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Effects of applying different kind fertilizers on enzyme activities related to carbon, nitrogen, and phosphorus cycles in reddish paddy soil.

不同肥料对稻田红壤碳、氮、磷循环相关酶活性的影响


采用中国科学院千烟洲生态站1998年开始的定位试验数据,研究不同肥料(猪粪、秸秆、化肥)对稻田红壤碳、氮、磷养分及相关酶活性\[β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、β1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)、L-亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)\]的影响.结果表明:施用猪粪(OM)土壤中的βG、NAG和LAP活性显著高于其他处理,比对照(不施任何肥料)分别高1.4、2.6和1.9倍;土壤C/N提高、βG/(NAG+LAP)降低,说明施用猪粪有利于土壤中纤维素的降解和有机碳的积累.施用化肥提高了土壤中βG、NAG和LAP活性,而AP活性比对照低34%;土壤βG/AP和(NAG+LAP)/AP较高,而C/P和N/P较低,说明施用化肥导致稻田红壤无机磷的积累,抑制了土壤中分解磷酸多糖和磷脂的微生物功能.

Based on the long-term fixed position experimental data from Qianyanzhou Ecological Experiment Station, Chinese Academy of Sciences in 1998, this paper analyzed the effects of applying different kind fertilizers (straw, ST; pig manure, OM; and chemical fertilizer, NPK) on the nutrients (C, N, and P) status and the activities of related enzymes (β-1,4-glucosidase, βG; β-1,4-N-acetylglucosaminidase, NAG; L-leucine aminopeptidase, LAP; and acid phosphatase, AP) in reddish paddy soil. With the application of OM, the activities of soil βG, NAG, and LAP increased significantly, as compared with other treatments, and were 1.4, 2.6, and 1.9 times higher than the control (CK), respectively. Applying OM also improved the ratio of soil organic carbon to total nitrogen (C/N), but decreased the soil βG/(NAG+LAP) ratio, suggesting that pig manure could benefit the degradation of soil cellulose and the accumulation of soil organic carbon. Applying NPK increased the activities of soil βG, NAG, and LAP, but decreased the AP activity, with a decrement of 34% as compared with CK. Under the application of NPK, the soil βG/AP and (NAG+LAP)/AP ratios increased, but the ratios of soil organic carbon to total phosphorus (C/P) and of soil total nitrogen to total phosphorus (N/P) decreased, indicating that chemical fertilizers could induce the accumulation of soil inorganic phosphorus, and inhibit the microbial functions of degrading polysaccharides and phosphate phospholipids.


全 文 :不同肥料对稻田红壤碳、氮、磷循环
相关酶活性的影响*
徐丽丽1,2 摇 王秋兵1 摇 张心昱2**摇 孙晓敏2 摇 戴晓琴2 摇 杨风亭2 摇 部金凤2 摇 王辉民2
( 1沈阳农业大学土地与环境学院, 沈阳 110866; 2中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,
北京 100101)
摘摇 要摇 采用中国科学院千烟洲生态站 1998 年开始的定位试验数据,研究不同肥料(猪粪、
秸秆、化肥)对稻田红壤碳、氮、磷养分及相关酶活性[茁鄄1,4鄄葡萄糖苷酶(茁G)、茁鄄1,4鄄N鄄乙酰
葡糖氨糖苷酶(NAG)、L鄄亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)]的影响. 结果表明:施用
猪粪(OM)土壤中的 茁G、NAG和 LAP活性显著高于其他处理,比对照(不施任何肥料)分别高
1. 4、2. 6 和 1. 9 倍;土壤 C / N提高、茁G / (NAG+LAP)降低,说明施用猪粪有利于土壤中纤维素
的降解和有机碳的积累.施用化肥提高了土壤中 茁G、NAG 和 LAP 活性,而 AP 活性比对照低
34% ;土壤 茁G / AP和(NAG+LAP) / AP较高,而 C / P和 N / P较低,说明施用化肥导致稻田红壤
无机磷的积累,抑制了土壤中分解磷酸多糖和磷脂的微生物功能.
关键词摇 肥料种类摇 稻田红壤摇 茁鄄1,4鄄葡萄糖苷酶摇 茁鄄1,4鄄N鄄乙酰葡糖氨糖苷酶摇 L鄄亮氨酸
氨基肽酶 酸性磷酸酶
文章编号摇 1001-9332(2013)04-0909-06摇 中图分类号摇 S158. 2, S514. 2摇 文献标识码摇 A
Effects of applying different kind fertilizers on enzyme activities related to carbon, nitrogen,
and phosphorus cycles in reddish paddy soil. XU Li鄄li1,2, WANG Qiu鄄bing1, ZHANG Xin鄄yu2,
SUN Xiao鄄min2, DAI Xiao鄄qin2, YANG Feng鄄ting2, BU Jin鄄feng2, WANG Hui鄄min2 ( 1College of
Land and Environment, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China; 2Key Labora鄄
tory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural
Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2013,24(4): 909-914.
Abstract: Based on the long鄄term fixed position experimental data from Qianyanzhou Ecological Ex鄄
periment Station, Chinese Academy of Sciences in 1998, this paper analyzed the effects of applying
different kind fertilizers (straw, ST; pig manure, OM; and chemical fertilizer, NPK) on the nutri鄄
ents (C, N, and P) status and the activities of related enzymes (茁鄄1,4鄄glucosidase, 茁G; 茁鄄1,4鄄
N鄄acetylglucosaminidase, NAG; L鄄leucine aminopeptidase, LAP; and acid phosphatase, AP) in
reddish paddy soil. With the application of OM, the activities of soil 茁G, NAG, and LAP increased
significantly, as compared with other treatments, and were 1. 4, 2. 6, and 1. 9 times higher than
the control (CK), respectively. Applying OM also improved the ratio of soil organic carbon to total
nitrogen (C / N), but decreased the soil 茁G / (NAG+LAP) ratio, suggesting that pig manure could
benefit the degradation of soil cellulose and the accumulation of soil organic carbon. Applying NPK
increased the activities of soil 茁G, NAG, and LAP, but decreased the AP activity, with a decre鄄
ment of 34% as compared with CK. Under the application of NPK, the soil 茁G / AP and (NAG+
LAP) / AP ratios increased, but the ratios of soil organic carbon to total phosphorus (C / P) and of
soil total nitrogen to total phosphorus (N / P) decreased, indicating that chemical fertilizers could
induce the accumulation of soil inorganic phosphorus, and inhibit the microbial functions of degrad鄄
ing polysaccharides and phosphate phospholipids.
Key words: fertilizer kind; reddish paddy soil; 茁鄄1,4鄄glucosidase; 茁鄄1,4鄄N鄄acetylglucosamini鄄
dase; L鄄leucine aminopeptidase; acid phosphatase.
*中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2鄄EW鄄310)和国家自然科学基金面上项目(41171153,41001179)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zhangxy@ igsnrr. ac. cn
2012鄄08鄄06 收稿,2013鄄01鄄28 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 4 月摇 第 24 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2013,24(4): 909-914
摇 摇 土壤酶在有机物质分解和养分循环中有重要作
用,可以代表微生物活性、分解速率及微生物和植物
吸收养分的有效性. 土壤酶也可以作为反映土壤肥
力和生态系统功能的敏感指标[1-2] . 测量生态系统
中土壤酶活性可以更好地理解微生物功能和生态系
统过程之间的相互关系.
目前 茁鄄1, 4鄄葡萄糖苷酶 ( 茁鄄1, 4鄄glucosidase,
茁G)、茁鄄1,4鄄N鄄乙酰葡糖氨糖苷酶(茁鄄1,4鄄N鄄acetyl鄄
glucosaminidase, NAG)、亮氨酸氨基肽酶 ( leucine
aminopeptidase, LAP)和酸性 (碱性)磷酸酶 [ acid
(alkaline) phosphatase,AP] [3] 4 种酶经常被用来评
价微生物代谢、生物地球化学循环过程及微生物养
分需求[3] . 茁G可降解纤维素,水解来自纤维素二糖
的葡萄糖,其与土壤转化酶一样,都能表征土壤碳循
环;NAG可降解几丁质和肽聚糖,水解来自壳二糖
的氨基葡萄糖(葡萄糖苷);LAP 可水解蛋白质,水
解亮氨酸和来自多肽氮末端的疏水氨基酸,其与
NAG都是参与土壤氮循环的重要物质;AP 可水解
来自磷酸多糖和磷脂中的磷酸盐[3] . 这 4 种酶可以
反映土壤中碳、氮、磷的转化利用状况.目前,在酶学
的化学计量学研究中,常用 茁G、NAG、LAP 和 AP 4
种酶的比值 [ 茁G / ( NAG + LAP)、 茁G / AP、 ( NAG +
LAP) / AP] 来表征土壤中碳、氮、磷养分平衡关
系[4] .
红壤是我国中亚热带湿润地区分布的地带性土
壤, 其分布区域总面积达 203 万 km2 . 红壤地区种
植的作物主要是水稻, 其稻米产量占全国的
80% [5] .一直以来,人们对稻田红壤肥力和酶活性
研究非常关注.已有研究表明,施用猪粪、化肥和秸
秆还田能够提高稻田红壤中碳、氮、磷的含量[6] . 猪
粪、化肥配施有机肥能明显增加红壤水稻土脲酶、磷
酸酶、转化酶、脱氢酶和过氧化氢酶的活性[7] . 在红
壤旱地的研究也表明,有机肥(猪粪)与化肥配合施
用可提高土壤脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢
酶活性[8] .对秸秆还田的研究中,肖嫩群等[9]认为,
在 0 ~ 7500 kg·hm-2范围内,2500、5000 kg·hm-2的
施用量更有助于提高土壤酶活性;钱海燕等[10]认
为,秸秆与钙镁磷肥配施对土壤过氧化氢酶活性的
影响与单施秸秆相比无明显差异,秸秆配施尿素对
土壤转化酶(蔗糖酶)活性的影响也不大;而鲁艳红
等[11]发现,稻草与化肥长期配合施用能明显增加土
壤脲酶、磷酸酶、转化酶和脱氢酶活性.但是,目前对
于不同肥料种类对土壤养分及相关酶活性的影响研
究还较少.
本研究以中国科学院千烟洲生态站 1998 年开
始的定位试验为背景,研究不同肥料种类(猪粪、秸
秆、化肥)对稻田红壤碳、氮、磷养分及相关酶活性
的影响,以期为稻田红壤施肥管理提供理论依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
中国科学院千烟洲生态试验站位于江西省泰和
县(26毅48忆 N,114毅531忆 E)红壤丘陵区,该区地处中
亚热带季风气候区,是典型的低丘红壤区,雨量充
沛,四季分明,年均气温 17. 8 益,年均无霜期 280 d,
年均降雨量 1471 mm,主要集中在夏季.试验地位于
河漫滩,地势平坦.试验前土壤基本性质为:pH 6. 0,
有机碳 9. 7 g·kg-1,全氮 1. 0 g·kg-1,速效磷 1. 6
mg·kg-1,速效钾 17. 6 mg·kg-1 .
1郾 2摇 试验设计
长期定位试验于 1998 年建立,一年两季种植水
稻,早稻每年 4 月底移栽,7 月底收获,晚稻 7 月底
移栽,11 月中旬收获.本研究选择其中的 4 个处理:
不施任何肥料(CK);秸秆还田(ST,不施任何肥料,
但小区收获后秸秆还田);施用猪粪(OM)和施用氮
磷钾化肥处理(NPK,N 颐 P2O5 颐 K2O=1 颐 0. 6 颐 1).
每个处理 3 次重复,每个小区面积为 3 m伊5 m =
15 m2,小区间以水泥田埂相隔.
两季稻施肥总量: OM(猪粪,含 N 0. 55% ):225
kg N·hm-2,做基肥一次性施用;ST(秸秆还田,含 N
0. 55% ,秸秆量约 4500 kg·hm-2):25 kg N·hm-2;
NPK:施 225 kg N·hm-2 (尿素,含 N 46% ),135
kg P2O5 · hm-2 (钙镁磷肥,含 P2O5 13% ), 225
kg K2O·hm-2(氯化钾,含 K2O 60% ),早、晚稻的施
肥比例为 1 颐 1. 25,基追比为 6 颐 4.
1郾 3摇 样品采集与分析
于 2012 年 7 月早稻收割后采集土壤样品,在每
个小区中随机选五点用土钻取 0 ~ 20 cm土壤样品,
混匀作为 1 个样品,将土壤样品过 2 mm 筛,剔除根
系残体,装进自封袋中,用冷藏箱带回实验室,-4 益
保存,尽快分析土壤酶活性.
土壤酶活性分析采用微孔板荧光法[12],利用基
质与酶水解释放 4鄄羟甲基鄄7鄄香豆素(MUB)和 7鄄氨
基鄄4鄄甲基香豆素(AMC)进行荧光检测的原理[13],
使用多功能酶标仪(SynergyH4,BioTek)测定. 茁G 采
用 4鄄甲基伞形酮酰鄄茁鄄D鄄吡喃葡糖酸苷(4鄄MUB鄄茁鄄
D鄄glucoside)为底物,NAG 采用 4鄄甲基伞形酮酰鄄茁鄄
D鄄吡喃葡糖酸苷 ( 4鄄MUB鄄N鄄acetyl鄄b鄄D鄄glucosamin鄄
019 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
ide)为底物,LAP采用 L鄄亮氨酸鄄7鄄氨基鄄4鄄甲基香豆
素盐酸盐(L鄄leucine鄄7鄄amino鄄4鄄methylcoumarin)为底
物,AP 采用 4鄄甲基伞形酮磷酸酯 ( 4鄄MUB鄄phos鄄
phate)为底物. 酶测定过程中称取鲜土样 1. 0 g 左
右,加入 125 mL 50 mmol·L-1的醋酸钠缓冲液(pH
5),制备土壤悬浮液.所有样品在微孔板中于 20 益
黑暗条件下培养 4 h,仪器自动在每个孔中加入
10 滋L 1 mol·L-1的 NaOH 溶液,1 min 后进行荧光
检测. 标准物质分别为 4鄄甲基伞形酮 (4鄄MUB,4鄄
methylumbelliferyl)和 7鄄氨基鄄4鄄甲基香豆素(AMC,
7鄄amino鄄4鄄methyl coumarin). MUB与 AMC在 365 nm
波长处激发,在 450 nm处检测荧光.
将 2012 年 7 月的风干土,过 0. 25 mm 筛,测定
土壤总有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量.
SOC、TN 使用元素分析仪( vario MAX CN,Elemen鄄
tar)测定;TP 采用 HClO4 鄄H2SO4 消煮鄄钼锑抗比色
法[14],连续流动分析仪(AutoAnalyzer 3,Bran +Lu鄄
ebbe)测定.
1郾 4摇 数据处理
酶活性的计算公式[15]为:
A = FVeVb tm
F = f - fhæ
è
ç
ö
ø
÷
q
- fs
e =
kh
Vh
q =
kh
k
式中:A为样品的土壤酶活性( nmol·g-1·h-1 );F
为校正后样品的荧光值;V 为土壤悬浮液的总体积
(mL,本试验为 125 mL);Vb 为微孔板的每个孔中加
入土壤悬浮液的体积(mL,本试验为 0. 2 mL);t 为
培养时间(本试验为 4 h);m为干土样的质量(本试
验为 1 g左右鲜土质量换算结果);f 为酶标仪读取
的样品荧光值;fh为土壤悬浮液的荧光值;fs为基底
液的荧光值;e为将荧光值换算为浓度(nmol-1)的换
算系数;kh为土壤悬浮液条件下标准曲线的斜率;Vh
为微孔板的每个孔中加入标准液的体积(mL,本试
验为 0. 05 mL);q为标准曲线校正系数;k 为醋酸缓
冲液条件下标准曲线的斜率.
酶活性分析每个样品 8 个重复,利用 SPSS 17. 0
软件进行统计分析,每个样品获得一个分析数值,利
用 ANOVA进行不同处理方差分析,并用 LSD 法进
行多重比较(琢=0. 05),利用 Excel 2003 软件作图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同肥料种类对土壤 茁鄄1,4鄄葡萄糖苷酶(茁G)
活性和有机碳(SOC)的影响
与对照相比,施用猪粪显著增加了土壤 茁G 活
性(P<0. 05),秸秆还田、施用化肥对土壤 茁G 活性
的影响不显著(图 1). OM 处理土壤 茁G 活性比 CK
高 1. 4 倍,比 ST处理高 1. 2 倍,差异均达到显著水
平(P<0. 05),比 NPK 处理高 56% ,但差异不显著;
NPK处理土壤 茁G 活性比 ST 处理高 44% ,但差异
不显著.不同施肥处理对土壤 SOC 的影响趋势与
茁G活性一致,施用猪粪可以显著提高土壤 SOC 含
量,比对照提高了 86% .
2郾 2摇 不同肥料种类对土壤 茁鄄1,4鄄N鄄乙酰葡糖氨糖
苷酶(NAG)、L鄄亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性和全氮
(TN)的影响
施用猪粪显著增加了土壤中 NAG 和 LAP 活性
(P<0. 05)(图 2),分别比 CK处理高 2. 6 和 1. 9 倍.
NPK处理的土壤 NAG和 LAP 活性分别比 CK 处理
高 88%和 9% ;ST处理的土壤 NAG活性比 CK处理
低 17% ,但 LAP活性比 CK处理高 47% ,NPK、ST与
图 1摇 不同施肥处理对土壤 茁鄄1,4鄄葡萄糖苷酶(茁G)活性及
有机碳(SOC)的影响
Fig. 1 摇 Effects of different fertilizer treatments on soil 茁鄄1,4鄄
glucosidase (茁G) activity and soil organic carbon (SOC) con鄄
tents.
CK:对照 Control; ST:秸秆还田 Straw return to soil; OM:猪粪 Pig ma鄄
nure; NPK:化肥 Chemical fertilizer. 不同字母表示处理间差异显著
(P<0. 05)Different letters meant significant difference among treatments
at 0. 05 level.下同 The same below.
1194 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 徐丽丽等: 不同肥料对稻田红壤碳、氮、磷循环相关酶活性的影响摇 摇 摇 摇
图 2摇 不同施肥处理对土壤 茁鄄1,4鄄N鄄乙酰葡糖氨糖苷酶
(NAG)、L鄄亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性及总氮(TN)的影响
Fig. 2摇 Effects of different fertilizer treatments on soil N鄄acetyl鄄
glucosaminidase (NAG), leucine aminopeptidase (LAP) activi鄄
ties and total N (TN) contents.
CK处理之间差异不显著.施用猪粪对提高土壤总氮
含量(TN,1. 66 g·kg-1)有显著作用,施用化肥也提
高了土壤中 TN 含量,但是效果不及施用 OM 处理.
ST也提高了土壤 TN含量,但与 CK没有明显差异.
2郾 3摇 不同肥料种类对土壤酸性磷酸酶活性(AP)和
全磷(TP)的影响
施用猪粪和秸秆还田都增加了土壤 AP 活性
(图 3),OM 和 ST 处理分别比 CK 处理高 4% 和
5% ;而 NPK 处理却降低了土壤中 AP 活性,比 CK
下降了 34% ;但 4 个处理间差异均不显著. 施用猪
粪和化肥对提高土壤总磷(TP)含量也有显著作用,
OM比CK处理提高了2 郾 4倍,NPK比CK处理提高
图 3摇 不同施肥处理对土壤酸性磷酸酶(AP)活性及总磷
(TP)的影响
Fig. 3 摇 Effects of different fertilizer treatments on soil acidic
phosphatase (AP) activity and total P (TP) contents.
了 0. 9 倍,而 ST处理 TP含量与 CK基本一致.
2郾 4摇 不同肥料种类对土壤养分及酶活性中 C / N、
C / P、N / P的影响
由表 1 可知,OM处理中土壤 C / N最高,而 NPK
处理 C / N低于 OM 处理,两者差异不显著. 说明施
用猪粪最有利于土壤中有机质的积累. ST 处理土壤
C / P最高,与 OM、NPK处理间差异显著(P<0. 05),说
明长期秸秆还田可能导致土壤缺磷,而长期施用氮磷
钾化肥导致土壤磷素积累. OM、NPK处理的土壤 N / P
显著低于 CK和 ST处理(P<0. 05),说明施用有机肥、
化肥都可能造成土壤磷素比氮素相对富集.
3 种施肥条件下,ST 处理的 茁G / (NAG+LAP)
最高,OM 处理最低,但各处理间差异并不显著.
NPK处理的 茁G / AP 显著高于 CK 和 ST 处理. NPK
处理的(NAG+LAP) / AP高于其他 3 个处理,但各处
理间差异不显著.
表 1摇 不同施肥处理对土壤 C / N、C / P、N / P及酶活性的影响
Table 1摇 Effects of different fertilizer treatments on C / N, C / P and N / P and enzyme activities in soil
处理
Treatment
C / N C / P N / P 茁G /
(NAG+LAP)
茁G / AP (NAG+LAP) /
AP
CK 9依0. 1a 76依4. 3a 9依0. 4a 2. 95依0. 38a 0. 08依0. 02b 0. 03依0. 00a
ST 9依0. 1a 85依1. 8a 9依0. 3a 2. 86依0. 27a 0. 08依0. 01b 0. 03依0. 01a
OM 10依0. 5a 41依5. 9c 4依0. 5c 1. 99依0. 15a 0. 19依0. 03ab 0. 10依0. 03a
NPK 9依0. 2a 57依4. 4b 6依0. 4b 2. 78依0. 38a 0. 28依0. 10a 0. 12依0. 06a
同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0. 05) Different letters in the same column meant significant difference among treatments at 0. 05 level.
219 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
摇 摇 施用猪粪提高了土壤 C / N,但 茁G / (NAG+LAP)
却小于其他处理,施用猪粪对酶活性 茁G / (NAG+
LAP)与土壤养分 C / N 的影响趋势相反,可能是由
于微生物对猪粪中氮素的利用相对比较充分导
致的.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 不同肥料种类对土壤 茁鄄1,4鄄葡萄糖苷酶(茁G)
活性的影响
有机质是土壤微生物活动的重要基础物质,由
于施入的肥料种类不同,对土壤中有机质及其结构
的影响也不同,施用有机肥会显著增加土壤中有机
碳的含量[8],促进微生物活动,加速土壤中碳的循
环,因此,施用有机肥处理的土壤 茁鄄1,4鄄葡萄糖苷酶
活性高于其他处理[16] . 施用秸秆虽然也可以激发
茁G活性,但效果不如腐熟的猪粪,其原因可能是腐
熟的猪粪中含有大量微生物,同时也增加了底
物[17],施入土壤后增加了土壤中微生物的数量和酶
活性.另外,化肥中的无机氮能调节土壤 C / N,为微
生物的活动和酶活性的提高创造了好的条件[10],因
此,施用化肥也可以提高 茁G 活性. 本试验中 ST 处
理对 BG 活性的提高效果不及化肥处理明显,可能
是由于小区秸秆还田量较少,加之没有施用任何化
肥,因此效果不明显,与李腊梅等[18]的研究结果
不同.
3郾 2摇 不同肥料种类对土壤 茁鄄1,4鄄N鄄乙酰葡糖氨糖苷
酶(NAG)和 L鄄亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性的影响
茁鄄1,4鄄N鄄乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)和 L鄄亮氨
酸氨基肽酶(LAP)都是土壤中 N 代谢相关酶,不同
的施肥种类对酶活性的影响也不同. 本试验中单施
猪粪显著提高了 NAG 和 LAP 活性. 这说明在红壤
稻田中 NAG和 LAP是可以敏感反映土壤氮循环的
酶;也表明猪粪对增加土壤中 N 代谢相关酶活性具
有显著作用. 秸秆还田对提高土壤中 NAG 和 LAP
活性的效果不及猪粪.已有研究表明,化学养分促进
了作物根的发育及代谢,增加了根系分泌物,根系与
其分泌物可以激发土壤酶活性[19],因此,施用化肥
可以提高土壤 NAG 和 LAP 活性. 焦晓光等[20]在黑
土与暗棕壤的长期施肥试验中也发现,施肥可以提
高氮素相关酶的活性,这与本研究结果基本一致.
3郾 3摇 不同肥料种类对土壤酸性磷酸酶(AP)活性的
影响
酸性磷酸酶是参与稻田红壤中磷素代谢的一种
重要物质,主要来自根系分泌物和植物残体分
解[21],当生物对磷需求量大时[8,22]或者土壤供磷能
力不能满足作物生长[17,22],植物根系将分泌较多的
磷酸酶.有机肥(猪粪)中磷酸酶含量较高[17],施用
有机肥还可提高残茬返还率和根系分泌物,改善土
壤微环境[23],这可能是本试验中施用猪粪提高土壤
酸性磷酸酶活性的原因.在四川的大田试验发现,秸
秆还田也可以增加土壤表层酸性磷酸酶活性[21],但
效果不如有机肥,这与本试验结果一致. 此外,长期
施用钙镁磷肥可以提高土壤中磷的含量,致使土壤
中磷酸根含量相对较高,抑制了酸性磷酸酶活
性[24] . Spiers等[25]以每年 27 或 54 kg P·hm-2的量
施肥,5 年后,发现土壤中磷酸酶活性减少了近
20% .本试验进行了 15 年,每年以 135 kg·hm-2
P2O5 的量施用钙镁磷肥,土壤 AP 活性比对照减少
了 34% ,说明长期施入无机磷肥降低了土壤微生物
对磷素的分解能力,而施入有机肥则增加了土壤微
生物对磷素的分解能力[24] .
OM处理中 C / P、N / P 与其他处理相比较低,而
茁G / AP、(NAG+LAP) / AP 较高,说明猪粪对土壤中
磷含量提高的幅度超过对氮提高的幅度,而猪粪中
磷为有机磷,激发了土壤中磷酸多糖和磷脂分解的
微生物功能,促进了 AP 活性,使 AP 活性提高幅度
大于 C、N相关酶活性的提高幅度.
NPK 处理土壤 C / P、N / P 低于对照, 茁G / AP、
(NAG+LAP) / AP显著高于对照,说明施用氮磷钾无
机化肥后,可能导致土壤中无机磷的积累,而土壤中
无机磷的增加抑制了分解磷酸多糖和磷脂的微生物
功能,抑制了 AP 活性,造成土壤中 C / P、N / P 与土
壤酶活性中的 茁G / AP、(NAG+LAP) / AP 变化趋势
相反.
4摇 小摇 摇 结
施用猪粪可以显著增加稻田红壤中 茁G、NAG、
LAP 活性,提高土壤中 C / N、 茁G / AP,降低 茁G /
(NAG+LAP),说明猪粪促进了土壤微生物降解纤维
素的功能,有利于土壤中有机碳的积累,是培肥稻田
红壤和改良其微生物功能的有效措施.
施用化肥有抑制 AP 活性的趋势,可增加土壤
中 茁G / AP和(NAG+LAP) / AP,降低 C / P 和 N / P,表
明该处理可能造成土壤无机磷的积累,抑制土壤中
分解磷酸多糖和磷脂的微生物功能,长期施用应考
虑降低磷肥的施用比例.
秸秆还田对稻田土壤 茁G、NAG、LAP、AP 4 种酶
活性和土壤碳、氮、磷养分均有促进作用,秸秆应该
3194 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 徐丽丽等: 不同肥料对稻田红壤碳、氮、磷循环相关酶活性的影响摇 摇 摇 摇
配合磷肥的施用,从而提高土壤质量.
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作者简介 摇 徐丽丽,女,1986 年生,硕士. 主要从事土壤碳、
氮、磷循环研究. E鄄mail: xulili062008@ 126. com
责任编辑摇 张凤丽
419 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷