水分和播种方式对土壤速效氮及酶活性的影响

张艺桐　张淑艳　杨若琪　谭国娟　周佳铭

摘要 ［目的］研究水分和混播对土壤氮供给的影响。［方法］以扁穗冰草（Agropyron cristatum）和黄花苜蓿（Medicago falcata）为材料，以单播为对照，研究土壤水分对禾豆混播牧草土壤速效氮含量和土壤酶活性的影响。［结果］土壤速效氮含量和土壤脲酶活性均随水分增加而升高，在田间最大持水量的85%～95%（W4）水分下土壤速效氮含量和土壤脲酶活性最高；混播的速效氮含量小于单播黄花苜蓿，但与单播扁穗冰草间无差异。［结论］水分和播种方式对土壤氮的转化与水解均具有重要影响。

关键词 水分；播种方式；土壤速效氮；酶活性

中图分类号 X171文献标识码 A文章编号 0517-6611（2024）08-0145-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.08.033

Effect of Moisture and Sowing Methods on Soil Available Nitrogen and Enzyme Activity

ZHANG Yi-tong，ZHANG Shu-yan，YANG Ruo-qi et al

（College of Agriculture， Inner Mongolia University for Nationalities， Tongliao， Inner Mongolia 028000）

Abstract ［Objective］To study the effect of moisture and mixed sowing on soil nitrogen supply.［Method］Using Agropyron cristatum and Medicago falcata as materials and monosowing as a control， the effect of soil moisture on soil available nitrogen content and soil enzyme activity of grass mixed with beans was studied.［Result］The content of soil available nitrogen and soil urease activity both increase with increasing moisture， and the highest soil fast-acting nitrogen content and enzyme activity were found at W4 （85%-95%）， the maximum water holding capacity in the field.The available nitrogen content of mixed sowing was lower than that of monosowing Medicago falcata， but there was no difference compared to monosowing Agropyron cristatum.［Conclusion］Moisture and sowing method had important effects on soil nitrogen conversion and hydrolysis.

Key words Moisture;Sowing method;Soil available nitrogen;Enzymatic activity

建植优质高产的人工草地，不仅为家畜提供优质牧草，还能解决草畜不平衡矛盾［1］。禾本科与豆科牧草混播，增加土壤中氮素含量，有效提高土壤肥力［2］，但豆科和禾本科牧草之间仍存在资源方面竞争，其中水分是牧草竞争的重要资源，同时水分与植物生长、土壤氮转化密切相关［3］，禾本科牧草根系密集发达，竞争水分的能力较强，然而在激烈的水分竞争下也加剧了豆科牧草共生固氮能力，同时干旱的土壤条件导致豆科牧草转向对土壤无机氮的吸收［4］。土壤酶的活性既可代表土壤中物質代谢的旺盛程度［5］，又是衡量土壤质量的重要指标［6-7］，土壤水分为各种酶促反应提供了反应条件和场所，酶活性随土壤含水量的升高而增强［8-9］。土壤脲酶参与土壤氮素的转化［10］，但受土壤水分影响，周来良［11］研究发现土壤水分减少会降低大叶相思的脲酶活性。科尔沁沙地作为北方生态环境脆弱的农牧交错带，研究水分对禾豆混播草地的影响显得尤为重要，该研究通过水分处理，测定土壤中的脲酶活性，结合土壤中铵态氮和硝态氮分析，对水分资源高效利用有重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

试验在内蒙古通辽市科尔沁区平安堡村进行，年平均气温6.4 ℃，无霜期150 d，年降水量为399.1 mm。试验在大棚内进行，盆栽使用的试验用土壤为风沙土，有机质含量7.16 g/kg，速效钾含量60.7 mg/kg，速效磷含量13.3 mg/kg，pH 8.2。

1.2 试验设计

采用双因素随机试验设计，4个水分处理分别为田间最大持水量的25%～35%（W1）、45%～55%（W2）、65%～75%（W3）和85%～95%（W4），在牧草拔节期开始连续进行12 d的水分处理；按冰草∶苜蓿 5∶1 混播扁穗冰草和黄花苜蓿（BH），以单播扁穗冰草（B）和单播黄花苜蓿（H）为对照，共12个处理，每处理3次重复，共计36盆。选用40 cm直径的花盆，按花盆面积计算施肥量（尿素4.10 g/盆、重过磷酸钙2.40 g/盆、氯化钾1.76 g/盆），其中磷钾肥以底肥方式施入，氮肥在扁穗冰草的分蘖期和拔节期分次施入。

水分处理结束后，拆解花盆，取新鲜土壤测定土壤铵态氮和硝态氮，土壤自然风干后过1 mm筛，测定土壤脲酶活性。

2 结果与分析

2.1 水分和播种方式对土壤铵态氮含量的影响

从图1可以看出，土壤铵态氮含量在W2处理下最高，显著高于其他水分处理（P＜0.05），但W4与W1之间差异不显著（P>0.05）；不同播种方式下土壤铵态氮含量不同，H方式下土壤铵态氮含量显著高于B和BH方式（P＜0.05），而BH和B之間差异不显著（P>0.05）。

各处理组合间比较（图2），H以W2最高，B和BH均以W3最高，方差分析表明，HW2土壤铵态氮含量显著高于BW3和BHW3（P＜0.05），而BW3与BW1、HW1、HW3、HW4、BHW1、BHW2、BHW3和BHW4之间差异不显著（P>0.05）。由此可见，水分过多和过少都使土壤铵态氮含量下降，而H（黄花苜蓿）是土壤铵态氮含量高的主要因素。

2.2 水分和播种方式对土壤硝态氮含量的影响

从图3可以看出，土壤硝态氮含量以W4最高，W2、W3、W4的土壤硝态氮含量均显著高于W1（P＜0.05），W4与W2之间差异不显著（P>0.05）。不同播种方式下土壤硝态氮含量表现为H最高，且H＞B＞BH，方差分析结果表明，H土壤硝态氮含量显著高于B和BH（P＜0.05），BH与B之间差异不显著（P>0.05）。由此可见，水分过少使土壤硝态氮含量下降，而H（黄花苜蓿）是导致土壤硝态氮含量高的主要因素。

各处理组合间比较（图4），B和BH均以W4最高，H以W2最高，所有组合中HW2最高，其次是HW3、HW4；方差分析表明，HW2、HW3、HW4的土壤硝态氮含量均显著高于其他处理组合（P＜0.05），并且三者间也有显著差异（P＜0.05），BHW4土壤硝态氮含量显著高于BW4和BW3（P＜0.05）。由此可见，与土壤铵态氮相似，水分过少使土壤硝态氮含量下降，但水分较多使土壤硝态氮含量上升，黄花苜蓿（H）仍是导致土壤硝态氮含量高的主要因素。

2.3 水分和播种方式对土壤速效氮含量的影响

从图5可以看出，土壤速效氮含量以W4最高，W2、W3、W4的速效氮含量均显著高于W1（P＜0.05）。不同播种方式比较，H的土壤速效氮含量最高，显著高于B和BH（P＜0.05），B与BH之间差异不显著（P>0.05）。

各处理组合间比较（图6），B和BH以W4最高，H以W2最高，方差分析结果与土壤硝态氮含量一致，HW2、HW3、HW4的土壤速效氮含量均显著高于其他处理组合（P＜0.05），并且三者间也有显著差异（P＜0.05），BHW4土壤速效氮含量显著高于BW4和BW3（P＜0.05）。

2.4 水分和播种方式对土壤脲酶活性的影响

从图7可以看出，随着土壤水分增加，土壤脲酶活性逐渐升高，W4的土壤脲酶活性最高，W1最低；方差分析结果表明，W4的土壤脲酶活性显著高于其他水分处理（P＜0.05），W2与W3之间差异不显著（P>0.05），但均显著高于W1（P＜0.05）。不同播种方式下土壤脲酶活性不同，B处理下土壤脲酶活性最高，BH最低；B的土壤脲酶活性显著高于H和BH（P＜0.05），H的脲酶活性显著高于BH（P＜0.05）。由此可见，土壤水分和播种方式均影响土壤脲酶活性，水分越高，土壤脲酶活性越高，而单播的土壤脲酶活性高于混播。

从图8可以看出，各处理组合间土壤脲酶活性差异明显，其中B以W2最高，H以W3最高，BH以W4最高，BW2最高，其次是HW3和BHW4；方差分析结果表明，BW2、HW3、BHW4的土壤脲酶活性显著高于其他处理组合（P＜0.05）。由此可见，土壤水分是影响土壤脲酶活性的主要因素。

3 讨论与结论

水分能提高土壤养分的有效性，有利于铵态氮、硝态氮在土壤中的转移［12］，石轩等［13］研究发现在5月和8月时铵态氮和硝态氮含量与土壤含水量呈正相关，李兴福等［14］在青藏高原高寒草甸进行水分添加明显促进了土壤铵态氮、硝态氮含量，该研究水分增加提高土壤速效氮含量的结果与上述研究结果一致。随水分增加土壤脲酶活性呈现升高趋势，与陈娟［15］在适宜的水分条件能提高生姜根际土壤脲酶活性的结果一致。单播黄花苜蓿的土壤速效氮含量显著高于单播扁穗冰草和混播，说明黄花苜蓿的固氮作用效果显著，豆禾混播时，禾本科植物会优先吸收土壤中硝态氮，使土壤矿质氮减小，促进了豆科固氮，对土壤氮的消耗随之减少［16］，与该研究中混播的铵态氮高于单播扁穗冰草的结果一致。万志强［17］对内蒙古典型草原区3种不同播种方式下人工草地进行控制水分试验，发现水分增加有利于土壤氮素的增加，其中单播苜蓿和混播苜蓿+披碱草有利于土壤中硝态氮的积累，说明土壤水分和混播共同影响土壤速效氮的积累，而混播的土壤脲酶活性低于单播，各组合中脲酶活性最高的组合水分处理不一致，这可能与苜蓿的固氮作用对脲酶活性的影响［18］有关。

参考文献

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基金项目 内蒙古民族大学科研项目（SX2X2017005）。

作者简介 张艺桐（1994—），女，内蒙古乌兰察布人，硕士研究生，研究方向：草地生态与环境。*通信作者，教授，硕士，硕士生导师，从事草地生态与环境研究。

收稿日期 2023-06-07；修回日期 2023-07-08