水肥管理对夏玉米田土壤酶活性的影响

2017-11-18王红军郭书亚张艳尚赏卢广远

江苏农业科学 2017年18期

王红军+郭书亚+张艳+尚赏+卢广远

摘要：为寻找适宜的水肥模式，通过大田试验，研究大水漫灌+肥料撒施、喷灌+肥料撒施和滴灌水肥一体化处理对夏玉米田土壤酶活性、产量及其构成因素的影响。结果表明，随着生育进程的推进，不同处理下土壤酶活性均呈现先升高后降低的趋势，土壤脲酶和土壤过氧化氢酶活性在散粉期达到最大值，而土壤碱性磷酸酶和土壤蔗糖酶活性在灌浆期达到最大值；各指标在不同处理之间表现为滴灌水肥一体化>噴灌+肥料撒施>大水漫灌+肥料撒施>对照，滴灌水肥一体化处理能够显著提高生育后期的土壤酶活性。滴灌水肥一体化处理产量最高，显著高于其他处理，分别较对照、大水漫灌+肥料撒施、喷灌+肥料撒施处理提高40.03%、18.34%、9.32%。

关键词：滴灌水肥一体化；夏玉米；土壤酶活性；产量

中图分类号： S513.06 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2017）18-0064-03

收稿日期：2016-05-13

基金项目：河南省现代农业产业技术体系建设专项（编号：Z2015-02-02）；河南省博士后研发基地项目；商丘市科技攻关项目（编号：20150329）。

作者简介：王红军（1965—），男，副教授，主要从事植物保护教学科研工作。E-mail：whj3261@163.com。

通信作者：卢广远，研究员，主要从事玉米育种的研究工作。E-mail：lugy378@163.com。我国是一个严重缺水的国家，水资源量仅占世界水资源总量的6%，人均占有量仅为世界人均占有量的1/4[1-2]。农业是我国用水最多的产业，占我国总用水量的88%[3]。传统的大水漫灌不仅能够导致土壤的呼吸不畅、降低地温，而且导致肥料的淋溶[4]，最终，使得作物产量不高，水分利用效率低，造成水资源的浪费。同时我国是用肥大国，肥料生产量和使用量均是世界第一。农民为了省时省事，往往采用地表撒施的方式施肥，不仅造成环境的污染，而且肥料利用率低。滴灌水肥一体化能够将水肥直接供应到作物根部，使作物近根区保持合适养分浓度，提高水肥利用率，维持作物生产与环境质量的平衡，提高产量[5]。因此，积极开展节水灌溉和施肥管理对我国农业可持续发展具有重要意义。

土壤酶是土壤中最活跃的部分，与土壤肥力关系紧密[5-7]。施肥和灌溉等农艺活动能够显著地影响土壤酶活性[8]。前人对单一栽培措施的施肥或灌溉对土壤酶活性的影响已做了大量研究[9-11]，而对2种相结合和滴灌水肥管理一体化对土壤酶活性影响的研究较少。本试验通过研究滴灌水肥一体化对土壤酶活性和产量的影响，可为滴灌水肥一体化的大面积推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015年在河南省商丘市农林科学院试验示范中心（34°31′N，115°42′E）进行。试验区常年平均日照时数 2 200～2 400 h，气温14 ℃，降水量680 mm左右。试验田土壤为黄潮土，质地中壤，耕层（0～20 cm土层）土壤有机质含量 12.74 g/kg，碱解氮含量83.2 mg/kg，速效磷含量 11.01 mg/kg，速效钾含量121.34 mg/kg。前茬小麦产量 6 500 kg/hm2。

1.2 试验设计

试验设4个处理，即对照不灌水肥料撒施、大水漫灌+肥料撒施、喷灌+肥料撒施、滴灌水肥一体化。每个处理3次重复，随机区组排列。本试验施用史丹利化肥股份有限公司生产的复合肥（氮、磷、钾比例为20 ∶ 10 ∶ 21）1 275 kg/hm2。每小区12行，行长10 m，行距60 cm，小区面积72 m2。供试品种为郑单958，种植密度7.5万株/hm2。滴灌水肥一体化的滴灌管铺在2行中间。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤酶活性的测定于2015年在玉米苗期、拔节期、散粉期、灌浆期和成熟期分别取样。在各小区取0～20 cm的土样，每个样品均为多点采集混合而成，然后用四分法取出足够的样品。用手去除石砾和根系，然后风干过筛。

土壤脲酶活性用靛酚蓝比色法[6，12]测定；土壤过氧化氢酶活性用高锰酸钾滴定法[6，13]测定；蔗糖酶活性采用比色法[6]测定；碱性磷酸酶活性的测定采用磷酸苯二钠比色法[6]。

1.3.2 测产及产量构成因素分析每个处理选取中间2行连续4 m行长，计算株数、穗数、空秆和秃尖数，全部收获并随机选取10穗计算穗行数、穗粒数、千粒质量并计算理论产量。每个处理重复3次，取平均值。

1.4 数据处理

数据处理采用Excel 2003，显著性检验采用DPS 7.05软件。

2 结果与分析

2.1 水肥管理对土壤脲酶活性的影响

从图1可以看出，水肥管理下玉米不同生育期内的土壤脲酶活性呈动态变化趋势。土壤酶活性从苗期到散粉期逐渐升高并达到最大值，散粉期到成熟期逐渐降低。大水漫灌+肥料撒施、喷灌+肥料撒施和滴灌水肥一体化处理的土壤脲酶活性均高于对照处理，在苗期分别比对照高1.51%、251%和352%，处理之间差异不显著；拔节期分别比对照高476%、996%和12.99%，滴灌水肥一体化处理显著高于大水漫灌+肥料撒施和对照处理，但与喷灌+肥料撒施处理差异不显著；散粉期分别比对照5.05%、9.43%和15.49%，滴灌水肥一体化处理显著高于其他处理；灌浆期分别比对照高7.09%、14.57%和23.62%，各处理之间差异显著；成熟期分别比对照高 7.69%、16.74%和26.24%，各处理之间差异显著。

2.2 水肥管理对土壤碱性磷酸酶活性的影响

从图2可以看出，随着生育进程的推进，土壤碱性磷酸酶活性呈先升高后降低趋势，在灌浆期达到最大值。大水漫灌+肥料撒施、喷灌+肥料撒施和滴灌水肥一体化处理的土壤碱性磷酸酶活性均高于对照处理，在苗期期分别比对照高405%、5.41%和8.11%，滴灌水肥一体化处理显著高于大水漫灌+肥料撒施和对照处理，但与喷灌+肥料撒施处理差异不显著；拔节期分别比对照高7.06%、10.59%和15.29%，滴灌水肥一体化处理显著高于大水漫灌+肥料撒施和对照处理，但与喷灌+肥料撒施处理差异不显著；散粉期分别比对照高1429%、21.43% 和33.67%，各处理之间差异显著；灌浆期分别比对照高9.73%、20.35%和30.97%，各处理之间差异显著；成熟期分别比对照高10.84%、26.51%和48.19%，各处理之间差异显著。endprint

2.3 水肥管理对土壤过氧化酶活性的影响

从图3可以看出，随着生育进程的推进，土壤过氧化氢酶活性呈先升高后降低趋势，在散粉期达到最大值。大水漫灌+肥料撒施、喷灌+肥料撒施和滴灌水肥一体化处理的土壤过氧化氢酶活性均高于对照处理，在苗期分别比对照高221%、2.21%和2.95%，各处理之间差异不显著；拔节期分别比对照高2.70%、6.20%和11.86%，滴灌水肥一体化处理显著高于其他处理；散粉期分别比对照高4.82%、8.23%和1466%，滴灌水肥一体化处理显著高于其他处理；灌浆期分别比对照高 7.51%、15.25%和25.42%，各处理之间差异显著；成熟期分别比对照高7.99%、17.08%和27.55%，各处理之间差异显著。

2.4 水肥管理对土壤蔗糖酶活性的影响

从图4可以看出，随着生育进程的推进，土壤蔗糖酶活性呈先升高后降低的趋势，在灌浆期达到最大值。大水漫灌+肥料撒施、喷灌+肥料撒施和滴灌水肥一体化处理的土壤蔗糖酶活性均高于对照处理，在苗期分别比对照高1.48%、172%和 2.07%，处理之间差异不显著；拔节期分别比对照高1.60%、3.53%和5.02%，滴灌水肥一体化处理显著高于对照，但与大水漫灌+肥料撒施、喷灌+肥料撒施处理差异不显著；散粉期分别比对照2.28%、4.60%和10.23%，滴灌水肥一体化处理显著高于对照，但与大水漫灌+肥料撒施、喷灌+肥料撒施处理差异不显著；灌浆期分别比对照高543%、8.83%和15.13%，滴灌水肥一体化处理显著高于其他处理；成熟期分别比对照高6.80%、12.11%和18.49%，各处理之间差异显著。

2.5 水肥管理对产量及其构成因素的影响

从表1可以看出，不同处理下穗数、穗行数、行粒数、千粒质量和产量均高于对照。不同处理下的穗数和千粒质量差异不显著；在滴灌水肥一体化、喷灌+肥料撒施和大水漫灌+肥料撒施处理下穗行数差异不显著，但显著高于对照处理；不同处理下的行粒数表现为滴灌水肥一体化>喷灌+肥料撒施>大水漫灌+肥料撒施>對照，各处理之间差异显著；滴灌水肥一体化、喷灌+肥料撒施和大水漫灌+肥料撒施处理下产量较对照分提高40.03%、28.10%和18.33%，滴管水肥一体化处理分别比大水漫灌+肥料撒施、喷灌+肥料撒施处理高18.34%、9.32%，处理之间差异显著。

3 结论与讨论

本研究结果表明，随着生育期的推进，土壤酶活性呈先升高后降低的趋势，土壤脲酶和土壤过氧化氢酶活性在散粉期达到最大值，而土壤碱性磷酸酶和土壤蔗糖酶活性在灌浆期达到最大值；与对照相比，不同处理均能提高土壤酶活性，滴灌水肥一体化处理效果最好，能够显著提高玉米生育后期的土壤酶活性。这主要是由于滴灌水肥一体化处理下土壤能够保持良好的水肥气热条件，有利于微生物的繁殖和生长，从而提高土壤酶活性，而大水漫灌处理造成土壤板结，肥料淋溶，从而导致土壤通透性差、营养物质缺乏，不利于微生物的活动[11，14]；另外，滴灌水肥一体化处理下良好的水肥气热条件，有利于玉米根系的生长，尤其是根毛丰富，活性好，根毛的分泌物促进了微生物的繁衍，从而提高酶活性[15-16]。前人研究表明，滴灌水肥一体化处理能够显著提高玉米、香蕉、马铃薯等作物的产量[17-19]，本研究结果表明，滴灌水肥一体化处理能够显著提高产量，分别比对照、大水漫灌+肥料撒施、喷灌+肥料撒施处理提高40.03%、18.34%、9.32%，与前人研究结果基本一致。

参考文献：

[1]陈志恺. 中国水资源的可持续利用问题[J]. 中国科技奖励，2005（1）：40-42.

[2]潘理中，金懋高. 中国水资源与世界各国水资源统计指标的比较[J]. 水科学进展，1996，7（4）：375-380.

[3]吴普特，冯浩. 中国节水农业发展战略初探[J]. 农业工程学报，2005，21（6）：152-157.

[4]Payero J O，Tarkalson D D，Irmak S，et al. Effect of irrigationamounts applied with subsurface drip irrigation on corn evapotranspiration，yield，water use efficiency，and dry matter production in a semiarid climate[J]. Agricultural Water Management，2008，95（8）：895-908.

[5]Agostini F，Tei F，Silgram M，et al. Decreasing nitrate leaching in vegetable crops with better N management[M]// Genetic engineering，biofertilisation，soil quality and organic farming. Dordrecht Netherlands：Springer，2010：147-200.

[6]关松荫. 土壤酶及其研究方法[M]. 北京：农业出版社，1986.

[7]周礼恺，张志明，曹承绵. 土壤酶活性的总体在评价土壤肥力水平中的作用[J]. 土壤学报，1983，20（4）：413-418.

[8]王红，周大迈. 土壤肥力分级的酶活性指标研究进展[J]. 河北农业大学学报，2002，25（增刊1）：60-62.

[9]范君华，刘明. 膜下滴灌与沟灌海岛棉田土壤微生物特性的比较[J]. 节水灌溉，2005（1）：9-11.

[10]陈安磊，王凯荣，谢小立，等. 不同施肥模式下稻田土壤微生物生物量磷对土壤有机碳和磷素变化的响应[J]. 应用生态学报，2007，18（12）：2733-2738.

[11]徐晶，陈婉华，孙瑞莲，等. 不同施肥处理对湖南红壤中微生物数量及酶活性的影响[J]. 土壤肥料，2003（5）：8-11.

[12]任旭琴，彭莉，章宇萍，等. 邻苯二甲酸二丁酯对辣椒根系生理特性和土壤酶活性的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（12）：191-193.

[13]张新，肖亚静，于春生，等. 桃色顶孢霉代谢物对绿豆田土壤酶及微生物的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（12）：163-165.

[14]袁德玲，张玉龙，唐首锋，等. 不同灌溉方式对保护地土壤水稳性团聚体的影响[J]. 水土保持学报，2009，23（3）：125-128，134.

[15]蔡红光，袁静超，闫孝贡，等. 不同灌溉方式对春玉米根系分布、养分累积及产量的影响[J]. 玉米科学，2014，22（4）：109-113.

[16]田慎重，宁堂原，王瑜，等. 不同耕作方式和秸秆还田对麦田土壤有机碳含量的影响[J]. 应用生态学报，2010，21（2）：373-378.

[17]梁海玲，吴祥颖，农梦玲，等. 根区局部灌溉水肥一体化对糯玉米产量和水分利用效率的影响[J]. 干旱地区农业研究，2012，35（5）：109-114，122.