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紫云英配施化肥对稻田土壤养分、土壤微生物及酶活性的影响



全 文 :第35卷第3期
2015年8月
郑州牧业工程高等专科学校学报
Journal of Zhengzhou Colege of Animal Husbandry Engineering
Vol.35 No.3
Aug 2015
 收稿日期:2015-06-01
 基金项目:河南省财政预算项目“氮肥增值提效及高效施用技术研究与应用”;河南省农业科学院科研发展专项资金项目“优
质稻米的关键施肥技术研究”(20137913);复合肥料国家联合地方工程研究中心项目“肥料提质增效研究和应用”。
 作者简介:杜 君(1978-),男,河南周口人,助理研究员,博士,主要从事植物营养与作物施肥方面的研究。E-mail:du-
jun0520@163.com。
 通讯作者:孙克刚(1965-),男,河南固始人,硕士,研究员,主要从事植物营养与施肥、新型肥料施用技术及精准农业养分管
理与施肥方向的研究。E-mail:kgsun@ipni.ac.cn。
紫云英配施化肥对稻田土壤养分、
土壤微生物及酶活性的影响
杜 君1,孙克刚1*,和爱玲1,张运红1,孙克振2
(1.河南省农业科学院 植物营养与资源环境研究所/河南省农业生态与环境重点实验室,河南 郑州450002;
2.河南省固始县农业局,河南 固始465200)
摘要:连续3年田间试验研究了翻压等量紫云英绿肥配施不同用量化肥对稻田土壤养分、土壤微生物数量及土壤酶
活性的影响。结果表明,紫云英配施化肥有利于土壤有机质和全氮的积累,并能提高土壤有效养分的含量。其中,以
T2处理效果最为显著,其有机质和全氮含量分别比单施化肥(T1)提高11.7%和11.6%,碱解氮和速效钾含量分别
比T1处理提高18.9%和13.9%。紫云英配施化肥能明显增加土壤中微生物的数量,从而改善土壤微生物环境,同
时,紫云英配施化肥还能显著提高土壤转化酶、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活性。其中,均以T2效果最佳,T3
处理次之。总之,紫云英与化肥配施可有效提高土壤的有效养分、改善土壤环境,其中,紫云英22500kg/ha与70%化
肥量配施是豫南稻田培肥地力的有效途径。
关键词:紫云英;稻田;土壤养分;土壤微生物;土壤酶
中图分类号:S157.4   文献标识码:A   文章编号:1008-3111(2015)03-0004-04
Effects of combined application of Chinese
milk-vetch(Astragalus sinicus L.)and chemical fertilizer on nutrient,
microorganism and enzyme activity of paddy soil
DU Jun1,SUN Kegang1*,HE Ailing1,ZHANG Yunhong1,SUN Kezhen2
(1.Institute of Plant Nutrition,Agricultural Resources and Environmental
Science/Henan Key Laboratory of Agricultural Eco-environment,
Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou,Henan 450002,China;
2.Gushi Agricultural Bureau,Gushi County,Henan 465200,China)
Abstract:Three years field experiments were conducted to study the effects of equivalent Chinese milk-vetch with dif-
ferent amount of chemical fertilizers application on nutrient,microorganism and enzyme activity of paddy soil.The re-
sults showed that equivalent Chinese milk-vetch with chemical fertilizers application was favorable to the accumulation
of organic matter and total nitrogen in paddy soil,as wel as could enhance soil available nutrient contents,which the
most significant treatment was T2.Compared with treatment 1(i.e.chemical fertilizers),organic matter and total nitro-
gen contents of T2increased by 11.7%and 11.6%,and available nitrogen and potassium increased by 18.9%and 13.
9%.In addition,equivalent Chinese milk-vetch with chemical fertilizers application could significantly increase soil
microbial amount,and improve soil microbial environment.Moreover,that also could significantly enhance invertase,
urease,phosphatase and catalase activities of paddy soil,which the most significant treatment was T2,and T3was
second.In summary,equivalent Chinese milk-vetch with chemical fertilizers application could significantly increase
soil available nutrient contents,and improve soil environment,which indicated combined application of 22500kg/ha
第3期 杜 君,等:紫云英配施化肥对稻田土壤养分、土壤微生物及酶活性的影响
Chinese milk-vetch with 70%chemical fertilizer was the effective way to improve soil fertility,and was more suitable
for rice production in Southern Henan Province.
Key words:Chinese milk-vetch;paddy field;soil nutrient;soil microorganism;soil enzyme activity
  紫云英(Astragalus sinicus L.)是豆科黄芪属
绿肥作物,不仅产草量高,且含有丰富的中、微量营
养成分[1],其翻压还田不仅可以固定或活化土壤中
的养分供作物需要、提高土壤有机质含量、改善生态
环境[2-3],而且还对于改善稻田土壤微环境、改良土
壤理化性状和提高土壤肥力具有重要作用[4-5]。目
前关于紫云英与化肥配施在水稻上的研究多集中在
其对水稻产量、经济效益等方面的研究[6-7],而紫云
英与化肥配施条件下,对稻田土壤的理化性状及土
壤微生物特性的影响报道较少。本研究旨探讨在
等量紫云英下配施不同量的化肥,研究其对稻田
土壤养分的有效性、土壤微生物数量及土壤酶活
性的影响,以期最大限度地减少化肥投入,保证较
高的土壤肥力水平,并确定合理的施肥量,为豫南
稻区推广冬种紫云英耕作制度下合理施肥提供理
论依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
试验于2011~2014年连续3年在信阳固始县
杨集乡进行。土壤基本理化性状为pH 值6.3,有
机质15.0g/kg,全氮1.26g/kg,碱解氮78.1g/
kg,有效磷(P)14.5g/kg,速效钾(K)87g/kg,缓效
钾(K)215g/kg。供试水稻品种为郑稻18号(粳
稻)。供试肥料中,普通尿素(N,46%)、普通过磷酸
钙(P2O5,12%)和氯化钾(加拿大产,K2O,60%)肥
料均在当地农化市场购买。
1.2 试验设计
试验设5个处理:(1)CK处理,(不施紫云英和
化肥);(2)T1:100%化肥,(不施紫云英),即全量氮
肥用量180kg/ha;(3)T2:紫云英22 500kg/ha+
70%化肥;(4)T3:紫云英22 500kg/ha+50%化
肥;(5)T4:紫云英22 500kg/ha+30%化肥。其
中,氮肥按基-孽-穗(5∶3∶2)分3次施用。普通
过磷酸钙和氯化钾作基肥分别施P2O575kg/ha和
K2O 90kg/ha并全部作基肥一次施用。
各处理重复3次,随机区组排列。小区面积20
m2,周围设1m保护行,重复间设走道,小区间设畦
埂,上覆塑料薄膜,防止串水串肥。6月10日划行
移栽,株行距30×14cm,密度为14.3万穴/ha。田
间管理按照常规方式进行。
1.3 采集方法与测定项目
水稻收获期时采集0~20cm土层深度土壤样
品,拣去植物残体、砾石等后,过2mm筛,将一部分
土样保存在4℃冰箱里用于土壤微生物数量及活度
的测定,剩余部分风干过筛测定土壤养分和土壤酶
活性。土壤pH值、有机质、碱解氮、速效磷和速效
钾等理化性状指标的测定采用常规分析方法[8]进
行。根据李振高等[9]的方法测定土壤脲酶、酸性磷
酸酶、转化酶和过氧化氢酶。根据林先贵[10]的方法
采用稀释平板计数法土壤微生物数量。
1.4 数据分析方法
采用 Excel 2007 软 件 进 行 数 据 处 理,用
SPSS17.0软件进行方差分析,并用多重比较(LSD
法)进行差异显著性检验。
2 结果与分析
2.1 等量紫云英配施不同量化肥对土壤养分有效
性的影响
表1显示,不同施肥措施对土壤有机质和全氮
的积累有一定的影响。同CK相比,单施化肥或紫
云英与化肥配施均能提高土壤有机质和全氮的含
量。紫云英与不同量氮肥配施的3处理(T2、T3、
T4)的有机质含量分别比单施化肥处理(T1)的高
11.7%、9.2%和5.1%,其全氮含量分别高11.6%、
8.2%和6.8%。其中,T2处理最显著。
紫云英配施化肥对土壤速效养分的影响表现不
一。与CK处理相比,单施化肥或紫云英配施化肥
处理的土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著提
高。土壤碱解氮的含量中,T2处理显著高于T1处
理,提高18.9%,而T3、T4处理与T1处理之间的
差异则不显著。与T1相比,3个紫云英配施化肥处
理的土壤速效磷含量有所降低,其中,T3与 T1之
间差异不显著,而T3和T4与T1之间达到显著差
异水平。各处理的土壤速效钾含量中,T2处理显著
高于T1处理,提高13.9%,T3处理与 T1处理之
间差异不显著,而T4处理与T1处理相比,则明显
降低。
2.2 等量紫云英配施不同量化肥对土壤微生物数
量的影响
从表2可看出,T1和 T2处理的细菌数量比
CK处理分别增加了53.0%和83.4%,而T3处理

郑州牧业工程高等专科学校学报 第35卷
和T4处理的细菌数量则呈现降低趋势,其中,T4
处理与CK处理之间无显著差异,说明细菌对土壤
养分的依赖性很强。真菌拥有强大的的酶系统,直
接参与纤维素、木质素等植物残体和土壤有机质的
分解。单施化肥不利于真菌的生长,而翻压紫云英
配合化肥能显著提高真菌数量,其中T2、T3和T4
处理的真菌数量与 T1 处理相比分别增加了
73.2%、38.0%和25.9%。表2还显示,与CK相
比,紫云英配施化肥能显著提高土壤中放线菌的数
量,以T2和T3处理最为明显,分别比 T1处理提
高46.7%和35.1%。其中,单施化肥T1处理和T4
处理与CK处理之间均无显著差异。
表1 不同处理对土壤养分含量的影响
处理 有机质/g·kg-1 全氮/g·kg-1 碱解氮/mg·kg-1 速效磷/mg·kg-1 速效钾/mg·kg-1
CK  22.86b  1.09c  87.54c  8.81c  71.17d
T1  23.69b  1.46b  125.65b  11.15a 84.83b
T2  26.46a 1.63a 145.60a 11.64a 96.60a
T3  25.88ab  1.58ab  133.35ab  9.77b  85.07b
T4  24.91ab  1.56ab  121.11b  9.58b  80.81c
  (注:同列数据后不同字母表示差异达到0.05显著水平,下同。)
  从表2还可看出,各处理稻田土壤中三大类微
生物的菌落数均表现为细菌>放线菌>真菌,且相
差一个数量级。同时等量紫云英下,土壤微生物总
量随着配施的化肥量的减少而降低。综合细菌、真
菌和放线菌的数量变化,可以看出紫云英配施化肥
能明显增加土壤中微生物的数量,以T2效果最佳,
T3处理次之。
表2 不同处理对土壤微生物数量及活度的影响


微生物数量/CFU·g-1
好气性细菌(×106)真菌(×104)放线菌(×105)总量(×106)
CK  6.81c  4.23c  3.83b  7.24c
T1  10.42a 4.97c  4.58b  10.93a
T2  12.49a 8.61a 6.72a 13.25a
T3  8.68b  6.86b  6.19a 9.37b
T4  7.17bc  6.26b  5.08ab  7.74bc
2.3 等量紫云英配施不同量化肥对土壤酶活性的
影响
从表3可看出,与CK处理相比,各施肥处理可
提高土壤转化酶活性,紫云英配施化肥对土壤转化
酶活性的增加最为明显。T2和T3处理比T1处理
分别提高23.3%和26.7%,其中,T4、T1与CK处
理之间的差异不显著。各施肥处理的土壤脲酶活性
均高于CK处理,紫云英配施化肥的各处理中,T2
和T3相比T1处理分别提高了11.8%和8.4%,其
中,T4处理与T1处理之间的差异不显著。紫云英
配施化肥的处理中,T2处理可明显提高土壤酸性磷
酸酶活性,与 T1处理和 CK 处理相比,分别提高
15.7%和22.2%。表3还显示,T2、T3和T4处理
的过氧化氢酶活性显著高于T1和CK处理,其中,
T4处理最强。T2处理与CK处理之间则无显著差
异,说明单施化肥不能增加土壤过氧化氢酶活性,而
紫云英配施化肥对其活性的提高则有着显著的效
果。
表3 不同处理对土壤酶活性的影响


转化酶
/mg·(g·d)-1
脲酶
/μg·(g·d)-1
酸性磷酸酶
/mg·(g·d)-1
过氧化氢酶
/mL·(g·30min)-1
CK  10.44b  362.74c  4.05b  0.48b
T1  11.55b  389.79bc  4.28b  0.50b
T2  14.24a 435.72a 4.95a 0.55a
T3  14.63a 422.52a 4.68ab  0.56a
T4  11.46b  396.06b  4.27b  0.58a
3 结论与讨论
3.1 等量紫云英对配施化肥对稻田土壤肥力的影

本研究表明,紫云英配施化肥能提高稻田土壤
有机质和全氮含量,其中以 T2处理(紫云英配施
70%化肥量)最好。紫云英配施化肥能提高土壤速
效养分的含量,这可能是由于长期施用紫云英,腐解
后能增加土壤中的腐殖质和有机质含量,从而有效
减少铝、铁等矿物对氮、磷的固定,同时也加速了土
壤矿化和有效养分的释放。稻田土壤中单施化肥,
由于径流、淋洗或气态等损失,使其土壤有机质、全
氮、碱解氮和速效钾含量显著低于紫云英配施化肥
处理的含量,特别是T2处理,这也说明紫云英替代
部分氮肥并与化肥配施能改善稻田土壤的营养状况
以及提高土壤肥力。
3.2 等量紫云英配施化肥对稻田土壤微生物数量
的影响
土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分,
细菌、真菌和放线菌等主要微生物菌落的组成一定
程度上反映土壤的质量水平。各施肥处理微生物数
量显著高于CK处理,其中紫云英配施化肥对提高
微生物数量最为显著。同时等量紫云英下,土壤微
生物总量随着配施的化肥量的减少而降低。综合细
菌、真菌和放线菌的数量变化,紫云英配施化肥能明

第3期 杜 君,等:紫云英配施化肥对稻田土壤养分、土壤微生物及酶活性的影响
显增加土壤中微生物的数量,以 T2效果最佳,T3
次之。
3.3 等量紫云英配施化肥对稻田土壤酶活性的影

转化酶活性的变化可反映土壤有机碳积累与分
解转化的规律。与CK相比,各施肥处理可提高土
壤转化酶活性,紫云英配施化肥对土壤转化酶活性
的提高最为明显。T2和T3处理比分别T1处理提
高23.3%和26.7%。这是由于长期翻压碳氮比适
中的紫云英,提供更多的酶促基质以提高酶活性,从
而加快了有机质的转化。脲酶主要参与土壤中尿素
的分解和有机分子中肽键的水解。各施肥处理的土
壤脲酶活性均高于CK处理,其中,T2和 T3相比
T1处理分别提高了11.8%和8.4%,说明翻压紫云
英并配施化肥比单施化肥更有利于提高土壤脲酶活
性。
磷酸酶活性是反映土壤供磷能力的重要指标之
一。T2处理可明显提高土壤酸性磷酸酶活性,与
T1处理和 CK 处理相比,分别提高 15.7% 和
22.2%。过氧化氢酶是一种重要的氧化还原酶。
T2、T3和T4处理显著高于 T1处理,其中,T4处
理的过氧化氢酶活性最强。T2与CK之间无显著
差异,说明单施化肥不能增加土壤过氧化氢酶活性,
而紫云英配施化肥对其活性的提高则有显著效果。
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