不同施肥水平土壤酶活性对西藏野生垂穗披碱草生物产量的影响

谢国平 包赛很那 王明涛 朱勇 熊晓瑞

摘要 [目的]研究不同施肥水平土壤酶活性對西藏野生垂穗披碱草生物产量的影响。[方法]在西藏拉萨河谷塔杰试验点，通过连续3年对西藏野生垂穗披碱草人工草地不同时期的土壤酶活性水平、生物产量进行取样观测，研究土壤中酶活性对西藏野生垂穗披碱草生物产量的影响。[结果]施肥处理T1、T2、 T3、T4 、T5均有助于提高土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量，均显著增加土壤纤维素酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶的活性；土壤酶活性与牧草生物产量在不同生长期差异显著，在开花期之前各施肥处理土壤纤维素酶、脲酶、蛋白酶的活性与牧草生物产量呈正相关，之后略有下降呈负相关，但土壤磷酸酶活性则在抽穗期之前与牧草生物产量呈正相关，之后略有下降呈负相关；T3处理显著增加土壤养分含量、酶活性，且牧草产量达到最高，远高于其他5个处理；各施肥处理效应表现为T3>T2> T5>T4 >T1 >CK。[结论]在建植人工草地时，通过施肥增加土壤酶活性，是提高西藏野生垂穗披碱草生长性能和增加产量的有效途径。

关键词 施肥水平；土壤酶活性；西藏野生垂穗披碱草；生物产量；影响

中图分类号 S543 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）27-0149-05

Effects of Soil Enzyme Activity at Different Fertilization Levels on Biological Yield of Tibetan Wild Elymus nutans

XIE Guoping， Baosaihenna， WANG Mingtao et al

（Tibet Agriculture and Animal Husbandry College， Linzhi，Tibet 860000）

Abstract [Objective]To study the effects of soil enzyme activity on the biological yield of Tibetan wild Elymus nutans at different fertilization levels.[Method]Through sampling and observation of soil enzyme activity level and biological yield in Tibets wild Elymus nutans artificial grassland in the Tibetan Lhasa river valley for three consecutive years， the effects of soil enzyme activity on the yield of Tibetan wild Elymus nutans were studied.[Result]Compared with CK（no fertilization）， T1， T2， T3， T4 and T5 treatment contributed to the improvement of soil organic matter， total nitrogen， effective phosphorus， and available potassium content， and significantly increased the activity of soil cellulase， urease， protease， and phosphatase.The activity of cellulase， urease， and protease in soil treated with fertilizer before flowering was positively correlated with the biological yield of pasture， and then the decrease was slightly negative. However， soil phosphatase activity was positively correlated with pasture biological yield prior to spikelets， and then slightly decreased negatively. T3 treatment significantly increased soil nutrient content， enzyme activity， and pasture yield reached the highest， much higher than the other five treatments.The order of effect of each fertilization treatment was T3> T2 >T5>T4 > T1 >CK. [Conclusion]Soil enzyme activity can not only reflect the differences in soil fertility levels of plants， but also serve as a basic indicator for evaluating soil fertility in grasslands. Based on this， it can be used to improve yield by adopting reasonable agricultural technology measures.

Key words Fertilization level；Soil enzyme activity；Tibetan wild Elymus nutans；Biological yield；Effect

1.6 数据处理

各测定数据利用 Excel 2007 进行数据初处理，采用 SPSS 19.0 进行统计分析，差异显著性利用ANOVA法和 Duncan进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对西藏野生垂穗披碱草生物产量及土壤性状的影响

从表2可以看出，不同施肥处理间土壤养分含量、pH和产量变化均显著。与CK 相比，各施肥处理的pH呈降低趋势，但土壤养分均有不同程度的提高。其中，T2、T3处理效果最为明显，尤其以T3处理效果最好，与常规施肥T1处理相比，有机质、全氮、速效钾和速效磷含量分别提高了712%、6.47%、12.23%和18.56%；从西藏野生垂穗披碱草生物产量看，T2、T3处理较常规施肥T1处理酶活分别提高了12.66%和20.54%，并达显著水平；T4、T5处理与T1处理相比，虽然在有机质、全氮、速效钾、速效磷及生物产量方面均有所提高，但酶活提高效果不明显。这说明牛羊粪做有机肥加常规氮磷钾肥配合使用，可以显著提高西藏野生垂穗披碱草的土壤肥力及产量。

由于2年连续不施肥，对照CK有机质、全氮、速效钾、速效磷和生物产量显著低于其他施肥处理，尤其较T3处理生物产量减少35.17%；在其他施肥处理中，T4处理较常规施肥T1处理产量提高了5.59%，T5处理较常规施肥T1处理产量提高了9.07%，这表明配施有机无机复合肥，西藏野生垂穗披碱草的生物产量显著增加； T5处理的施肥量是T4处理的2倍，在土壤养分含量、生物产量方面虽有增加，但差异不显著。

由表3可知，土壤速效养分与生物产量之间呈显著正相关。胡建忠[12]、周礼恺等[13]、张伟等[14]研究表明，土壤肥力水平在很大程度上受制于土壤酶的影响，与土壤酶活性之间存在非常密切的相关关系。这说明用土壤酶活性作为评价土壤肥力具有可行性。

2.2 不同施肥处理对不同生长期西藏野生垂穗披碱草土壤酶活性的影响

2.2.1 施肥对土壤纤维素酶活性的影响。

在整个牧草生育期，尽管施肥不同，但其土壤纤维素酶活性变化趋势相似，均随着披碱草的生长而逐渐升高，各个施肥处理均在开花期土壤纤维素酶活性达最高，尤以T2、T3处理最为明显，随后其酶活性逐渐减弱。这可能是由于T2、T3处理中有大量的牛羊粪有机肥作为土壤可降解纤维素底物，还有较高的氮磷钾投入，为纤维素酶系提供了很好的作用条件，因此纤维素酶活性增加最明显，这与金海洋等[17]、邱珊莲等[18]研究结果一致。

2.2.2 施肥对土壤脲酶活性的影响。

由表5可知，不同施肥处理对土壤脲酶的影响表现出很强的规律性，播种后随着牧草生长酶活性明显升高，在开花期酶活性均达到最大，而到乳熟期达到酶活性低谷，之后又有所提高但不明显。T1 、T2、T3、T4、T5处理较CK（不施肥）酶活性均显著提高，分别提高了1108%、38.72%、42.11%、27.23%和33.10%。在牧草生長期，CK处理的平均脲酶活性为210.5 μg/（g ·h），T1处理为263.0 μg/（g ·h），T2处理为476.5 g/（g ·h），T3处理为516.7 μg/（g ·h），T4处理为368.0 μg/（g ·h），T5处理为4189 μg/（g ·h）。

T2、T3、T4、T5处理的土壤脲酶活性显著高于CK、T1处理，T3处理最高，远高于其他5种施肥处理，其酶活性增幅表现为T3> T2 > T5 > T4 > T1 > CK。这说明通过施肥能够显著提高土壤脲酶活性，显著提高土壤肥力。这可能是由于牛羊粪有机肥与常规化肥配施，为土壤微生物活动和酶系提供了良好的条件，增加了土壤营养物质的积累，营养越丰富，土壤中微生物活动越强，释放到土壤中的酶越多，酶活性越高。这与相关研究结果一致[19-22]。

2.2.3 施肥对土壤蛋白酶活性的影响。

由表6可知，不同施肥处理对土壤蛋白酶活性的影响同样具有很强的规律性。播种后随着牧草生长对蛋白酶需求逐渐升高，开花期酶活性均达最高，随后逐渐降低。T1 、T2、T3、T4、T5处理较CK（不施肥）酶活性分别提高了23.34%、29.96%、40.30%、12.29%和17.15%。在牧草生长期内，CK平均脲酶活性为94.9 μg/（g ·h），T1处理为121.5 μg/（g ·h），T2处理为176.1 g/（g ·h），T3处理为223.0 μg/（g ·h），T4处理为134.2 μg/（g ·h），T5处理为152.7 μg/（g ·h）。

从牧草生育期的酶活性整体水平看，T3处理的土壤蛋白酶活性显著高于CK、T1、T2、T4、T5处理，虽然T1、T2、T4、T5 、CK之间酶活性有差异，表现为T2>T5>T4>T1>CK，但与T3处理差异不显著。这主要是由于不同施肥对牧草生长土壤补充速效养分水平存在根本差异，导致其土壤蛋白酶活性明显不同。土壤蛋白酶参与土壤中氨基酸、蛋白质以及其他含蛋白质氮有机化合物的转化，其水解产物是高等植物的氮源之一，与土壤有机质含量、氮及其他土壤性质密切相关。这与孙瑞莲等[23]、王俊华等[24]的研究结果相似。

2.2.4 施肥对土壤磷酸酶活性的影响。

由表7可知，随着牧草生长磷酸酶活性在拔节期到开花期逐渐升高均达到最高，随后逐渐降低。T1 、T2、T3、T4、T5处理较CK（不施肥）酶活性分别提高了21.81%、39.27%、43.39%、27.86%和3357%。在牧草生长期内，CK的平均磷酸酶活性为1265 μg/（g ·h），T1 处理为194.3 μg/（g ·h），T2处理为290.1 g/（g ·h），T3处理为320.4 μg/（g ·h），T4处理为224.2 μg/（g ·h），T5处理为254.4 μg/（g ·h）。

不同施肥处理对土壤磷酸酶活性的影响，均在牧草抽穗期达到最高，在开花期次之。酶活性表现为T3> T2> T5>T4 >T1，与CK（不施肥）相比差异显著。孙波等[25]、邱莉萍等[26]研究表明，磷酸酶活性是表征土壤磷循环、土壤管理系统效果和土壤有机质含量的重要指标之一，其活性在一定程度上反映土壤有机磷化合物的分解程度 和土壤供应有效磷的潜在能力。该试验样地中土壤磷酸酶活性与土壤纤维素酶、脲酶和蛋白酶活性的变化特征存在差异，这与样地气候环境、地下水位、土壤性质等因素有关，具体原因还有待于进一步探究。

2.3 土壤酶活性对不同生育期西藏野生垂穗披碱草生物产量的影响

由表8可知，不同施肥处理的土壤酶活性对西藏野生垂穗披碱草生物产量的影响明显，生物产量随酶

活性不同而呈较大差异。相比CK，T3处理的土壤酶活性最高，在开花期其纤维素酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶的活性分别为23610、597.4、285.3、329.6 μg/（g·h），其生物产量也最高達 4 847.92 kg/hm2；T2次之，其生物产量达4 530.36 kg/hm2， 与T3相差不大。但T1、T4、T5处理的土壤酶活性、生物产量则与T2、T3处理相差较大。这主要是因为T2、T3处理施用较大比例的牛羊粪有机肥，有利于增强土壤的酶活性，从而促进牧草生长，提高产量。

Zantua等[27]、杨丽娟等[28]研究认为酶活性与土壤肥力之间具有明显的直接相关性，一般情况下，土壤脲酶、磷酸酶、蛋白酶、纤维素酶活性与土壤有机碳、全氮含量有非常好的相关关系，土壤酶活性的改变会直接影响土壤肥力，进而影响植物的生长和其生物产量的形成，该研究与之相符。

3 结论与讨论

土壤酶直接参与土壤中各种生物化学过程，如腐殖质的分解与合成，动植残体和微生物残体的分解，及其合成有机化合物的水解与转化，某些无机化合物的氧化、还原反应。土壤酶作为土壤生物活性及土壤肥力的重要组成部分，在土壤物质循环和能量转化中起重要的催化作用，其活性可以反映土壤中各种生物化学反应的强度和方向[14]。在土壤众多酶中，纤维素酶是植物生长发育碳循环中的一个重要酶；脲酶酶促产物——氨是植物重要氮源之—，尿素氮肥水解与脲酶密切相关，对土壤脲酶转化尿素的作用及其调控技术，对提高尿素氮肥利用率具有重要意义；蛋白酶参与土壤中氨基酸、蛋白质以及其他含蛋白质氮的有机化合物的转化，其水解产物是高等植物的氮源之一，与土壤有机质含量、氮及其他土壤性质有关；在植物的土壤磷营养中，土壤磷酸酶活性直接影响土壤中磷的有效性[14，16]。

该试验通过不同施肥处理对土壤养分、有机质、pH、酶活性和牧草生物产量的影响可以看出，各施肥处理均有助于提高土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量，均显著增加了土壤中纤维素酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶活性。土壤酶的活性与牧草生物产量在不同生长期差异显著，在开花期之前各施肥处理土壤中纤维素酶、脲酶、蛋白酶的活性与牧草生物产量呈正相关，之后略有下降呈负相关；土壤磷酸酶活性则在抽穗期之前与牧草生物产量呈正相关，之后略有下降呈负相关，具体原因还有待于进一步探究。尤其是T3处理显著增加了土壤养分含量和各种土壤酶活性，且牧草产量也达到最高，远高于其他5个处理。各施肥处理效应表现为T3>T2>T5>T4>T1>CK，这与杜广红等[29]、Qiu等[30]研究结果基本一致。这说明不同施肥水平对土壤速效养分影响不同，含有牛羊粪

有机肥 配施氮磷钾肥后，一方面可极大增加土壤有机质含量和矿物质元素，为植物生长发育提供充足基质和速效养分[14，31]；另一方面有机质进入土壤增强了土壤中动物、植物和微生物的代谢活动，加快了土壤物质循环，提高了土壤养分的生物有效性，从而有利于提高土壤酶活性[32-35]。土壤酶活性是评价土壤肥力的重要指标。因此，在选择以西藏野生垂穗披碱草建植人工草地和进行植被生态修复的实践中，采用T3（3 000 kg/hm2牛羊粪做有机肥+70%常规氮磷钾肥）施肥处理方法，科学合理提高施肥水平，增加土壤酶活性，可取得良好效果。

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