玉米－水稻轮作和水稻连作土壤根际和非根际氮含量及酶活性

黄丽珠

（广西河池市都安县板岭乡农业技术推广站，广西 河池 530700）

引言

本文以玉米－水稻轮作和水稻连作土壤根际和非根际氮含量及酶活性为题展开分析，首先对实验情况加以概括，之后该说实验操作步骤以及测定方式，最后结合实验数据对硝态氮、铵态氮、脲酶、还原酶等指标数据进行分析。

1.试验概括

本文为研究玉米－水稻轮作和水稻连作土壤根际和非根际氮含量及酶活性以杭州市某基地实验稻田为案例进行分析。该实验研究地区属于亚热带季风气候，平均温度为17℃，平均降水量1300mm，稻田种植土壤地质属于粉黏壤土。对试验基地的耕作层土壤进行风干后过筛备用。土壤的理化性质为碳氮比9.1、全氮1.76g/kg、酸碱值6.7、总有机碳10.5g/kg，速效磷78mg/kg，速效钾202mg/kg。第一季和第二季水稻品种为甬籼115和秀水134，玉米品种为美玉7号。

2.实验操作

2.1 试验材料准备

种植用塑料桶、尼龙网、根际袋、尿素、氯化钾肥、过磷酸钙、玉米种子、水稻种子。

2.2 试验步骤

试验在网室中开展。试验材料选择上口径为31cm，底径为20cm，高为27cm塑料桶，在塑料桶中放置孔径为48μm的尼龙网，直径为8cm，高为10cm，用作根际袋，袋内属于根际土，袋外属于非根际土。在桶中加入7.5kg土壤，确保根际袋内部和外部土壤处于同一高度。在进行第一季水稻种植之前，首先加入适量的去离子水确保桶中土壤的含水量为田间含水量60%，进行一周预培养，在桶中施加0.78g的过磷酸钙、1.81g的尿素、0.47g的氯化钾肥，钾肥和磷肥全部基施，水稻氮肥分为三次以3:4:3分别作为基肥、分蘖肥和孕穗肥。玉米氮肥以1:2分别作为基肥和喇叭口时期施加。对第一季水稻种植进行选种，确保种子饱满，对种子浸泡两天之后种植于根际袋中，在第二季进行水稻的移栽，在种植桶中种植两株玉米或者两穴水稻，开展玉米－水稻连作和水稻连作试验，在整个种植实验过程和实际大田种植类似。试验时间起于4月份，结束于同年11月份。4至7月为第一季作物的种植，7至11月为第二季作物的种植。在一季作物种植结束后进行淹水培养二季作物。

2.3 测定方式选择

对于土壤中硝态氮和铵态氮含量的测量选择SKALAR SAN++连续流动分析仪进行测定。对于土壤酶活性、C/N和全氮的测定选择元素分析仪进行测定。将实验试剂加入至取样土壤中，通过靛酚蓝比色技术对脲酶活性进行测定，通过用苯磺酸-醋酸-α-萘胺比色技术测定异化型硝酸还原酶活性。

3.实验结果整理和分析

3.1 玉米－水稻轮作和水稻连作土壤根际和非根际氮含量数据分析

首先对硝态氮的含量进行分析，生育期和种植模式均对土壤根际和非根际硝态氮的含量存在影响。在玉米的抽穗期根际硝态氮的含量有所增加，在其他时期硝态氮含量均存在下降趋势。并且相比于第一季，第二季下降趋势较为平缓。在第一季的抽穗期和孕穗期根际硝态氮的含量和第二季的分蘖期和成熟期呈现为RR＜MR情况，剩余时期存在差异较小。在第一季中根际硝态氮呈现为RR＜MR，第二季不存在明显差异。通过实验结果分析表明此种植模式下所产生的根际硝态氮含量影响能够持续至第二季，而非根际不存在此影响。具体而言，相比于水稻连作，玉米－水稻轮作模式硝态氮高出153.5%，根际硝态氮高出21.2%，而非根际硝态氮高出370.5%，并且在第一季差异作为明显。在种植水稻时期根际硝态氮的含量高于第二季水稻分蘖期和孕穗期非根际硝态氮。在玉米种植的全周期根际硝态氮低于非根际硝态氮。两种作物种植存在相反特征，如表一所示：

表一：玉米-水稻轮作及水稻连作种植模式下根际和非根际各个指标

其次，对铵态氮的含量进行分析。作物的不同在生育期对根际铵态氮含量产生影响主要表现为在两季均存在增加趋势，第二季铵态氮含量相比于第二季较低。在第一季的分蘖期（喇叭口期）和孕穗期（抽穗期）两种种植模式存在较大差异，其余时期存在差异较小。不同生育期和种植模式对非根际铵态氮存在影响，并且不同种植模式均会对铵态氮含量所产生影响持续至第二季，相比于第二季，第一季影响比较平缓，第二季表现为先提高后下降，在第二季孕穗期非根际铵态氮的含量最高。相比于第二季的孕穗期，第一季分蘖期（喇叭口期）和孕穗期（抽穗期）非根际铵态氮含量连作种植模式大于轮作模式，其余时期差异不明显。具体而言，相比于水稻连作，玉米－水稻轮作模式铵态氮低24.6%，根际硝态氮低11.6%，而非根际硝态氮高低30.8%，在水稻第一季的分蘖期和第二季的孕穗期和成熟期根际铵态氮的含量低于非根际铵态氮。玉米种植全周期铵态氮根际和非根际含量不存在明显差异。

3.2 玉米－水稻轮作和水稻连作土壤根际和非根际酶活性数据分析

首先对脲酶活性进行分析。脲酶对于尿素的分解，氮素生物以及氮肥转换的有效性发挥着重要作用。通过实验证明生育期和种植模式对脲酶活性均存在影响，在第一季所产生影响表现为首先增加之后下降，第二季影响较为平缓。其中根际脲酶活性表现为第一季孕穗期（抽穗期）玉米－水稻轮作大于水稻连作，成熟期表现为玉米－水稻轮作小于水稻连作。在第二季不存在明显差异。非根际脲酶活性表现为第一季孕穗期（抽穗期）与第二季的分蘖期玉米－水稻轮作大于水稻连作，成熟期表现为玉米－水稻轮作小于水稻连作。其余时期不存在明显差异。相比于水稻连作，玉米－水稻轮作脲酶活性高出24.4%，根际脲酶活性高出23.4%，非根际脲酶活性高出25.2%。

通过对试验数据整理分析得出水旱轮作能够对水稻长期生长的厌氧环境加以改善，促使硝化菌生长。小麦季好氧环境有助于硝化作用，促使土壤中积累硝态氮，在实验中相比于水稻连作，玉米－水稻轮作种植模式下铵态氮含量下降26.3%，第二季下降25.6%，而第一季硝态氮的含量提升322.6%，第二季提升13.2%，说明玉米种植时期土壤中硝态氮的含量远远大于水稻，表示玉米种植时期土壤环境有助于硝化作用，同时所产生硝化作用能够持续至第二季。而玉米-水稻轮作种植模式下还原酶活性低于水稻连作处理。

总结

综上所述，通过玉米－水稻轮作和水稻连作两种种植模式进行对比，得出生育期和种植模式对氮含量和酶活性均存在影响。相比于水稻连作种植模式，玉米－水稻种植模式铵态氮含量下降24.6%，而硝态氮含量增加153.5%，两季作物全氮含量降低，脲酶活性提升24%，还原酶活性下降33.9%。硝态氮、全氮的含量以及脲酶活性和还原酶活性呈现为正相关关系。