施肥方式对连作甘薯田土壤团聚体稳定性及酶活性的影响_李敏.pdf
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1、李 敏,刘亚军,王文静,等 施肥方式对连作甘薯田土壤团聚体稳定性及酶活性的影响 江苏农业科学,():施施肥肥方方式式对对连连作作甘甘薯薯田田土土壤壤团团聚聚体体稳稳定定性性及及酶酶活活性性的的影影响响李 敏,刘亚军,王文静,胡启国,王红刚,储凤丽(河南省商丘市农林科学院,河南商丘)摘要:研究施肥措施对连作甘薯田土壤团聚体稳定性及酶活性变化的影响,为豫东地区连作甘薯田有机肥的合理施入提供理论依据。试验设不施肥()、单施化肥()、单施生物有机肥()、单施缓控释肥()、缓控释肥生物有机肥()、化肥配施生物有机肥()个处理,测定了不同施肥处理土壤团聚体组成、稳定性、容重、孔隙度、全土酶活性以及团聚体酶
2、活性等指标。结果表明,与 相比,化肥、缓控释肥与生物有机肥配施能够提高 、粒级团聚体质量分数和团聚体、和 值,降低 值;能够提高土壤孔隙度,降低土壤容重。其中,处理土壤容重显著降低 ,、处理土壤孔隙度分别显著提高、;能够提高全土以及团聚体酶活性和 、粒级团聚体脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性贡献率。其中,处理全土脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性分别显著提高 、,处理全土碱性磷酸酶活性显著提高 ;相关性分析结果显示,土壤酶活性变化与土壤结构及团聚体稳定性变化紧密相连。综上所述,化肥、缓控释肥与生物有机肥配施能够改善土壤结构和团聚体组成,提升团聚体稳定性,提高团聚体酶活性及贡献率。其中,化肥配施 生物有机
3、肥处理表现较好。关键词:施肥;团聚体;容重;孔隙度;酶活性 中图分类号:;文献标志码:文章编号:()收稿日期:基金项目:国家甘薯产业技术体系建设专项(编号:)。作者简介:李 敏(),女,河南商丘人,硕士,副研究员,主要从事甘薯新品种选育及栽培工作。:。通信作者:胡启国,硕士,副研究员,主要从事甘薯新品种选育及利用工作。:。甘薯是我国重要的粮食作物,因具有产量高、易栽活、营养丰富等特点,在我国具有较大的种植面积。近年来,随着甘薯产业升级以及能源作物的开发利用,甘薯需求量逐年递增。而受耕地面积、轮作倒茬时间限制,广大种植户在保障甘薯产量的前提下,常年连作种植以及大量施用化肥,造成甘薯根际土壤结构改
4、变,养分及酶活性降低,菌群失衡等问题。且随着施肥时间的延长,连作甘薯田产量下降,品质降低,病虫害频发,严重影响了甘薯产值及产业健康发展。因此,改善连作甘薯田土壤结构,提高土壤生物学活性等问题迫在眉睫。土壤团聚体是由较小土壤颗粒胶结而成的粒状或块状结构体,是土壤结构的基本单元,也是土壤养分的储存库和微生物活动的重要场所,其含量的变化能够直接影响土壤物理结构以及养分供应能力。土壤酶是农田土壤的重要组成部分,能够参与土壤中大多数复杂的生物化学过程,是指示土壤肥力和生物学特性的重要指标。有研究表明,无机肥与有机肥配施能够改变土壤结构,提高土壤酶活性。甘雅芬等研究表明,化肥减量与紫云英还田能够改善土壤团
5、聚体粒径分布,促进较大团聚体形成,提高土壤团聚体稳定性;聂鑫等研究表明,化肥减量 配施紫云英 还田能够显著促进土壤中 、粒级团聚体形成,提高土壤团聚体稳定性,但随着紫云英还田量增加,粒级团聚体比例及团聚体稳定性降低;张帅等研究表明,与单施化肥或生物炭相比,化肥减量配施生物炭能够显著提高、粒径团聚体相关碳转化酶活性,降低 、粒径团聚体微生物熵;李委涛等研究表明,化肥与有机肥配施能够显著提高土壤团聚体平均当量直径,增加土壤酶活性,改善土壤团聚体粒江苏农业科学 年第 卷第 期径结构,提高土壤生产力土壤。缓控释肥能够根据作物需肥特性调控施肥,具有肥效长、肥效高等优点,能够实现简化施肥,省时省力。生物有
6、机肥含有丰富的营养物质和功能菌群,施入土壤中能够改善微生态环境,促进微生物繁殖,提高土壤微生物活性。当前,缓控释肥、生物有机肥在玉米、水稻方面的研究有很多,在甘薯方面的研究相对较少,而关于化肥、缓控释肥与生物有机肥配施对甘薯田土壤团聚体酶活性影响方面的研究更是未见报道。因此,本研究通过化肥、缓控释肥减量与生物有机肥配施,探究连作甘薯田土壤团聚体粒径分布、稳定性、容重、孔隙度、酶活性及团聚体酶活性贡献率的变化规律,找到适宜的施肥模式,旨在为豫东地区连作甘薯田有机肥的合理施入提供理论依据。材料与方法 研究区概况试验于 年在河南省商丘市梁园区双八镇朱庄村(,)进行。试验区域属暖温带半湿润大陆性季风气
7、候,年均温度 ,年均降水量 ,其中约降水量集中在 月,无霜期 ,年日照时数 。供试土壤为黄潮土黏土质,基础土壤()理化性质:含全氮 、全磷 、速效钾 、碱 解 氮 、速 效 磷 、有机质 ,值为 。试验地块平整,便于排灌,常年小麦甘薯轮作种植。供试材料供试品种:商薯(商丘市农林科学院生物研究所);商麦(商丘市农林科学院国家农作物区试站)。供试肥料,复合肥(、含量分别为、,河南亿丰年生物科技有限公司);缓控释肥(、含量分别为、,湖北金峰农业科技有限公司);生物有机肥(芽孢杆菌 亿 ,黄腐酸含量,有机质含量,山东泉林嘉有机肥料有限责任公司)。试验设计试验地种植制度常年冬季种植小麦,夏季种植甘薯。小
8、麦季施肥不做特殊处理,按照当地种植习惯进行,甘薯季采用不同施肥措施处理。试验设不施肥()、单 施 化 肥()、单 施 生 物 有 机 肥()、单施缓控释肥()、缓控释肥 生物有机肥()、化肥配施 生物有机肥()个处理,各处理重复 次,共 个小区,随机区组排列。小区面积为 ,甘薯株行距为 ,走道 ,保护行 。单施化肥、缓控释肥、生物有机肥用量分别为、。不同施肥处理肥料均作为基肥在旋耕起垄前一次性施入,生育期内不进行追肥。小麦秸秆、甘薯地上部植株均通过粉粹机直接还田。其他田间种植、管理措施按照本地习惯进行,不做特殊处理。小麦生育期 月 日至翌年 月 日,甘薯生育期 月 日至 月 日。样品采集与项目
9、测定样品采集与处理。于 年甘薯收获前 周通过螺旋土钻利用五点取样法采集 土壤样品,混匀后带回实验室。捡出根系、碎石等杂物后,将土壤样品分成 个部分,一部分摊开自然风干,用于全土酶活性指标的测定;另一部分沿其土壤结构轻轻剥开,尽量避免土块因外力发生形变,自然风干后用于土壤团聚体组成、团聚体酶活性等指标的测定。在用土钻采集样品的同时,利用环刀在每个小区内采集 环刀样品 份,用于土壤容重、孔隙度指标的测定。测试项目与方法。土壤脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性分别采用苯酚钠比色法、高锰酸钾滴定法、磷酸苯二钠比色法和,二硝基水杨酸比色法测定。土壤容重、孔隙度均采用环刀法测定。土壤团聚体组成采取干
10、筛法测定。然后分别测定粒径 、和 团聚体质量,用于土壤团聚体稳定性指标计算。土壤团聚体稳定性及酶活性贡献率计算公式 如下:|;()|;江苏农业科学 年第 卷第 期团聚体贡献率 (某粒级团聚体酶活性 某粒级团聚体质量分数)全土酶活性。式中:为团聚体平均质量直径;为分形维数;为几何平均直径;为粒径 团聚体质量分数;为 粒径团聚体质量;为 粒径团聚体平均直径;为最大粒径团聚体平均直径;为 粒径团聚体质量占比;()为 粒径团聚体质量占比;为团聚体总质量。数据处理与分析采用 进行原始数据整理与计算,采用 进行方差分析与相关性分析。其中,不同处理间差异显著性采用新复极差法进行检验()。结果与分析 不同施肥
11、处理对土壤团聚体粒径分布特征的影响由表 可知,连续 年不同施肥处理条件下土壤各粒级团聚体质量分数表现出明显差异。与 相比,、处理 粒级团聚体质 量 分 数 分 别 显 著 提 高 、.,、处理无显著性变化。其中,不同施肥处理间 处理最大,显著高于、处理;、处理 粒级团聚体质量分数较 分别显著提高.、,处理无显著性变化。其中,不同施肥处理间 处理最大,显著高于、处理;、处理 粒级团聚体质量分数较 分别显著降低 、.、,处理无显著性变化。其中,、处理显著低于其他施肥处理。与 相比,不同施肥处理 粒级团聚体质量分数显著降低 。其中,处理最小,显著低于、处理。、处理 粒级团聚体质量分数较 分别显著降低
12、 、.,其他施肥处理均无显著性变化。表 不同施肥处理条件下土壤各粒级团聚体质量分数的变化处理各粒级团聚体质量分数()注:同列数据后不同小写字母表示处理间差异达到显著性水平()。下同。不同施肥处理对土壤团聚体稳定性的影响不同施肥处理土壤团聚体稳定性变化见表。与 相比,其他施肥处理土壤团聚体几何平均直径()、平均质量直径()、粒级团聚体质量分数()均不同程度提高,分形维数()均降低。其中,处理 值最大,较、处理分别显著提高 、.、.,与其他处理相比无显著性差异。处理 值次之,但也均显著高于、处理。处理 值、值均最大,较、处理分别显著提高 、和.、,与 处理相比均无显著性差异。与 相比,不同施肥处理
13、 值均降低,但均无显著性差异,不同施肥处理间也均无显著性差异。不同施肥处理对土壤容重与孔隙度的影响不同施肥处理土壤容重与孔隙度变化见图。与 相比,不同施肥处理土壤容重降低,孔隙度增加。其中,、处理土壤容重较 分别显著降低 、,其他施肥处理土壤容重均无显著性变化。不同施肥处理间 处理土壤容重最低,较 处理显著降低 ,与其他处理相比均无显著性差异。、处理土壤孔隙度较 分别显著提高.、,、处理土壤孔隙度无显著性变化。不同施肥处理间 处理土壤孔隙度最大,较其他施肥处理增加 .,显著高于、处理。江苏农业科学 年第 卷第 期表 不同施肥处理条件下土壤团聚体稳定性的变化处理几何平均直径()平均质量直径()粒
14、级团聚体质量分数()分形维数 不同施肥处理对全土酶活性的影响不同施肥处理土壤全土酶活性变化见图。与 相比,、处理土壤脲酶活性分别显著提高 、,、处理无显著性变化。其中,处理脲酶活性最高,较其他施肥处理提高 ,显著高于除 处理外的其他施肥处理。与 相比,、处理土壤碱性磷酸酶活性分别显著提高 、,、处理无显著性变化。其中,处理碱性磷酸酶活性最高,但与 处理相比无显著性差异。不同施肥处理土壤过氧化氢酶、蔗糖酶活性较 分别显著提高 、.。其中,处理过氧化氢酶、蔗糖酶活性均最高,过氧化氢酶活性较、处理分别显著提高.、,蔗糖酶活性较、处 理 分 别 显 著 提 高 、.、.。处理过氧化氢酶与 处理蔗糖酶活
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