不同复合肥施用量对大豆生长及土壤酶活性的影响

刘建萍 龙莹 李晓红

摘 要：为探究施用复合肥对大豆生长和土壤酶活性的影响，选用大豆品种徐豆18为研究对象，以空白处理为对照，设置1、1.5、2和3g·kg-1（复合肥·土壤-1）4个浓度的浇淋复合肥处理，观察盆栽大豆的生长发育情况，测定土壤酶活性。结果表明，不同复合肥施用量对大豆生长及土壤酶活性具有显著影响。施用复合肥有利于提高大豆株质量、根冠比和土壤酶活性，其中复合肥施用量为3g·kg-1时，大豆的株质量、根冠比最高，土壤脲酶活性显著提高了62.1%;复合肥施用量为2g·kg-1时，土壤磷酸酶活性显著提高了42.3%。由此可见，种植大豆过程中施用复合肥可提高土壤肥力和土壤酶活性，改善土壤环境，从而促进大豆植株生长。

关键词：大豆种植;复合肥;土壤酶;根冠比

中图分类号 S513 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）01-0095-04

Effects of Compound Fertilizer Application on Soybean Growth and Soil Enzyme Activities

LIU Jianping  LONG Ying  LI Xiaohong

（School of Food and Chemical Engineering， Shaoyang University， Shaoyang 422000， China）.

Abstract： To explore effects of compound fertilizer amendment to soybean growth and soil enzyme activities， Xudou 18 was selected as the research object， with blank treatment was used as the control， and compound fertilizer was added at levels of 0， 1， 1.5， 2 and 3g·kg-1 （compound fertilizer·soil-1）. We observed the soil enzyme activities. Our study indicated that different application rates of compound fertilizer had significant effects on soybean growth and soil enzyme activities. Application of compound fertilizer was beneficial to plant quality and root shoot ratio of soybean ，and improving soil enzyme activities of soybean. When the compound fertilizer application rate was 3g·kg-1， the plant quality and root shoot ratio of soybean was the highest， and the soil urease activity was significantly increased by 62.1%. When the application rate of compound fertilizer was 2g·kg-1， the soil phosphatase activity were the highest， increased was 42.3%. In conclusion， the application of compound fertilizer in the process of planting soybean can improve soil enzyme activities and soil environment，and promote the growth of soybean plants.

Key words： Soybean yield; Compound fertilizer; Soil enzyme; Root shoot ratio

肥料對农业生产的重要性不言而喻，是影响农业可持续发展的重要因素之一。科学施肥是提高利用率、改善土壤理化性质和提高农作物产量的关键技术。研究表明，施用复合肥能有效降低土壤中氮磷元素流失风险，长期施肥还能有效改善土壤的酸性环境，提高养分利用率，提升土壤肥力[1-2]。施肥影响NH4+、NO3–含量及土壤理化性质的变化，是改变土壤微生物群落结构的决定因素[3]。而土壤中微生物代谢分泌的土壤酶，是土壤物质和能量代谢旺盛程度的重要体现，土壤酶与土壤微生物间保持着紧密联系，其活性变化是反映土壤生物学特征与肥力特性的重要指标[4]，其中脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶的总体活性对于评价土壤肥力水平具有重要意义。

施用复合肥的目的是提高农作物的产量，但过度施肥则会导致土壤酸化板结、次生盐碱化和营养元素流失等问题，影响土壤的理化性质和农作物代谢，抑制农作物生长，亦会影响土壤酶活性[5]。祝海燕[6]调查发现，蔬菜种植过程中过度施肥会导致土壤及植株根际环境变差，植株死棵、盐分积聚及各种生理性病害频发。除此之外，还会导致植株营养过剩、大豆疯长，荚果数不足而降低大豆产量。姜晶晶[7]研究发现，过度施肥会直接影响土壤中细菌、真菌和放线菌的数量，改变土壤微生物群落结构。土壤微生物群落结构的变化会影响土壤酶活性，土壤酶活性降低则会降低分解污染物的速率，污染物残留在农作物体内及其可食部位，间接危害人体健康。

大豆是我国农业发展中重要的组成部分，除了满足人们的日常需求，还是畜牧业和养殖业最重要的蛋白来源之一。近年来，由于转基因大豆的兴起，我国大豆产业面临严峻的挑战。为了提升我国大豆产业的发展能级，2019年农业农村部决定实施大豆振兴计划，以优化大豆产业结构[8]。科学施肥是提高大豆产量较有效的措施，大豆的肥力特性、肥料需求和施肥技术都是影响大豆高产的重要因素，氮、磷、钾肥在我国夏大豆实现高产的发展中起重要作用。此外，合理施肥还能有效改善土壤理化性质，土壤肥力的改变与土壤酶活性的变化密切相关，施肥会间接影响到土壤酶活性[9]。

本研究在室外开展盆栽试验，对徐豆18施用不同量的复合肥，测定大豆的株质量和土壤酶活性，探究复合肥在大豆种植中的科学施用量，为缓解土壤质量退化和大豆科学施肥提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 供试大豆品种为徐豆18，是夏播大豆品种，由徐豆9号/泗豆288选育而成，审定编号为国审2011009。试验用土壤为红壤土，pH6.13，有机质20.23mg·kg-1，全氮1.25g·kg-1，全磷0.52g·kg-1，全钾21.08g·kg-1，碱解氮113.81mg·kg-1，速效磷6.05mg·kg-1，速效钾155.28mg·kg-1，肥力中等。复合肥的氮磷钾养分含量为45%，N∶P2O5∶K2O=1∶1∶1。

1.2 试验方法 将土壤装入直径45cm、高38cm的大盆中，每盆5kg。盆中播种徐豆18种子，每盆1粒，大豆分枝前和开花前，分别进行1次施肥处理。试验设置了5个处理，每kg土壤分别施加复合肥0（对照）、1、1.5、2和3g。将复合肥溶解到100mL水中，均匀淋浇到大盆中。每个处理的大豆到成熟后，需要成活30株，即重复30次。盆栽大豆统一放在带有透明顶棚的通风架子下面进行培育，常规管理，生育期内，每盆大豆的浇水量相同。大豆成熟后，从大豆的子叶节处，将大豆地上部分剪下，将大豆的根系清洗干净后，在恒温烘干箱中105℃杀青20min后，转为80℃烘干至恒重，分别称量大豆地上部干物质的重量和根干质量。记录每株大豆的株质量（地上部分干质量+根干质量）和根冠比（根干质量/地上部分干质量）。采集大豆根际土壤样品，自然风干后测定土壤pH值（电位法）、脲酶（苯酚钠-次氯酸钠比色法）、磷酸酶（磷酸苯二钠比色法）、过氧化氢酶（高锰酸钾滴定法）、蔗糖酶（3，5-二硝基水杨酸比色法）的活性。土壤pH值重复测定10次，每种酶活性重复测定10次。

1.3 数据分析 用单因子方差分析（One-way ANOVA）检验复合肥施用量不同对大豆和土壤酶活性的影响。多重比较使用Tukey HSD测验的方法。数据分析使用R语言。

2 结果与分析

2.1 不同复合肥施用量对大豆株质量的影响 由图1可知，不同复合肥施用量对大豆的株质量有着显著影响（F4，145=638.93，P<0.05）。复合肥施用量为3g·kg-1时，大豆的株质量最高，为（96.59±3.27）g，与之相比，对照组的大豆株质量最低，为（73.01±2.75g），株质量降低23.58g，且彼此间差异显著（P<0.05）。复合肥施用量为1.5g·kg-1和2g·kg-1时，大豆的株质量差异不显著（P>0.5）。

2.2 不同复合肥施用量对大豆根冠比的影响 由图2可知，不同复合肥施用量对大豆的根冠比有着显著影响（F4，145=6.05，P<0.05）。复合肥施用量为3g·kg-1时，大豆的根冠比最高，为0.19±0.0059，与之相比，对照组的大豆根冠比最低，为0.11±0.0023，大豆的根冠比降低0.08，且彼此间差异显著（P<0.05）。复合肥施用量为1.5g·kg-1和2g·kg-1时，大豆的根冠比差异不显著（P>0.5），施用量为0g·kg-1和1g·kg-1时，大豆的根冠比差异也不显著（P>0.5）。

2.3 不同复合肥施用量对土壤pH的影响 由图3可知，不同复合肥施用量对土壤pH无显著影响（F4，45=4.17，P>0.05），但随着施肥量的增加，pH呈下降的趋势。复合肥施用量为3g·kg-1时，土壤的pH最低，为6.07±0.19，与之相比，对照组的土壤pH最高，为6.13±0.14，pH降低0.06。施用不同量的复合肥后，土壤的pH差异不显著（P>0.05）。

2.4 不同复合肥施用量对土壤脲酶活性的影响 由图4可知，不同复合肥施用量对土壤脲酶的活性有着显著影响（F4，45=5.62，P<0.05）。复合肥施用量为3g·kg-1时，土壤脲酶活性最高，为（0.154±0.0051）mg·g-1·d-1，与之相比，对照组的土壤脲酶活性最低，为0.095±0.0042mg·g-1·d-1，土壤脲酶活性降低0.059mg·g-1·d-1，且彼此間差异显著（P<0.05）。复合肥施用量为2g·kg-1和3g·kg-1时，土壤脲酶活性差异不显著（P>0.5），施用量为1g·kg-1和1.5g·kg-1时，土壤脲酶活性差异也不显著（P>0.5）。

2.5 不同复合肥施用量对土壤磷酸酶活性的影响 由图5可知，不同复合肥施用量对土壤磷酸酶的活性有着显著影响（F4，45=35.38，P<0.05）。复合肥施用量为2g·kg-1时，土壤磷酸酶活性最高，为（3.43±0.18）mg·g-1·d-1，与之相比，对照组的土壤磷酸酶活性最低，为（2.41±0.14）mg·g-1·d-1，土壤磷酸酶活性降低1.02mg·g-1·d-1，且彼此间差异显著（P<0.05）。复合肥施用量为2g·kg-1和3g·kg-1时，土壤磷酸酶活性差异不显著（P>0.5），施用量为1g·kg-1和1.5g·kg-1时，土壤磷酸酶活性差异也不显著（P>0.5）。

2.6 不同复合肥施用量对土壤过氧化氢酶活性的影响 由图6可知，不同复合肥施用量对土壤过氧化氢酶的活性影响不显著（F4，45=2.05，P>0.05）。复合肥施用量为2g·kg-1时，土壤过氧化氢酶活性最高，为（0.93±0.05）mg·g-1·20min-1，与之相比，对照组的土壤过氧化氢酶活性最低，为（0.77±0.06）mg·g-1·20min-1，过氧化氢酶活性降低0.16mg·g-1·20min-1，且彼此间差异显著（P<0.05）。复合肥施用量为1g·kg-1、、1.5g·kg-1、2g·kg-1和3g·kg-1时，过氧化氢酶活性差异不显著（P>0.5）。

2.7 不同复合肥施用量对土壤蔗糖酶活性的影响 由图7可知，不同复合肥施用量对土壤蔗糖酶的活性影响不显著（F4，45=13.71，P>0.05）。复合肥施用量为2g·kg-1时，土壤蔗糖酶活性最高，为（15.31±0.49）mg·g-1·d-1，与之相比，对照组的土壤蔗糖酶活性最低，为（13.76±0.44）mg·g-1·d-1，蔗糖酶活性降低1.55mg·g-1·d-1，且彼此间差异显著（P<0.05）。复合肥施用量为1g·kg-1、1.5g·kg-1、2g·kg-1和3g·kg-1时，蔗糖酶活性差異不显著（P>0.5）。

3 讨论

由本试验可知，不同复合肥施用量对大豆植株质量及根冠比、土壤中土壤脲酶、土壤磷酸酶活性均有显著的影响。大豆植株的质量和根冠比随着复合肥施用量的增加而增加，复合肥中营养元素既可以提高土壤肥力，又能有效促进植株本身营养物质的吸收，促进植株地上部分的生长发育，从而提高植株质量[10]。大豆的品种决定其根部生长情况，生长环境也会影响大豆根部的生长程度，随着复合肥施用量的增加，土壤中营养物质含量大大提高，良好的土壤环境及营养物质含量能够有效地调整大豆的根部生长。较大的根在作物吸收水分时起到一定作用，有效促进大豆植株生长发育，提高植株本身的抗旱功能[11]。

复合肥施用量为2g·kg-1时，显著提高了土壤过氧化氢酶、土壤蔗糖酶、土壤磷酸酶的活性。Vanek等[12]研究表明施入土壤中的磷难以被植物吸收利用，土壤磷酸酶是催化土壤中磷酸单脂和磷酸二酯的水解酶，能将土壤中的有机磷转化为植物容易吸收的无机磷。可见，土壤磷酸酶与复合肥中的磷元素利用率密切相关。不同复合肥施用量对土壤磷酸酶活性的影响显著，其原因可能是供试土壤中全磷含量仅为0.52g·kg-1，低浓度的无机磷可刺激土壤中的微生物活动及植物根系分泌磷酸酶，从而提高土壤磷酸酶活性，土壤其他营养物质含量的增加也能间接地增加了微生物对土壤酶的刺激。

土壤酶活性可直接反映出土壤微生物的活性，其与土壤肥力状况和土壤环境有着显著的相关性，土壤酶活性高低客观地反映出土壤肥力情况[13]。脲酶是一种含镍的寡聚酶，在参与土壤碳氮元素的循环转化过程中，特异性地催化尿素水解释放出氨和二氧化碳，提高氮肥利用率，不同形态氮肥的添加对脲酶的活性产生了不同影响[14]。本研究表明，土壤脲酶活性随着施肥量的增加不断升高，并且各处理间具有显著差异，其原因可能是施加复合肥中的氮元素显著提高了土壤中微生物含量，从而提高了土壤脲酶活性。不同施肥量对土壤蔗糖酶活性和土壤过氧化氢酶活性无显著影响，且过氧化氢酶活性与施肥量无明显的相关性，这与周东兴等[15]的研究结果不一致，原因可能是种植方式和肥料配施比例不同。综上所述，根据大豆的肥力特性合理施肥，创造良好的土壤水肥条件，是实现大豆高产的技术关键。

4 结论

本研究结果表明，施用复合肥对大豆和土壤酶活性均有显著的影响。随着复合肥施用量的增加，大豆的植株质量和根冠比显著增加，土壤酶活性呈现先上升后下降的趋势，相对而言，复合肥施用量为2g·kg-1时，土壤磷酸酶活性最高;而复合肥施用量为3g·kg-1时，大豆的植株质量、根冠比和土壤脲酶活性最高。复合肥施用量为2g·kg-1和3g·kg-1时都能提高土壤酶活性，土壤酶活性差异不显著。

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（责编：张宏民）