栽培模式对水稻土脲酶活性及土壤碱解氮含量的影响

2013-09-19唐巧玲黄光福唐启源徐华勤

作物研究 2013年2期

唐巧玲，阳剑，黄光福，唐启源，徐华勤

(湖南农业大学农学院，长沙410128)

脲酶是土壤中最为活跃的水解酶类之一，因其对土壤有机质中碳－氮键(CO－NH)的水解作用而在土壤氮素循环中具有重要的作用。张为政［1］指出，脲酶活性的变化与土壤氮素状况及土壤理化特性有关。刘建新、邱莉萍等指出，土壤脲酶是敏感的土壤质量指标，其活性可作为土壤肥力的指标，反映土壤肥力发生的微小变化［2，3］。脲酶活性的提高有利于土壤中稳定性较高的有机氮向有效氮转化，而土壤稳定性较高的有机氮向有效氮转化，能明显增强稻田土壤供氮能力［4］。不同施氮水平及不同类型的氮肥对脲酶的影响有很大差异。随着氮肥施入量的增加，对土壤脲酶活性的影响也会越来越大，脲酶的活性对提高氮肥利用率具有重要意义［5］。

土壤碱解氮也被称为土壤水解性氮，包括无机态氮(铵态氮、硝态氮)及易水解的有机态氮(氨基酸、酰铵和易水解蛋白质)，其中铵态氮和硝态氮是速效氮，是脲酶与尿素反应后的终产物［6］。因此测定土壤中碱解氮的含量不仅可以反映土壤近期内氮素对植物的有效供应情况，同时也能衡量脲酶活性的一个积累效应。

通过合理的种植制度和施肥技术可以提高土壤肥力［7～9］。有研究表明，有机生产模式能够提高土壤质量，有利于土壤的可持续利用［10］。闵思桂等［11］指出，提高土壤有机质含量和土壤基础肥力是形成高产超高产的基础条件。夏圣益［12］提出，基础地力低的土壤只有在较高的施肥水平下才能获得较高的产量。在已有研究的基础上，笔者通过研究不同水稻栽培模式下土壤各层的脲酶活性及碱解氮含量，以探索栽培模式对耕作层土壤性质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试验设计

供试土壤采自浏阳市永安镇(28°09'N，113°37'E)农技站双季稻试验田，黏土，pH值6.30，含有机质 18.37 g/kg、全氮 1.09 g/kg、速效磷 7.81 mg/kg、速效钾98.55 mg/kg。该试验田从2009年开始进行不同栽培模式的定位试验(表1)，小区面积40 m2，3次重复，随机区组设计。

表1 各栽培模式的田间管理措施

1.2 土样采集

于2011年3月耕田前取样分析，作为基础地力。采集方法:使用土铲，垂直铲挖，分别采集0～5 cm、5～15 cm和15～25 cm土层的土壤，各小区用5点混合采样法采集土样。采集后风干，除去植物根系、石块等杂质，混合均匀，按四分法取适量样品，进行研磨、过筛、装袋，放在通风、干燥处待测。

1.3 土壤脲酶活性、碱解氮含量的测定

土壤脲酶活性测定方法参照《土壤农业化学分析方法》(鲁如坤主编)。碱解氮含量的测定方法用《土壤农业化学分析方法》(鲁如坤主编)中的碱解扩散法。

1.4 数据分析

利用Statistic8.0软件对不同处理的水稻土进行单因素方差分析和 LSD显著性检验，利用EXCEL2003做脲酶活性与碱解氮的简单相关分析。

2 结果与分析

2.1 土壤碱解氮含量的比较

由图1可知，同一土层各处理间碱解氮含量差异不显著，0～5 cm 中 T5最高，5～15 cm、15～25 cm中T4最高，3个土层深度均以T2处理最低。T2与T5施氮总量相同，但各层土壤碱解氮含量T5均大于T2，说明施氮量的多少不是唯一影响碱解氮含量的因素，栽培模式也影响碱解氮的含量。随着土层深度增加，碱解氮含量逐渐减少;0～5 cm、5～15 cm、15～25 cm的碱解氮含量分别为138.3 mg/kg、131.1 mg/kg、125.0 mg/kg(为3个土层各处理均值)。0～5 cm碱解氮含量与15～25 cm碱解氮含量差异极显著。

图1 不同栽培模式土壤碱解氮含量

2.2 土壤脲酶活性的比较

由图2可以看出，不同土层中不同处理脲酶活性变化趋势大体相同。0～5 cm中，各处理间差异不显著，但以T3、T4脲酶活性最高。5～15 cm中，以T4最高，活性高低依次为T4＞T5＞T3＞T2＞T1，T4与T1差异显著。15～25 cm中，以T4最高，活性高低依次为T4＞T5＞T3＞T2＞T1，T4与 T3、T2、T1差异显著，T5、T3、T2与T1差异显著。说明:不同的栽培模式对土壤表层脲酶活性影响不大，对土壤深层脲酶活性有一定影响。

图2 不同土层不同处理脲酶活性

图3表明，5个处理的NH3－N的含量均在0.30～0.45 mg/g之间，T4处理平均脲酶活性最高，T1处理脲酶活性最低，T4与T2，T2与T1，T4与T1，T5与T1，T3与T1之间差异显著，其中T4与T1处理下的脲酶活性差异达到了极显著，其脲酶活性高低的顺序为:T4＞T3＞T5＞T2＞T1。0～5 cm、5～15 cm、15～25 cm的脲酶活性分别为0.525 mg/g、0.294 mg/g、0.311 mg/g(为 3 个土层各处理均值)，0～15 cm随土层深度增加，脲酶活性降低，但是到了15～25 cm，脲酶活性有所上升，说明土层深度在0～15 cm之间时脲酶活性随土壤深度增加而降低，但是到了一定深度活性将维持在一个水平。

图3 不同栽培模式脲酶活性

2.3 碱解氮与脲酶活性的相关性分析

分析结果表明，土壤0～5 cm土层的脲酶活性和碱解氮含量相关系数为0.5272，呈显著正相关;5～15 cm土层的为0.5589，呈极显著正相关，这与前人研究结果一致［13～15］。15～25 cm脲酶活性与碱解氮含量相关性不明显。

3 讨论

3.1 不同栽培模式土壤碱解氮含量差异

不同栽培模式同层土壤的碱解氮含量虽然差异不明显，但可以看出超高产栽培模式各层碱解氮含量高于常规模式，说明在基础地力相同的地块，采用不同的栽培模式对土壤特性有影响，采取超高产栽培模式不仅可以获得当年高产，还可以增加土壤碱解氮含量，为实现长期高产提供基础条件。这与谭周进等人的研究结果一致［16］。

3.2 不同栽培模式土壤脲酶活性的差异

不同栽培模式处理间脲酶活性差异显著，且处理间土壤脲酶活性随着施氮水平升高而增强，高氮水平处理的脲酶活性最高，氮空白对照的脲酶活性最低，处理间土壤脲酶活性高低依为:T4(超高产栽培)＞T3(高产高效栽培)＞T5(高效超高产栽培)＞T2(当地常规栽培)＞T1(氮空白)。有研究表明，单施尿素或有机肥与两者混施相比，混施对土壤脲酶活性有更强的促进作用，并且高脲酶活性能保持较长时间［17］。张东升等人也指出，不同耕作方式对土壤团聚体中脲酶活性影响明显［18］;黄碧芳等［19］也指出超高产栽培模式有利于改善土壤通气性，增强微生物数量及提高微生物活性。说明超高产栽培模式可促进深层土壤脲酶保持较高活性，可间接提高氮肥利用率［4］。

3.3 不同土层碱解氮含量与脲酶活性

试验结果表明随着土层深度的增加碱解氮含量逐渐减少，这与刘淑英［20］的研究结果一致。脲酶活性在一定土层深度范围内随深度增加而降低，降至一定深度便不再降低。而刘淑英的研究结果为:土壤脲酶活性存在空间差异，脲酶活性随土层深度增加而降低。这可能是本研究所取的值是所有栽培方式的平均值，超高产栽培深层土壤脲酶活性高，导致研究结果有差异。

［1］张为政.作物茬口对土壤酶活性和微生物的影响［J］.土壤肥料，1993，(5):12 －14.

［2］刘建新.不同农田土壤酶活性与土壤养分相关关系研究［J］.土壤通报，2004，35(4):523 －525.

［3］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.

［4］王栋，李辉信，胡锋，等.不同耕作方式下覆草旱作稻田土壤肥力特征［J］.土壤学报，2011，48(6):1203－1209.

［5］焦晓光，隋跃字，兴义.土壤有机质含量与土壤脲酶活性关系的研究［J］.农业系统科学与综合研究，2008，24(4):494 －496.

［6］宋玉婷，吕小红.水稻土壤碱解氮与脲酶活性对不同氮素水平的响应［J］. 北方水稻，2010，40(4):8－12.

［7］杨春华，覃正玉.稻作制和有机肥对水稻土中有机质分解酶活性的影响［J］.湖南农业科学，2008，(3):55－57.

［8］谢德体，陈绍兰，魏朝富，等.水田不同耕作方式下土壤酶活性及生化特性的研究［J］.土壤通报，1994，25(5):196－198.

［9］解开治，徐培智，陈建生，等.施用缓控释配方肥对水稻田面水氮浓度动态变化及土壤脲酶活性的影响研究［J］.广东农业科学，2010，9(2):22－26.

［10］向敏，裴正峰，黄鹤春，等.有机和常规栽培水稻根际土壤生物活性比较研究［J］.皖西学院学报，2012，28(2):77－80.

［11］闵思桂，韩国路，宋桂香，等.水稻施氮技术与低基础地力的关系初探［J］.中国农技推广，2010，26(8):37－38，31.

［12］夏圣益.土壤基础地力、施肥水平与农作物产量的关系［J］. 上海农业科技，1998，(1):6－8.