免费文献传递   相关文献

Effects of Astragalus sinicus manure and fertilizer combined application on biological properties of soil in Anhui double cropping rice areas along the Yangtze River

紫云英与化肥配施对安徽沿江双季稻区土壤生物学特性的影响



全 文 :植物营养与肥料学报 2015,21(2):387-395 doi牶1011674/zwyf.20150213
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-01-10    接受日期:2014-05-09
基金项目:公益性行业(农业)专项(201103005,201203032);安徽省农业成果转化项目(12040302003);安徽省科技厅项目(1406c085025)
资助。
作者简介:万水霞(1978—),女,安徽东至人,硕士,主要从事农业微生物和农业废弃物资源化研究。
 通信作者 Email:yunqingw@126com
紫云英与化肥配施对安徽沿江双季稻区土壤
生物学特性的影响
万水霞1,2,朱宏斌1,2,唐 杉1,2,郭熙盛1,2,王允青1,2
(1安徽省农业科学院土壤肥料研究所,合肥 230031;
2安徽养分循环与资源环境省级实验室,合肥 230031)
摘要:【目的】紫云英-水稻轮作生产体系是近年来为解决大面积冬闲田而提出的水稻生产新模式。研究紫云英
-水稻轮作模式下,不同量紫云英与化肥配施对稻谷增产效果及稻田土壤生物学特性的影响,为合理施用紫云英,
有效改善稻田土壤微生态环境、提高土壤质量、保证水稻高产稳产提供理论支撑。【方法】以安徽省农科院土壤肥
料研究所2008年设置的紫云英-稻-稻定位试验为平台,分析了5种不同施肥模式下[不施紫云英和化肥(CK)、
100%化肥不施紫云英以及70%化肥分别配施紫云英7500、15000、30000kg/hm2])稻田耕层土壤(0—20cm)微生
物量碳、微生物量氮(SMBC、SMBN)和土壤酶活性的变化,及土壤生物学特性与土壤养分的相关性,并以水稻农艺
性状和产量检验了土壤生产力。【结果】1)施用紫云英绿肥能够显著提高水稻籽粒产量,增加水稻单位面积的有
效穗数和水稻结实率。尤其是70%化肥配施紫云英15000kg/hm2处理,稻谷产量达760453kg/hm2,比未施肥处
理和单施化肥处理分别增产22806% 和3629%,差异达显著水平。2)与对照相比,单施化肥处理土壤微生物量
碳、氮增加,脲酶、酸性磷酸酶活性提高,过氧化氢酶活性降低;70%化肥的条件下,配施紫云英处理土壤微生物量
及土壤酶活性显著高于单施化肥及对照处理,且随紫云英施用量的提高而增加。整个生育期,与对照相比,施紫云
英处理土壤微生物量碳、氮分别提高2103% 14233%、1997% 8391%,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶
活性分别提高1012% 10033%、1022% 4323%、014% 728%。土壤微生物量及脲酶、酸性磷酸酶与土
壤有机质、全氮、碱解氮呈显著或极显著正相关;过氧化氢酶与土壤养分之间无明显相关性。【结论】紫云英绿肥
与化肥长期配合施用可显著提高水稻产量、土壤微生物量及土壤酶活性,改善稻田土壤的微生态环境。本试验条
件下,在70%化肥施用量的前提下,紫云英施用量以15000 30000kg/hm2的综合效果较好。故适量紫云英与化
肥配施有利于提高土壤生产能力,是安徽沿江双季稻区稻田增产和培肥地力的有效途径。
关键词:紫云英;土壤微生物量碳;土壤微生物量氮;土壤酶活性
中图分类号:S15437;S551+.9   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2015)02-0387-09
EfectsofAstragalussinicusmanureandfertilizercombinedapplicationon
biologicalpropertiesofsoilinAnhuidoublecroppingriceareas
alongtheYangtzeRiver
WANShuixia1,2,ZHUHongbin1,2,TANGShan1,2,GuoXisheng1,2,WANGYunqing1,2
(1SoilandFertilizerResearchInstitute,AnhuiAcademyofAgriculturalSciences,Hefei230031,China;
2AnhuiProvincialKeyLaboratoryofNutrientRecycling,ResourcesandEnvironment,Hefei230031,China)
Abstract:【Objectives】Astragalussinicusricerotationsystemhasbeenextendedinriceproductioninorderto
preventtheevergrowingareasoffalowfields.TheefectsofincorporationofAstragalussinicuscombinedwith
chemicalfertilizeofriceproductionandsoilmicrobialpropertieswerestudiedinordertoprovideatheoretical
supportforimprovingsoilbiochemicalenvironmentandsoilquality,insuringhighandsteadyyieldofcrops.
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
【Methods】BasedonthevetchricericeexperimentwhichwassetbytheSoilandFertilizerInstitute,Anhui
AcademyofAgriculturalSciencesin2008,microbialbiomassCandNcontents,soilenzymaticactivitiesand
corelationbetweenbiologicalcharacteristicsofthesoilandsoilnutrientsofpaddytopsoil(0-20cm)were
analyzed.Thesoilproductivitywasevaluatedwithyieldandagriculturaltraitsofrice.Theexperimentincludedfive
treatments:nofertilizer(CK),100% fertilizer,incorporatingAstragalusinicusof7500,15000,30000kg/hawith
70% ofnormalamountofchemicalfertilizers.【Results】1)ApplicationofAstragalusinicuscansignificantly
improvegrainyieldofrice,increasetheefectivepaniclesandseedsetingrate,especialyintreatmentapplication
Astragalusinicus15000kg/hawith70% amountsofchemicalfertilizers,inwhichthehighestyieldof760453
kg/hawasobtained,theefectivepaniclesandseedsetingratesareabout22806% and3629% higherthan
thoseinCKand100% fertilizertreatment.2)Comparedwiththecontrol,soilmicrobialbiomasscarbon(SMBC),
soilmicrobialbiomassnitrogen(SMBN),enzymeactivitiesofsoilacidphosphataseandureaseareincreasedin
chemicalfertilizertreatmentswhilethecatalaseactivitydecreased.Comparedwiththetreatmentsofchemical
fertilizerandCK,applicationofAstragalussinicuscombinedwith70% chemicalfertilizersignificantlyincreased
SMBC,SMBN,andsoilenzymeactivities.WhichincreasedwiththeincreasingamountofAstragalussinicus
application,andthetreatmentwith15000-30000kg/haofAstragalussinicusreturningwith70% amountsof
chemicalfertilizerhadbetercomprehensiveefects.Duringthewholegrowthperiod,thecontentsofsoilmicrobial
biomassCandNwereincreasedby2103%-14233% and1997%-8391%,andtheactivitiesofsoilurease,
acidphosphatase,catalaseby1012%-10033%,1022%-4323%,014%-728% afterturnoverofAstragalus
sinicus,comparedwithCK.Althesoilmicrobialbiomass,activitiesofurease,andacidphosphatasehadpositive
andsignificantrelationshipwithsoilorganicmater,totalN,alkaliticN(P<005,P<001),butthecorelation
betweenhydrogenperoxidaseactivityandsoilnutrientscontentwasnotobvious.【Conclusions】Longterm
applicationofAstragalussinicuscombinedwithchemicalfertilizercansignificantlyincreasethericeyield,soil
microbialbiomassandsoilenzymeactivity,improvepaddysoilmicroecologicalenvironment.Withinthetestarea
andontheconditionofappropriateamountoffertilizer70%,theincoporationof15000-30000kg/haAstragalus
sinicusisappropriate.ThiscombinationratioofAstragalussinicusandchemicalfertilizerisconducivetoimprove
soilproductivity,anditisanefectivewaytoimprovecropyieldandsoilfertilityindoublecroppingpaddyfield
areasalongtheYangtzeRiverinAnhuiProvince.
Keywords牶Astragalussinicus牷soilmicrobialcarbon牷soilmicrobialnitrogen牷enzymeactivity
  土壤微生物和土壤酶是土壤生物学特征的重要
指标。土壤微生物通过参与土壤生态系统的能量流
动和物质循环,在农业生态系统物质能量转化过程
中起着重要作用,是农业土壤生态系统中极其重要
和最为活跃的部分[1-2]。土壤酶参与土壤中一切复
杂的生物化学过程,包括各种有机化合物的分解、养
分固定与释放以及各种氧化还原反应等,是土壤中
物质转化方向和动力的枢纽[3]。土壤中碳、氮转化
的主要过程都受微生物控制,土壤微生物是土壤氮
的源和库,是土壤碳、氮转化的驱动力,土壤养分有
效性又反作用于微生物群落结构、活性及生理状
态[4-5]。施肥是影响土壤质量及其可持续利用最深
刻的农业措施之一,它通过改变土壤微生物活性、数
量(微生物生物量碳、氮)和群落结构,改变土壤碳、
氮养分转化速率和途径,影响土壤供氮能力和碳贮
备能力,进而影响土壤质量。研究不同施肥措施对
土壤微生物特性以及土壤酶活性的影响,对于相关
物种的种植生产以及区域农业生态系统健康的维持
具有重要的理论和实践意义。
绿肥具有良好的改土培肥作用,绿肥还田不仅
能够改善土壤矿质养分状况,有利于后茬作物的生
长,还可减少化肥投入,降低农业生产成本[6]。近
年来对旱地绿肥翻压还田土壤的微生物学特性已经
进行过很多研究[7-8],对水稻田土壤的微生物学特
性的研究也有一些报道[9-10]。但在水稻 -绿肥轮
作模式下化肥与绿肥配施对土壤微生物特性影响的
深入系统研究鲜见报道。因此,本研究针对安徽沿
江地区现行的主要冬季绿肥 -双季稻的种植制度,
通过田间定位试验研究紫云英与化肥配施条件下,
紫云英不同施用量对土壤微生物量及酶活性的影
883
2期    万水霞,等:紫云英与化肥配施对安徽沿江双季稻区土壤生物学特性的影响
响,为安徽双季稻区稻田土壤肥力培育及紫云英合
理施用提供科学依据。
1 材料与方法
11 试验设计
试验开始于2008年,安排在安徽省桐城市吕亭
镇新店村,成土母质为河流冲积物发育的水稻土,作
物体系为紫云英—早稻—晚稻。土壤主要农化性
状:pH62,有机质175g/kg,全氮134g/kg,碱解
氮75mg/kg,速效磷(P)6mg/kg,速效钾(K)78
mg/kg,缓效钾(K)246mg/kg。早稻品种为早籼
7038,2008年开始早稻每年3月28日左右播种,播
种密度大约为每公顷30万丛,4月28日左右移栽。
紫云英为弋江籽,在晚稻收获后播种,第二年早稻移
栽前两星期收割还田。小区面积20m2,4次重复,
随机区组排列。小区埂宽30cm,高20cm,用薄膜
覆盖,防止小区间串水串肥。每小区在灌排小沟一
端设灌排水口。
试验设5个处理:1)不施紫云英和化肥(对照,
CK);2)100%化肥,不施紫云英(T1);3)70%化肥,
施紫云英7500kg/hm2(T2);4)70%化肥,施紫云英
15000kg/hm2(T3);5)70%化肥,施紫云英 30000
kg/hm2(T4)。其中,100%化学肥料用量(N、P2O5、
K2O分别为165、75、90kg/hm
2)。除对照外,各处
理均施硫酸锌15kg/hm2。试验中的磷肥、钾肥、锌
肥全部作基肥一次施用,氮肥按基肥 50%、蘖肥
30%、穗肥20%施用。
12 样品采集与分析方法
2013年早稻生长季内采集0—20cm土样,具
体为:紫云英施用前、早稻移栽后15、30、50、80d随
机选取0—20cm土层采集5个土样,混匀。样品带
回实验室后手工拣去植物残体、砾石等,过 2mm
筛,将一部分土样保存在4℃冰箱用于测定土壤微
生物量碳、氮,剩余部分风干过1mm筛和015mm
筛测定土壤酶活性和土壤养分。
土壤微生物量碳、氮的测定采用氯仿熏蒸浸提
法[11],其含量计算用熏蒸和未熏蒸样品碳含量之差
除以回收系数(KC=045,KN =045)。土壤酶活
性的测定根据关松荫的方法[12],脲酶采用苯酚钠比
色法;酸性磷酸酶用磷酸苯二钠比色法;过氧化氢酶
活性采用高锰酸钾滴定法;土壤化学性质采用常规
土壤农化分析方法[11]。
13 数据处理
本研究所有数据的基本统计采用 Microsoft
Excel2003软件完成,方差分析及相关性分析采用
SPPS170统计软件进分析。
2 结果与分析
21 对稻田土壤微生物量的影响
211对土壤微生物量碳(SMBC)的影响 土壤微
生物生物量碳是土壤有机质的活性部分,能灵敏地
反映环境因子的变化,预示土壤养分的变化,常被用
作土壤质量的生物指标[13]。从表1可以看出,除紫
云英还田前,其余时期100%化肥处理及施用紫云
英处理的SMBC均显著高于不施肥处理(CK)。整
个生育期,与对照相比,施用紫云英的处理SMBC提
高幅度为2103% 14233%,且随随着紫云英施
用量的增加而增加,以 T4处理的 SMBC含量为最
高,该处理除在水稻移栽后15d与 T3差异不显著
外,其余时期均显著高于其他处理。在移栽 30d
时,T1、T2、T3、T4分别比对照提高了 6353%、
6391%、12480%和14233%;在80d时分别比对
照提高了 913%、7161%、11531%和 14075%。
从水稻整个生育期的动态变化来看,所有处理
SMBC均在水稻移栽30d出现最大值,随后逐渐降
低。水稻移栽80d时,CK及T1的SMBC值仍处于
降低态势,而施用紫云英 T2、T3、T4的 SMBC都略
有回升,说明施用紫云英还田后土壤产生了一定的
保肥性能。
212对土壤微生物量氮(SMBN)的影响 施用化
肥或是配施紫云英减施化肥的各处理SMBN都高于
对照(表1)。整个生育期,配施紫云英的处理与对
照相比微生物氮含量提高幅度为 1997%
8391%。在紫云英还田之前 T1与 CK差异不显
著,而在水稻生长的各个时期,其余处理与 CK均有
显著性差异。T4土壤 SMBN在水稻移栽后 15、30
和80d与 T3差异不显著,其余时期均显著高于其
他处理。在移栽 80d时,分别比其他处理提高了
8650%、3322%、1454%和018%。水稻生育期
各处理SMBN的动态变化与SMBC的变化呈现出相
似的变化规律,即 SMBN含量在水稻移栽初期逐渐
上升,并于水稻移栽30d达到最大值,随后又有所
下降,直到水稻移栽80d又有所回升。这种变化规
律与化肥的施入、紫云英的腐解规律及水稻的营养
吸收特征有关。
983
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
表1 不同施肥处理稻田土壤微生物生物量
Table1 MicrobialbiomassCandNcontentsinpaddysoilunderdiferentfertilization(mg/kg)
处理
Treatment
紫云英施用前
BeforeA.S.use
移栽后天数Daysaftertransplanting(d)
15 30 50 80
土壤微生物量碳 SoilmicrobialbiomassC
CK 12525±185d 14279±348d 17069±212d 13385±127e 12060±124e
T1 12731±206d 20559±722c 27914±130c 15807±191d 13161±180d
T2 15159±165c 21243±217b 27978±207c 20594±355c 20696±172c
T3 18971±489b 25944±326a 38373±694b 24593±231b 25967±325b
T4 20724±307a 26462±115a 41364±495a 25832±216a 29035±256a
土壤微生物量氮SoilmicrobialbiomassN
CK 2546±079d 2742±055c 3714±136d 2731±071e 2983±049d
T1 2701±065d 3350±255b 5835±135c 3951±091d 4176±129c
T2 3187±136c 3289±101b 6452±048b 4414±036c 4857±047b
T3 3507±165b 4159±045a 6830±089a 4703±101b 5553±023a
T4 3936±082a 4294±134a 6692±053a 4868±033a 5563±028a
  注(Note):A.S.—Astragalussinicus;表中数据为平均数±标准差 DatainthetableareMean±SD;同列数值后不同字母表示处理间差异
达到5%显著水平Valuesfolowedbydiferentleterswithinthesamecolumnaresignificantamongtreatmentsatthe5% level.
22 对稻田土壤酶活性的影响
221对土壤脲酶活性的影响  由从表2可以看
出,水稻各生育期以CK的脲酶活性最低,各施肥处
理均能明显提高脲酶活性,其中配施紫云英处理效
果较为突出,配施紫云英的处理脲酶含量提高幅度
为1012% 10033%。紫云英还田前施肥处理与
CK差异显著,这可能与此试验田已定位试验5年有
关。水稻移栽初期,土壤脲酶活性随着水稻的生长
而逐渐增强并于水稻移栽50d达最高值。水稻移
栽50d时,T1、T2、T3、T4土壤脲酶活性分别比紫云
英还田前增加了 2307%、1874%、4713% 和
3553%;施肥处理与不施肥处理差异显著并且 T3、
T4脲酶活性显著高于 T1。CK脲酶的峰值出现在
移栽后30d,这可能是因为在水稻移栽后17d时有
一个追肥过程,使得施肥处理土壤脲酶因底物增加
而使活性继续增强,而CK在移栽50d时有小幅度
降低。随着水稻继续生长,脲酶活性趋于下降,水稻
移栽80d时脲酶活性大小顺序为T3>T4>T2>T1
>Ck,基本上随着紫云英施用量的增大脲酶活性增
强,但紫云英施用量达到30000kg/hm2时脲酶活性
增加的趋势减缓,这种规律与土壤微生物量变化规
律相类似。化肥中的无机氮可以调节土壤中的碳氮
比,而紫云英还田可以提供丰富的有机碳这就为微
生物的活动和酶活性的提高创造了良好的条件,所
以紫云英与化肥配合施用提高了土壤脲酶活性,但
过量的紫云英腐解会对微生物产生一定的抑制
作用。
222对土壤酸性磷酸酶活性的影响 表2中,紫
云英还田前土壤酸性磷酸酶活性反映了前些年种植
施用紫云英对土壤的影响,施用紫云英处理显著高
于不施肥CK及纯化肥 T1,说明连年施用紫云英可
以提高土壤酸性磷酸酶活性。在水稻移栽后的前两
周,酸性磷酸酶活性有小幅度下降。水稻移栽15d
后,酸性磷酸酶活性随着水稻生长逐渐增强,并于水
稻移栽50d左右达最高值。水稻移栽50d时,T1、
T2、T3、T4酸性磷酸酶活性分别比紫云英还田前增
加了639%、987%、1050%和341%,此时酶活
性T3>T2>T4>T1。水稻成熟期,酸性磷酸酶活性
下降,此时酶活性T4>T3>T2>T1。从整个生育期
来看,施用紫云英的处理酸性磷酸酶活性比对照提
高了1022% 4323%。相比较施肥对脲酶的影
响,酸性磷酸酶活性变化幅度要小,说明酸性磷酸酶
的稳定性比较强。水稻成熟期与水稻生长期相比
较,低量紫云英还田有利于前期酸性磷酸酶活性提
高,高量紫云英施用对水稻后期影响较大。
093
2期    万水霞,等:紫云英与化肥配施对安徽沿江双季稻区土壤生物学特性的影响
表2 不同处理土壤酶活性
Table2 Soilenzymeactivitiesunderdiferenttreatments

Enzyme
处理
Treatment
紫云英施用前
BeforeA.S.use
移栽后天数Daysaftertransplanting(d)
15 30 50 80
脲酶
Urease
[NH+4 μg/(g·24h)]
CK 296.33±15.50c343.73±15.93d 349.41±10.05c325.83±15.07d 293.33±15.28d
T1 354.43±12.05b400.77±18.86c 433.33±15.28b436.21±12.95c 348.91±16.82c
T2 375.33±17.48b378.53±15.13c 444.89±11.21b445.68±12.15c 402.33±15.70b
T3 443.64±12.76a506.67±15.28b 628.98±9.53a 652.74±10.20a 490.00±26.46a
T4 461.32±19.77a543.33±15.28a 620.97±14.78a625.24±8.24b 466.67±15.28a
酸性磷酸酶
Acidphosphatase
[Phenolmg/(g·24h)]
CK 1.43±0.11d 1.37±0.05a 1.50±0.08c 1.59±0.05d 1.28±0.06d
T1 1.66±0.05bc 1.60±0.14ab 1.67±0.07b 1.77±0.07bc 1.53±0.01c
T2 1.69±0.06abc 1.51±0.06bc 1.71±0.06b 1.86±0.11ab 1.73±0.40b
T3 1.74±0.06ab 1.68±0.09a 1.77±0.07ab 1.92±0.03a 1.81±0.07ab
T4 1.76±0.03a 1.61±0.05ab 1.79±0.09ab 1.82±0.08ab 1.83±0.05a
过氧化氢酶 CK 3.95±0.08ab 3.57±0.06b 3.77±0.09a 4.07±0.10bc 3.93±0.10b
Catalase T1 3.90±0.05b 3.55±0.09b 3.72±0.03a 3.84±0.05c 3.83±0.11b
[0.01mol/L T2 3.96±0.02ab 3.76±0.18ab 3.91±0.04a 4.17±0.07ab 4.07±0.13a
KMnO4mL T3 4.04±0.09a 3.83±0.10a 3.93±0.12a 4.20±0.13ab 4.15±0.14a
/(g·20min)] T4 4.05±0.04a 3.69±0.12ab 3.88±0.18a 4.34±0.07a 4.17±0.16a
  注(Note):A.S.—Astragalussinicus;同列数值后不同字母表示处理间差异达到5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentleterswithinthe
samecolumnaresignificantamongtreatmentsatthe5% level.
223对土壤过氧化氢酶活性的影响 过氧化氢酶
活性测定结果(表2)表明,在紫云英还田之前,土壤
过氧化氢酶活性以T4最大,T2最低,紫云英不同施
用量之间无显著性差异。水稻移栽初期过氧化氢酶
活性显著下降,水稻移栽30d至50d过氧化氢酶活
性维持较高水平,成熟期明显下降。基本表现为紫
云英还田处理酶活性最高,单施化肥处理酶活性最
低。在整个生育期,施用紫云英的处理过氧化氢酶
比对照提高了014% 728%。水稻成熟期,土
壤过氧化氢酶活性表现为 T4>T3>T2>CK>T1,
配施紫云英处理与纯化肥处理及 CK差异显著,但
紫云英不同施用量之间无显著性差异。综合分析土
壤过氧化氢酶变化可知,施用紫云英在一定程度上
提高了土壤中过氧化氢酶的活性,在本试验范围内,
配施中高量紫云英的效果更好。而单施化肥对土壤
过氧化氢酶具有一定的抑制作用。
23 对水稻产量的影响
由表3看出,各施肥处理稻谷产量为化肥配施
紫云英>单施化肥 >对照。施用紫云英表现出较
好的增产效果,与对照相比,施用紫云英的处理早稻
增产 432451 528652kg/hm2,增产率达到
18656% 22806%。施肥各处理早稻产量与对照
产量差异均达到显著水平,其中 T3与 T4差异不显
著。水稻产量构成因子分析结果表明,施用紫云英
提高了水稻单位面积的有效穗数及结实率,但对水
稻千粒重和穗粒数影响规律不明显。
24 土壤化学肥力因素与土壤微生物量及酶活性
的关系
由表4可以看出,土壤微生物量碳、氮与土壤有
机质、全氮、碱解氮均存在极显著或显著相关性。脲
酶、酸性磷酸酶含量与土壤有机质、全氮、碱解氮显
著相关,酸性磷酸酶与速效磷相关显著。而在水稻
成熟期过氧化氢酶活性与土壤各养分之间无明显相
关性。pH值与土壤微生物量及土壤酶活性均呈负相
关性。说明紫云英还田在一定程度上降低了土壤
pH,提高了土壤有机质及氮含量。这与刘国顺等[14]
的研究结果基本一致。但这只是一年的试验结果,具
体施用紫云英多年的效果比较还需进一步研究。
193
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
表3 不同施肥处理对水稻产量及其构成要素的影响
Table3 Thericeyieldandyieldcomponentsasafectedbydiferentfertilizationtreatments
处理
Treatment
有效穗数 (×104/hm2)
Efectivepanicle
穗粒数
Spikeletnumber
千粒重 (g)
1000grainweight
结实率 (%)
Seedsetingrate
产量 (kg/hm2)
Yield
CK 28380±518c 9280±381a 2893±063a 6136±147c 231801±23377d
T1 29040±654c 9205±294a 28702±068a 7763±175b 557971±31699c
T2 37620±675b 9250±395a 28205±075a 8861±283ab 664251±34367b
T3 43240±643a 9244±401a 2837±084a 9040±307a 760453±22386a
T4 43890±669a 9300±423a 2861±071a 8942±354a 739380±36361a
  注(Note):同列数值后不同字母表示处理间差异达到5%显著水平Valuesfolowedbydiferentleterswithinthesamecolumnaresignificant
amongtreatmentsatthe5% level.
表4 土壤化学性质、微生物量碳氮以及酶活性之间的线性相关系数
Table4 Correlationcoeficientsbetweenselectedsoilchemicalpropertiesandbiochemicalproperties
项目
Item
有机质
OM
全氮
TotalN
碱解氮
Alkalihydrol.N
速效磷
Avail.P
速效钾
Avail.K
pH
微生物量碳 SoilmicrobiomassC 0932 0941 0941 0702 043 -0415
微生物量氮 SoilmicrobiomassN 0971 0977 0953 0904 0648 -0708
脲酶 Urease 0935 094 0906 0808 0537 -0663
酸性磷酸酶 Acidphosphatase 0959 097 0958 0903 0617 -0690
过氧化氢酶 Catalase 0768 0789 0807 0474 0115 -0238
  注(Note):—P<005;—P<001.
3 讨论与结论
紫云英是安徽省主要的绿肥作物,是重要的有
机肥源。国内外大量研究结果表明,绿肥与化肥配
施能改善土壤物理性状、提升土壤肥力和生物活性
进而大幅度提高作物产量[15-17]。高菊生等[15]通过
对连续27年长期定位试验的研究结果表明,种植绿
肥可以提高水稻产量,其中以施用紫云英水稻增产
果最明显。王璐等[16]的研究结果显示,施用英有利
于增加水稻的有效穗、实粒数及千粒重等产量构成
因素,从而促进水稻增产。肖恕贤[17]的结果表明,
冬作苕子绿肥对后作早稻的产量影响很大,与冬闲
处理相比较,增产211%。周兴等[18]通过连续4年
定位大田试验表明,紫云英施用量为22500kg/hm2
条件下,与农民习惯施肥处理相比,化肥施用时间适
当后移可以提高水稻两季总产量。本试验研究结果
与前人研究较为一致,利用冬闲田种植紫云英,并将
紫云英与化肥配合施用对早稻产量产生了一定的影
响。早稻产量表现为紫云英与化肥配施>单施化肥
>不施肥。其中与不施肥对照相比较,施用紫云英
的处理早稻增产率达到18656% 22806%。这
与前人研究紫云英增产效果有所差异,增产幅度较
大,究其原因可能是因为本试验田已连续6年定位
试验,而对照为不施肥的处理,土壤养分处于极其亏
缺的状态,因此施肥处理早稻产量大幅度提升。对
于紫云英不同施用量处理之间,T3>T4>T2,但 T3
与 T4差异不显著,是否 T3处理紫云英施用量
15000kg/hm2是一个拐点,有待进一步研究与验定。
土壤微生物量的大小与气候条件、土壤状况有
关[19],但在相同的自然条件下,相同的耕作管理下,
施肥是土壤微生物量大小的主要影响因素之一。本
研究结果表明,施肥处理均不同程度地提高了土壤
微生物量碳、氮含量;紫云英与化肥配施处理明显高
于单施化肥处理,并且土壤微生物量随着紫云英施
用量的增大而提高。究其原因,一方面,施入化肥后
水稻生长加快,水稻根系生物量及根系分泌物增加,
同时化肥也为微生物提供大量矿质元素,促进土壤
微生物生长,表现为土壤微生物量得以提高;另一方
293
2期    万水霞,等:紫云英与化肥配施对安徽沿江双季稻区土壤生物学特性的影响
面,紫云英还田后在土壤微生物的作用下分解迅速,
释放出大量可溶性有机物如氨基酸、有机酸以及无
机养分[20],而这些养分又为微生物提供了充足碳源
和氮源,促进微生物的大量繁殖,相应地也促进了土
壤微生物活性的提高,表现为土壤微生物量的提高。
上述结果与秸秆及绿肥还田对土壤微生物生长的影
响是一致的[21-22]。
本研究还发现,在水稻不同生育时期,土壤微生
物量碳、氮的动态变化呈现出相似的规律性,这与李
正等[23]研究结果相一致,但与武雪萍等[24]研究芝
麻饼肥结果有差异。紫云英还田前,各处理土壤微
生物量碳、氮均处于较低值的状态,随着化肥基肥的
施入,紫云英的施用,土壤微生物量碳、氮含量开始
上升,其中T3、T4上升幅度最大,并于水稻移栽30
d左右达到最大。紫云英施入土壤后腐解,微生物
利用其腐解产物作为碳源大量繁殖,将紫云英中的
碳同化为微生物体碳[25],进而使微生物量碳含量提
高。土壤微生物活性增强促进了紫云英有机物质的
转化与养分的释放,并转化为较为稳定的微生物碳
氮等物质,土壤中的氮素营养积累增多。水稻前期
养分需求量相对较小,多余的氮素被微生物同化固
定起来,从而使微生物量氮含量不断升高。水稻生
长进入拔节期后,养分需要量增加,土壤中碳、氮养
分被大量消耗,部分微生物碳、氮又被释放出来,进
而土壤微生物量碳、氮开始降低。移栽80d左右,
水稻生长成熟,此时水稻生命活动减弱,需肥量减
少,施用紫云英的处理土壤中残存的有机物继续腐
解,土壤中微生物将再次被激活,微生物活性又有所
增强,土壤微生物量碳、氮含量有所回升。这也说明
施用紫云英使土壤保肥性能提升。
土壤酶直接参与土壤中物质的转化、养分释放
和固定过程,与土壤供肥密切相关[26]。本研究表
明,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性受水稻
生长发育阶段、施肥处理以及二者交互作用的影响。
施肥均不同程度地提高了土壤脲酶及磷酸酶活性,
且化肥与紫云英配施酶活性明显高于纯化肥。其
中,紫云英施用量以15000 30000kg/hm2对土壤
酶的提高作用明显,这与王树起[27]、孙瑞莲[28]等的
结论类似,也与本文微生物生物量结果相印证。施
用紫云英有利于土壤过氧化氢酶活性的提高,但单
施化肥抑制过氧化氢酶活性,这与孙瑞莲[28]长期施
用化肥降低了过氧化氢酶活性相类似,但与邱现奎
等[29]报道的单施化肥也可提高土壤过氧化氢酶活
性不同,这可能与所研究的土壤类型、施肥方式及施
肥量有关。在水稻移栽初期,水稻根系处于恢复和
扎根阶段,除脲酶有一定增加外,酸性磷酸酶和过氧
化氢酶活性都有一定程度的降低。水稻移栽后30
50d,水稻生长旺盛,此时水稻根系将分泌出大量
有机酸和碳水化合物,刺激相关酶的活性,所以此时
期各种酶活性都是最强的。本研究中几种酶活性均
在水稻移栽50d达到最大值,这与土壤微生物量30
d达峰值时间有所不同,这可能是因为微生物不是
土壤酶的唯一来源,微生物分泌释放酶要经过特定
的程序,需要一定的时间;脲酶、酸性磷酸酶这些胞
外酶因与土壤成分牢固结合增强了稳定性,所以遇
到恶劣环境,微生物会死亡但土壤酶不受影响,这也
就造成了微生物量与土壤酶峰值的时间差异。施肥
直接增加了水稻根系生物量及根系分泌物,所以施
肥后土壤酶活性提高。紫云英还田一方面增加了土
壤养分,同时也为土壤微生物提供了充足的碳源,促
进了微生物的生长繁殖,从而来自于微生物分泌的
酶增加;另一方面,紫云英腐解,有机质增加可以提
供更多土壤酶的底物,直接诱导土壤酶活性的提高。
土壤生物学性状与土壤养分相关性分析表明,
紫云英与化肥配施有助于增加土壤有机碳含量,对
土壤氮素供应能力具有重要影响。施用紫云英促进
微生物量提高及酶活性的增强,而微生物量及酶活
性的提高又促进土壤氮素的固定、转化、保存和释
放,也即提高了土壤的氮素供应水平。另外,紫云英
的固氮作用也促进土壤碱解氮及全氮的提高。紫云
英施用与土壤速效磷、钾无显著相关性,这可能与水
稻的吸肥规律及磷、钾元素的运输特征有关。
综上所述,冬季绿肥-双季稻的种植制度下,紫
云英与化肥配施可显著提高水稻产量、土壤微生物
量及土壤酶活性,并在作物旺长期达到最大值。较
强的微生物活性能够促使更多的有机质被分解,为
作物生长提供更多的养分。本试验范围内,在70%
化肥施用量的前提下,紫云英施用量以 15000
30000kg/hm2的综合效果较好。
参 考 文 献:
[1] 庞新,张福锁,王敬国.不同供氮水平对根系微生物量氮及
微生物活度的影响[J].植物营养与肥料学报,2000,6(4):
476-480
PangX,ZhangFS,WangJG.Efectofdiferentnitrogenlevels
onSMBON andmicrobialactivity[J].PlantNutritionand
FertilizerScience,2000,6(4):476-480
[2] 林先贵,胡君利.土壤微生物多样性的科学内涵及其生态服
务功能[J].土壤学报,2008,45(5):892-898
393
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
LinXG,HuJl.Scientificconnotationandecologicalservice
functionofsoilmicrobialdiversity[J].ActaPedologicaSinica,
2008,45(5):892-898
[3] 何念祖.浙江省几种水稻土的酶活性及其与土壤肥力的关系
[J].浙江农业大学学报,1986,12(l):43-47
HeNZ.EnzymaticactivitiesinpaddysoilsinZhejiangprovince
andthecorelationbetweenenzymaticactivitiesinsoilsandsoil
fertility[J].JournalofZhejiangAgriculturalUniversity,1986,12
(l):43-47
[4] 徐阳春,沈其荣,冉炜.长期免耕与施用有机肥对土壤微生
物生物量碳、氮、磷的影响[J].土壤学报,2002,39(1):89
-96
XuYC,ShenQR,RanW.Efectsofzerotilageandapplication
ofmanureonsoilmicrobialbiomassC,NandPafterSixteenyears
ofcropping[J].ActaPedologicaSinica,2002,39(1):89-96
[5] 沈宏,曹志洪,徐本生.玉米生长期间土壤微生物量与土壤
酶变化及其相关性研究[J].应用生态学报,1998,10(4):
471-474
ShenH,CaoZH,XuBS.Dynamicsofsoilmicrobialbiomass
andsoilenzymeactivityandtheirrelationshipsduringmaizegrowth
[J].Chinesejournalofappliedecology,1999,10(4):471
-474
[6] 曹卫东,黄鸿翔.关于我国恢复和发展绿肥若干问题的思考
[J].中国土壤与肥料,2009,(4):1-3
CaoWD,HuangHX.Ideasonrestorationanddevelopmentof
greenmanuresinChina[J].SoilandFertilizerSciencesIn
China,2009,(4):1-3
[7] 郭晓霞,刘景辉,张星杰,等.免耕对旱作燕麦田耕层土壤微
生物生物量碳、氮、磷的影响[J].土壤学报,2012,49(3):
575-580
GuoXX,LiuJH,ZhangXJetal.Efectsofnontilageonsoil
microbialC,NandPinploughlayerofoatfield[J].Acta
PedologicaSinica,2012,49(3):575-580
[8] 马晓霞,王莲莲,黎青慧,等.长期施肥对玉米生育期土壤微生
物量碳氮及酶活性的影响[J].生态学报,2012,32(17):5502
-5511
MaXX,WangLL,LiQHetal.Efectsoflongtermfertilization
onsoilmicrobialbiomasscarbonandnitrogenandenzymeactivities
duringmaizegrowingseason[J].ActaEcologicaSinica,2012,32
(17):5502-5511
[9] 王丽宏,曾昭海,杨光立,等.冬季作物对水稻生育期土壤微
生物量碳、氮的影响[J].植物营养与肥料学报2009,15(2):
381-385
WangLH,ZengZH,YangGLetal.Efectsofwintercropson
microbialbiomassCandNduringricegrowth[J].PlantNutrition
andFertilizerScience,2009,15(2):381-385
[10] 张英,褚秋华,邱多生,等.11年连续肥料处理对水稻土碳、
氮及微生物量的影响[J].南京农业大学学报,2001,24
(4):112-114
ZhangY,ZhuQH,QiuDSetal.Efectof11-yearcontinuous
fertilizerapplicationonsoilcarbon,nitrogenandmicrobial
biomassofpaddysoil[J].JournalofNanjingAgricultural
University,2001,24(4):112-114
[11] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:农业出版社,1981.
BaoSD.Soilandagriculturalchemistryanalysis[M].Beijing:
AgriculturalPress,1981
[12] 关松荫.土壤酶及其研究法[M].北京:农业出版社,1986
GuanSY.Soilenzymeandstudymethod[M].Beijing:
AgriculturalPress,1986
[13] 张成娥,梁银丽,贺秀斌.地膜覆盖玉米对土壤微生物量的
影响[J].生态学报,2002,22(4):508-512
ZhangCE,LiangY L,HeX B.Efectsofplasticcover
cultivationonsoilmicrobialbiomass[J].ActaEcologicaSinica,
2002,22(4):508-512
[14] 刘国顺,罗贞宝,王岩,等.绿肥翻压对烟田土壤理化性状
及土壤微生物量的影响[J].水土保持学报,2006,20(1):
95-98
LiuGS,LuoZB,WangYetal.Efectofgreenmanure
applicationonsoilpropertiesandsoilmicrobialbiomassin
tobaccofield[J].JournalofSoilandWaterConservation,2006,
20(1):95-98
[15] 杨滨娟,黄国勤,王超,等.稻田冬种绿肥对水稻产量和土
壤肥力的影响[J].中国生态农业学报,2013,21(10):1209
-1216
YangBJ,HuangGQ,WangCetal.Efectsofwintergreen
manurecultivationonriceyieldandsoilfertilityinpaddyfield
[J].ChineseJournalofEcoAgriculture,2013,21(10):1209
-1216
[16] 王璐,吴建富,潘晓华,等.紫云英和稻草还田免耕抛栽对
水稻产量和土壤肥力的影响[J].中国农学通报,2010,26
(20):299-303
WangL,WuJF,PanXHetal.Efectsofnotilageandcast
transplantingwithmilkvetchandstrawincorporationonriceyield
andsoilfertility[J].ChineseAgriculturalScienceBuletin,
2010,26(20):299-303
[17] 肖恕贤.双季稻田冬季不同复种轮作方式的增产效果及对土
壤肥力的影响[J].中国农业科学,1980,13(2):59-66
XiaoSX.Efectoftheincreaseofproductionbydiferent
multiplecroppingandcroprotationpaternofdoublecropping
ricefieldinwinteranditsinfluencetosoilfertility[J].Scientia
AgriculturaSinica,1980,13(2):59-66
[18] 周兴,谢坚,廖育林,等.基于紫云英利用的化肥施用方式
对水稻产量和土壤碳氮含量的影响[J].湖南农业大学学报
(自然科学版),2013,39(2):189-193
ZhouX,XieJ,LiaoYLetal.Efectoffertilizermanagementon
riceyield,soilorganiccarbonandtotalnitrogenbasedon
utilizingthemilkvetch[J].JournalofHunanAgricultural
University(NaturalSciences),2013,39(2):189-193
[19] InsamH,ParkinsonD,DomschKH.Influenceofmacroclimate
ofsoilmicrobialbiomass[J].SoilBiologyandBiochemistry,
1989,21(2):211-221
[20] 代静玉,周江敏,秦淑平.几种有机物料分解过程中溶解性
有机物质化学成分的变化[J].土壤通报,2004,35(6):724
-727
493
2期    万水霞,等:紫云英与化肥配施对安徽沿江双季稻区土壤生物学特性的影响
DaiJY,ZhouJM,QinSP.Dynamicchangesofchemical
compositionofdissolvedorganicmaterduringdecompositionof
organicmaterials[J].ChineseJournalofSoilScience,2004,35
(6):724-727
[21] OkautzT,WirthS,ElnerF.Microbialactivityinasandyarable
soilisgovernedbythefertilizationregine[J].EuropeanJournal
ofSoilBiology,2004,40(2):87-94
[22] 李贵桐,张宝贵,李保国.秸秆预处理对土壤微生物量及呼
吸活性的影响[J].应用生态学报,2003,14(12):2225
-2228
LiGT,ZhangBG,LiBG.Efectofstrawpretreatmentonsoil
microbialbiomassandrespirationactivity[J].ChineseJournalof
AppliedEcology,2003,14(12):2225-2228
[23] 李正,刘国顺,敬海霞,等.翻压绿肥对植烟土壤微生物量
及酶活性的影响[J].草业学报,2011,20(3):225-232
LiZ,LiuGS,JingH Xetal.Efectsofgreenmanure
applicationonthemicrobialbiomassCandNcontentsandofthe
enzymeactivityoftobaccoplantingsoil[J].ActaPrataculturae
Sinica,2011,20(3):225-232
[24] 武雪萍,刘增俊,赵跃华,等.施用芝麻饼肥对植烟根际土
壤酶活性和微生物碳、氮的影响[J].植物营养与肥料学报,
2005,11(4):541-546
WuXP,LiuZJ,ZhaoYHetal.Efectsofsesamecake
fertilizeronsoilenzymeactivitiesandmicrobialCandNat
rhizosphereoftobacco[J].PlantNutrition andFertilizer
Science,2005,11(4):541-546
[25] 肖嫩群,张洪霞,成壮,等.紫云英还田量对烟田土壤微生
物及酶的影响[J].中国生态农业学报,2010,18(4):711-
715
XiaoNQ,ZhangHX,ChengZetal.Efectofincorporationof
astragalussinicusonmicrobeandenzymedynamicsintobacco
cultivatedsoils[J].ChineseJournalofEcoAgriculture,2010,
18(4):711-715
[26] DickRP.Soilenzymeactivitiesasintegrativeindicatorsofsoil
health[A].PnkrstCetal(Eds).BiologicalIndicatorsofSoil
Health[M].Walingford,Oxon,UK:CABInternational,1997.
121-157
[27] 王树起,韩晓增,乔云发,等.长期施肥对东北黑土酶活性
的影响[J].应用生态学报,2008,19(3):551-556.
WangSQ,HanXZ,QiaoYFetal.Efectsoflongterm
fertilizationonenzymeactivitiesinblacksoilofNortheastChina
[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2008,19(3):551-
556
[28] 孙瑞莲,赵秉强,朱鲁生,等.长期定位施肥对土壤酶活性
的影响及其调控土壤肥力的作用[J].植物营养与肥料学
报,2003,9(4):406-410.
SunRL,ZhaoBQ,ZhuLSetal.Efectsoflongterm
fertilizationonsoilenzymeactivitiesanditsroleinadjusting
controlingsoilfertility[J].PlantNutritionandFertilizer
Science,2003,9(4):406-410
[29] 邱现奎,董元杰,万勇善,等.不同施肥处理对土壤养分含
量及土壤酶活性的影响[J].土壤,2010,42(2):249-255
QiuXK,DongYJ,WanYSetal.Efectsofdiferentfertilizing
treatmentsoncontentsofsoilnutrientsandsoilenzymeactivity
[J].Soils,2010,42(2):249-255
593