長(zhǎng)期定位施肥對(duì)農(nóng)田土壤酶活性及其相關(guān)因素的影響

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1、王俊華等：長(zhǎng)期定位施肥對(duì)農(nóng)田土壤酶活性及其相關(guān)因素的影響195長(zhǎng)期定位施肥對(duì)農(nóng)田土壤酶活性及其相關(guān)因素的影響王俊華，尹睿，張華勇，林先貴*，陳瑞蕊，欽繩武中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所-香港浸會(huì)大學(xué)土壤與環(huán)境聯(lián)合開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210008摘要：利用中國(guó)科學(xué)院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)國(guó)家實(shí)驗(yàn)站潮土農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分平衡長(zhǎng)期定位試驗(yàn)地，研究不同施肥處理對(duì)土壤酶活性的影響及其年際變化，以及對(duì)土壤養(yǎng)分和微生物生物量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤脫氫酶、轉(zhuǎn)化酶、脲酶及磷酸酶的活性在長(zhǎng)期不同施肥處理之后

2、均產(chǎn)生較大的差異，總體上是施肥高于不施肥，施肥處理間從高到低依次是OM（有機(jī)肥）、1/2OM+1/2NPK、NPK、NP、PK、NK。同時(shí)，土壤脫氫酶活性隨著年限的增加逐漸下降，轉(zhuǎn)化酶與磷酸酶的活性趨于增高，而脲酶活性的年際變化規(guī)律在不同施肥處理間互不相同。另外，OM與1/2OM+1/2NPK處理的土壤微生物生物量C、N最高，而施化肥處理中只有NPK處理的微生物生物量N顯著高于不施肥對(duì)照，其它處理與對(duì)照沒(méi)有顯著差異。結(jié)果表明，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥更有利于保育土壤生物化學(xué)環(huán)境質(zhì)量。關(guān)鍵詞：長(zhǎng)期定位施肥；土壤酶活性；微生物生物量；土壤養(yǎng)分；

3、土壤質(zhì)量中圖分類號(hào)：S154.36文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-2175（2007）01-0191-06王俊華等：長(zhǎng)期定位施肥對(duì)農(nóng)田土壤酶活性及其相關(guān)因素的影響195隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，土地的高強(qiáng)度利用導(dǎo)致土營(yíng)養(yǎng)元素缺乏、土壤肥力下降，制約了作物的產(chǎn)量、品質(zhì)以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[1]，施肥已經(jīng)成為保障作物產(chǎn)量和糧食安全的必由途徑，然而長(zhǎng)期施肥又會(huì)對(duì)土壤性質(zhì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。國(guó)外已有長(zhǎng)達(dá)150多年歷史的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，在這方面積累了寶貴的研究資料，并解決了許多實(shí)際問(wèn)題。但建立我國(guó)自己的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)點(diǎn)，對(duì)于研究我國(guó)自然條件下長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤

4、肥力、作物產(chǎn)量和生態(tài)環(huán)境的影響尤為重要[2]。本文采用的長(zhǎng)期試驗(yàn)地已有16a的定位施肥歷史，如此布置完整、保留完全的長(zhǎng)期試驗(yàn)在國(guó)內(nèi)外均不為多見(jiàn)。土壤是微生物的棲息地，微生物的活動(dòng)對(duì)土壤中碳、氮、磷、硫等元素的循環(huán)和土壤礦物的分解有密切關(guān)系，特別是對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成及穩(wěn)定起著決定作用，但同時(shí)也影響植物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收[3]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者愈來(lái)愈認(rèn)識(shí)到微生物在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的重要功能，并把注意力從用土壤理化性質(zhì)作為持續(xù)性指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)土壤肥力及其對(duì)作物產(chǎn)量的影響的研究中，逐步轉(zhuǎn)移到用土壤微生物參數(shù)來(lái)評(píng)估土壤的健康和質(zhì)量，包括土壤微生物生物量

5、、各種酶活性以及微生物的多樣性等[4]。土壤酶是土壤的一個(gè)重要組分，主要來(lái)自微生物、植物和動(dòng)物的活體或殘?bào)w，參與包括土壤生物化學(xué)過(guò)程在內(nèi)的自然界物質(zhì)循環(huán)，在土壤的發(fā)生發(fā)育以及土壤肥力的形成過(guò)程中起有重要作用。近些年來(lái)，土壤酶活性作為表征土壤性質(zhì)的生物活性指標(biāo)，已被廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)轉(zhuǎn)化情況，以及評(píng)價(jià)各種農(nóng)業(yè)措施和肥料施用的效果[5]。孫瑞蓮等研究發(fā)現(xiàn)[6]，在褐潮土上，土壤酶活性的增強(qiáng)與土壤養(yǎng)分含量的提高有密切關(guān)系，再次表明土壤酶活性的高低可作為評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)[7]。土壤微生物生物量是指土壤中個(gè)體體積小于50

6、00μm3的活微生物總量，既是土壤有機(jī)質(zhì)和土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與循環(huán)的動(dòng)力，又可作為土壤中植物有效養(yǎng)分的儲(chǔ)備庫(kù)[8]，在土壤肥力和植物營(yíng)養(yǎng)中具有重要作用。研究表明，微生物生物量庫(kù)的任何變化都會(huì)影響土壤養(yǎng)分的循環(huán)和有效性[9]，并能夠較早地指示整個(gè)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)功能的變化。本研究以河南封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)國(guó)家實(shí)驗(yàn)站的潮土為研究對(duì)象，通過(guò)采集農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分平衡長(zhǎng)期試驗(yàn)地不同施肥處理小區(qū)土壤，探討長(zhǎng)期不同施肥處理?xiàng)l件下土壤酶活性的年際演變及其影響因素，包括對(duì)土壤微生物生物量的影響，旨在為改善土壤生物化學(xué)環(huán)境質(zhì)量和合理制定施肥策略提供科學(xué)依據(jù)。1材料與方

7、法1.1試驗(yàn)區(qū)概況中國(guó)科學(xué)院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)國(guó)家實(shí)驗(yàn)站（35°04′N，113°10′E）位于河南省封丘縣，屬半干旱半濕潤(rùn)的暖溫帶季風(fēng)氣候，年均降水量605mm，主要集中于7—9月。潮土農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分平衡長(zhǎng)期王俊華等：長(zhǎng)期定位施肥對(duì)農(nóng)田土壤酶活性及其相關(guān)因素的影響195定位施肥試驗(yàn)始于1989年秋季，采用小麥－玉米一年兩熟輪作制度，品種系當(dāng)?shù)卮竺娣e推廣品種。試驗(yàn)灌水視當(dāng)年降水情況而定，一般小麥灌水2~3次，玉米灌水1~2次，每次灌水量900~1200m3·hm-2。供試土壤為輕質(zhì)黃潮土，試驗(yàn)初始時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)5.83g·kg-1、全N

8、0.445g·kg-1、全P0.50g·kg-1、全K18.6g·kg-1、速效N9.51mg·kg-1、速效P（以P2O5計(jì)）1.93mg·kg-1、速效K（以K2O計(jì)）78.8mg·kg-1和pH8.65，土壤肥力呈缺NP和富K。1.2試驗(yàn)設(shè)置