杏园长期自然生草对土壤养分及酶活性的影响.pdf
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1、2023 年 6 月第 3 期190197甘肃农业大学学报 JOURNAL OF GANSU AGRICULTURAL UNIVERSITY第5 8卷双 月 刊杏园长期自然生草对土壤养分及酶活性的影响刘芬1,王帆2,王玉安1(1.甘肃省农业科学院林果花卉研究所,甘肃 兰州 730070;2.甘肃农业大学林学院,甘肃 兰州 730070)摘要:【目的】促进杏园土壤蓄肥保肥能力,提高果实产量与品质。【方法】以清耕杏园为对照,研究分析了长期自然生草土壤管理模式对杏园土壤养分及酶活性的影响。【结果】在整个生育期,长期自然生草模式下杏园060 cm土层土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、磷酸酶活性显著提高,与对照
2、相比分别提高27.84%139.25%,51.56%235.14%,22.96%122.06%和57.14%300.00%,且随土壤深度增加逐渐降低,但过氧化氢酶活性无显著变化。在整个生育期,长期自然生草增加了020 cm土层速效氮,除果实二次膨大期外,全氮、全磷也得到显著提高;2040 cm土层中,果实发育期全磷、速效钾含量增加,而成熟期土壤养分含量仅有效磷增加;4060 cm土层中,果实发育期速效钾含量增加,成熟期的全钾和速效氮提高。相关分析表明,土壤5种酶活性与土壤速效氮含量分别于不同土层均存在显著相关,而除蛋白酶外土壤全钾与其他4种酶也于不同土层存在显著相关。【结论】杏园长期自然生草模
3、式能显著提高土壤酶活性与020 cm土层土壤养分,是改善杏园土壤质量的重要管理措施。关键词:杏园;自然生草;土壤养分;酶活性中图分类号:S158 文献标志码:A 开放科学(资源服务)标识码(OSID):文章编号:1003-4315(2023)03-0190-08Effects of long-term natural grass on soil nutrients and enzyme activities in apricot orchardsLIU Fen1,WANG Fan2,WANG Yuan1(1.Institute of Fruit and Flower,Gansu Academy
4、 of Agricultural Scicnccs,Lanzhou 730070,China;2.College of Forestry,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)Abstract:【Objective】To promote the ability of apricot orchard soils to store and retain fertilizer and improve fruit yield and quality.【Method】This experiment investigated the effe
5、cts of long-term natural grass soil management on changes in soil nutrients and enzyme activities in an apricot orchard.【Result】The activities of soil urease,protease,sucrase and phosphatase in 060 cm soil layer of apricot garden significantly increased by 27.84%139.25%,51.56%235.14%,22.96%122.06%an
6、d 57.14%300.00%,respectively,during the whole growth period and gradually decreased with increasing soil depth,but catalase activity did not change significantly.Throughout the growth period,long-term natural grass increased available nitrogen in the 020 cm soil layer,and total nitrogen and phosphor
7、us were also significantly increased except in the second fruit expansion stage;in the 2040 cm soil layer,the contents of total phosphorus and available potassium increased during fruit development,but only available phosphorus inDOI:10.13432/ki.jgsau.2023.03.024第一作者:刘芬,副研究员,硕士,研究方向为果树栽培与育种。E-mail:通
8、信作者:王玉安,研究员,硕士,研究方向为果树栽培与育种。E-mail:基金项目:甘肃省农作物和果树种质资源征集鉴定及保存项目(2021GAAS04);甘肃省农业科学院学科团队项目(2020GAAS07)。收稿日期:2022-07-16;修回日期:2022-09-23第 3 期刘芬等:杏园长期自然生草对土壤养分及酶活性的影响creased in mature soil;in the 4060 cm soil layer,the contents of available potassium increased during fruit development,and total potassiu
9、m and available nitrogen increased at maturity.Correlation analysis showed that there was a significant correlation between the activities of five enzymes and the content of soil available nitrogen in different soil layers,and except for protease,there was also a significant correlation between soil
10、 total potassium and the other four enzymes in different soil layers.【Conclusion】Long-term natural grass cultivation in apricot orchards can significantly improve soil enzyme activity and soil nutrients in the 020 cm soil layer,which is an important management measure to improve soil quality in apri
11、cot orchards.Key words:orchard;natural grass;soil nutrients;enzyme activities耕作制度是指管理农田的一整套农业综合性技术体系,主要包括作物种植制度和土壤管理制度1。土壤质量直接影响农业绿色、健康和持续发展。选择科学合理的果园土壤管理制度可为果树提供良好的生长发育所需物质,从而提高果树的产量和品质。近十多年来,西北地区果园土壤管理逐渐由清耕模式转为地膜、秸秆覆盖及生草栽培等模式,其中生草栽培作为现代果园土壤管理大力推行措施之一,因受土壤水分限制,至今尚处于试验及小面积示范阶段2-3。前人研究表明,果园生草栽培不仅可以改善
12、果园土壤物理性状,创造良好微域环境及增加生物多样性外,还可以保证果园的优质、丰产和稳产4-5。从果树生产角度看,果园自然生草由于减少了人工除草及除草剂使用,降低了投入成本,获得了较好的生态和经济效益。土壤酶主要由土壤微生物分泌,在土壤养分循环和复杂有机质分解中起着重要作用6。果园自然生草覆盖能显著提高土壤酶活性,使得土壤理化指标及生物学指标发生改变,从而加快土壤管理响应速度1。土壤酶活性和果树产量间的相关性优于土壤养分和果树产量间的相关性,因此研究土壤酶活性变化在果园土壤管理中具有重要的现实意义8-9。研究土壤养分和酶活性,是管理好土壤养分和合理施肥的基础10,有利于科学调整各项管理措施和物质
13、投入量,获得更好的经济效益11。目前,果园生草对土壤养分及酶活性的影响在苹果11、葡萄11和梨11等果园已有研究报道,而对于杏园还未见相关报道。本研究选择兰州地区长期自然生草杏园,通过与清耕园对比,研究分析两种土壤管理方式对杏园土壤养分与酶活性影响,为杏园长期自然生草土壤管理模式提供理论依据。1材料与方法1.1试验地概况试验在甘肃省农业科学院主要果树种质资源圃(N 366、E 10341)进行,选择的杏园为12 a自然生草园(以蒲公英和夏至草为主),试验品种为曹杏(Armeniaca vulgaris),树龄15 a。试验地属温带大陆性气候,海拔1 530 m,年均降水量329 mm,年均气温
14、9.6,极端最低气温-25,无霜期196 d。供试土壤为黄绵土,020 cm 耕层土壤有机质含量为22.3 g/kg、全 氮 1.45 g/kg、全 磷 1.18 g/kg、全 钾22.06 g/kg、速效氮117.71 mg/kg、有效磷28.90 mg/kg、速效钾334.30 mg/kg、pH值8.37。采集土壤除去杂质后备用。1.2试验设计与取样用土钻随机分层(020、2040、4060 cm)取土,将待测土装于塑封袋封闭保存。试验共设置清耕园(CK)和长期自然生草园(T1)2个处理,每处理选取667 m2地作为土壤样品采集园,株行距为3 m4 m。2处理间设置保护行,追肥时期为每年3
15、月、6月和9月份,分3次开沟施入。各处理全年施肥量为330 kg/hm2纯N、180 kg/hm2 P2O5和360 kg/hm2 K2O。磷肥作为底肥于当年9月一次性施入土壤,氮肥3个时期施入量分别占全年施氮量的40%、40%和20%,磷肥与氮肥相同,钾肥则为20%、40%和40%。11月份施入商品有机肥作为全年基肥,施入量为1 500 kg/hm2。于每年3月中旬和11月下旬进行大水漫灌,夏季视土壤旱情及时人工补水灌溉。分别于 2021 年幼果膨大期(4 月下旬)、果实二次膨大期(6月中旬)、果实成熟期(7月中旬)3个果实生育期进行土壤样品采集。随机选取果园5个点作标记,以便3个时期取样点
16、相同。取样点191甘肃农业大学学报2023 年以树冠投影外围向树干方向移动0.5 m处为宜,随后采集020、2040和4060 cm 3个土层土壤样品,同层样品混合后作为一个供试土样。样品采回后自然风干,过0.25 mm筛,备用。1.3试验方法土壤全氮、有效氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾参照王景明15的方法测定。全氮测定采用凯氏法,有效氮测定采用碱解-扩散法,全磷测定采用硫酸-高氯酸消煮法,速效磷测定采用0.5 mol/L NaCO3浸提-铝锑抗比色法,土壤全钾测定采用NaOH熔融-火焰光度计法,土壤速效钾测定采用醋酸铵-火焰光度计法。土壤有机质含量的测定参照林大仪等16的方法,用重铬酸钾-硫
17、酸外加热氧化还原滴定法;土壤脲酶活性测定参照张雪莲等的方法17,采用靛酚比色法;土壤过氧化氢酶活性测定参照张文婕等18的方法,采用高锰酸钾滴定法;土壤蛋白酶活性的测定参照马书琴等19的方法,采用改良茚三酮比色法;土壤蔗糖酶活性的测定参照谢洪宝等20的方法,采用3,5-二硝基水杨酸比色法;土壤磷酸酶活性的测定参照田沐雨等21的方法,采用磷酸苯二钠比色法。1.4数据处理用Excel对数据进行整理和初步分析,并绘制柱状图;采用SPSS 17.0软件对数据进行方差和相关性分析,设显著性水平=0.05。2结果与分析2.1不同土壤管理模式对土壤酶活性的影响由图1可知,不同土层和果实生育期,T1处理土壤脲酶
18、活性均显著高于CK处理。除CK处理幼果膨大期外,土壤脲酶活性表现出随土层加深而降低趋势。果实二次膨大期时,T1处理各土层脲酶活性总 和 为 7.34 mg/(g 24 h),较 其 他 两 个 时 期 的7.22 mg/(g 24 h)和5.09 mg/(g 24 h)高。与CK相比,幼果膨大期时,各土层土壤脲酶活性增加幅度为68.47%139.25%,果实二次膨大期为 112.97%127.78%,果实成熟期为27.84%62.79%。两处理间土壤过氧化氢酶活性变化规律性不明显(图2),整个生育时期均仅有两个土层表现出显著差异性,分别为果实成熟期时,2040 cm土层CK处理土壤过氧化氢酶活
19、性高于T1,果实成熟前期,4060 cm土层T1处理较CK高。果实成熟期时CK与T1处理土壤过氧化氢酶活性最低。CK处理土壤过氧化氢酶活性随土层加深而降低,果实成熟期时T1处理土壤过氧化氢酶活性变化与CK相同,而果实成熟期前T1土壤过氧化氢酶活性则呈先降后升的变化趋势。同一土层不同字母表示处理间差异显著(P0.05)。The different letter in the same soil layer indicate the siginificant difference between the treatments(P0.05).图1不同土壤管理模式对不同果实发育期土壤脲酶活性的影响Fi
20、gure 1Changes of soil urease activity at different fruit development stages under different treatments同一土层不同字母表示处理间差异显著(P0.05)。The different letter in the same soil layer indicate the siginificant difference between the treatments(P0.05).图2不同土壤管理模式对不同果实发育期土壤过氧化氢酶活性变化的影响Figure 2Changes of soil catala
21、se activity at different fruit development stages under different treatments192第 3 期刘芬等:杏园长期自然生草对土壤养分及酶活性的影响从图3可看出,整个果实生育期内,T1处理土壤蛋白酶活性在3个土层中均显著高于CK。与CK相比,T1土壤蛋白酶活性 3 个生育期分别增加了79.31%146.67%,71.83%192.16%和51.56%235.14%。随着土层加深,T1处理幼果膨大期土壤蛋白酶活性呈持续降低趋势,而后2个时期则表现出先升后降的变化。CK处理土壤蛋白酶活性则随土层加深不断下降。果实成熟期T1处理土壤
22、蛋白酶活性最高。由图4可看到,整个果实生育期内,与CK相比,T1土壤蔗糖酶活性在3个土层分别升高了22.96%71.15%,25.63%108.27%和 25.03%122.06%。整个生育期,2个处理土壤蔗糖酶活性随土层加深均表现出持续降低趋势,且T1处理土壤蔗糖酶活性显著高于CK。果实二次膨大期时,T1处理土壤蔗糖酶活性最高,达到134.86 mg/(g 24 h)。从图5可知,3个时期T1处理土壤磷酸酶活性显著 高 于 CK,增 幅 分 别 为 020 cm 87.18%186.49%,2040 cm 57.14%169.64%和 4060 cm 75.86%300.00%,其中幼果膨大
23、期时T1处理较CK增加最显著,在整个果实生育期内,CK处理土壤磷酸酶活性随土层加深表现出先升后降趋势,即2040 cm土层活性最高;幼果膨大期时T1处理土壤磷酸酶活性变化与CK相同,且此时期酶活性最高,而后2个时期则呈持续降低趋势。2.2不同土壤管理模式对土壤养分含量的影响从表1可知,果实生长3个生育期内,2个处理的土壤有效磷和有机质含量均随土层加深而不断降低。除果实二次膨大期有效磷外,020 cm土层T1有效磷与有机质显著高于CK,而果实二次膨大期T1有效磷显著低于CK,2040 cm土层2个营养指标同一土层不同字母表示处理间差异显著(P0.05)。The different letter
24、in the same soil layer indicate the siginificant difference between the treatments(P0.05).图3不同土壤管理模式对不同果实发育期土壤蛋白酶活性变化的影响Figure 3Changes of soil protease activity at different fruit development stages under different treatments同一土层不同字母表示处理间差异显著(P0.05)。The different letter in the same soil layer indic
25、ate the siginificant difference between the treatments(P0.05).图4不同土壤管理模式对不同果实发育期土壤蔗糖酶活性变化的影响Figure 4Change of soil sucrase activity at different fruit development stages under different treatments同一土层不同字母表示处理间差异显著(P0.05)。The different letter of the same soil layer indicate the siginificant differenc
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