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Effects of continuous cropping of wheat and alfalfa on soil enzyme activities and nutrients.

苜蓿和小麦长期连作对土壤酶活性及养分的影响


在长武长期轮作与施肥定位试验的基础上,对黄土高原沟壑区苜蓿和小麦连作27年后的黄盖黏黑垆土土壤酶活性及土壤养分进行了测定,探讨苜蓿和小麦长期连作对土壤酶活性及肥力的影响.结果表明: 苜蓿和小麦连作施肥都能提高土壤酶活性;同一作物不同施肥措施的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性差异不显著,但相同施肥条件下,苜蓿连作比小麦连作的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性高;不同作物种类及施肥措施的土壤过氧化氢酶活性差异不明显;氮磷肥和有机肥配施(NPM)的土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性较高,而蔗糖酶活性较低;苜蓿连作比小麦连作更有利于土壤有机质、全氮及速效氮的积累,氮磷肥和有机肥配施有利于培肥土壤.

 

Based on a long-term rotation and fertilization experiment in Changwu, Shaanxi, China, we determined the enzymatic activities and nutrients in soils after 27 years continuous cropping of alfalfa and wheat, respectively. The activities of invertase, urease and phosphatase were not affected by fertilization treatment within each cropping system, but they were significantly higher in the alfalfa continuous cropping system than in the wheat continuous cropping system under each fertilization treatment. The activity of hydrogen peroxidase  was not affected by the type of cropping system or fertilization treatment. Across the cropping systems, the activities of soil urease, phosphatase and hydrogen peroxidase were higher while soil invertase activity was lower in N, P and manure (NPM) combined treatment compared with the other fertilization treatments. The accumulations of soil organic matter, total nitrogen and available nitrogen were greater in the alfalfa cropping system than in the wheat continuous cropping system, and the NPM treatment could improve the soil fertility.


全 文 :苜蓿和小麦长期连作对土壤酶活性及养分的影响*
张丽琼1,2 摇 郝明德1,3**摇 臧逸飞1 摇 李丽霞4
( 1西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌 712100; 2安康学院农学与生命科学学院, 陕西安康 725000; 3西北农林科技大
学水土保持研究所, 陕西杨凌 712100; 4山东省农业环境保护和农村能源总站, 济南 250100)
摘摇 要摇 在长武长期轮作与施肥定位试验的基础上,对黄土高原沟壑区苜蓿和小麦连作 27
年后的黄盖黏黑垆土土壤酶活性及土壤养分进行了测定,探讨苜蓿和小麦长期连作对土壤酶
活性及肥力的影响.结果表明: 苜蓿和小麦连作施肥都能提高土壤酶活性;同一作物不同施
肥措施的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性差异不显著,但相同施肥条件下,苜蓿连作比小麦连
作的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性高;不同作物种类及施肥措施的土壤过氧化氢酶活性差异
不明显;氮磷肥和有机肥配施(NPM)的土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性较高,而蔗糖酶活
性较低;苜蓿连作比小麦连作更有利于土壤有机质、全氮及速效氮的积累,氮磷肥和有机肥配
施有利于培肥土壤.
关键词摇 长期定位施肥摇 小麦连作摇 苜蓿连作摇 土壤酶活性摇 化学性状
文章编号摇 1001-9332(2014)11-3191-06摇 中图分类号摇 S158摇 文献标识码摇 A
Effects of continuous cropping of wheat and alfalfa on soil enzyme activities and nutrients.
ZHANG Li鄄qiong1,2, HAO Ming鄄de1,3, ZANG Yi鄄fei1, LI Li鄄xia4 ( 1College of Resources and Envi鄄
ronment, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China; 2College of Agriculture
and Life Sciences, Ankang University, Ankang 725000, Shaanxi, China; 3 Institute of Soil and Wa鄄
ter Conservation, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China; 4Rural Energy &
Agro鄄Environment Protection Station of Shandong Province, Ji爷nan 250100, China) . 鄄Chin. J. Appl.
Ecol. , 2014, 25(11): 3191-3196.
Abstract: Based on a long鄄term rotation and fertilization experiment in Changwu, Shaanxi, China,
we determined the enzymatic activities and nutrients in soils after 27 years continuous cropping of
alfalfa and wheat, respectively. The activities of invertase, urease and phosphatase were not affect鄄
ed by fertilization treatment within each cropping system, but they were significantly higher in the
alfalfa continuous cropping system than in the wheat continuous cropping system under each fertili鄄
zation treatment. The activity of hydrogen peroxidase was not affected by the type of cropping system
or fertilization treatment. Across the cropping systems, the activities of soil urease, phosphatase and
hydrogen peroxidase were higher while soil invertase activity was lower in N, P and manure (NPM)
combined treatment compared with the other fertilization treatments. The accumulations of soil
organic matter, total nitrogen and available nitrogen were greater in the alfalfa cropping system than
in the wheat continuous cropping system, and the NPM treatment could improve the soil fertility.
Key words: long鄄term fertilization; wheat continuous cropping; alfalfa continuous cropping; soil
enzyme activity; chemical property.
*国家科技支撑计划重大项目(2011BAD31B01)和宁夏农业综合开
发科技推广项目(NTKJ鄄2014鄄01)资助.
**通讯作者. E鄄mail: mdhao@ ms. iswc. ac. cn
2014鄄01鄄21 收稿,2014鄄08鄄23 接受.
摇 摇 长期定位试验为研究和发展化肥生产,合理施
用化肥,提高农作物质量和产量等打下了坚实的理
论和实践基础,对世界农业的发展起到了重要作
用[1-2] .在以往的研究中,对长期定位施肥试验土壤
肥力的研究多集中在土壤理化性质方面,近些年来,
已经有愈来愈多的研究集中在土壤微生物生物量、
各种酶活性以及微生物多样性等方面[3] . 土壤酶是
土壤的重要组分,主要来自土壤微生物、动物和植物
活体或残体,参与包括土壤生物化学过程在内的自
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 11 月摇 第 25 卷摇 第 11 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, Nov. 2014, 25(11): 3191-3196
然界物质循环,在土壤的发生发育及土壤肥力的形
成过程中起重要作用[4] .土壤酶活性与土壤水分特
性、土壤有机质含量、土壤微生物数量及土壤养分含
量等密切相关,因此土壤酶活性的高低可以作为土
壤肥力评价的一个重要指标[3,5-6] .作物连作对土壤
物理、化学性质及微生物特性等方面产生影响,如根
系的多少、深浅影响着土壤的紧实度,其分泌物对土
壤微生物的种类及酶活性会产生影响,根系从土壤
中吸收养分,从而影响土壤养分的积累和转化,作物
收获后残留在土壤中的植物残体能够促进土壤有机
质的积累[7],不同作物连作对土壤酶活性的影响也
存在一定的差异;施肥可以改善土壤营养缺乏、酶活
性低、土壤肥力下降等一系列问题,长期施肥会对土
壤性质产生深远的影响[8-12] .
苜蓿为豆科植物,含氮量高,对牲畜而言是一种
高质量的饲料,在世界上被广泛用于畜牧业,在水土
流失严重的黄土高原地区被广泛种植,人工种植苜
蓿对保护水土流失和发展当地农业十分重要. 小麦
为禾本科植物,是世界上分布最广的粮食作物,播种
面积为粮食作物之冠,在黄土高原地区作为主要的
粮食作物被广泛种植. 本试验在陕西省中西部长武
县十里铺村进行的长期定位试验基础上,研究黄土
高原沟壑区苜蓿连作和小麦连作施肥对土壤酶(脲
酶、蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶)活性及土壤肥力
的影响,探讨苜蓿连作和小麦连作的培肥作用,为农
业生产中培肥和改良土壤提供参考.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
试验地位于陕西省长武县十里铺村,海拔 1200
m.本区属暖温带半湿润易旱气候,年均降水 580. 1
mm,季节分布不均, 7—9 月降水占全年降水的
54% .年均气温为 9. 1 益,无霜期 171 d.试验地土壤
为黄盖黏黑垆土,试验前 1984 年耕层(0 ~ 20 cm)
土壤有机质 10. 4 g·kg-1,碱解氮 37. 0 mg·kg-1,全
氮 0. 60 g·kg-1,速效钾 129 mg·kg-1,速效磷 3郾 0
mg·kg-1,pH 8. 3,土壤有机质含量不高,贫氮缺磷,
钾素较为丰富.当地主要作物为冬小麦,占粮食播种
面积的 70% ~ 80% ,其次为玉米,其他作物比例很
小[13] .
1郾 2摇 试验设计
轮作与施肥试验开始于 1984 年,共有 36 个处
理,108 个小区,小区面积 66. 67 m2,均为 3 次重复,
采用顺序排列法进行排列. 本试验选择其中苜蓿连
作和小麦连作 2 种种植模式,每种种植模式下设 3
个施肥处理:CK(不施肥)、P (施过磷酸钙 60 kg
P2O5·hm-2)、NPM(施尿素 120 kg N·hm-2、过磷酸
钙 60 kg P2O5·hm-2、有机厩肥 75 t·hm-2).试验用
有机肥中,有机质 106 g·kg-1,全氮 2. 65 g·kg-1,
有效磷 109. 5 mg·kg-1, 速效钾 645 mg·kg-1 .
所有肥料每年在播种时一次性施入,田间管理
同大田.本试验于 2011 年 6 月小麦收割后采集各处
理小区(3 次重复)耕层(0 ~ 20 cm)土壤样品,风干
过筛,进行各项指标分析.
1郾 3摇 测定项目与方法
土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶及过氧化氢酶活性分
别采用 3,5鄄二硝基水杨酸比色法、靛酚蓝比色法、
磷酸苯二钠比色法、高锰酸钾滴定法测定[14] . 土壤
养分指标采用常规分析法测定[15]:有机质采用重铬
酸钾容量法鄄外加热法测定,全氮采用半微量开氏法
测定,碱解氮采用碱解扩散法测定,速效磷采用 0. 5
mol·L-1 NaHCO3法测定,全磷采用 HClO4 鄄H2SO4法
测定,速效钾采用火焰光度计法测定.
1郾 4摇 数据处理
采用 Microsoft Excel软件对数据进行分析和处
理,应用 SPSS 18. 0 软件的新复极差法(SSR 法,琢 =
0. 05)进行差异显著性分析,应用 Excel进行土壤酶
活性与土壤养分的相关性分析.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 长期施肥对苜蓿连作和小麦连作土壤酶活性
的影响
小麦连作下不同施肥处理间土壤酶活性差异不
显著;苜蓿连作下不同施肥处理土壤蔗糖酶活性差
异显著,土壤脲酶、磷酸酶及过氧化氢酶活性差异不
显著;在相同施肥条件下,不施肥时苜蓿连作和小麦
连作的土壤蔗糖酶、脲酶及磷酸酶活性差异显著,单
施磷肥时苜蓿连作与小麦连作的土壤蔗糖酶、脲酶、
磷酸酶及过氧化氢酶活性均差异显著,氮磷肥和有
机肥配施时苜蓿连作与小麦连作的土壤脲酶及磷酸
酶活性差异显著(表 1).
2郾 1郾 1 苜蓿连作和小麦连作施肥土壤蔗糖酶活性摇
不同施肥条件下,苜蓿连作和小麦连作的土壤蔗糖
酶活性均呈 P>CK>NPM的趋势,表明在黄土高原旱
地农业生产中,单施磷肥能够提高土壤蔗糖酶活性,
苜蓿连作和小麦连作氮磷肥和有机肥配施处理的土
壤蔗糖酶活性均比不施肥处理低,表明氮磷肥和有
机肥配施处理抑制了土壤蔗糖酶活性的提高.与不
2913 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 25 卷
表 1摇 不同施肥处理下苜蓿连作和小麦连作的土壤酶活性
Table 1摇 Soil enzyme activities under alfalfa and wheat continuous cropping in different fertilization treatments
种植方式
Planting pattern
处理
Treatment
蔗糖酶
Invertase
(mg·g-1·24 h-1)
脲酶
Urease
(mg·g-1·24 h-1)
磷酸酶
Phosphatase
(mg P2O5·g-1·24 h-1)
过氧化氢酶
Hydrogen peroxidase
(mL·g-1)
苜蓿连作 CK 52. 88b 3. 82b 0. 11bcd 5. 61ab
Alfalfa continuous P 71. 83c 4. 23b 0. 15cd 5. 98b
cropping NPM 46. 44ab 4. 00b 0. 16d 5. 68ab
小麦连作 CK 29. 42a 2. 57a 0. 04a 5. 07ab
Wheat continuous P 35. 52a 2. 22a 0. 08ab 4. 80a
cropping NPM 29. 25a 2. 64a 0. 10abc 5. 55ab
CK: 不施肥 No fertilization; P:施磷肥 P application; NPM:氮磷肥和有机肥配施 N, P and organic manure application. 同列不同小写字母表示处
理间差异显著(P<0. 05)Different small letters in the same column meant significant difference among treatments at 0. 05 level. 下同 The same below.
施肥相比,尽管小麦连作施肥能提高土壤蔗糖酶活
性,但各处理之间差异不显著;而苜蓿连作单施磷肥
的土壤蔗糖酶活性显著高于不施肥及氮磷肥和有机
肥配施处理.苜蓿连作单施磷肥的土壤蔗糖酶活性
较高,更能促进土壤有机质的分解和转化,氮磷肥和
有机肥配施土壤蔗糖酶活性比不施肥低,表明营养
元素丰富的氮磷肥和有机肥配施处理不利于土壤蔗
糖酶活性的提高.同一施肥措施的苜蓿连作土壤蔗
糖酶活性均高于小麦连作,说明由于豆科作物具有
较强的固氮能力,因此更有利于提高土壤蔗糖酶活
性.不施肥和单施磷肥条件下,苜蓿连作的土壤蔗糖
酶活性显著高于小麦连作,而氮磷肥和有机肥配施
条件下,苜蓿连作与小麦连作之间差异不显著.
2郾 1郾 2 苜蓿和小麦连作施肥土壤脲酶活性摇 不同施
肥条件下,苜蓿连作不施肥、单施磷肥及氮磷肥和有
机肥配施之间的土壤脲酶活性差异不显著,同样,小
麦连作各处理之间差异也不显著,但苜蓿连作与小
麦连作之间的土壤脲酶活性差异显著. 苜蓿连作各
处理的土壤蔗糖酶活性显著高于小麦连作相应各处
理,表明豆科作物苜蓿连作对土壤脲酶活性的影响
较大,对于提高土壤无机氮的供应能力和土壤有机
态氮向有效态氮的转化有明显作用.在苜蓿连作中,
单施磷肥的土壤脲酶活性最高,而小麦连作中最低,
表明要提高土壤脲酶活性,不仅要考虑作物,还要针
对不同作物采取不同的施肥措施.
2郾 1郾 3 苜蓿和小麦连作施肥土壤磷酸酶活性摇 作物
连作施肥能提高土壤磷酸酶活性,苜蓿连作和小麦
连作的土壤磷酸酶活性均表现出 NPM>P>CK 的趋
势,表明施肥能促进土壤磷酸酶活性的提高,且氮磷
肥及有机肥配施比单施磷肥效果要好,但不施肥与
两施肥处理间差异不显著.在相同的施肥条件下,苜
蓿连作土壤磷酸酶活性均显著高于小麦连作,表明
苜蓿连作更能促进土壤磷酸酶活性的提高,其有机
磷转化能力更强.
2郾 1郾 4 苜蓿和小麦连作施肥土壤过氧化氢酶活性摇
除苜蓿单施磷肥的土壤过氧化氢酶活性显著高于小
麦连作单施磷肥外,苜蓿连作不施肥、氮磷肥和有机
肥配施及小麦连作不施肥、施磷肥、氮磷肥和有机肥
配施的土壤磷酸酶活性均无显著性差异. 苜蓿连作
中单施磷肥的土壤过氧化氢酶活性较高,但小麦连
作相反,单施磷肥的土壤过氧化氢酶活性较低,表明
土壤过氧化氢酶活性不仅与施肥措施有关,而且还
受种植植物种类的影响. 苜蓿连作施用磷肥对土壤
过氧化氢酶活性影响较大,可有效防止过氧化氢对
生物及土壤的毒害,在施用无机磷肥与苜蓿连作的
综合作用下,更有效地提高了土壤过氧化氢酶活性.
2郾 2摇 长期施肥对苜蓿连作和小麦连作土壤养分的
影响
从土壤养分测定结果(表 2)可以看出,长期施
肥对土壤养分的影响因作物种类及施肥方式的不同
表 2摇 不同施肥处理下苜蓿连作和小麦连作的土壤养分
Table 2摇 Soil nutrients under alfalfa and wheat continuous cropping in different fertilization treatments
种植方式
Planting pattern
处理
Treat鄄
ment
有机质
Organic matter
(g·kg-1)
全氮
Total N
(g·kg-1)
碱解氮
Available N
(mg·kg-1)
全磷
Total P
(g·kg-1)
速效磷
Available P
(mg·kg-1)
速效钾
Available K
(mg·kg-1)
苜蓿连作 CK 29. 87c 2. 05c 129. 27c 0. 75ab 3. 45a 239. 17a
Alfalfa continuous P 28. 08c 1. 86c 114. 86c 0. 83b 7. 28a 165. 14a
cropping NPM 41. 04d 2. 59d 163. 34d 1. 13e 68. 14c 488. 34b
小麦连作 CK 12. 68a 0. 87a 38. 20a 0. 68a 3. 09a 161. 39a
Wheat continuous P 12. 45a 0. 89a 37. 76a 0. 92c 22. 05ab 153. 96a
cropping NPM 20. 98b 1. 40b 73. 98b 1. 03d 40. 64b 500. 53b
391311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 张丽琼等: 苜蓿和小麦长期连作对土壤酶活性及养分的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 土壤酶活性与养分含量之间的相关系数
Table 3摇 Correlation coefficients between soil enzyme activities and nutrient contents (n=6)
项目
Item
有机质
Organic matter
全氮
Total N
碱解氮
Available N
全磷
Total P
速效磷
Available P
速效钾
Available K
蔗糖酶 Invertase 0. 564 0. 592 0. 626 -0. 120 -0. 217 -0. 258
脲酶 Urease 0. 868* 0. 883* 0. 903* 0. 086 0. 098 0. 134
磷酸酶 Phosphatase 0. 918** 0. 916* 0. 913* 0. 547 0. 498 0. 411
过氧化氢酶 Hydrogen peroxidase 0. 770 0. 783 0. 793 0. 195 0. 151 0. 356
r0. 05 =0. 811; r0. 01 =0. 917. *P<0. 05; **P<0. 01.
而不同.相同施肥条件下,因苜蓿具有极强的固氮作
用,故苜蓿连作的土壤有机质、全氮及速效氮含量显
著高于小麦连作.不同施肥条件下,苜蓿连作和小麦
连作的土壤有机质、全氮及速效氮含量均呈现相同
的变化趋势,即不施肥与单施磷肥之间无显著差异,
且单施磷肥的土壤有机质、全氮及速效氮含量略低
于不施肥,而氮磷肥和有机肥配施显著高于不施肥
及单施磷肥,表明适宜的施肥措施能促进土壤有机
质及氮素含量的增加.
土壤磷素含量因施肥方式的不同而有明显差
异.不施肥时苜蓿连作及小麦连作之间差异不显著;
单施磷肥时苜蓿连作的土壤磷素含量低于小麦连
作,且全磷含量差异显著;氮磷肥和有机肥配施时苜
蓿连作的土壤磷素含量高于小麦连作,且全磷和速
效磷含量差异均显著. 苜蓿连作和小麦连作的土壤
全磷和速效磷含量大小均为 CK作氮磷肥和有机肥配施土壤磷素含量显著高于不施
肥及单施磷肥;小麦连作不施肥、单施磷肥及氮磷肥
和有机肥配施之间的土壤全磷含量差异显著,不施
肥与氮磷肥和有机肥配施之间土壤速效磷含量差异
显著.
土壤速效钾含量与施肥方式密切相关,而作物
造成的差异较小.在相同施肥条件下,苜蓿连作和小
麦连作的土壤速效钾含量差异不显著. 不同施肥条
件下,苜蓿连作及小麦连作的土壤速效钾含量均为
P含量显著高于不施肥及单施磷肥.
由以上分析可知,不同的施肥方式对苜蓿连作
和小麦连作的土壤养分积累作用是相似的,即氮磷
肥和有机肥配施比不施肥及单施磷肥更能促进土壤
氮磷钾的积累,由于苜蓿的固氮作用,苜蓿连作的土
壤有机质及氮素含量显著高于小麦连作,而苜蓿连
作和小麦连作之间土壤磷素及速效钾含量差异不
显著.
2郾 3摇 土壤酶活性与土壤养分的相关性分析
以土壤有机质含量( x1)、全氮含量( x2 )、全磷
含量(x3)、碱解氮含量(x4)、速效磷含量(x5)、速效
钾含量(x6)为自变量,以土壤蔗糖酶活性( y1)、脲
酶活性 ( y2 )、磷酸酶活性 ( y3 )、过氧化氢酶活性
(y4)为因变量进行逐步回归分析,探讨不同施肥条
件下土壤养分因子与土壤酶活性之间的关系. 结果
表明,在不同施肥条件下,土壤碱解氮含量对脲酶活
性影响最大,土壤有机质含量对磷酸酶活性影响最
大,其最优回归方程分别为:y2 = 0. 015x4 +1郾 831,
R2 =0. 82,n=6;y3 =0. 367x1+0. 018,R2 =0. 84,n=6.
从土壤酶活性与土壤养分之间的相关性(表 3)
可以看出,土壤脲酶和磷酸酶活性与土壤有机质、全
氮、碱解氮含量均呈显著正相关,而蔗糖酶和过氧化
氢酶活性与各养分因子之间无显著相关性.
3摇 讨摇 摇 论
土壤酶活性的高低可以作为土壤肥力评定的一
个重要指标[3,5-6] .本研究在黄土高原沟壑区黄盖黏
黑垆土长期定位试验的基础上,研究了苜蓿和小麦
连作的土壤酶活性,结果表明,苜蓿连作施肥和小麦
连作施肥均能提高土壤酶活性,培肥土壤.在苜蓿和
小麦连作施肥系统中,施用无机磷肥及氮磷肥和有
机肥配施对土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶及过氧化氢酶
活性的影响程度各异,表明土壤酶活性的高低受作
物种类和施肥方式的影响.
蔗糖酶对增加土壤中易溶性营养物质发挥着重
要的作用,土壤中蔗糖酶活性表征了土壤有机碳累
积与分解转化规律[2] .无机磷肥可以提高根系表面
积和根水势,降低根系呼吸速率,促进根系延长生
长[16],有利于苜蓿对深层土壤的影响,故苜蓿连作
单施磷肥有利于土壤蔗糖酶活性的提高. 有机肥通
过改良土壤水、气、热等物理性状,改善微生物活动
的环境来影响土壤酶活性,土壤蔗糖酶活性与土壤
微生物数量及呼吸强度有直接关系[17],这是造成氮
磷肥和有机肥配施使土壤蔗糖酶活性降低的原因.
脲酶活性可以用来表示土壤有机态氮向有效态
氮的转化能力和土壤无机氮的供应能力[18] .苜蓿具
4913 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 25 卷
有较好的固氮作用,对脲酶活性的影响大于小麦.苜
蓿对于磷肥的需求量较大,充足的磷肥有利于苜蓿
的建植成功和促进根系的良好发育,故苜蓿连作单
施磷肥有利于促进脲酶活性的增强. 小麦连作单施
磷肥的土壤脲酶活性不高,这是由于磷肥施入土壤
后,在脲酶的作用下尿素逐渐水解,使铵态氮含量增
加,提高了酶促反应的产物,从而抑制了脲酶的酶促
反应[19],使脲酶活性降低.
土壤磷酸酶的酶促作用使土壤中的有机磷转化
成可供植物吸收的无机磷,其活性对外界环境条件
的变化较为敏感,具有时效性,通过其活性可判断土
壤的有机磷转化能力[8,20-21] . 土壤磷酸酶主要来自
于真菌,施用有机肥可以提高土壤中微生物的数量,
分泌大量的磷酸酶,提高土壤磷酸酶活性,故苜蓿连
作和小麦连作均表现为氮磷肥和有机肥配施的土壤
磷酸酶活性较高.施用磷肥也可以使土壤磷酸酶活
性增加,是因为磷肥可以降低土壤 pH 值,使土壤中
的真菌增多,细菌和放线菌减少,从而提高了土壤的
磷酸酶活性[1] .
由于深根系作物苜蓿比浅根系作物小麦容易吸
收土壤的营养成分及水分,根系分泌的酶能影响到
更深层次的土壤. 在干旱和水分胁迫条件下,豆科、
禾本科和茄科作物可释放足够量的氧化还原酶参与
一定土壤物质的氧化分解[22],无机磷肥可以提高根
系表面积和根水势,降低根系呼吸速率,促进根系延
长生长,苜蓿的需磷量较大,在连作苜蓿中施用磷
肥,更有利于苜蓿对深层土壤的影响,因此苜蓿连作
施肥土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶及过氧化氢酶的活性
较高,对培肥土壤具有较好的作用. 此外,豆科作物
苜蓿本身含有相对较多的蔗糖酶,能够分泌富含氮
素的物质,有利于土壤微生物的生长和繁殖,且苜蓿
具有较好的固氮作用,种植年限越长,对土壤物理性
状的改良效果越好[23] . 由于小麦根系发达,需要养
分多,消耗也较多,故小麦连作施肥对土壤有机质、
氮、磷、钾的积累不及苜蓿连作施肥,土壤酶活性不
高[9] .
土壤酶活性反映了土壤中各种生物化学过程的
强度和方向,其活性是土壤肥力评价的重要指标之
一,同时也是土壤自净能力评价的一个重要指标.土
壤酶活性与土壤理化特性、肥力状况和农业措施有
显著的相关性[3,5-6],研究土壤酶活性的影响因素,
提高土壤酶活性,对改善土壤生态环境,提高土壤肥
力有重要意义.本试验对土壤酶活性与土壤养分的
相关性分析表明,土壤脲酶和磷酸酶活性与土壤有
机质、全氮、碱解氮含量均呈显著正相关,故能促进
土壤有机质、全氮及碱解氮积累的耕作措施亦能提
高土壤脲酶和磷酸酶活性,增强土壤无机氮的供应
能力及有机磷的转化能力. 苜蓿连作和小麦连作氮
磷肥和有机肥配施处理的土壤有机质、全氮、碱解氮
含量显著高于不施肥和单施磷肥处理,相同施肥条
件下,苜蓿连作的土壤有机质、全氮、碱解氮含量显
著高于小麦连作,因此在农业生产上,宜采用种植苜
蓿及氮磷肥和有机肥配施的耕作措施来改善土壤的
生态环境.
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作者简介摇 张丽琼,女,1979 年生,博士研究生,讲师. 主要
从事土壤物质循环研究. E鄄mail: yryzlq@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
6913 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 25 卷