全 文 ：第 13卷 第 2期
2 0 0 5年 4月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
V01．13 NO．2
April， 2005
长期定位培肥黑土土壤蔗糖酶活性动态变化及其影响因素*
李东坡 武志杰 陈利军 朱 平 任 军
(中国科学院沈阳应用生态研究所 沈阳 110016)(吉林省农业科学院土壤肥料研究所 公主岭 136100)
摘 要 长期定位试验研 究不 同施肥对玉米生长季土壤蔗糖酶活性的动态变化结果表明，玉米生长季施用高量有
机肥处理土壤蔗糖酶活性波动较大 ，而施低量有机肥处理基本无 明显变化，施化肥与未施肥处理有一定波动性 ，玉
米生育前期其土壤蔗糖酶活性上升较快，后期基本保持不变。长期施有机肥处理黑土蔗糖酶活性 明显高于施化肥
和未施肥处理，且施高量有机肥明显高于施低量有机肥处理，其生长季土壤蔗 糖酶活性保护容量 为 56mg／g+·d且
季节性变化平稳 ，可保持较高 c转化能力 ，土壤有机质保持土壤蔗糖酶免遭变性、免遭分解作用显著。未施肥和施
低量有机肥处理 中部分土壤生物、理化性状因素与黑土蔗糖酶活性的动态变化呈显著或极显著相关性。黑土蔗糖
酶活性与绝大部分土壤 因素和植物 N、P、K含量呈显著或极显著相关性。
关键词 黑土 有机肥 蔗糖酶活性 相关因素
Ihmm ies of invertase activity of black soil treated by a long-term located fertilization and its influence．LI Dong—Po，
wU Zhi—Jie，CHEN Li—Jun(Institute of Applied Ecology，Chinese Academy of Sciences，Shenyang 110016，China)，ZHU
Ping，REN Jun(Institute of Soil and Fertilizer，Jilin Academy of Agricultural Sciences，Gongzhuling 136100，China)，
C，EA，2005，13(2)：102～105
Abstract The dynami~ of the invertase activity in the soil with fl long—term located fertilization during the crop growing
season were studied．The results show that fl significant difference is found in soil invertase activity of black soil treated by
high organic fertilizer in crop growing season，while there is no significant difference in that treated by low organic fertiliz—
er．The invertase activity is gradually increased in the early crop growing stage，and does not changed in the late plant
growing season when the soil is treated with chemical fertilizer or without fertilizer．The invertase activity in the sol with
organic manure treatment is higher than that with chemical fertilizer treatment，without fertilizer treatment，and with
low organic fertilizer treatment，it is conserved over 56mg／g∞iI‘d and changes little in different seasons．The organic mat—
ter can protect the soil invertase significantly．Significant and positive significant correlations are found between soil inver—
tase activity and soil biological，physical and chemical properties of partial soil in without and with low organic fertilizer
treatment and mostly soil factors，N，P and K contents of plants．
Key words B1ack soi1，Organic manure，Invertase activity．Influence factors
(Received Dec．28，2003；revised Feb．10，2004)
我国黑土总面积达 1000万 hm ，其中黑土耕地面积 700万 hm2，占吉林和黑龙江 2省总耕地面积的
50％左右。黑土土质肥沃，自然肥力较高，但 由于 自然环境恶化和农业粗放经营方式 ，致使黑土土壤质量下
降 J。以往从理化性质方面探讨黑土质量下降原因的研究多见诸报道 ，而从生物学活性角度的研究尚少
见报道。本试验研究了长期定位培肥黑土土壤蔗糖酶活性变化规律及其影响因素 ，为有效培育东北黑土区
土壤质量提供科学依据。
l 研究 区域概况与研究方法
试验在吉林省农业科学院黑土肥力长期定位监测试验区进行 ，该区为 1年 1季雨养农业典型黑土区[ ，
雨热同季 ，年均气温 5～6℃，4～5月份平均气温 7～16"(2，6～8月份平均气温 19～25℃ ，9月份气温 16℃左
右，年降水量 500～650mm，作物生长期(4～9月份)降水量约 占年降水量的 80％以上，且降水多集中在 7、8
月份(约占年降水量的 60％～70％)，年无霜期为 120～140d，年有效积温 2600～3000*(2。试验前 0～25cm
* 国家重点基础研究(973)发展规划项 目(G19990l180 04)和中国科学院沈阳应用生态研究所知识创新重大项目(5~ ZD0104-02)资助
收稿 日期 ：2003—12—28 改回日期 ：2004—02—10 、
第 2期 李东坡等 ：长期定位培肥黑土土壤蔗糖酶活性动态变化及其影响因素 103
土层土壤有机质含量为 28．10g／kg，全 N1．87g／kg，全 PO．57g／kg，全 K23．16g／kg，碱解氮 114．44mg／kg，速
效磷 27．00mg／kg，速效钾 190．00mg／kg，pH值 7．6，主要农作物为玉米。
试验于 1980年始设未施肥对照(CK)，年施有机肥 2．1万 kg／hm (I)，年施有机肥 4．2 7Jkg／hm (f)，
年施 N肥(折纯 N)150kg／hm 、P肥(折纯 P2O5)75kg／hm 和 K肥(折纯 K2O)75kg／hm (11)4种处理 ，有机
肥为过圈猪粪肥，含有机质 70．00～80．00g／kg、全 N3．00～4．00g／kg、全 P0．87～1．75g／kg、全K12．45～
16．60g／kg、碱 解 氮 200．00～ 400．00mg／kg、速 效 磷 174．65～ 240．14mg／kg和 速 效 钾 1659．57～
2489．36mg／kg，N肥用尿素 ，P肥用三料磷，K肥用硫酸钾。有机肥于春播前撒施地表 ，N肥 1／3作底肥深
施 ，2／3作追肥 7月上旬施入 ，P肥和 K肥全部作底肥播种时 1次施入。小 区面积 lOOm ，供试作物为玉米
(2002年玉米品种为“吉单 209”，播种密度 6万株／hm )。作物生长季人工或机械除草 ，以人工或生物技术
防治病虫害。分别于早春期(4月 22日)、播种期(4月 30日)、出苗期(5月 21日)、拔节期(6月 17日)、大喇
叭 口期(7月 2日)、抽雄吐丝期(7月 23日)、灌浆期(8月 15日)、蜡熟期(9月 6日)、完熟期(9月 27日)和收
获后(10月 18日)用土钻各采 1次不同处理田间 0～25cm土层土样，每处理 3次重复。每批土样测定土壤
蔗糖酶活性，微生物生物量 c、N、P，活性有机质、速效氮、NH；一N、NO3-一N、速效磷、速效钾、碱解氮和含水
量 ；每处理测定土壤全 N、全 P、全 K、有机质含量和 pH值等指标。用二硝基水杨酸比色法测定土壤蔗糖酶
活性(以 37℃下单位土壤质量 24h释放的葡萄糖毫克数表示，mg／g·d)[3-5]，以氯仿薰蒸浸提(FE)-3 J，用岛
津 TOC—VcPH分析仪和钼锑抗比色法测定微生物生物量 c、N、P(且微生物生物量 c换算系数用 0．45 J，N
用 0．45 L ，P用 0．40[加 )，用稀释热法测定L J土壤活性有机质 ，以氯化钾浸提还原蒸馏法L (鲜土)测定速效
氮、NH —N和 NO3-一N，用钼锑抗 比色法 测定全 P、速效磷含量 ，以火焰光度法测定全 K、速效钾含量 ，用元
素分析仪测定全 N含量 ，以碱解扩散法l7 J测定碱解氮含量 ，用常规分析方法l7 J测定有机质和含水量等，以
pH—S一2型酸度计测定 pH值。秋季收获后用常规方法测定每处理植株 N、P、K含量和小区籽粒产量，以相应
农产品品质分析仪器测定玉米籽粒粗蛋白质含量。用 Excel 97软件进行数据处理 ，并 以 SAS System 97软
件进行方差分析和多重比较(多重比较用新复极差法)。
2 结果与分析
2．1 黑土蔗糖酶活性动态变化
由表 1可知早春期处理Ⅲ土壤蔗糖酶活性显著高于对照 ，处理 I比处理 Ⅱ土壤蔗糖酶活性高 ，其原因尚
待进一步分析研究。玉米播种期 、出苗期 、抽雄吐丝期和灌浆期土壤蔗糖酶活性 4种处理均为处理 Ⅱ>处理
I>处理 Ⅲ>对照；玉米蜡熟期和完熟期处理 Ⅱ与 I、处理 Ⅲ与对照间土壤蔗糖酶活性无显著差异 ，但 4处
理间却存在显著差异，表明玉米生长后期不同有机肥施用量、施化肥与未施肥处理对土壤蔗糖酶活性 的影响
效果未能充分体现；玉米收获后处理 I与 Ⅱ间土壤蔗糖酶活性差异显著 ，且二者与处理Ⅲ和对照间差异显著。
表 1 不同处理土壤蔗糖酶活性差异显著性 比较 *
Tab．1 Signifcant difference of invertase activities in soil in different treatments
*表中大写字母表示同期不同处理间差异显著性，小写字母表示同一处理不同时期差异显著性 ，不同字母表示差异达 P<0．05显著水平。
方差分析(见表 1)表明对照土壤蔗糖酶活性以玉米拔节期、大喇叭IZl期和灌浆期最高且其间无显著差异，说
明玉米生长旺盛期土壤蔗糖酶活性受根系活动及其对养分吸收的影响作用明显；玉米蜡熟期与拔节期、完
104 中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
熟期、收获后和出苗期间，完熟期、收获后、出苗期和抽雄吐丝期间，抽雄吐丝期和播种期间土壤蔗糖酶活性
差异均不显著；抽雄吐丝期玉米对养分需求量大，其根系活动旺盛，而对照土壤养分含量少，根系与微生物
对土壤养分的竞争抑制了土壤蔗糖酶活性使其活性明显降低。玉米各生育期处理 工土壤蔗糖酶活性差异
均不显著且波动性较小，说 明该施肥条件下土壤蔗糖酶活性对玉米全生育期各阶段土壤环境的变化不敏
感 ，玉米根系活动对其未产生显著影响。早春期处理 Ⅱ土壤蔗糖酶活性最低 ，且与其他生育期差异明显 ，表
明该施肥土壤环境 中蔗糖酶活性对春季土壤温度 回升反应滞后 ；玉米播种 ～灌浆期土壤蔗糖酶活性较高，
且以灌浆期土壤蔗糖酶活性最高，与其他各生育期均差异显著；玉米 出苗期与大喇叭口期土壤蔗糖酶活性
差异不明显 ，但与其他生育期有显著差异，说明此期土壤蔗糖酶活性上升较快。玉米大喇叭 口期、抽雄吐丝
期和灌浆期处理Ⅲ土壤蔗糖酶活性较高 ，但大喇叭口期与灌浆期、抽雄吐丝期间，抽雄吐丝期与出苗期和拔
节期间土壤蔗糖酶活性无显著差异，玉米灌浆期与抽雄吐丝期间差异显著 ；而玉米蜡熟期后土壤蔗糖酶活
性较低 ，其间无明显变化 ，表明该施肥土壤环境中玉米生育前、中期蔗糖酶活性差异较小，而玉米生育后期
则显著降低。4种处理中施高量有机肥处理土壤蔗糖酶活性最强 ，玉米旺盛生长季前、中期土壤蔗糖酶活性
为 40～56mg／g十·d，且玉米全生育期一直保持较高活性 ，灌浆期达最大峰值后其活性迅速下降，至蜡熟期后
保持平稳 ；玉米全生育期施低量有机肥处理土壤蔗糖酶活性较强且稳定 ，无明显峰值出现，但其酶活性高于
对照和施化肥处理，说明处理 工对玉米各生育期土壤蔗糖酶活性未产生强烈激活效应 ；对照和处理 Ⅲ土壤
蔗糖酶活性高峰值均出现于玉米灌浆期 ，之后其蔗糖酶活性迅速下降 ，降至一定程度趋于平稳，玉米生育前
期处理 Ⅲ土壤蔗糖酶活性相对较高，而玉米生育后期对照土壤蔗糖酶活性相对较高，说明施化肥对土壤蔗
糖酶活性影响不明显 ，不同施肥数量和种类所引起的黑土蔗糖酶活性差异并未因季节变化及玉米生育期的
影响而改变，补充 C源多的处理土壤蔗糖酶活性玉米各生育期均高于补充 C源少的处理 ，而未补充 C源处
理土壤蔗糖酶活性基本一致。4种处理总体土壤蔗糖酶活性处理 Ⅱ最高(36．86mg／g+·d)，显著高于其他 3
种处理，比对照 (24．44mg／g士·d)、处理 工(28．61mg／g士·d)、处理 Ⅲ(21．73mg／g士·d)分别增加 50．82％、
28．84％和 69．63％，而处理Ⅲ与对照间差异不显著。说明黑土蔗糖酶活性与有机肥对微生物的活化作用强
度大有关，有机肥作为微生物活性 C源的输入 ，对土壤蔗糖酶活性影响很大。
2．2 黑土蔗糖酶活性与影响因素相关性
由表 2可知玉米各生育期处理 I土壤蔗糖酶活性与微生物生物量 C变化呈极显著正相关关系 ，表明处
理 工土壤蔗糖酶活性随微生物生物量 C的增加而显著增加 ，蔗糖酶活性对土壤有机碳的循环起决定作用 ，
蔗糖酶底物诱导作用明显；玉米各生育期对照土壤蔗糖酶活性与土壤活性有机质变化呈显著正相关关系，
而处理 工土壤蔗糖酶活性与土壤活性有机质变化呈极显著正相关，说明对照和处理 工活性有机质与蔗糖酶
活性结合部位较多 ，该有机质含量对蔗糖酶活性影响很大 ；各生育期处理 工蔗糖酶活性与土壤速效钾变化
裹2不同处理土壤蔗糖酶活性与影响因素相关系数 存在显著正相关关系，与碱解氮变化呈极显著正相
Tab 岫 妇 眦d划ink ed删雌 I跏 in diferentreanmts 关关系，表明施低量有机肥土壤中 K能激活蔗糖酶
*表明 P<0．05水平相关显著，r0 05：0．632，r0 0l：0．765，n：
10；**表明 P<0．01水平相关显著。
活性 ，而碱解氮能促进微生物生长 ，使 蔗糖 酶活性
分泌数量增多 ，同时说 明肥力较低且有机质含量低
的土壤中活性有机质 、速效钾、碱解氮与蔗糖 酶活
性的关系更密切。处理 Ⅱ和处理 Ⅲ土壤 蔗糖 酶活
性与土壤理化性状变化无显著相关性 ，说 明 2处理
土壤营养元素供应相对充足，养分含量和容量大，
土壤缓冲性能强 ，一些土壤理化因子一定范围内增
减不会对土壤 蔗糖酶活性产生实质性影 响。研究
分析表明土壤蔗糖酶活性与微生物量 C、N、P，活性
有机质 、速效磷、速效钾 、NH —N、碱解氮、含水量、
土壤全 N、全 P、有机质 。植物全 P、全 K呈极显著正
相关 关系，其相关 系数分别 为 0．95509、0．95411、
0．92611、 0．94783、0．95938、0．94653、0．75771、
0．86107、0．76488、0．95003、0．94694、0．85038、
0．79184和 0．73795(rO．o】：0．708， ：12)；与土壤速
第 2期 李东坡等：长期定位培肥黑土土壤蔗糖酶活性动态变化及其影响因素 105
效氮、NCh-一N、植物全 N呈显著正相关关 系，其相关系数分别为 0．65240、0．64421和 0．64014(r0．05 0．576，
=12)，说明蔗糖酶活性与土壤养分关系密切 ，土壤营养含量高则其蔗糖酶活性强。蔗糖酶活性与土壤 pH
值呈极显著负相关关系(r=一0．92270)，与玉米产量、籽粒粗蛋白质含量有一定相关性 (r=0．33085、r
0．48448)。蔗糖酶活性对增加土壤中易溶性营养物质起重要作用 ，土壤肥力高则其蔗糖酶活性相应也高 ，
说明蔗糖酶活性可表征土壤生物学活性强度 ，且其强弱可作为土壤健康质量、营养供应能力、熟化程度和肥
力水平的评价指标。
3 小 结
长期定位培肥玉米生育前 、中期黑土蔗糖酶活性逐渐增加 ，达最大值后下降 ，至玉米生育后期降至一定
程度趋于平稳。长期施有机肥处理其土壤蔗糖酶活性较高且季节性变化较小 ，长期施化肥处理对黑土蔗糖
酶活性无显著影响。玉米拔节 ～灌浆期土壤蔗糖酶活性 出现峰值 ，依次为处理 Ⅱ> 工>对照>Ⅲ。不同施
肥数量和种类所引起的黑土蔗糖酶活性差异并未因季节及玉米生育期变化的影响而改变 ，长期施有机肥处
理可保持较高土壤蔗糖酶活性和较高 C转化能力 ，且其土壤蔗糖酶活性 自高肥力向低肥力呈规律性递减 ，
土壤蔗糖酶活性保护容量增大并始终保持稳定 ，土壤有机质保持土壤蔗糖酶活性免遭变性、免遭分解作用
显著。未施肥和施低量有机肥处理中部分土壤生物、理化性状因素与黑土蔗糖酶活性的动态变化呈显著或
极显著相关性。黑土蔗糖酶活性与绝大部分土壤养分因素和植物 N、P、K含量呈显著或极显著相关性。
参 考 文 献
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欢 迎 订 阅 2005年 《作 物 杂 志 》
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<作物杂志)是由中国作物学会和中国农业科学院作物科学研究所主办的农作物综合性科学技术期刊，融技术性、学术
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验等 ，设有专家建议 、专题综述 品种与种子生产 、栽培技术、种植制度、果蔬园艺、植物保护、土壤肥料 、研究 简报 、国外农业及
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