起垄覆膜方式对旱作马铃薯栽培土壤酶活性的影响

宋婷婷　刘斌　寇艳艳　秦舒浩

摘要：在大田条件下，以当地主栽马铃薯品种新大坪为试验材料，以平畦不覆膜为对照，研究了平畦覆膜、全膜双垄垄播、全膜双垄沟播、半膜沟垄垄播、半膜沟垄沟播等5种起垄覆膜方式对旱作马铃薯栽培土壤酶活性的影响。结果表明，覆膜处理土壤过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性随马铃薯的生长先降低后升高，而脲酶活性先升高后降低。不同覆膜栽培方式下，半膜沟垄沟播和半膜沟垄垄播土壤的碱性磷酸酶活性和过氧化氢活性均高于对照平畦不覆膜和其他处理，而全膜双垄沟播方式下土壤脲活性在播种期显著高于对照平畦不覆膜和其他处理，但随着马铃薯的生长，半膜沟垄沟播和半膜沟垄垄播的土壤脲酶活性高于对照平畦不覆膜和其他处理。表明不同沟垄覆膜栽培模式下，半膜沟垄沟播和半膜沟垄垄播栽培的土壤酶活性优于其他栽培方式。

关键词：起垄覆膜;马铃薯;土壤酶活性

中图分类号：S532      文献标志码：A      文章编号：1001-1463（2019）04-0052-05

Abstract：With the local cultivars Xindaping as the test material， harrow bedding without film mulch（CK） as the control， The effects of five kinds ridge-forming and film-covering modes on soil enzyme activity of potato were studied， which full plastic-film mulching on double ridges with ridges planting， full plastic-film mulching on double ridges with furrow planting， half plastic-film mulching on furrow and ridges with ridges planting， half plastic-film mulching on furrow and ridges with furrow planting. The results indicated that the activity of soil catalase and alkaline phosphatase decreased first and then increased and urease activity increased first and then decreased with the growth of potatoes after film mulch cropping patterns. Under different mulching culture methods， alkaline phosphatase activity and catalase activity of half plastic-film mulching on furrow and ridges with ridges planting mode ， half plastic-film mulching on furrow and ridges with furrow planting mode were higher than CK and other treatments， and soil urease activity of  full plastic-film mulching on double ridges with furrow planting mode was significantly higher than that in CK and other treatments， but as the potatoes grow， soil urease activity of half plastic-film mulching on furrow and ridges with ridges planting mode and half plastic-film mulching on furrow and ridges with furrow planting mode were higher than that of CK and other treatments. The test results showed that half plastic-film mulching on furrow and ridges with ridges planting mode and half plastic-film mulching on furrow and ridges with furrow planting mode were was better than that of other cultivation pattern under different ridge-forming and film-covering modes.

Key words：Ridge-forming and film-covering;Potato;Soil enzyme activity

馬铃薯是我国陇中半干旱区最具特色的经济作物。覆膜栽培作为一项有效增产技术被广泛应用在农业生产过程，尤其在我国北方地区得到广泛推广和应用。覆膜栽培影响土壤温度、湿度、光照等环境因素，从而导致土壤理化性质及土壤酶活性等性状发生变化[1 ]。土壤酶是存在于土壤中具有高度催化作用的生物催化剂，作为土壤的组成部分，一般以复合体、土壤溶液或吸附于土壤胶体表面的形式存在[2 ]。土壤酶活性是土壤中的各种生物化学过程的动力，是维持土壤肥力的一个潜在指标，它的高低反映了土壤养分转化的强弱[3 ]，可以反映土壤的表观肥力。研究发现，影响土壤微环境及作物生长的土壤酶主要包括过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶三种[4 ]。张娟等[5 ]研究表明，覆膜栽培有利于提高新压砂瓜田土壤养分和土壤酶活性。时向东等[6 ]研究表明，地膜覆盖可提高烟草根区土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性。覆膜有利于提高土壤微生物数量、土壤酶活性以及马铃薯产量，土壤酶活性表现为尿酶> 蔗糖酶 > 过氧化氢酶[1 ]，免耕地膜覆盖可明显增加表层土壤酶活性[7 ]。

近年来，众多研究围绕不同土地利用模式和土壤酶活性及其相关性分析，对不同垄沟覆膜栽培方式下马铃薯栽培土壤酶活性的研究较少。我们通过研究不同沟垄覆膜栽培方式对马铃薯栽培土壤酶活性的影响，探究不同种植模式下栽培土壤酶活性差异和当地适宜的覆膜方式， 以期为陇中半干旱区马铃薯可持续生产提供支持。

1   材料与方法

1.1   试验区概况

试验在甘肃省定西市农业科学研究院进行。试验区属于中温带偏旱区，平均海拔   2 000 m，年均太陽辐射591.9 kJ/cm2，日照时数2 476.6 h，无霜期140 d。多年平均降水量390.9 mm，年蒸发量1 531 mm，为典型的雨养农业区。土壤为典型的黄绵土，贮水性能良好，质地均匀，土层深厚，土质绵软。

1.2   试验材料

指示马铃薯品种为新大坪，当地普遍种植，有丰产性好、品质较优、抗病能力强等优点，由甘肃省定西市旱作农业研究院提供。

1.3   试验方法

试验采用随机区组设计，共设6个处理（见表1），3次重复，共18个小区，小区面积为66.0 m2（10.0 m×6.6 m），区组间距200 cm，小区间距150 cm，周边留有150 cm的保护区。马铃薯种植株距35 cm。播种前整地、施基肥以当地的标准进行，播种后田间管理与当地大田相同。

1.4   测定指标

采取根区土壤，深度为 0～20 cm。每小区以S型选取7～8个样点，用取土刀刮去地表杂物，再用土钻钻取根区0～20 cm的土样。各点的土样充分混合均匀，拣出其中的残膜及植物残体，用四分法分样，放在准备好的自封袋里。注意自封袋要保持洁净，禁止向袋内吹气等。装袋后标记将自封袋放入装有冰袋的冰盒中，每个样品1 kg左右，带回实验室风干并用木棒碾磨细，过1 mm筛待测。土壤酶活性分别于 5 月（播种期）、7 月（块茎形成初期）、9 月（成熟期）测定，共测定3次。

土壤脲酶活性的测定采用苯酚钠-次氯酸钠比色法[8 ]，土壤碱性磷酸酶活性的测定采用磷酸苯二钠比色法[9 ]，过氧化氢酶活性的测定采用高锰酸钾滴定法[10 ]。

1.5   数据处理

采用SPSS 19.0软件进行数据统计分析，  用新复极差法（Duncan）比较不同处理间的差异显著性， 用Microsoft Excel 2007软件制图。

2   结果与分析

2.1    土壤脲酶活性

随着马铃薯的生长，其根区土壤脲酶活性均呈先上升后降低的趋势（表2）。播种期测定，全膜双垄沟播的土壤脲酶活性显著高于其他处理，表现为全膜双垄沟播 > CK > 全膜双垄垄播 > 半膜双垄沟播 > 半膜双垄垄播 > 平畦覆膜，全膜双垄沟播比CK增加 18.9%，而其他处理酶活性比 CK 分别降低 5.6%、12.9%、71.5%、77.0%。薯块形成初期，半膜双垄垄播的土壤脲酶活性显著高于其他处理，表现为半膜双垄垄播 > 半膜双垄沟播 > 平畦覆膜 > CK > 全膜双垄垄播 > 全膜双垄沟播。半膜双垄沟播显著高于平畦覆膜和CK，平畦覆膜和CK差异不显著，但显著高于全膜双垄垄播和全膜双垄沟播。半膜双垄垄播和半膜双垄沟播的脲酶活性较对照较CK分别高14.3%和5.1%。成熟期， 半膜双垄沟播土壤脲酶活性均显著高于其他处理，表现为半膜双垄沟播 > 半膜双垄垄播 > CK > 平畦覆膜 > 全膜双垄沟播 > 全膜双垄垄播，半膜双垄垄播与CK差异不显著。半膜双垄沟播的脲酶活性比CK高20.3%。

2.2   土壤碱性磷酸酶活性

随着马铃薯的生长，其根区土壤碱性磷酸酶活性除全膜双垄垄播处理外均呈先下降后升高的趋势（表3）。播种期测定，半膜双垄沟播、半膜双垄垄播和全膜双垄沟播的土壤碱性磷酸酶活性均显著高于CK，差异显著，较CK分别增加21.8%、21.0%、9.7%，半膜双垄沟播与半膜双垄垄播之间差异不显著。平畦覆膜和全膜双垄垄播显著低于CK，较CK降低5.1%、7.1%，处理间差异不显著。薯块形成初期全膜双垄沟播显著低于其他处理，其他处理之间无显著差异，半膜双垄垄播的土壤碱性磷酸酶活性最高，为21.51 mg/g。成熟期半膜双垄垄播和CK显著高于其他处理，半膜双垄垄播最高，为28.86 mg/g，比对照高出9.6%，差异不显著。

2.3   土壤过氧化氢酶活性

随着马铃薯的生长，其根区土壤过氧化氢活性呈先下降后升高的趋势（表4）。播种期测定，半膜双垄沟播和半膜双垄垄播的土壤过氧化氢活性均高于CK，但差异不显著。CK和平畦覆膜显著高于全膜双垄沟播和全膜双垄垄播，CK和平畦覆膜之间差异不显著。薯块形成初期半膜双垄沟播的土壤过氧化氢活性最高，为10.48 mL/g，各处理间的土壤过氧化氢活性差异不显著。成熟期过氧化氢酶活性为平畦覆膜 CK > 半膜双垄沟播 > 半膜双垄垄播 > 全膜双垄垄播 > 全膜双垄沟播，平畦覆膜与CK、半膜双垄沟播之间差异不显著，但与其他处理之间差异显著。

3   小结与讨论

土壤酶作为土壤生态系统物质循环和能量转化的参与者，是土壤生物化学特征的重要组成部分，反应了土壤中养分的转化能力以及土壤的生物活性的大小[11 - 12 ]，其活性反映土壤中多种生物化学过程的强度，是评价土壤肥力的一项重要指标。

对5种不同覆膜栽培方式下旱作马铃薯栽培土壤酶活性的研究表明，覆膜处理的土壤过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性均呈先降低后升高趋势，而脲酶活性呈先升高后降低趋势。这与汪景宽等[4 ]的结果一致，覆膜后土壤中脲酶活性显著降低，而酸性磷酸酶活性升高。王静等[13 ]发现全膜覆盖种植模式可明显增加碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性。土壤脲酶活性先升高后降低，根区脲酶活性降低幅度大，这可能是由于马铃薯能够不断自我改善根区的营养状况。土壤碱性磷酸酶活性和过氧化氢酶先降低再升高，可能是由于随着根系生长，根系不断分泌的有机物对碱性磷酸酶活性有促进作用，从而提高了碱性磷酸酶活性和过氧化氢酶的活性。

不同起垄覆膜栽培方式下，半膜双垄沟播处理和半膜双垄垄播处理的土壤的碱性磷酸酶活性和过氧化氢活性均高于对照平畦不覆膜和其他处理，而全膜双垄沟播方式下土壤脲活性在播种期显著高于对照平畦不覆膜和其他处理，但随着马铃薯的生长，半膜双垄沟播处理和半膜双垄垄播处理的土壤脲活性高于对照平畦不覆膜和其他处理。表明半膜双垄沟播栽培方式和半膜双垄垄播栽培方式的栽培土壤的酶活性优于其他栽培方式。

参考文献：

[1] 李旺霞，陈彦云，陈科元，等.  不同覆膜栽培对马铃薯土壤酶活性和土壤微生物的影响[J].  西南农业学报，2015，28（5）：2154-2157.

[2] AON M A，COLANERI A C.  11 Ten poral and spatial evolution of enzymatic activities  and physico-chemical properties in an agricultural soil[J].  Applied Soil Ecology，2001：18（3）：255-270.

[3] 刘善江，夏   雪，陈桂梅.  土壤酶的研究进展[J].  中国农业学报，2011，27（21）：1-7.

[4] 汪景宽.  地膜覆盖对土壤主要酶活性的影响[J].  沈阳农业大学学报，1997，28（3）：210-213.

[5] 张   娟，吴宏亮，康建宏，等.  不同种植模式对新压砂瓜田土壤养分和土壤酶活性的影响[J].  干旱地区农业研究，2014，32（2）：107-113.

[6] 时向东，耿   伟，李钠钾，等.  不同覆盖方式下烤烟根际土壤养分含量与酶活性的动态变化[J].  中国烟草学报，2010，16（5）：50-54.

[7] 苗   琳，王   立，黄高宝.  保护性耕作对旱地麦田土壤酶活性的影响[J].  干旱地区农业研究，2007，25（2）：5-11.

[8] 丰   骁，段建平，蒲小鹏，等.  土壤脲酶活性两种测定方法的比较[J].  草原与草坪，2008，127（2）：70-73.

[9] 郝玉兰，张   荣，孙小凤.  自然土壤中碱性磷酸酶活性状况研究[J].  青海农林科技，2003（2）：13-15.

[10] 郭明英，朝克图，尤金成，等.  不同利用方式下草地土壤微生物及土壤呼吸特性[J].  草地学报，2012，20（1）：42-49.

[11] 武春燕.  内蒙古典型草原不同放牧强度下土壤微生物与土壤肥力关系的研究进展[D].  呼和浩特：内蒙古师范大学，2008：2-37.

[12] 孙文泰，马   明，刘兴禄，等.  地表覆盖方式对陇东旱塬苹果园根际土壤微生物与酶活性的影响[J].  甘肃农业科技，2017（12）：64-68.

[13] 王   靜，张天佑.  旱地全膜覆盖种植模式对土壤酶活性的影响[J].  生态与农村环境学报，2012，28（6）：738-741.

（本文责编：陈    珩）