水分和播種方式對土壤速效氮及酶活性的影響

張藝桐　張淑艷　楊若琪　譚國娟　周佳銘

摘要 ［目的］研究水分和混播對土壤氮供給的影響。［方法］以扁穗冰草（Agropyron cristatum）和黃花苜蓿（Medicago falcata）為材料，以單播為對照，研究土壤水分對禾豆混播牧草土壤速效氮含量和土壤酶活性的影響。［結(jié)果］土壤速效氮含量和土壤脲酶活性均隨水分增加而升高，在田間最大持水量的85%～95%（W4）水分下土壤速效氮含量和土壤脲酶活性最高；混播的速效氮含量小于單播黃花苜蓿，但與單播扁穗冰草間無差異。［結(jié)論］水分和播種方式對土壤氮的轉(zhuǎn)化與水解均具有重要影響。

關(guān)鍵詞 水分；播種方式；土壤速效氮；酶活性

中圖分類號 X171文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2024）08-0145-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.08.033

Effect of Moisture and Sowing Methods on Soil Available Nitrogen and Enzyme Activity

ZHANG Yi-tong，ZHANG Shu-yan，YANG Ruo-qi et al

（College of Agriculture， Inner Mongolia University for Nationalities， Tongliao， Inner Mongolia 028000）

Abstract ［Objective］To study the effect of moisture and mixed sowing on soil nitrogen supply.［Method］Using Agropyron cristatum and Medicago falcata as materials and monosowing as a control， the effect of soil moisture on soil available nitrogen content and soil enzyme activity of grass mixed with beans was studied.［Result］The content of soil available nitrogen and soil urease activity both increase with increasing moisture， and the highest soil fast-acting nitrogen content and enzyme activity were found at W4 （85%-95%）， the maximum water holding capacity in the field.The available nitrogen content of mixed sowing was lower than that of monosowing Medicago falcata， but there was no difference compared to monosowing Agropyron cristatum.［Conclusion］Moisture and sowing method had important effects on soil nitrogen conversion and hydrolysis.

Key words Moisture;Sowing method;Soil available nitrogen;Enzymatic activity

建植優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的人工草地，不僅為家畜提供優(yōu)質(zhì)牧草，還能解決草畜不平衡矛盾［1］。禾本科與豆科牧草混播，增加土壤中氮素含量，有效提高土壤肥力［2］，但豆科和禾本科牧草之間仍存在資源方面競爭，其中水分是牧草競爭的重要資源，同時水分與植物生長、土壤氮轉(zhuǎn)化密切相關(guān)［3］，禾本科牧草根系密集發(fā)達，競爭水分的能力較強，然而在激烈的水分競爭下也加劇了豆科牧草共生固氮能力，同時干旱的土壤條件導致豆科牧草轉(zhuǎn)向?qū)ν寥罒o機氮的吸收［4］。土壤酶的活性既可代表土壤中物質(zhì)代謝的旺盛程度［5］，又是衡量土壤質(zhì)量的重要指標［6-7］，土壤水分為各種酶促反應(yīng)提供了反應(yīng)條件和場所，酶活性隨土壤含水量的升高而增強［8-9］。土壤脲酶參與土壤氮素的轉(zhuǎn)化［10］，但受土壤水分影響，周來良［11］研究發(fā)現(xiàn)土壤水分減少會降低大葉相思的脲酶活性?？茽柷呱车刈鳛楸狈缴鷳B(tài)環(huán)境脆弱的農(nóng)牧交錯帶，研究水分對禾豆混播草地的影響顯得尤為重要，該研究通過水分處理，測定土壤中的脲酶活性，結(jié)合土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮分析，對水分資源高效利用有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

試驗在內(nèi)蒙古通遼市科爾沁區(qū)平安堡村進行，年平均氣溫6.4 ℃，無霜期150 d，年降水量為399.1 mm。試驗在大棚內(nèi)進行，盆栽使用的試驗用土壤為風沙土，有機質(zhì)含量7.16 g/kg，速效鉀含量60.7 mg/kg，速效磷含量13.3 mg/kg，pH 8.2。

1.2 試驗設(shè)計

采用雙因素隨機試驗設(shè)計，4個水分處理分別為田間最大持水量的25%～35%（W1）、45%～55%（W2）、65%～75%（W3）和85%～95%（W4），在牧草拔節(jié)期開始連續(xù)進行12 d的水分處理；按冰草∶苜蓿 5∶1 混播扁穗冰草和黃花苜蓿（BH），以單播扁穗冰草（B）和單播黃花苜蓿（H）為對照，共12個處理，每處理3次重復，共計36盆。選用40 cm直徑的花盆，按花盆面積計算施肥量（尿素4.10 g/盆、重過磷酸鈣2.40 g/盆、氯化鉀1.76 g/盆），其中磷鉀肥以底肥方式施入，氮肥在扁穗冰草的分蘗期和拔節(jié)期分次施入。

水分處理結(jié)束后，拆解花盆，取新鮮土壤測定土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，土壤自然風干后過1 mm篩，測定土壤脲酶活性。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分和播種方式對土壤銨態(tài)氮含量的影響

從圖1可以看出，土壤銨態(tài)氮含量在W2處理下最高，顯著高于其他水分處理（P＜0.05），但W4與W1之間差異不顯著（P>0.05）；不同播種方式下土壤銨態(tài)氮含量不同，H方式下土壤銨態(tài)氮含量顯著高于B和BH方式（P＜0.05），而BH和B之間差異不顯著（P>0.05）。

各處理組合間比較（圖2），H以W2最高，B和BH均以W3最高，方差分析表明，HW2土壤銨態(tài)氮含量顯著高于BW3和BHW3（P＜0.05），而BW3與BW1、HW1、HW3、HW4、BHW1、BHW2、BHW3和BHW4之間差異不顯著（P>0.05）。由此可見，水分過多和過少都使土壤銨態(tài)氮含量下降，而H（黃花苜蓿）是土壤銨態(tài)氮含量高的主要因素。

2.2 水分和播種方式對土壤硝態(tài)氮含量的影響

從圖3可以看出，土壤硝態(tài)氮含量以W4最高，W2、W3、W4的土壤硝態(tài)氮含量均顯著高于W1（P＜0.05），W4與W2之間差異不顯著（P>0.05）。不同播種方式下土壤硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為H最高，且H＞B＞BH，方差分析結(jié)果表明，H土壤硝態(tài)氮含量顯著高于B和BH（P＜0.05），BH與B之間差異不顯著（P>0.05）。由此可見，水分過少使土壤硝態(tài)氮含量下降，而H（黃花苜蓿）是導致土壤硝態(tài)氮含量高的主要因素。

各處理組合間比較（圖4），B和BH均以W4最高，H以W2最高，所有組合中HW2最高，其次是HW3、HW4；方差分析表明，HW2、HW3、HW4的土壤硝態(tài)氮含量均顯著高于其他處理組合（P＜0.05），并且三者間也有顯著差異（P＜0.05），BHW4土壤硝態(tài)氮含量顯著高于BW4和BW3（P＜0.05）。由此可見，與土壤銨態(tài)氮相似，水分過少使土壤硝態(tài)氮含量下降，但水分較多使土壤硝態(tài)氮含量上升，黃花苜蓿（H）仍是導致土壤硝態(tài)氮含量高的主要因素。

2.3 水分和播種方式對土壤速效氮含量的影響

從圖5可以看出，土壤速效氮含量以W4最高，W2、W3、W4的速效氮含量均顯著高于W1（P＜0.05）。不同播種方式比較，H的土壤速效氮含量最高，顯著高于B和BH（P＜0.05），B與BH之間差異不顯著（P>0.05）。

各處理組合間比較（圖6），B和BH以W4最高，H以W2最高，方差分析結(jié)果與土壤硝態(tài)氮含量一致，HW2、HW3、HW4的土壤速效氮含量均顯著高于其他處理組合（P＜0.05），并且三者間也有顯著差異（P＜0.05），BHW4土壤速效氮含量顯著高于BW4和BW3（P＜0.05）。

2.4 水分和播種方式對土壤脲酶活性的影響

從圖7可以看出，隨著土壤水分增加，土壤脲酶活性逐漸升高，W4的土壤脲酶活性最高，W1最低；方差分析結(jié)果表明，W4的土壤脲酶活性顯著高于其他水分處理（P＜0.05），W2與W3之間差異不顯著（P>0.05），但均顯著高于W1（P＜0.05）。不同播種方式下土壤脲酶活性不同，B處理下土壤脲酶活性最高，BH最低；B的土壤脲酶活性顯著高于H和BH（P＜0.05），H的脲酶活性顯著高于BH（P＜0.05）。由此可見，土壤水分和播種方式均影響土壤脲酶活性，水分越高，土壤脲酶活性越高，而單播的土壤脲酶活性高于混播。

從圖8可以看出，各處理組合間土壤脲酶活性差異明顯，其中B以W2最高，H以W3最高，BH以W4最高，BW2最高，其次是HW3和BHW4；方差分析結(jié)果表明，BW2、HW3、BHW4的土壤脲酶活性顯著高于其他處理組合（P＜0.05）。由此可見，土壤水分是影響土壤脲酶活性的主要因素。

3 討論與結(jié)論

水分能提高土壤養(yǎng)分的有效性，有利于銨態(tài)氮、硝態(tài)氮在土壤中的轉(zhuǎn)移［12］，石軒等［13］研究發(fā)現(xiàn)在5月和8月時銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量與土壤含水量呈正相關(guān)，李興福等［14］在青藏高原高寒草甸進行水分添加明顯促進了土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量，該研究水分增加提高土壤速效氮含量的結(jié)果與上述研究結(jié)果一致。隨水分增加土壤脲酶活性呈現(xiàn)升高趨勢，與陳娟［15］在適宜的水分條件能提高生姜根際土壤脲酶活性的結(jié)果一致。單播黃花苜蓿的土壤速效氮含量顯著高于單播扁穗冰草和混播，說明黃花苜蓿的固氮作用效果顯著，豆禾混播時，禾本科植物會優(yōu)先吸收土壤中硝態(tài)氮，使土壤礦質(zhì)氮減小，促進了豆科固氮，對土壤氮的消耗隨之減少［16］，與該研究中混播的銨態(tài)氮高于單播扁穗冰草的結(jié)果一致。萬志強［17］對內(nèi)蒙古典型草原區(qū)3種不同播種方式下人工草地進行控制水分試驗，發(fā)現(xiàn)水分增加有利于土壤氮素的增加，其中單播苜蓿和混播苜蓿+披堿草有利于土壤中硝態(tài)氮的積累，說明土壤水分和混播共同影響土壤速效氮的積累，而混播的土壤脲酶活性低于單播，各組合中脲酶活性最高的組合水分處理不一致，這可能與苜蓿的固氮作用對脲酶活性的影響［18］有關(guān)。

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基金項目 內(nèi)蒙古民族大學科研項目（SX2X2017005）。

作者簡介 張藝桐（1994—），女，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，碩士研究生，研究方向：草地生態(tài)與環(huán)境。*通信作者，教授，碩士，碩士生導師，從事草地生態(tài)與環(huán)境研究。

收稿日期 2023-06-07；修回日期 2023-07-08