全 文 ：中国生态农业学报 2010年 5月 第 18卷 第 3期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, May 2010, 18(3): 617−621 珠江三角洲集约化农田循环高效生产技术集成专题


* 国家科技支撑计划项目(2007BAD89B14)和广东省科技计划项目(2009B020201011)资助
匡石滋(1963~), 男, 高级农艺师, 主要从事果树栽培及病虫防治方面的研究。E-mail: kuangshizi@126.com
收稿日期: 2009-11-20 接受日期: 2010-01-15
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00617
香蕉间作模式和香蕉茎秆堆沤还田
对土壤酶活性的影响*
匡石滋 田世尧 李春雨 易干军 彭 群
(广东省农业科学院果树研究所 广州 510640)
摘 要 采用大田试验研究了香蕉 3种间作模式(香蕉−大豆、香蕉−花生、香蕉−生姜)和香蕉茎秆堆沤处理后
2种不同还田量(2.5 kg·株−1、1.5 kg·株−1)对蕉园土壤脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性的影响。
结果表明, 香蕉间作可提高土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性, 其中对蔗糖酶活性的影响最为明显, 碱性磷
酸酶、脲酶次之; 香蕉间作模式的过氧化氢酶活性低于香蕉单作。不同间作模式对酶活性影响的大小总体表
现为: 间作大豆>间作花生>间作生姜>香蕉单作。茎秆堆沤还田处理的蔗糖酶、脲酶活性明显上升, 其中对蔗
糖酶活性提高的幅度最大, 达 34.6%~39.2%, 脲酶达 9.7%~28.7%; 茎秆堆沤还田对过氧化氢酶活性影响相对
较小, 而对碱性磷酸酶活性则表现为明显的抑制作用。不同还田量处理对土壤酶活性的影响表现为: 随还田量
增加, 脲酶活性增强, 蔗糖酶增加不显著, 过氧化氢酶活性在还田量低于 2.5 kg·株−1时比对照略有下降。
关键词 香蕉 间作模式 茎秆堆沤还田 香蕉园土壤 酶活性
中图分类号: S566.1; S344.2; S141.4 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)03-0617-05
Effect of banana intercropping pattern and straw compost-return
on soil enzyme activity
KUANG Shi-Zi, TIAN Shi-Yao, LI Chun-Yu, YI Gan-Jun, PENG Qun
(Institute of Fruit Tree Research, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China)
Abstract Field experiments were conducted to investigate the effects of three intercropping patterns (banana-soybean, ba-
nana-peanut, and banana-ginger) of banana and two straw compost-returns (2.5 or 1.5 kg per plant) on the activity of
urease, catalase, alkaline phosphatase, and invertase in orchard soils. Intercropping increases urease, alkaline phosphatase and inver-
tase activity. The highest activity increase occurs in invertase, followed by alkaline phosphatase and urease. On the contrary, inter-
cropping decreases catalase activity. The order of effect of the intercropping patterns on enzyme activity is ranked as ba-
nana-soybean>banana-peanut>banana-ginger>banana monoculture. Significant increases are achieved in invertase and urease activity
under the straw compost-return treatment, with the highest increment occurring in invertase (34.6%~39.2%), followed by urease
(9.7%~28.7%). While catalase activity is slightly influenced, alkaline phosphatase activity is significantly inhibited by straw com-
post-return. Under straw compost-return, urease activity increases with increasing dose of straw compost while invertase activity
slightly increases. Furthermore, catalase activity decreases when straw compost is lower than 2.5 kg per plant.
Key words Banana, Intercropping pattern, Straw compost-return, Banana orchard soil, Enzyme activity
(Received Nov. 20, 2009; accepted Jan. 15, 2010)
香蕉(Musa spp.)是热带、亚热带地区的重要水
果, 也是华南四大名果之一, 在世界水果贸易中占
有极其重要的地位[1]。我国南部是香蕉原产地之一,
香蕉主要分布在广东、广西、海南、福建、云南及
台湾等省 (区 ), 其中 , 广东是我国香蕉最大的产
区[2]。广东珠三角香蕉种植历史悠久, 单产水平高,
但种植比较单一 , 在香蕉生长初期 , 叶面积较小 ,
如间种一些短期的经济作物, 既提高了土地利用率,
618 中国生态农业学报 2010 第 18卷


又可增加经济收入, 减少杂草生长[3]。
香蕉茎秆中含有大量有机质、氮、磷、钾和微
量元素 [4], 长期以来 , 香蕉收获后的茎秆处理一般
是逐棵砍伐后, 或就地堆放在蕉园, 或就近丢入排
水沟, 让其自然腐烂。由于未进行有效处理, 不仅污
染了周边环境, 还有利于香蕉病原菌传播, 同时也
造成资源浪费。目前堆肥化是有机固体废弃物无害
化、减量化、资源化的根本途径[5]。若将香蕉茎秆
堆沤处理后还田 , 不仅可增加土壤微生物种群数
量 [6], 且可在很大程度上增加土壤有机质 , 改善土
壤结构, 减少过量施用化肥带来的土壤退化和污染,
增强农业发展后劲[7]。
土壤酶主要来源于土壤微生物、植物以及土壤
动物分泌物及残体 [8], 是土壤的重要组成部分 , 在
土壤的营养物质转化、能量代谢过程中起至关重
要的作用 , 是评价土壤肥力和健康状况的重要指
标[9−10]。作物间作及根残体是土壤酶的部分来源, 并
占有重要地位, 因此研究根系对土壤酶活性的影响,
对评价土壤肥力和土壤质量改变程度具有一定的指
导作用[11]。秸秆还田可增加土壤中各种酶数量, 为
土壤酶提供大量作用底物 , 进而增加土壤酶活
性[12]。目前国内只对水田改种和多年连栽香蕉园土
壤酶活性变化进行了研究[13−14], 而香蕉间作和茎秆
堆沤还田对香蕉园土壤酶活性的研究尚少见报道。
本试验以香蕉间作花生、大豆、生姜 3 种模式和香
蕉茎秆堆沤还田为对象, 研究了香蕉间作和茎秆还
田对香蕉园土壤酶活性的影响, 以期为评价香蕉间
作栽培对地下部营养的调控效果和茎秆还田后蕉园
土壤生产性能的改良效果提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
香蕉间作试验在广东省中山市坦洲镇台佳果场
进行, 供试土壤理化性状: 有机质含量 24.6 g·kg−1,
水解氮 113.2 mg·kg−1, 速效磷 14.5 mg·kg−1, 速
效钾 34.6 mg·kg−1, pH 7.63。供试香蕉品种为“巴
西蕉”、花生品种为“汕油 17”、大豆品种为“粤
大豆 2号”、生姜品种为“密轮细肉姜”。
香蕉茎秆还田试验在广东省中山市神湾镇茂盛
果场进行 , 供试土壤理化性状 : 有机质含量 22.8
g· kg−1, 水解氮 104.6 mg· kg−1, 速效磷 13.6
mg·kg−1, 速效钾 37.5 mg·kg−1, pH 7.38。供试香
蕉品种为“巴西蕉”, 种植规格为 2.2 m×2.5 m。茎
秆堆沤后经检测有效养分含量(以干基计)为: 有机
质 130 g·kg−1, 全氮 5 g·kg−1, 全磷 3 g·kg−1, 全
钾 18 g·kg−1, pH 6.3。
1.2 试验方法
香蕉间作试验 设 4 种种植模式: 香蕉间作花
生、香蕉间作大豆、香蕉间作生姜和单作香蕉(对照),
每种模式重复 4 次。单作香蕉采用单畦双行“之”
字形种植, 种植规格为畦宽 4.25 m,株行距为 2.3 m×
2.6 m。3种间作模式为在 2.6 m宽的两行香蕉中间
间种其他作物。香蕉间作花生为畦面上种 2 行花生,
行株距为 33 cm×20 cm; 香蕉间作大豆为畦面种植 2
行大豆, 行株距为 30 cm×10 cm; 香蕉间作生姜为畦
面开 9 cm深的种植沟, 种植沟行距 45 cm, 生姜株
距 25 cm。试验在大田条件下进行,生长期间管理同
常规。间作作物收获后, 采集各处理表层(0~20 cm)
土壤样品, 混匀风干, 磨细并过 2 mm筛后, 测定土
壤酶活性。
香蕉茎秆还田试验 将香蕉茎秆离地面约 150
cm处砍断, 留下 150~160 cm供吸芽生长, 然后将砍
下的蕉秆剖成两半(便于失水和切碎), 置于蕉地, 让
其自然干燥至失水 30%~40%左右后, 收集至空地, 切
割粉碎至长度为 2~3 cm的段。蕉秆粉碎后, 加入生物
发酵菌剂(0.2%)、人畜粪(10%)、干细土(5%)等混匀,
堆成宽 1.2 m、高 1.2 m、长度不限的长条形进行
堆沤 , 堆体起始湿度 70%左右 , 堆沤期间翻堆 2~
3次, 堆沤约 30 d后, 颜色变黑褐色、无异味、质地
较松软视为堆沤腐熟 , 然后以基肥方式施入蕉园
土壤中。试验设 2种还田施肥量: 2.5 kg·株−1、1.5
kg·株−1,以无还田为对照, 共 3个处理, 4次重复。
施后 20 d取表层(0~20 cm)土样测定土壤酶活性。
1.3 测定项目和方法
土壤酶活性测定方法见参考文献[15]。蔗糖酶活
性用菲林试剂法测定 , 单位为 0.1 mol· L−1
(Na2S2O3)·kg−1·h−1; 过氧化氢酶活性用 KMnO4滴定
法测定, 单位为 0.1 mol·L−1(KMnO4)·g−1·h−1; 脲酶
活性用碱皿扩散法测定, 单位为mg(NH3-N)·kg−1·h−1;
碱性磷酸酶活性用 4-氨基安替比林比色法测定, 单
位为μg(phenol)·g−1·h−1。
1.4 数据分析
数据经 Excel 处理后, 采用 SPSS13.0 软件包进
行统计分析。差异显著性测验采用 SAS软件完成。
2 结果与分析
2.1 香蕉间作对蕉园土壤酶活性的影响
2.1.1 脲酶活性
脲酶是土壤氮素循环中的一种关键酰胺酶, 直
接参与尿素转化, 是水解尿素的重要土壤酶, 尿素
施入土壤后, 在脲酶作用下, 经由氨基甲酸水解成
NH3, 再经质子化转变为 NH4+[16], 成为植物可利用
第 3期 匡石滋等: 香蕉间作模式和香蕉茎秆堆沤还田对土壤酶活性的影响 619


的有效态氮。脲酶能酶促有机质分子中肽键的水解,
水解的最终产物是氨和碳酸, 而氨是植物氮素的直
接来源, 土壤脲酶活性常被用来表征土壤的氮素养
分状况[17]。试验结果表明(表 1), 香蕉间种大豆、生
姜处理的土壤脲酶活性均显著高于香蕉间作花生和
香蕉单作处理, 与香蕉单作处理相比, 两种种植模
式下土壤脲酶活性分别提高 32.0%、36.0%。间作花
生处理的土壤脲酶活性最低, 但与香蕉单作处理差
异不显著。可能是花生根际真菌数量大, 对脲酶活
性具有显著的抑制作用[18]。

表 1 不同香蕉种植模式对土壤酶活性的影响
Tab. 1 Effects of cropping patterns on soil enzymes activities
种植模式
Cropping pattern
脲酶活性
Urase activity
[mg(NH3-N)·kg−1·h−1]
过氧化氢酶活性
Catalase activity
[0.1 mol·L−1( KMnO4)·g−1·h−1]
碱性磷酸酶活性
Alkaline phosphates activity
[μg(phenol)·g−1·h−1]
蔗糖酶活性
Invertase activity
[0.1 mol·L−1(Na2S2O3)·kg−1·h−1]
香蕉间作花生
Banana-peanut
intercropping
11.75±0.83b 9.25±0.11b 116.25±3.90b 47.93±1.35c
香蕉间作大豆
Banana-soybean
intercropping
16.50±1.12a 9.38±0.08b 168.25±5.21a 51.48±0.79b
香蕉间作生姜
Banana-ginger
intercropping
17.00±0.71a 8.25±0.83b 29.25±1.09d 60.18±1.19a
单作香蕉 Banana
monocropping
12.50±0.69b 27.25±2.28a 40.10±1.63c 9.65±0.21d
同列不同字母表示处理间差异显著(P<0.05), 下同。Different letters in one column show significant difference among treatments(P<0.05). The
same below.

2.1.2 过氧化氢酶活性
过氧化氢酶是一种非常重要的氧化酶, 可促进
土壤中各种化合物氧化, 有效防止土壤及生物体在
新陈代谢过程中产生的过氧化氢对生物体的毒害 ,
使过氧化氢分解为氧气和水[19], 是好氧微生物的指
示物, 其活性反映了土壤氧化还原能力, 与好氧微
生物的数量、土壤肥力有密切联系。因此, 过氧化
氢酶活性增强可有效保护土壤微生物的正常活
动[11]。本试验结果(表 1)表明, 香蕉单作处理的过氧
化氢酶活性高于香蕉间作处理 , 且差异显著 , 分
别是香蕉间作生姜、花生、大豆处理的 3.3 倍、2.9
倍、2.9倍。可能是间作土壤根系较多, 而根系分泌
物中有毒物质的积累使根系受害, 除了对根际微生
物数量、种群产生影响外 , 还对微生物代谢、生
长和发育有一定影响, 从而降低了过氧化氢酶的活
性[20]。
2.1.3 碱性磷酸酶活性
磷酸酶可加速土壤有机磷矿化与分解, 使固定
的磷得到释放 , 提高土壤有效磷含量 , 有利于植
物对磷的吸收。通常按磷酸酶的最适土壤酸碱度
将其分为酸性磷酸酶(pH 4~5)、中性磷酸酶(pH 6~7)
和碱性磷酸酶(pH 8~10) [21]。由于供试土壤为中性偏
碱(pH 7.63), 故选择碱性磷酸酶作为本试验土壤磷
循环的主要指标。试验各处理碱性磷酸酶活性(表 1)
顺序为香蕉间作大豆＞香蕉间作花生＞香蕉单作＞
香蕉间作生姜。各处理间差异显著。香蕉间作大豆
处理的碱性磷酸酶活性是香蕉间作生姜处理的 5.75
倍。香蕉间作系统中, 作物根系增多, 微生物量增多,
微生物与作物间的养分竞争, 特别是对磷素的竞争,
导致土壤速效磷减少, 碱性磷酸酶活性升高; 另外
磷素易被吸收固定而释放缓慢, 速效磷则被作物吸
收而迅速减少, 从而使碱性磷酸酶活性增加[22]。本
试验中, 香蕉间作大豆、花生两种模式的碱性磷酸
酶活性明显高于香蕉单作和香蕉间作生姜模式, 可
能与间作作物本身有关。已有试验表明: 豆科根系
有机酸的分泌量显著增加, 能明显促进土壤中磷的
释放,提高植物对磷的吸收[23]。许多学者发现, 豆科
作物根系有潜在的利用低磷的能力, 利用磷素的能
力强[24]。间套种植豆科作物有利于土壤中的磷向有
效化方向转化[25]。
2.1.4 蔗糖酶活性
蔗糖酶参与土壤碳循环, 将土壤中的蔗糖分解
为有利于微生物吸收利用的单糖, 可以反映土壤有
机碳的转化和呼吸强度, 被广泛用于表征土壤生物
化学过程的动向与强度, 是土壤生物学指标之一。
从表 1 可以看出, 各间作处理的蔗糖酶活性均比香
蕉单作处理高, 各处理之间差异显著。其中香蕉间
作生姜处理的蔗糖酶活性最高, 其次为香蕉间作大
豆和香蕉间作花生处理, 3个处理的蔗糖酶活性是香
蕉单作处理的 6.2倍、5.3倍和 4.9倍。
2.2 香蕉茎秆堆沤还田对蕉园土壤酶活性的影响
2.2.1 脲酶活性
香蕉茎秆堆沤还田处理的脲酶活性(表 2)明显高
于对照处理, 且随茎秆堆沤还田量增加脲酶活性增
620 中国生态农业学报 2010 第 18卷


大。茎秆堆沤还田量为 2.5 kg·株−1和 1.5 kg·株−1处
理的脲酶活性比对照处理分别高 28.7%和 9.7%, 3个
处理之间的差异显著。原因是首先茎秆堆沤还田可
增加土壤透气性, 提高地温; 其次与茎秆中含有易
分解含氮化合物有关 , 因脲酶活性与土壤水解氮
具有良好的相关性 [26], 这些都有利于脲酶活性的
提高。
2.2.2 过氧化氢酶活性
茎秆堆沤还田对过氧化氢酶活性的影响(表 2)与
茎秆堆沤还田量有关 , 茎秆堆沤还田量为 2.5
kg·株−1时, 过氧化氢酶活性显著高于对照, 比对照
高 10.5%; 茎秆还田量为 1.5 kg·株−1时, 过氧化氢
酶活性略低于对照处理, 但两者差异不显著。
2.2.3 碱性磷酸酶活性
从表 2 可以看出, 茎秆堆沤还田处理的土壤碱
性磷酸酶活性显著低于对照, 不同还田量处理间差
异显著, 还田量越高, 酶活性越低。表明茎秆堆沤还
田量增多, 使碱性磷酸酶活性变低。其原因可能是
香蕉茎叶含有大量单宁酸, 不同程度地抑制丝状真
菌、革兰氏阳性细菌和微生物酶活性[27−28]; 另外, 茎
秆在分解过程中需要消耗磷, 导致土壤速效磷含量
下降 [29], 并产生各种有机酸, 对碱性磷酸酶产生一
定抑制作用[30]。
2.2.4 蔗糖酶活性
从表 2 可以看出, 茎秆堆沤还田对蔗糖酶活性
有显著影响, 茎秆堆沤还田处理的蔗糖酶活性高于
对照, 且差异显著。茎秆堆沤还田量为 2.5 kg·株−1
和 1.5 kg·株−1 两处理的蔗糖酶活性比对照分别提
高 39.2%和 34.6%。不同还田量处理间蔗糖酶活性差
异不显著。

表 2 香蕉茎秆堆沤还田对土壤酶活性的影响
Tab. 2 Effects of composted straw returning to soil on soil enzymes activities
秸秆还田量
Straw does returned
to soil
(kg·plant−1)
脲酶活性
Urase activity
[mg(NH3-N)·kg−1·h−1]
过氧化氢酶活性
Catalase activity
[0.1 mol·L−1( KMnO4)·g−1·h−1]
碱性磷酸酶活性
Alkaline phosphates
Activity
[μg(phenol)·g−1·h−1]
蔗糖酶活性
Invertase activity
[0.1 mol·L−1(Na2S2O3)·kg−1·h−1]
2.5 13.00±0.71a 6.00±0.16a 0.56±0.05c 55.65±1.13a
1.5 11.08±0.15b 5.30±0.07b 1.18±0.13b 53.80±1.37a
0 10.10±0.22c 5.43±0.04b 5.28±0.11a 39.98±1.35b

3 讨论与结论
试验研究发现 , 香蕉与其他作物间作能使脲
酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶等与土壤氮、磷、碳转化
密切相关的水解类酶活性提高, 其中对蔗糖酶活性
的影响最明显, 碱性磷酸酶、脲酶次之。由于间作
系统根系分泌物中有毒物质积累过多, 香蕉与其他
作物间作土壤的过氧化氢酶活性降低。不同间作模
式对土壤酶活性的影响不同, 这与间作作物的生长
特性和根系分泌物有关。总体来看, 4种种植模式对
土壤酶活性影响的大小依次为: 间作大豆＞间作花
生＞间作生姜＞香蕉单作。花生和大豆属于双子叶
作物, 其根系分布较浅, 根系的穿插能显著改变土
壤的物理结构, 降低土壤容重, 增加土壤孔隙度、
通气性和结构性, 有显著的缓冲作用和持水力, 因
而提高了土壤酶活性[31]。生姜为姜科宿根作物, 其
生长期较大豆、花生长, 加之生姜为喜阴作物, 在
生长过程中, 随着蕉叶的遮蔽, 可能部分改变了植
株间复合群体的光分布, 影响了光合作用和土壤碳
素循环等生物化学反应及土壤腐殖质合成能力, 所
以土壤酶活性较其他两种间作模式低。生姜与香蕉
间作可以减少搭遮荫棚费用, 但生姜对氮钾需求较
大 , 对钾营养十分敏感 [32], 在栽培管理上如何进
行营养平衡供应 , 以实现间作优势还有待进一步
研究。
茎秆还田为微生物提供了新的能源, 可显著提
高微生物数量 , 特别是细菌数量 [33]; 另外 , 茎秆自
身也带入土壤大量活微生物 , 而土壤酶主要来自
微生物和作物根系分泌作用。本试验表明 , 香蕉茎
秆堆沤还田后 , 土壤蔗糖酶、脲酶活性明显上升 ,
其中对蔗糖酶活性提高的幅度最大, 达 34.6%~39.2%,
脲酶活性提高 9.7%~28.7%, 对过氧化氢酶活性影
响相对较小 , 而对碱性磷酸酶活性则表现为抑制
作用。
本试验还表明, 茎秆堆沤还田量对土壤酶活性
的影响表现为: 脲酶随还田量增加活性增强, 蔗糖
酶活性增加不显著, 过氧化氢酶活性在还田量低于
1.5 kg·株−1时比对照略有下降。建议实际应用中茎
秆还田量以 2.5 kg·株−1以上为宜。
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