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摘 要:通过大田试验系统研究了控释掺混肥(CRF)对大蒜根际土壤酶活性的影响。结果显示土壤酶活性(土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶)随控释掺混肥施入量的增加而显著提高,等量(CRF1)和80%用量(CRF2)处理脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均显著高于普通施肥(CCF)处理,表明控释掺混肥可通过增强土壤酶活性来提高土壤速效养分含量,进而提高大蒜鳞茎产量。
关键词:控释掺混肥;根际土壤;土壤酶
中图分类号:S154.2;S633.46+2 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2010)03-0056-03
传统大蒜施肥以施用速效肥料为主,在播种时将氮肥的60%～80%、全部的磷钾肥一次性基施(其余氮素翌春追施),但这并不符合大蒜的养分吸收特性;加之速效肥料分解快、较难被土壤固定,使得这种传统的施肥方法极易造成速效养分在冬季的大量流失,从而降低肥料利用率。控释肥养分释放平稳,可根据作物养分吸收特点人为控制其释放期[1]。在普通控释肥中掺进部分速效化肥制成的控释掺混肥,除具备控释肥供肥持久的一般特征外,还解决了传统控释肥前期养分释放量过低的问题[2～4]。此外包膜量的减少还降低了成本,使之更易被群众接受。与习惯施肥相比,等量和80%用量控释掺混肥能使大蒜鳞茎产量提高、可溶性糖含量增加,干物质产量、氮素利用率提高,增产节肥效果明显[5]。
土壤酶活性是土壤生物活性的总体现,它不仅与作物产量及土壤管理措施之间有一定关系,且在一定程度上反映了土壤的综合肥力特征及土壤养分转化进程,推动着土壤的代谢过程,影响着作物的生长[6～8]。本试验通过研究控释掺混肥施入后大蒜根际土壤酶活性的变化,探明控释掺混肥对大蒜根际土壤酶活性的影响,以期为控释掺混肥的推广应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试大蒜品种为金乡蒜。试验所用控释掺混肥为金正大生态工程公司提供的大蒜专用肥(N-P2O5-K2O=18-7-16,下同);习惯施肥为未包膜的掺混肥(18-7-16),由尿素(46-0-0)、磷酸二铵(18-46-0)和硫酸钾(0-0-50)掺混而成。
1.2 试验设计
试验于2008年10月至2009年6月在山东农业大学园艺试验站进行。供试土壤类型为棕壤,试验前0～20 cm耕层土壤养分含量为有机质19.30 g/kg、全氮1.12 g/kg、全磷0.73 g/kg、全钾8.30 g/kg、碱解氮75.21 mg/kg、速效磷19.54 mg/kg、速效钾80.31 mg/kg。
试验设5个处理,随机区组排列,重复3次。处理内容及肥料施用量见表1。每处理设一小区,小区面积为12.5 m×1.7 m=21.25 m2。株行距为15 cm×17 cm。2008年10月8日播种,所有控释掺混肥(CRF1、CRF2、CRF3)均作基肥一次性施入;习惯施肥(CCF)中全部磷、钾及氮素的70%基施,其余30%氮素于翌春大蒜返青后追施。及时采收蒜薹,以促进鳞茎膨大。其它管理同当地农民习惯。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 取样 于2009年4月15日采集田间大蒜根际土壤。取0~20cm土层中的根系,轻轻抖动出根际土壤,混匀,装入灭菌的塑料袋密封,带回实验室风干,过1 mm筛孔,用于测定土壤酶活性。
1.3.2 土壤酶活性的测定 采用靛酚比色法测定脲酶,结果以1 g土24 h产生的NH3-N的毫克数表示;用邻苯三酚比色法测定多酚氧化酶的活性,以2 h后1 g土壤中生成的紫色没食子素的毫克数表示;用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶的活性,其活性以1 g土所消耗的0.1 mol/L KMnO4溶液的毫升数表示;用3,5-二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶的活性,以1 g土在37℃条件下培养24 h后含有的葡萄糖的毫克数表示;用磷酸苯二钠法测定磷酸酶的活性,以24 h后1 g土壤中释放出酚的毫克数表示[9]。
1.4 数据统计分析
采用DPS统计软件对数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 控释掺混肥对大蒜根际土壤脲酶活性的影响
脲酶是土壤氮循环的一种关键性酶,可以加速土壤中潜在养分的有效化,与土壤供氮能力密切相关,而土壤中脲酶活性可以作为衡量土壤肥力的指标之一,并能部分反映土壤生产力[10]。由表2可见,施肥处理显著提高了土壤脲酶的活性,且随控释掺混肥施入量的增加而升高,CRF1、CRF2和CRF3三个处理之间差异显著。CRF1和CRF2处理脲酶活性均显著高于CCF处理,CRF3处理脲酶活性与CCF处理差异不显著。
2.2 控释掺混肥对大蒜根际土壤磷酸酶活性的影响
土壤磷酸酶参与磷素循环,对土壤磷素的转化利用具有重要作用。因此,土壤磷酸酶活性可以表征土壤的肥力水平,尤其是磷素营养状况。从表2可以看出,施肥处理显著提高了土壤磷酸酶的活性,且随控释掺混肥施入量的增加而升高,三个控释掺混肥处理之间差异显著。CRF1和CRF2处理磷酸酶活性均显著高于CCF处理,CRF3处理磷酸酶活性低于CCF处理,但差异不显著。
2.3 控释掺混肥对大蒜根际土壤蔗糖酶活性的影响
土壤蔗糖酶属于水解酶类,又称转化酶,主要来自植物的根、土壤微生物。土壤中的蔗糖酶对土壤碳循环有重要意义,肥力状况较好和有机质含量较高的土壤,蔗糖酶活性也较高。由表2看出,施肥处理显著提高了土壤蔗糖酶活性,且随控释掺混肥施入量的增加而显著升高。CRF1和CRF2处理蔗糖酶活性均显著高于CCF处理,而CRF3处理蔗糖酶活性显著低于CCF处理。
2.4 控释掺混肥对大蒜根际土壤过氧化氢酶活性的影响
过氧化氢广泛存在于植物体和土壤中,它是由生物呼吸过程和有机物的生物化学氧化反应产生的,这些过氧化氢对植物和土壤微生物均具有毒害作用。土壤中真菌、细菌和植物根分泌过氧化氢酶,酶促过氧化氢分解为水和氧气,从而解除过氧化氢的毒害作用。如表2所示,在所有处理中,CRF1处理过氧化氢酶活性显著高于其它处理;其次是CCF和CRF2处理,但二者差异不显著,CRF3处理土壤过氧化氢酶均显著低于其它处理而高于CK。
2.5 控释掺混肥对大蒜根际土壤多酚氧化酶活性的影响
多酚氧化酶主要来源于土壤微生物、植物根系分泌物及动植物残体分解释放的酶,是一种复合性酶。土壤多酚氧化酶能把土壤中芳香族化合物氧化成醌,醌与土壤中蛋白质、氨基酸、糖类、矿质元素等反应生成分子量大小不等的有机质和色素,完成土壤芳香族化合物循环。多酚氧化酶活性的变化趋势与前四种酶不一样(表2),所有处理中,CRF2处理多酚氧化酶活性最高,CRF3活性最低,各处理酶活性的顺序为CRF2>CK>CRF1>CCF>CRF3,这表明施肥并不能提高多酚氧化酶的活性,对其活性影响较小。
3 讨论与结论
土壤酶主要来自植物根系和微生物的活动,土壤酶活性是土壤中生物学活性的总体现,表征了土壤的综合肥力特征以及土壤养分转化过程。土壤酶活性容易受到土壤环境因子的影响,不同施肥制度下土壤酶活性变化较大。一般而言,土壤有机质含量与全氮、全磷含量高低有直接关系,而土壤酶与土壤有机质关系密切,因此土壤酶活性与土壤氮、磷含量有一定的关系。土壤有机质、全磷、全氮通过直接或间接效应成为影响脲酶和磷酸酶、蔗糖酶活性的主要因素。有研究表明,土壤蔗糖酶、蛋白酶、磷酸酶和脲酶活性与全氮含量显著相关;过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶、磷酸酶、脲酶与速效氮、速效磷呈极显著相关或显著相关;脲酶与全磷呈极显著相关。本试验中,由于控释掺混肥缓慢释放养分,等量和80%控释掺混肥用量处理,土壤中含有较多的氮磷钾养分,因此脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性显著高于习惯施肥处理。反过来,较高的土壤酶活性又促进肥料的养分利用,增加土壤肥力,进而提高作物产量。
参 考 文 献:
[1] Shaviv, A. Advances in controlled-release fertilizers[J]. Advances in Agronomy,2001,71:1-49.
[2] 吴 静, 魏佑营, 张 民, 等. 控释肥在大葱育苗上的应用研究[J]. 山东农业科学,2009,2:54-57.
[3] 张玉华, 王秀峰, 张 民, 等. 不同养分配比控释掺混肥对番茄生长及产量的影响[J].山东农业科学,2009,3:76-79.
[4] 唐拴虎, 张发宝, 黄 旭, 等. 缓/控释肥料对辣椒生长及养分利用率的影响[J]. 应用生态学报,2008,19(5):986-991.
[5] 齐建建, 刘世琦, 张自坤, 等. 控释掺混肥对大蒜鳞茎产量、品质和氮素利用率的影响[J]. 中国蔬菜,2009,8:42-47.
[6] 李 倩,张 睿,贾志宽. 玉米旱作栽培条件下不同秸秆覆盖量对土壤酶活性的影响[J]. 干旱地区农业研究,2009,27(4):152-154, 162
[7] 李志伟, 崔力拓.大量施磷对旱地土壤养分、酶活性及作物生长的影响[J]. 土壤通报,2009,40(4):860-863.
[8] 田永强, 曹之富, 张雪艳, 等.不同农艺措施下温室土壤酶活性的动态变化及其相关性分析[J]. 植物营养与肥料学报,2009,15(4):857-864.
[9] 关松荫. 土壤酶及其研究法[M]. 北京: 农业出版社,1986.
[10]邱莉萍, 刘 军, 王益权, 等. 土壤酶活性与土壤肥力的关系研究[J]. 植物营养与肥料学报,2004,10(3):277-280.
[11]王冬梅, 王春枝, 韩晓日, 等. 长期施肥对棕壤主要酶活性的影响[J]. 土壤通报,2006,37(2):263-267.
关键词:控释掺混肥;根际土壤;土壤酶
中图分类号:S154.2;S633.46+2 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2010)03-0056-03
传统大蒜施肥以施用速效肥料为主,在播种时将氮肥的60%～80%、全部的磷钾肥一次性基施(其余氮素翌春追施),但这并不符合大蒜的养分吸收特性;加之速效肥料分解快、较难被土壤固定,使得这种传统的施肥方法极易造成速效养分在冬季的大量流失,从而降低肥料利用率。控释肥养分释放平稳,可根据作物养分吸收特点人为控制其释放期[1]。在普通控释肥中掺进部分速效化肥制成的控释掺混肥,除具备控释肥供肥持久的一般特征外,还解决了传统控释肥前期养分释放量过低的问题[2～4]。此外包膜量的减少还降低了成本,使之更易被群众接受。与习惯施肥相比,等量和80%用量控释掺混肥能使大蒜鳞茎产量提高、可溶性糖含量增加,干物质产量、氮素利用率提高,增产节肥效果明显[5]。
土壤酶活性是土壤生物活性的总体现,它不仅与作物产量及土壤管理措施之间有一定关系,且在一定程度上反映了土壤的综合肥力特征及土壤养分转化进程,推动着土壤的代谢过程,影响着作物的生长[6～8]。本试验通过研究控释掺混肥施入后大蒜根际土壤酶活性的变化,探明控释掺混肥对大蒜根际土壤酶活性的影响,以期为控释掺混肥的推广应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试大蒜品种为金乡蒜。试验所用控释掺混肥为金正大生态工程公司提供的大蒜专用肥(N-P2O5-K2O=18-7-16,下同);习惯施肥为未包膜的掺混肥(18-7-16),由尿素(46-0-0)、磷酸二铵(18-46-0)和硫酸钾(0-0-50)掺混而成。
1.2 试验设计
试验于2008年10月至2009年6月在山东农业大学园艺试验站进行。供试土壤类型为棕壤,试验前0～20 cm耕层土壤养分含量为有机质19.30 g/kg、全氮1.12 g/kg、全磷0.73 g/kg、全钾8.30 g/kg、碱解氮75.21 mg/kg、速效磷19.54 mg/kg、速效钾80.31 mg/kg。
试验设5个处理,随机区组排列,重复3次。处理内容及肥料施用量见表1。每处理设一小区,小区面积为12.5 m×1.7 m=21.25 m2。株行距为15 cm×17 cm。2008年10月8日播种,所有控释掺混肥(CRF1、CRF2、CRF3)均作基肥一次性施入;习惯施肥(CCF)中全部磷、钾及氮素的70%基施,其余30%氮素于翌春大蒜返青后追施。及时采收蒜薹,以促进鳞茎膨大。其它管理同当地农民习惯。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 取样 于2009年4月15日采集田间大蒜根际土壤。取0~20cm土层中的根系,轻轻抖动出根际土壤,混匀,装入灭菌的塑料袋密封,带回实验室风干,过1 mm筛孔,用于测定土壤酶活性。
1.3.2 土壤酶活性的测定 采用靛酚比色法测定脲酶,结果以1 g土24 h产生的NH3-N的毫克数表示;用邻苯三酚比色法测定多酚氧化酶的活性,以2 h后1 g土壤中生成的紫色没食子素的毫克数表示;用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶的活性,其活性以1 g土所消耗的0.1 mol/L KMnO4溶液的毫升数表示;用3,5-二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶的活性,以1 g土在37℃条件下培养24 h后含有的葡萄糖的毫克数表示;用磷酸苯二钠法测定磷酸酶的活性,以24 h后1 g土壤中释放出酚的毫克数表示[9]。
1.4 数据统计分析
采用DPS统计软件对数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 控释掺混肥对大蒜根际土壤脲酶活性的影响
脲酶是土壤氮循环的一种关键性酶,可以加速土壤中潜在养分的有效化,与土壤供氮能力密切相关,而土壤中脲酶活性可以作为衡量土壤肥力的指标之一,并能部分反映土壤生产力[10]。由表2可见,施肥处理显著提高了土壤脲酶的活性,且随控释掺混肥施入量的增加而升高,CRF1、CRF2和CRF3三个处理之间差异显著。CRF1和CRF2处理脲酶活性均显著高于CCF处理,CRF3处理脲酶活性与CCF处理差异不显著。
2.2 控释掺混肥对大蒜根际土壤磷酸酶活性的影响
土壤磷酸酶参与磷素循环,对土壤磷素的转化利用具有重要作用。因此,土壤磷酸酶活性可以表征土壤的肥力水平,尤其是磷素营养状况。从表2可以看出,施肥处理显著提高了土壤磷酸酶的活性,且随控释掺混肥施入量的增加而升高,三个控释掺混肥处理之间差异显著。CRF1和CRF2处理磷酸酶活性均显著高于CCF处理,CRF3处理磷酸酶活性低于CCF处理,但差异不显著。
2.3 控释掺混肥对大蒜根际土壤蔗糖酶活性的影响
土壤蔗糖酶属于水解酶类,又称转化酶,主要来自植物的根、土壤微生物。土壤中的蔗糖酶对土壤碳循环有重要意义,肥力状况较好和有机质含量较高的土壤,蔗糖酶活性也较高。由表2看出,施肥处理显著提高了土壤蔗糖酶活性,且随控释掺混肥施入量的增加而显著升高。CRF1和CRF2处理蔗糖酶活性均显著高于CCF处理,而CRF3处理蔗糖酶活性显著低于CCF处理。
2.4 控释掺混肥对大蒜根际土壤过氧化氢酶活性的影响
过氧化氢广泛存在于植物体和土壤中,它是由生物呼吸过程和有机物的生物化学氧化反应产生的,这些过氧化氢对植物和土壤微生物均具有毒害作用。土壤中真菌、细菌和植物根分泌过氧化氢酶,酶促过氧化氢分解为水和氧气,从而解除过氧化氢的毒害作用。如表2所示,在所有处理中,CRF1处理过氧化氢酶活性显著高于其它处理;其次是CCF和CRF2处理,但二者差异不显著,CRF3处理土壤过氧化氢酶均显著低于其它处理而高于CK。
2.5 控释掺混肥对大蒜根际土壤多酚氧化酶活性的影响
多酚氧化酶主要来源于土壤微生物、植物根系分泌物及动植物残体分解释放的酶,是一种复合性酶。土壤多酚氧化酶能把土壤中芳香族化合物氧化成醌,醌与土壤中蛋白质、氨基酸、糖类、矿质元素等反应生成分子量大小不等的有机质和色素,完成土壤芳香族化合物循环。多酚氧化酶活性的变化趋势与前四种酶不一样(表2),所有处理中,CRF2处理多酚氧化酶活性最高,CRF3活性最低,各处理酶活性的顺序为CRF2>CK>CRF1>CCF>CRF3,这表明施肥并不能提高多酚氧化酶的活性,对其活性影响较小。
3 讨论与结论
土壤酶主要来自植物根系和微生物的活动,土壤酶活性是土壤中生物学活性的总体现,表征了土壤的综合肥力特征以及土壤养分转化过程。土壤酶活性容易受到土壤环境因子的影响,不同施肥制度下土壤酶活性变化较大。一般而言,土壤有机质含量与全氮、全磷含量高低有直接关系,而土壤酶与土壤有机质关系密切,因此土壤酶活性与土壤氮、磷含量有一定的关系。土壤有机质、全磷、全氮通过直接或间接效应成为影响脲酶和磷酸酶、蔗糖酶活性的主要因素。有研究表明,土壤蔗糖酶、蛋白酶、磷酸酶和脲酶活性与全氮含量显著相关;过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶、磷酸酶、脲酶与速效氮、速效磷呈极显著相关或显著相关;脲酶与全磷呈极显著相关。本试验中,由于控释掺混肥缓慢释放养分,等量和80%控释掺混肥用量处理,土壤中含有较多的氮磷钾养分,因此脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性显著高于习惯施肥处理。反过来,较高的土壤酶活性又促进肥料的养分利用,增加土壤肥力,进而提高作物产量。
参 考 文 献:
[1] Shaviv, A. Advances in controlled-release fertilizers[J]. Advances in Agronomy,2001,71:1-49.
[2] 吴 静, 魏佑营, 张 民, 等. 控释肥在大葱育苗上的应用研究[J]. 山东农业科学,2009,2:54-57.
[3] 张玉华, 王秀峰, 张 民, 等. 不同养分配比控释掺混肥对番茄生长及产量的影响[J].山东农业科学,2009,3:76-79.
[4] 唐拴虎, 张发宝, 黄 旭, 等. 缓/控释肥料对辣椒生长及养分利用率的影响[J]. 应用生态学报,2008,19(5):986-991.
[5] 齐建建, 刘世琦, 张自坤, 等. 控释掺混肥对大蒜鳞茎产量、品质和氮素利用率的影响[J]. 中国蔬菜,2009,8:42-47.
[6] 李 倩,张 睿,贾志宽. 玉米旱作栽培条件下不同秸秆覆盖量对土壤酶活性的影响[J]. 干旱地区农业研究,2009,27(4):152-154, 162
[7] 李志伟, 崔力拓.大量施磷对旱地土壤养分、酶活性及作物生长的影响[J]. 土壤通报,2009,40(4):860-863.
[8] 田永强, 曹之富, 张雪艳, 等.不同农艺措施下温室土壤酶活性的动态变化及其相关性分析[J]. 植物营养与肥料学报,2009,15(4):857-864.
[9] 关松荫. 土壤酶及其研究法[M]. 北京: 农业出版社,1986.
[10]邱莉萍, 刘 军, 王益权, 等. 土壤酶活性与土壤肥力的关系研究[J]. 植物营养与肥料学报,2004,10(3):277-280.
[11]王冬梅, 王春枝, 韩晓日, 等. 长期施肥对棕壤主要酶活性的影响[J]. 土壤通报,2006,37(2):263-267.