耕作模式对东北风沙土酶活性的影响

乔云发 钟鑫 苗淑杰 陆欣春 李琪

摘要[目的]探讨不同集成耕作模式对东北风沙土土壤酶活性的影响。[方法]在东北风沙土区开展耕作模式的田间对比试验，以传统耕作模式（CT）为对照，研究3种集成耕作模式（ITP1、ITP2和ITP3）对风沙土土壤酶（脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶）活性、速效养分、有机质的影响及其相互之间的关系。[结果]与传统种植CT模式相比，ITP1模式显著增加脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和過氧化氢酶活性，分别增加了68.57%、74.04%、31.44%和20.44%;ITP2模式增加脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，但是降低过氧化氢酶活性;ITP3模式脲酶和蔗糖酶活性增加，过氧化氢酶活性降低。与传统种植CT模式相比，ITP1模式增加土壤速效养分（N、P、K）和有机质含量，ITP2模式显著增加土壤速效K和有机质含量，ITP3模式差异不显著。脲酶活性与土壤碱解氮、速效钾、有机质含量呈显著正相关;磷酸酶活性与土壤速效磷、有机质、碱解氮含量呈显著正相关。[结论]从耕作模式对土壤有机质含量、速效养分含量及酶活性影响的角度分析，ITP1模式最适合风沙土区玉米种植，ITP2模式次之，而ITP3模式不适合。

关键词 酶活性;耕作;风沙土;玉米

中图分类号 S154.2文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）15-0068-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.15.020

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract[Objective]The effects of different integrated tillage modes on soil enzyme activities in aeolian sandy soil of northeast China were studied.[Method]The study focused on the effect of three integrated tillage models （ITP1， ITP2 and ITP3） on enzyme activity （urease， phosphatase， invertase， catalase）， available nutrients， organic matter compared to traditional tillage （CT）， and their relationships.[Result]Compared with traditional CT planting mode， ITP1 mode significantly increased the activities of urease， phosphatase， invertase and catalase by 68.57%， 74.04%， 31.44% and 20.44%， respectively.The activity of urease， phosphatase and invertase increased in ITP2 mode， but catalase activity decreased. The activity of urease and invertase in ITP3 mode increased and catalase activity decreased.Compared with traditional CT planting mode， ITP1 mode increased soil available nutrients （N， P， K） and organic matter content， while ITP2 mode significantly increased soil available K and organic matter content， while ITP3 mode had no significant difference.Urease activity was positively correlated with soil available nitrogen， available potassium and organic matter content， while phosphatase activity was positively correlated with soil available phosphorus， organic matter and available nitrogen content.[Conclusion]From the perspective of the effects of tillage mode on soil organic matter content， available nutrient content and enzyme activity， ITP1 mode was most suitable for maize cultivation in sandy soil areas， followed by ITP2 mode， and ITP3 mode was not suitable.

Key words Enzyme activity;Tillage;Aeolian sandy soil;Maize

基金项目 农业部公益性行业（农业）科研专项（201503116-03）;南京信息工程大学引进人才项目。

作者简介 乔云发（1975—），男，黑龙江讷河人，研究员，博士，博士生导师，从事土壤生态研究。

*通信作者，教授，博士，从事土壤肥力调控方面研究。

收稿日期 2019-01-15

2.3 土壤酶活性与土壤速效养分及有机质的相关分析

表2表明，土壤酶活性与土壤养分、有机质之间存在显著相关性。脲酶活性与土壤碱解氮呈极显著正相关，与速效钾和有机质呈显著正相关;磷酸酶活性与土壤速效磷和有机质含量呈极显著正相关，与碱解氮呈显著正相关;蔗糖酶和过氧化氢酶活性与土壤速效N、P、K及有机质相关性都不显著。脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶4种酶之间相关性不显著;土壤有机质与脲酶、磷酸酶、碱解氮、速效磷和速效钾呈显著正相关;土壤速效养分之间碱解氮与速效磷、速效钾之间呈显著正相关;速效磷和速效钾之间相关性不显著。

3 讨论

土壤酶参与土壤中各种生化反应，不同酶在土壤生化反应中作用也不同，脲酶能够将含氮有机物水解成CO2与氨，决定着土壤中氮素的转化[16];磷酸酶能催化土壤中有机磷水解成可被植物吸收利用的无机磷，从而加快有机磷的循环速度，提高磷的利用效率[17-18];蔗糖酶催化土壤中蔗糖水解为可被植物及微生物所利用的葡萄糖与果糖，从而补充土壤中的碳源，对增加土壤中易溶态营养物质具有重要作用[19];过氧化氢酶催化土壤中过氧化氢分解，从而防止过氧化氢对作物的毒害作用[6]。

3种优化耕作集成模式对土壤酶活性、速效养分和有机质影响差异较大。ITP1模式的4种土壤酶活性、速效养分和有机质含量都显著高于传统种植模式CT。ITP1模式是由有机肥还田+耕层扩容+间隔深松+侧向追肥技术集成的，有机肥的C/N高，加剧风沙土氮素供应力不足，微生物需要分泌更多的脲酶来加速氮循环，满足作物对氮素的需求[5]。施用的有机肥本身含有较高磷酸，施用有机肥可增加磷酸酶活性[20]。施用有机肥增加土壤有机碳含量，土壤中的多数酶又属于诱导酶类，增强了蔗糖酶底物的诱导作用，因此蔗糖酶活性提高[21]。施用有机肥和耕层扩容可以改善土壤理化性质，促进作物根系代谢，根系分泌物增多，使微生物繁殖加快、提高酶活性[21-22]。耕层扩容使耕作深度由传统CT模式的17 cm增加到22 cm，深耕主要降低耕层下部土壤的容重、提高土壤孔隙度，增加粒径>0.25 mm 的土壤团聚体数量和作物根系的数量，耕层土壤物理性状变化引起土壤中生化反应进程发生改变，从而引起耕层土壤酶的活性发生变化，深耕能够提高耕层土壤中磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性[12，23-25]。

ITP2和ITP3 2种模式的4种土壤酶活性、速效养分和有机质含量模式间差异不显著，与传统种植CT模式相比，ITP2模式的4种土壤酶活性比ITP3模式的脲酶和蔗糖酶活性顯著增加，ITP3模式过氧化氢酶活性显著降低。ITP3模式是由于免耕和秸秆覆盖体系下的物质和能量以及作物根系主要聚集在表层，物质和能量同层分布有利于养分再循环能力和能量利用率的提高，物质和能量循环流动需要氮素和蔗糖酶，进而促进脲酶和蔗糖酶活性[23]。与ITP3相比，ITP2模式是在ITP3模式免耕和秸秆覆盖体系下进行的深松，虽然深松改善耕层温度、水分及通气状况等环境条件，但对调控土壤微生物组成的变化影响不明显，土壤酶主要来源于土壤中微生物和植物的活体与残体，所以对土壤酶的活性影响仅有增加趋势，处理间差异不显著[8，24]。

4 结论

在4种集成模式中，ITP1模式土壤速效养分和土壤酶活性最高，与传统CT模式相比，脲酶活性增加68.57%，磷酸酶活性增加74.04%，蔗糖酶活性增加31.44%，过氧化氢酶活性增加20.44%。ITP2和IPT3 2种模式对4种土壤酶活性的影响差异不显著，这2种模式间的土壤酶活性、速效养分和有机质含量差异不显著;与传统种植CT模式相比，ITP2模式显著增加土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，ITP3模式显著增加土壤脲酶和蔗糖酶活性，ITP2和ITP3模式显著降低土壤过氧化氢酶活性。从耕作模式对土壤有机质、速效养分、酶活性角度分析，ITP1模式最适合风沙土区玉米种植。

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