长期定位施肥对黄绵土酶活性及土壤养分状况的影响

收稿日期：2011-01-28；修订日期：

2011-03-25基金项目：

国家重点基础研究发展计划（2009CB118604）、国家科技支撑计划重大项目（2011BAD31B01）、中国科学院知识创新工程重大项目(KSCX-YW-09-07)和国家自然科学基金（30960070）

作者简介：

柳燕兰(1982-)，女，甘肃民勤人，硕士，研实员，从事植物营养生理生态研究。E-mail:521liuyanlan@ *

通讯作者

长期定位施肥对黄绵土酶活性及

土壤养分状况的影响

柳燕兰1,2，宋尚有1，郝明德2*

（1.甘肃省农业科学院，甘肃兰州730070；2.中国科学院水利部水土保持研究所，陕西杨凌712100）

摘要：

本研究以25年的肥料长期定位试验为平台，探讨了长期不同施肥处理对土壤活性有机质、氮磷养分及土壤酶活性的影响。结果表明：长期施肥土壤活性有机质、全氮、碱解氮及速效磷含量显著提高，土壤转化酶和碱性磷酸酶活性增强，其中有机肥化肥配施(NPM )的作用明显大于施用化肥(N 、NP)；长期施肥不能增强土壤过氧化氢酶活性。相关分析表明，土壤脲酶、转化酶及碱性磷酸酶活性与土壤活性有机质、氮磷养分含量呈显著正相关，且三种酶活性间呈极显著正相关关系。综合土壤养分与土壤主要酶活性的密切关系，认为将土壤酶与土壤养分相结合进行土壤肥力研究，对该区培肥土壤具有重要的指导意义。关键词：定位施肥；黄绵土；活性有机质；氮磷养分；土壤酶活性中图分类号：

S154.2文献标识码：A

文章编号：

0564-3945（2012）04-0798-06Vol.43,No.4Aug.,2012

土壤通报

Chinese Journal of Soil Science

第43卷第4期2012年8月

土壤质量不仅取决于土壤的理化性质，而且与土壤的生物学性质密切相关[1]。土壤有机质是土壤肥力

的重要指标之一，它影响土壤的物理、化学及生物学性质，在培肥地力方面起着关键性的作用[2]。在对土壤有机质的研究中，Lefroy 等研究发现在土壤有机质的4个级别中，能被333mmol L -1KM nO 4氧化的有机质在种植作物时其含量变化最大，因此将能够被333mmol L -1KM nO 4氧化的有机质称为活性有机质，不能被氧化的称为非活性有机质[3]。由于活性有机质与土壤养分、耕作措施及作物生长等关系密切，近年来受到土壤肥料研究领域的重视，并成为土壤质量及土壤管理的评价指标之一[4]。

土壤酶是土壤的一个重要组成部分，主要来自于土壤微生物、植物和动物的活体或残体，参与了土壤环境中的一切生物化学过程，与有机物质分解、营养物质循环、能量转移、环境质量等密切相关[5~7]。Monreal 认为，用包含几个酶活性的生物因子可以表征土地利用对土壤有机质的氧化及C 、N 养分的矿化的程度，并将酶活性分成7级来评判农业土壤生产力水平高低[8]；Bergstrom 等认为，脲酶与脱氢酶活性可以作为土壤生化性质的评价指标[9]。一些国内学者也认为土壤酶活性可以表征土壤生物活性的高低，用它作为土壤质量改变的早期预测指标是可行的[10~15]，这些结果表明酶活性能准确地反映土壤肥力水平。

土壤养分提供植物生长所必需的矿质元素，同时也是评价土壤自然肥力的重要指标，其变化反映着土

壤管理措施的变化，而土壤酶活性由于其特有的敏感

性，更能够反映土壤肥力的变化[16]。本试验研究了长期定位施肥对土壤酶活性及其相关因素的影响，皆在探讨适宜该区合理的施肥制度，为提高土壤质量，促进土壤良性循环提供科学依据。

1

材料与方法

1.1

试验区概况

本研究在甘肃中部的天水市中梁试验站进行，该区域属典型的干旱雨养农业区，海拔1650m ，年均气温9.6℃左右，年均降雨量533mm ，无霜期165天。试验始于1982年，土壤母质是黄土性物质，属黄绵土。1.2

试验设计

本研究选择了长期肥料试验的4个处理：1)不施肥（CK ）；2)单施氮肥（N ）；3)氮磷肥配施（NP ）；4)有机肥

氮磷肥配施(NPM)；小区面积33.3m 2，

3次重复，小区随机区组排列。供试作物以小麦为主。1.3

测定项目与分析方法

2007年小麦收获后采用多点取样法采集0～20cm 耕层土样进行分析，土壤活性有机质采用高锰酸钾氧化-比色法[2]；土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷测定均采用土壤农化常规分析方法[17]。

土壤酶活性采用过氧化氢酶活性用高锰酸钾滴定法，以0.05mol L KM nO 4ml g -1(25℃20min)表示；蔗糖酶活性用3,5-二硝基水杨酸比色法，以葡萄糖mg g -1土(37℃24h)表示；脲酶活性用靛酚蓝比色法，土壤紧实度仪：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｒｊｓｄｙｄ．ｃｏｍ／

4期柳燕兰等：长期定位施肥对黄绵土酶活性及土壤养分状况的影响

以NH

3

-N mg g-1土(37℃24h)表示[18]；碱性磷酸酶活性用苯磷酸二钠法，以酚mg g-1土(37℃24h)表示[19]。

土壤有机质氧化稳定性用氧化稳定常数来表示，Kos=LOM-OM/LOM，其中，LOM=活性有机质含量；OM=有机质含量。

2结果与分析

2.1不同施肥处理对土壤活性有机质的影响

土壤有机质既是植物矿质营养和有机营养的源泉，又是影响土壤结构的重要因素。表1表明长期施用化肥或有机肥与化肥配施均可显著提高土壤活性有机质和总有机质的含量，且施用有机肥的土壤活性有机质和总有机质含量明显高于化肥单施。与不施肥处理(CK)相比，有机肥化肥配施(NPM)的土壤活性有机质和总有机质含量最高，分别增加22.88%和33.33%，其次是NP配施，活性有机质和总有机质含量分别增加15.25%和0.53%；有机肥化肥配施(NPM)的土壤活性有机质和总有机质含量分别较化肥(N、NP)的增加了12.41%和33.33%。长期施用化肥的土壤活性有机质和总有机质含量增加幅度不大，在本研究中单施氮肥的有机质含量与CK相比表现出降低的趋势，这可能是氮肥的施入对土壤存在激发效应，从而加速了土壤有机质的分解[20]。N和NP处理土壤总有机质含量差异不显著，说明在没有外源有机质补充的情况下，土壤有机质含量的提高只能靠作物残茬补充，但是这种补充有机质的作用是很微弱的，这与沈宏等研究结果相似[21]。

土壤有机质的稳定程度通常用土壤有机质氧化稳定系数Kos来表示，Kos反映土壤有机质的稳定性和活化程度，其值越大，说明稳定性越好而活化程度越低。本试验中，CK的Kos值为0.6，高于N和NP处理，低于NPM处理。施用化肥的Kos平均值为0.49，低于有机肥化肥配施的(表1)，这主要可能是由于化肥有助于土壤活性有机质的分解。2.2不同处理对土壤氮磷养分的影响

全氮和有效氮可视为土壤氮素供应的容量指标和强度指标[22]。图1表明长期施肥均提高了土壤氮素水平，且不同施肥处理间差异显著，NPM的土壤全氮含量最高，较CK提高17.3%，其次是NP配施，较CK 提高6.38%。从碱解氮含量来看，以NPM配施的含量最高，较CK提高39.45%，NP配施和单施N的碱解氮含量也分别较CK提高21.11%和8.65%，说明施肥能明显增强土壤的供氮容量和强度，尤以有机肥化肥配施的效果更佳。

长期施肥均可显著增加土壤磷含量，且不同施肥处理间差异显著，尤以NPM配施的增量最大(图2)，特别是速效磷的含量，与CK相比，NPM配施提高了42.68mg g-1，这主要是有机肥本身含有一定量的易于分解释放的有机磷，而且有机肥施入土壤后可增加土壤有机质含量，从而减少无机磷的固定，并促进无机磷的溶解，增加磷的有效性[23]。

2.3不同施肥处理对土壤酶活性的影响

2.3.1对土壤脲酶活性的影响脲酶是对尿素转化起关键作用的酶，它的酶促反应的产物是可供植物吸收利用的氮源，其活性能够表征土壤的供氮能力和强度[24]。长期施肥后，不同施肥处理的土壤脲酶活性存在显著差异(图3-A)。其中以NPM配施的脲酶活性最高，

处理Treatment

CK

N

NP NPM 活性有机质含量LOM

(g kg-1)

Soil labile

organic matter

11.8c

12.2c

13.6b

14.5a

有机质含量OM

(g kg-1)

Soil organic

matter

18.9b

18.8b

19.0b

25.2a

Kos

0.6

0.59

0.4

0.74

表1不同施肥处理对土壤有机质氧化稳定性的影响

Table1Effect of different fertilization on the oxidation stability of soil or-ganic matter

注：*表中的小写字母表示5%水平的差异显著性The small letters represent significant at5%level 图1不同施肥处理对土壤氮养分的影响

Fig.1Effects of different fertilization treatments on soil N contents 注：相同字母表示处理间差异不显著The bar with different letter means significant difference at P=0.05

level