南疆棉田配施液体肥料对土壤酶活性养分的影响

李振华 郑剑波 张有亮 杨悦 罗新宁

(塔里木大学农学院，新疆 阿拉尔 843300)

引言

新疆南部地区具备着得天独厚的自然气候和土地资源优势，不仅有丰富的光、热等资源，而且是国内棉花的主要产区。棉花各个生育期对养分的需求都较高，棉户为了获得更多的经济效益，通常会不合理、不科学地施入过量化肥，这样长年单施一种肥料或者过量施用化学类肥料，最终导致土壤内的养分失衡，作物也很难得到更多的营养，也加剧对环境污染带来严重的问题，导致土壤中养分出现失调、更进一步恶化土壤的理化性状，进而对农业可持续发展带来难以快速根除的严重问题，遏制了生态农业的建设[1]。棉花是我国重要的战略物资，棉花产量的高低不仅关系着军工业、纺织业、医药等行业的发展，而且也与农户的经济收入密切相关[2]。

桑文等[1,2]研究表明，滴施液体肥可以达到化肥减量、棉花增产的效果。许多研究表明，施用液体肥代替部分化肥可以解决其不利影响[3]。液体肥作为一种新型水溶性肥料，所含养分全面。不仅含有大量元素，还含有中、微量元素，对于作物营养具有积极的影响；而且在与化肥配施下，能够使土壤中的养分得到很好的活化，同时液体肥料在随水施用的状态下，大田作物能够快速吸收并利用氮磷钾等营养元素；对南疆棉花种植营造良好的外部环境具有重要意义[2,3]。

前人的研究工作对于新疆地区的滴灌棉花产量、各个生育时期肥料利用率的特征关注比较少，研究还不够充分[4]。目前，新疆棉户为了利益最大化，盲目投施化学肥料，造成土壤板结，土壤污染面源增大，很大程度地制约着棉花生产，成为影响棉花产量的主要因素之一[5]。本研究以高低产田为对照，配施液体肥料，为了能够可以长期持续的增加土壤肥力，改善土壤结构,从根本上为作物高产创造了基质;为新疆棉花产业可持续发展，推选出最优的肥料利用效率增产技术。

为了缓解和改善生态环境，提高作物的水肥利用效率，实现肥效最大及增产的效能;为南疆棉花种植营造良好的外部环境。本试验通过液体肥配施在棉花的不同棉田处理下，探寻最适宜高产的施肥技术；同时促使棉花增产，保证新疆棉花产业的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验进行在阿克苏市托普鲁克乡，此地属温暖带大陆性干旱气候，位于塔克拉玛干大沙漠附近，具备丰富的光、热资源，且降雨量常年稀少，年均降雨量45.8mm；土壤类型为灌淤土，试验供试棉花品种为“新陆中73”；采用1膜2管4行(66+10+66+10)cm的机采棉种植模式，种植株距为10cm；

当地土壤所含养分值见表1。

表1 土壤养分背景值

1.2 试验设计

试验选择高产(产量高于6000kg·hm-2)和低产(产量低于于4500kg·hm-2)棉田，各设3个处理，分别为高产田(HQ)、低产田(LQ)和休闲田(CK)，液体肥料配施前后都要对土壤的酶活性、养分等进行测量，田间管理与施肥量按照当地高产措施进行。

1.3 监测指标

每年棉花收获后用土钻采样，采集土层深度为0～20cm[9]。各试验小区随机取5个样点，同层混合，作为1次重复，每个处理取3次重复，样品经剔除石块和动植物残体等杂质后，一部分风干、磨细，过1mm和0.25mm筛用于养分的测定，另一部分鲜样冷藏，用于各种酶活性的测定[9,11]。土壤脉酶采用比色法，碱性磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法，过氧化氢酶采用KMnO4滴定法，蔗糖酶采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定；土壤有机质测定采用重铬酸钾容量法，土壤全氮采用半微量凯氏定氮法，土壤碱解氮采用碱解扩散法，土壤有效磷采用碳酸氢钠浸提一钼锑抗显色分光光度法，土壤速效钾采用醋酸钠提取火焰光度法测定法;土壤pH采用电位法[6]。

1.4 数据处理

用Microsoft Excel 2016软件对数据进行整理，采用SPSS 20.0(SPSSInc.USA)软件进行因素分析。

2 结果分析

2.1 液体肥对土壤酶活性的影响

脲酶能够反应土壤氮素的供应程度，其活性与土壤中稳定性较高的有机氮向有效氮的转化有密切关系，从而对土壤氮素的供应状况产生影响[6,7]

从表2可知，高产条件下的脲酶活性显著高于对照和低产田；处理之间差异不显著，表明液体肥配施能够增加土壤脲酶活性，而CK与HQ、LQ之间差异显著，表明为土壤提供了一定数量的有机质，从而促进了脲酶的活化。

表2 液体肥对土壤酶活性的影响

对于有机磷的活化和固定，土壤中的磷酸酶充当着重要作用，在土壤中直接参与有机磷的分解和转化；磷酸酶不仅可以矿化有机磷，而且还能够很好地促进作物吸收无机磷，有利于调节土壤中的磷素供应[8]。低产棉田后效果最佳，CK处理的效果反而会降低，表现出抑制作用。对磷酸酶来说，液体肥配施都能够显著增加磷酸酶的活性；且磷酸酶的活性差异显著。

蔗糖酶被作为评价土壤熟化程度和土壤肥力水平的指标，主要是表征土壤碳素循环和土壤生物化学活性的重要酶类。土壤中的蔗糖酶可以通过催化作用促使进入泥土土质中的各种蔗糖被快速水解并转化而成为各种葡萄糖和其他果糖[9]。对于促进泥土中其他各种营养化学元素的水解转化也同样具有重要促进意义，对于不断进入土壤土质中的各种易溶性其他营养元素物质也是同样起着重要的促进作用。

过氧化氢酶广泛地存在于泥土、水等微生物中、土壤中的过氧化氢酶可以有效地促进氧化氢的产生和分解,防止它们对微生物造成危害[10]。过氧化氢酶活性与土壤微生物有密切关联，与土壤有机质含量也有关联。高、低产棉田对照常规，高产棉田过氧化氢酶活性比较显著，低产田未达到理想效果[11]。说明高产棉田中液体肥配施效果最佳。结果表明液体肥可以提高过氧化氢酶，对于土壤微生物活动和土壤养分循环都有很大的促进效果。

相比较而言，低产田经液体肥处理土壤酶活性有较大提高。无论高产田还是低产麦田，经液体肥处理的脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性显著高于休闲田，既能够迅速改善棉田土壤微生物的生活环境，又能够增强土壤酶活性，为棉田改良土壤结构、培肥地力奠定良好的基础[12]。

2.2 液体肥对土壤养分含量的影响

由表3可知，棉田配施液体肥对有机质的增加作用明显。高产棉田条件下有机质含量显著提高，处理的平均值比低产田、休闲田处理有机质含量分别高3.2%和9.9%，而处理之间差异不显著；全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量显著高于CK、LQ；土壤全氮和速效磷差异不显著，而碱解氮和速效钾差异显著[11，12]。

表3 液体肥对土壤养分含量的影响

低产田条件下，配施液体肥后有机质含量显著高于CK、HQ处理；各处理全氮含量差异不显著[13]；碱解氮、速效磷、速效钾含量显著高于CK、HQ处理，表明土壤全氮的增长比较缓慢，处理能够较快增加速效氮磷钾元素供应。

3 讨论与结论

合理调控水肥用量是棉花产量构成要素和水分利用效率最大化的关键。前人研究发现，施用液体肥可以长期持续的增加土壤肥力，提高土壤生物活性，在调控土壤微生态和降低农作物病害方面有突出作用；尤其是能够显著地提高土壤有机碳含量和质量,改善土壤结构,从根本上为作物高产创造了基质[14]。也有学者研究发现，液体肥作为一种重要的肥料，具有提高土壤有机质含量、培肥地力的作用；是传统农业与现代农业的有机结合体，是农业生产和环境保护的纽带，对提高作物的产量和品质效果明显，是一种优质、环保、经济型肥料[15]。本研究也得到相同的结论，棉田配施液体肥后，土壤中的脲酶和蔗糖酶显著升高，且有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾增加明显。全氮是影响过氧化氢酶、碱性磷酸酶的最主要因子；有机质是影响酸性转化酶、脲酶的主要因子[16]。减轻土壤中有害物质的积累，能够培肥地力，对中低产田平衡土壤养分、提高土壤肥力具有长远意义。土壤中酶活性越高，土壤中的养分含量也会越高；液体肥施用更适合当下农业生产[17]。

经试验得知，南疆棉花种植配施液体肥料，不仅保证了高产田的棉花产量的稳定，而且在低产田棉花增产效能上表现更突出。液体肥料保证了南疆棉花可持续发展，提高土壤养分的利用效率和产量。