施氮水平对旱塬覆沙苹果园土壤酶活性及果实品质的影响

任 静，刘小勇※，韩富军，孔 芬，李建明，彭 海，李 强



施氮水平对旱塬覆沙苹果园土壤酶活性及果实品质的影响

任 静1，刘小勇1※，韩富军1，孔 芬1，李建明2，彭 海1，李 强2

（1. 甘肃省农业科学院林果花卉研究所，兰州 730070；2. 静宁县果树所，静宁 743400）

研究土壤酶活性及果实品质在不同氮肥水平下的变化规律，探讨氮肥施用量对土壤酶活性与果实品质相关性的影响，为旱塬覆沙苹果园合理施氮、提高氮素利用率及降低土壤环境污染建立科学依据。通过田间试验，以‘长富2号’为试验材料，设置5个氮素水平（对照0、165、330、495和660 kg/hm2，分别简写为CK、N1、N2、N3和N4），并于2017年测定土壤全氮含量、土壤酶活性与果实品质。结果表明：土壤全氮随着施氮量增加而升高；0～20和> 20～40 cm土层中脲酶和磷酸酶活性在N2处理下均达到最大值，而蔗糖酶活性则于N3处理下最高；>40～60 cm土层中过氧化氢酶活性随氮肥增施呈上升趋势。在330­­­～495 kg/hm2施氮范围内，与对照相比，增施氮肥能够显著提高果实横径、可溶性固形物、可滴定酸、维生素C及总糖含量（<0.05）。随着施氮量增加，果实产量呈先降后升趋势。土壤过氧化氢酶（除> 20～40 cm土层）、蔗糖酶活性与果实可溶性固形物含量具有极显著相关性（<0.01），与可滴定酸和> 40～60 cm土层中维生素C含量具有显著相关性（<0.05）。综合分析认为，330～495 kg/hm2为旱塬覆沙苹果园合理施氮范围，对提高土壤酶活性及氮肥利用率效果显著，并有利于改善果实品质。

氮；酶；相关性分析；覆沙苹果园；品质

0 引 言

氮素是果树养分管理中的关键营养元素，对果树花芽分化、产量与品质有重要的调节作用[1-2]。合理施氮是农业生态系统增产及可持续利用的重要举措[3-4]，为追求高产而超量投入氮肥将导致氮肥效率低下。在目前中国果园氮肥过量施用现象十分普遍和严重[5]，相关数据表明，生产相同量的水果，中国的氮肥投入量是美国、欧盟国家的4.2倍[6]。这在加大生产成本的同时[7-8]，也加剧了土壤板结、次生盐渍化，以及大气和水体富营养化等农业环境污染[9]，严重影响果实产量与品质。因此，在保持或提高产量与品质前提下，减少氮肥用量和提高氮素利用效率，科学合理的施氮制度是目前中国果园生产中亟待解决的问题。

土壤酶是评价土壤生态环境质量与土壤肥力水平的重要生物学指标之一[10]，能在一定程度上表征“土壤-微生物-作物”系统的动态平衡[11]。合理施用氮、磷、钾等无机肥可提高土壤酶活性、改变土壤理化性状，而在微环境或区域尺度上测得土壤酶活性也能同时反映土壤对氮、磷养分的迅速响应[12-13]。在无机肥中加入有机肥，如沼液[14-15]，可不同程度地改善土壤环境，提高果园土壤酶活性与果实品质。研究发现果园合理施氮也能提高土壤转化酶、脲酶和磷酸酶活性[12]，增加果实可溶性固形物、维生素C及可溶性糖含量，改善果实风味[16-17]。目前，针对农田与菜田土壤酶活性与果实品质之间相关研究已有类似报道[18-19]，而关于果树土壤酶活性与果实品质之间相关研究的报道仅见猕猴桃[20]。

甘肃陇东旱塬海拔较高，光热资源丰富、昼夜温差大，是中国优质苹果（）生产基地之一。覆沙是当地苹果园采用的典型耕作方式，可对果园土壤起到增温保墒作用，从而提高产量与改善果实品质[21-22]。本文通过陇东旱塬苹果园地表覆沙条件下，研究不同氮素水平对土壤酶活性与果实品质的影响，分析了土壤酶活性与果实品质的相关性，以探明两者相关性，通过土壤酶活性的检测来调控果园氮肥施入量，从而改善土壤环境质量，提高果实品质。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于甘肃静宁县治平乡雷沟村阳坡山台地覆沙苹果园，试验园面积1 500 m2，35°16.539′N，105°38.585′E，海拔1 540 m，供试土壤理化性状见表1。苹果园常规施肥以大三元复合肥为主（N∶P∶K=28∶10∶7，三门峡龙飞生物工程有限公司生产），每年施2次，每株约4 kg，基本不施其它化肥和有机肥料。以治平河水为主要水源，特别干旱时采用提灌的方式补充灌溉，灌溉成本较高。果园管理精细，果实品质优良。

表1 试验区果园土壤基本理化性质

1.2 试验设计与样品采集

本试验于田间进行，试材为同一果园20a生‘长富2号’（‘Nagafu 2’）苹果树，砧木为山定子（），株行距为3 m × 4 m。幼树栽植后即覆沙，覆沙时间与树龄均为20a；覆沙厚度约5 cm，5年左右更换新沙1次。选取30株无病虫害，且生长势基本一致的植株。根据苹果园氮素推荐施用量[23]，本试验共设置5个氮素水平，施氮量分别为165 kg/hm2（N1）、330 kg/hm2（N2）、495 kg/hm2（N3）、660 kg/hm2（N4），对照（CK）为不施氮素处理。各处理3次重复，采用随机区组排列，小区内各处理设置2株。施肥时期为2015年9月、次年3月和6月，分3次施入，分别占全年施氮量的40%、40%和20%，2016年9月重复施肥处理。上述各处理均施等量180 kg/hm2P2O5和360 kg/hm2K2O，磷钾肥为当地常规施用量。磷肥作为底肥于当年9月一次性施入土壤，钾肥施入时期同氮肥，分别占全年施钾量的20%、40%和40%。果园不进行人工灌溉，其他管理措施相同。该试验期间，施氮日期于2015～2017年进行。

于2017年7月中旬（新梢停止生长期）进行土壤样品采集，随机采集5个样点0～20 cm、> 20～40 cm和> 40～60 cm 3个土层土壤，同层样品混合后作为一个供试土样。样品采回实验室自然风干后，过0.25 mm筛备用。于10月中旬（果实成熟期）进行果实采摘，各处理随机选取3株长势一致且挂果正常的植株，选择同一方向1.5～2.0 m高度的果实30～50个进行品质测定，并于一周内完成。

1.3 测定项目及方法

土壤全氮采用硫酸—混合催化剂消煮后利用凯氏定氮仪（KDY—9830,KETUO）测定。

土壤脲酶活性采用苯酚钠—次氯酸钠比色法测定，酶活性以脲酶作用下37 ℃恒温培养24 h后1 g土壤生成NH3—N的毫克数表示；蔗糖酶活性采用3,5—二硝基水杨酸比色法测定，酶活性以蔗糖酶作用下37 ℃恒温培养24 h后1 g土壤生成葡萄糖的毫克数表示；碱性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，酶活性以磷酸酶作用下37 ℃恒温培养24 h后1 g土壤中释放出酚的毫克数表示；过氧化氢酶活性采用KMnO4滴定法测定，酶活性以过氧化氢酶作用下20 min后滴定1 g土壤所消耗0.02 mol/LKMnO4的毫升数表示。

果实单果质量与纵横径分别采用分析天平和游标卡尺测量，并根据果实纵、横径比值计算果型指数（V/H）；硬度采用GY—1型硬度仪（浙江托普云农科技股份有限公司生产）测定；含水率采用烘干法测定；可溶性固形物使用泉州光学仪器厂生产的WYT—4型糖量计测定；可测定酸含量采用NaOH滴定法测定；维生素C含量采用2,6—二氯酚靛酚滴定法测定；总糖含量采用蒽酮比色法测定；分别收获各处理的果实，进行产量测定

1.4 数据处理

采用Excel 2016软件进行图表绘制，利用SPSS 17.0统计软件，采用最小显著差异法（least significant difference, LSD）在0.05显著水平上对数据进行差异显著性分析，结果表示为平均值±标准误，并用Pearson相关性分析土壤酶活性与果实品质的关系。

2 结果与分析

2.1 不同氮肥水平对果园土壤全氮含量的影响

如表2所示，施用氮肥可影响果园土壤全氮含量，在相同土层中，随着氮肥施用量的增加，土壤全氮含量均表现出增加趋势。在0～20 cm土层，与CK相比，N1处理土壤全氮含量并无明显增加，其他施氮处理土壤全氮含量则明显提高（<0.05），其中N2、N3处理增幅相同，均为14.12%，N4为16.47%。在>20～40 cm土层，施氮处理比CK增加5.06%～35.44%，其中，N2、N3和N4与CK处理间差异达到显著（<0.05）。在>40～60 cm，N3、N4处理分别比CK显著增加47.06%和60.78%（<0.05），而N1和N2处理与CK比较没有明显差异（>0.05）。各土层中除N4处理土壤全氮含量随着土层的加深表现出先增后降的规律，其余处理则均随着土层加深而降低。

表2 不同氮肥水平对覆沙苹果园0～60 cm土层土壤全氮含量的影响

注：同列不同小写字母表示差异显著（<0.05）

Note: Different lowercase letters in the same column mean significant differences at the< 0.05 level. The same below.

2.2 不同氮肥水平对果园土壤酶活性的影响

2.2.1 脲酶

不同氮肥水平条件下果园土壤脲酶活性存在明显差异（图1a）。施用氮肥后，在0～20 cm土层，脲酶活性呈先升高后降低趋势，于N2处理达到最高值；但与CK相比，N1、N2处理没有表现出显著性差异（<0.05），而N3、N4处理则差异显著（<0.05），脲酶活性降低幅度分别为9.83%和15.03%。在>20～40 cm土层，随着氮肥施用量的增加，脲酶活性呈先升后降，而后又升高趋势。N2处理脲酶活性最高，其次为N1处理，但两者差异并不显著（<0.05），而与其他3个处理CK、N3、N4的差异均显著（<0.05）。在>40～60 cm土层中，脲酶活性在氮肥施用处理下受到抑制，其中N1、N3抑制作用显著（<0.05），N2、N4不显著（<0.05）；N1、N2、N3、N4与CK相比，降幅分别为86.96%、5.84%、21.10%和3.55%。由此可知，在3个土层中，N2处理均可提高土壤脲酶活性。各土层中脲酶活性表现出随着土层的加深而降低的规律。

图1 不同氮肥水平对覆沙苹果园土壤酶活性的影响

2.2.2 过氧化氢酶

由图1b可以看出，不同氮肥水平条件下总体上可提高土壤过氧化氢酶活性。随氮肥施用量的增加，在0～20 cm土层，N2、N4处理过氧化氢酶活性显著高于CK（<0.05），增加幅度分别达到7.99%、18.38%，而N1、N3处理与CK相比，过氧化氢酶活性显著降低（<0.05），降低幅度为12.60%、14.29%。在> 20～40 cm土层，过氧化氢酶活性先降低后升高，N4处理比CK显著增加13.69%（<0.05），且在N3处理时为最小值。而在> 40～60 cm土层，过氧化氢酶活性则呈逐渐升高趋势，施氮处理比CK显著增加19.15%～44.24%（<0.05）。土壤中的过氧化氢酶活性并未随土层深度增加而表现出一定规律。

2.2.3 蔗糖酶

不同氮肥水平对土壤蔗糖酶活性有较大影响（图1c）。随着氮肥施用量的增加，土层深度相同的各处理蔗糖酶活性总体变化趋势基本规律，即先降后升再降；同样，不同土层深度蔗糖酶活性也表现出相同的变化趋势。在0～20 cm土层，N2、N3处理蔗糖酶活性显著高于CK（<0.05），增加幅度分别达到92.98%、106.57%；N1、N4处理与CK相比，差异并不显著（0.05）。在>20～40 cm土层，N2、N3处理蔗糖酶活性显著高于CK（<0.05），而N1、N4处理则显著低于CK（<0.05）。在> 40～60 cm土层中，N2、N3、N4处理蔗糖酶活性显著高于CK（<0.05），分别增加了618.74%、377.41%和133.51%。由此可知，施氮量于N2～N3处理间时均可显著提高土壤蔗糖酶活性（<0.05）。各土层中蔗糖酶活性同脲酶活性，0～20 cm土层酶活性最高，呈现出随着土层的加深而降低的规律。

2.2.4 磷酸酶

土壤磷酸酶活性受不同氮肥水平的影响（图1d）。施用氮肥后，随着氮肥用量的增加，磷酸酶活性在0～20 cm和>20～40 cm土层变化趋势均为先升高后降低，其中N2处理磷酸酶活性最高，与CK相比，分别显著提高32.83%和56.19%（<0.05）。在>40～60 cm土层，磷酸酶活性的变化趋势与蔗糖酶活性相同，且施用氮肥后使得磷酸酶活性显著降低，其中N1、N4降低幅度较大，分别为116.27%和76.12%，N2、N3则分别为10.16%和8.28%。各土层中0～20 cm土层磷酸酶活性最高，除CK外，各施氮处理均呈现出随着土层的增加而降低的规律。

2.3 不同氮肥水平对果实品质及产量的影响

2.3.1 外观品质

苹果果实的外观品质包括单果质量、纵径和横径等。由表3可以看出，施用氮肥对果实单果质量、纵径和横径的影响不同。除N1处理外，其余施氮处理对果实单果质量没有显著影响（<0.05），随着氮肥施用量的增加，单果质量呈先下降后上升的趋势，且在N1处理时最小。果实纵径的变化趋势同单果质量，也于N1处出现最小值，但施氮处理均低于CK，且与CK差异显著（<0.05），降低幅度为4.20%～10.78%。随着氮肥施用量的增加，果实横径呈逐渐增加的趋势，与CK相比，N2、N3和N4处理显著增加3.99%～7.52%（<0.05）。

2.3.2 内在品质

硬度、含水率、可溶性固形物、可滴定酸、维生素C和总糖等共同决定了苹果果实的内在品质。从表3可知，随着施用氮肥量的不同果实内在品质各指标也发生了不同程度的变化，施用氮肥可促进苹果果实内在品质的改善。施氮处理中，仅N3处理果实硬度与CK差异显著（<0.05），其余各处理均差异不显著（0.05）；施氮处理的果实含水率则均与CK差异不显著（>0.05）；施用氮肥能提高果实可溶性固形物、可滴定酸、维生素C和总糖含量，且均呈先增加后降低的变化规律。果实可溶性固形物、可滴定酸和维生素C在N2处最高，N2与CK相比较，3个指标分别高出9.56%，34.85%和67.44%，且于3个指标中N2、N3处理均显著高于CK（<0.05）。果实总糖在N3处最高，但与N2处理差异不显著（0.05），N2、N3处理较CK分别显著提高14.30%和18.21%（<0.05）。施氮量于N2 ~ N3处理间时，可显著（<0.05）增加果实的可溶性固形物、可滴定酸、维生素C及总糖的含量。

2.3.3 产量

从表3可以看出，产量随着氮肥施用量的增加先降低而后升高，各施氮水平中以N4处理公顷产量最高，与对照CK相比较，增产幅度为13.29%，而N1处理最低，其次为N2处理，2处理降幅分别为20.44%和7.67%，且3个处理差异均达显著水平（<0.05）。N3处理则与CK无显著差异（>0.05）。

表3 不同氮肥水平对覆沙苹果园果实品质的影响

2.4 土壤酶活性与果实品质、产量间的相关性

由表4可以看出，在0～20 cm土层，土壤脲酶活性与果实单果质量、横径呈极显著负相关（<0.01）；过氧化氢酶活性与可溶性固形物呈极显著负相关（<0.01），与可滴定酸呈显著正相关（<0.05）。在> 20～40 cm土层，土壤脲酶活性与果实硬度、可溶性固形物呈极显著（<0.01）、显著（<0.05）正相关，而与维生素C、总糖呈极显著负相关（<0.01）；磷酸酶活性与可溶性固形物呈极显著负相关（<0.01）。在>40～60 cm土层，土壤脲酶活性与果实单果质量、纵径呈显著（<0.05）或极显著（<0.01）正相关，而与果实内在品质无相关性（>0.05）；过氧化氢酶与可滴定酸、维生素C呈显著正相关性（<0.05），与可溶性固形物呈极显著负相关（<0.01）；磷酸酶活性与纵径呈极显著正相关（<0.01）。于各土层中，蔗糖酶活性与可溶性固形物均呈极显著负相关（<0.01），与可滴定酸呈显著（<0.05）或极显著（<0.01）正相关，而与维生素C仅在0～20 cm土层中无相关性（>0.05）；脲酶活性与产量呈显著（<0.05）或极显著（<0.01）相关，而与蔗糖酶活性无相关性（0.05）。

表4 覆沙苹果园土壤酶活性与果实品质相关分析

注：*表示显著相关（<0.05）；**表示极显著相关（<0.01）

Note: * showed significantly correlated at 5% probability level; ** showed significantly correlated at 1% probability level

3 讨 论

土壤水分、温度及微生物等是影响土壤酶活性的重要因素，旱塬覆沙有利于苹果根际土壤酶活性的提高，与果园覆膜、覆草[24]等保肥保墒土壤管理方法提高苹果根际土壤酶活性研究的结果相同。土壤酶参与土壤氮素所进行的生化反应[25-26]，其活性能反映土壤氮分解的强度与方向。许多研究表明，施氮可促使植物根系和土壤微生物分泌出更多与氮素分解相关的酶类[27-28]。张学林等[29]研究认为玉米（）过量施用氮肥可使土壤脲酶和过氧化氢酶活性受到抑制。刘宏胜等[30]研究了不同施肥水平对作物土壤酶活性的影响，认为过量使用肥料显著降低了土壤中脲酶和过氧化氢酶活性。而在本研究中，施氮可以不同程度地改变土壤脲酶和过氧化氢酶活性，其中脲酶活性于0～20 cm土层呈现出规律变化，即先增加后下降的趋势，施氮量N2处理酶活性最高，表明一定范围内增加氮肥施用量有利于土壤中无机氮进行氨化作用形成铵离子，提高有效氮含量；但过量施用氮肥降低了脲酶活性，这与土壤养分破坏，土壤微生物繁殖受到抑制，不益于作物对氮素吸收有关。过氧化氢酶活性则于>40～60 cm土层呈持续升高趋势，表明氮肥能激活土壤过氧化氢酶，氮肥施入后可增加土壤腐殖质，而过氧化氢酶与腐殖质有关，因此会表现出增加趋势；也可能是由于过量增施氮肥导致果园土壤酸化，土壤微环境的变化影响植物根系代谢，生成更多根系分泌物，使微生物繁殖加快，从而益于土壤过氧化氢酶活性增强[31]，最终加速催化氧化氢反应起到解毒作用[32]。

土壤蔗糖酶活性强弱可促进土壤熟化及碳素转化程度，磷酸酶活性能反映土壤有机磷化合物转化状况，两者均与土壤肥力密切相关。本试验结果表明，施用适量氮肥有利于土壤蔗糖酶活性提高，这可能是由于增施氮肥调节了C/N，从而更适宜土壤微生物活动；而过量施氮肥则抑制了土壤有机碳分解，从而减弱了蔗糖酶活性[33]。曾艳等[12]通过桑园土壤施氮试验表明，施氮量的增加会使土壤磷酸酶活性呈先升高后降低趋势。王楠等[34]对不同肥力土壤进行施氮后发现，适量施氮土壤磷酸酶显著增加，间接加速有机磷脱磷速度，而过量氮肥反而降低土壤磷酸酶活性。本研究结果也表明，氮肥施用量可显著影响土壤磷酸酶活性，且N2处理最高，这也许是因为施入氮肥时土壤核酸酶活性也得到提高，而无机磷是核酸酶降解产物中的一种，其数量增加影响磷酸酶活性[35]。本研究表明部分处理间土壤酶活性未达到显著性差异，如N1和N2处理脲酶活性（0~40 cm土层），N2和N3处理蔗糖酶活性（0~40 cm土层），这与所研究的果园土壤类型、施肥量及施肥方式有关；也与夏季果树生长季时地温较高有关，适宜的温度范围使土壤酶活性处于较高值，掩盖了施肥量不同所引起的土壤酶活性差异。本研究结果表明，施氮于330­­­ ~ 495 kg/hm2范围内有利于覆沙果园土壤蔗糖酶和磷酸酶活性的提高。

郭永盛等[36]研究认为土层深度的增加可影响施氮肥后的土壤酶活性。本文试验结果显示，除过氧化氢酶活性以外，施用氮肥后土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性会随着土层深度增加而呈现不同程度地降低，这一方面可能是因为土壤深度增加致使微生物数量下降，土壤下层微生物对氮肥施用量的改变响应不明显[34]；另一方面果园表层土壤微生物种类与数量庞大，可消耗掉大量氮肥，使能够进入深层土壤氮肥的量减少，从而降低对深层微生物的影响。

有研究表明，苹果园覆沙可提高果实品质，如可溶性固形物、维生素C和总糖含量等[37]，这与覆沙综合改善果园肥水条件密切相关，其较无地面覆盖措施有效降低了土壤养分的流失与耗散。施氮量不同对苹果果实品质影响不同，本试验结果表明施肥量于N2～N3处理间均可显著增加果实横径、可溶性固形物、可滴定酸、维生素C及总糖含量，而过量施氮会对果实品质造成负面影响。一些前期研究发现过量施肥导致苹果[38]、蜜柚（）[39]、芒果（）[40]等果实品质下降，但也有研究表明黑莓（）果实品质对过量肥料并无强烈响应[41]，这可能是因为不同果树树体对肥料需求量以及对土壤肥力耐受能力存在差异。

土壤酶活性和肥力存在直接关系，土壤酶活性的变化影响作物植株生长，从而进一步影响作物产量和品质形成[42]。符冠富等[18]在南方稻田冬季保护性耕作模式中研究了土壤酶活性与稻米品质间的关系，发现土壤酶活性与水稻（）一些重要品质间存在显著相关，水稻品质受蛋白酶和磷酸酶活性影响最大。本试验中，土壤脲酶活性与果实产量呈显著（<0.05）或极显著（<0.01）相关，可用作衡量果园土壤肥力水平的指标之一；果园土壤过氧化氢酶（除> 20~40 cm土层）、蔗糖酶活性与果实可溶性固形物、可滴定酸含量呈显著相关性，在部分土层中与维生素C含量显著相关，但本研究仅初步分析了土壤酶活性和苹果果实品质的相关性，并未涉及深入影响机制，因此需做进一步研究。

4 结 论

1）在相同土层中，随着氮肥施用的增加，旱塬覆沙苹果园土壤全氮含量均表现出升高趋势，覆沙保肥效果明显，氮肥利用提高。施氮量在N2处理，即330­­­ kg/hm2能显著（<0.05）增强土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性。当施用氮肥量超过495 kg/hm2时，土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性受到抑制。

2）氮肥施用量于330­­­ ~ 495 kg/hm2范围内时，可显著（<0.05）增加果实的可溶性固形物、可滴定酸、维生素C及总糖的含量。

3）土壤酶活性与苹果果实品质、产量存在一定的相关性。施氮后，土壤各酶活性均对苹果可溶性固形物影响最多，其中蔗糖酶活性尤为突出，且为显著（<0.05）或极显著（<0.01）负相关。脲酶活性与产量呈显著（<0.05）或极显著（<0.01）相关，而与蔗糖酶活性则无相关性（0.05）

4）综合考虑试验结果，建议在旱塬覆沙苹果园施入330­­­ ~ 495 kg/hm2氮肥，可在苹果产量增加、果实品质提高同时，创造良好土壤生化环境。

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Effects of nitrogen fertilizer levels on soil enzyme activity and fruit quality of sand-covered apple orchard in Loess Plateau of Eastern Gansu

Ren Jing1, Liu Xiaoyong1※, Han Fujun1, Kong Fen1, Li Jianming2, Peng Hai1, Li Qiang2

(1.,730070,; 2.743400,)

Large-scale application of nitrogen fertilizer has made a great contribution to improving crop yield. However, excessive nitrogen application is a common and serious problem in orchards, not only reduces nitrogen use efficiencies of trees, but also causes potential environmental problems. Accordingly, reasonable nitrogen application is an important strategy for increasing yield and maintaining a sustainable agroecosystem. The objective of this research was to elucidate the variation regularity of soil enzyme activity and fruit quality in apple orchard, and their correlations were analyzed, so as to provide a scientific basis for reasonable nitrogen application, enhancing nitrogen utilization rate, and reducing the environmental pollution. In this study, a field experiment was conducted with ‘Nagafu 2’, and five nitrogen fertilizer treatments (Control: CK, 165 kg/hm2: N1, 330 kg/hm2: N2, 495 kg/hm2: N3, and 660kg/hm2: N4) was established in 2015. The soil total nitrogen content, soil enzyme activity, and fruit quality were measured in 2017. The results showed that the soil total nitrogen content was enhanced with increasing nitrogen application in the same soil depth, and yet it decreased with increasing of soil depth. It suggested that the effect of sand-covered on fertilizer conservation was obvious and the utilization of nitrogen fertilizer was improved. In soils at depth of 0-20 cm and >20-40 cm, the maximal activities of soil urease and phosphatase occurred under N2 treatment, while the maximal activity of invertase occurred under N3 treatment. The soil catalase activity was higher with increasing of nitrogen application in >40-60 cm soils. Compared with the control, the fruit horizontal diameter, soluble solid, titratable acidity, vitamin C, and total sugar content increased significantly when the nitrogen application rate was 330-495 kg/hm2(<0.05). With the increasing of nitrogen application, fruit yield decreased first and then increased. Excessive fertilization could significantly increase fruit yield (<0.05). The soil urease, invertase, and phosphatase activities, as well as most quality index of apple were suppressed when nitrogen fertilizer application exceeded 495 kg/hm2. Significant (<0.05) or remarkably significant (<0.01) correlation was found between activities of soil catalase (except > 20-40 cm soil depth) and invertase and contents of soluble solid, titratable acidity. It is noteworthy that three kinds of soil enzyme activies have a significant negative correlation with soluble solid (<0.05). Urease activity was significantly correlated with fruit yield (<0.05), but was no significantly correlated with invertase activity (>0.05). Therefore, invertase activity could be used as an indicator of soil fertility in sand-covered apple orchard. All of these results demonstrated that the optimal nitrogen fertilizer application could significantly (<0.05) enhance soil enzyme activities and nitrogen utilization efficiency, and then improved fruit quality and yield in sand-covered apple orchard. According to the relationship between soil enzyme activity and apple fruit quality, the optimal nitrogen fertilizer application should be 330-495 kg/hm2. It could create a good soil biochemical environment for stable and high yield of apple orchards, and could also further improve the health of agricultural ecosystem.

nitrogen; enzymes; correlation methods; sand-covered apple orchard; quality

2018-11-27

2019-03-11

国家自然科学基金（31560540），甘肃省水果产业技术体系和农业部西北地区果树科学观测实验站（S-10-18）资助。

任 静，助理研究员，博士，主要从事果树育种与生理生态研究。Email: mailrenjing@163.com

刘小勇，研究员，主要从事果树营养与生理生态研究。

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.024

S661.1

A

1002-6819(2019)-08-0206-08 Email: liuxy6607@163.com

任 静，刘小勇，韩富军，孔 芬，李建明，彭 海，李 强.施氮水平对旱塬覆沙苹果园土壤酶活性及果实品质的影响[J]. 农业工程学报，2019，35(8)：206－213. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.024 http://www.tcsae.org

Ren Jing, Liu Xiaoyong, Han Fujun, Kong Fen, Li Jianming, Peng Hai, Li Qiang. Effects of nitrogen fertilizer levels on soil enzyme activity and fruit quality of sand-covered apple orchard in Loess Plateau of Eastern Gansu[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(8): 206－213. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.024 http://www.tcsae.org