤適宜的施磷量

為140 kg·hm-2。

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（責(zé)任編輯：張春雨）