水氮耦合对旱藕产量、生理特性和土壤理化性状的影响

樊吴静，杨 鑫，何虎翼，唐洲萍，唐美丽，韦玉恒，李丽淑

(1.广西农业科学院经济作物研究所，南宁 530007；2.广西河池市都安县农业农村局，广西 都安 530700)

【研究意义】旱藕(CannaedulisKer.)又名蕉藕、芭蕉芋、洋芋，其块茎富含淀粉、蛋白和粗纤维，是集粮食、饲料和能源于一体的多用途作物[1-2]。旱藕在广西具有悠久的栽培历史，是目前广西部分市县重点发展的特色农产品之一。但由于旱藕栽培技术较落后，农户种植管理水平低，严重制约了旱藕产量和品质的提高[3-4]。水和氮不仅是作物生长发育的重要环境因子，还是作物产量形成的重要组成元素[5]，水肥耦合是农业生态系统中水分与肥料对作物生长发育产生影响的效应。已有研究发现，以肥调水、以水促肥对指导作物生产具有越来越重要的作用[6]。而水分亏缺或氮素不足时，旱藕的长势和产量受到显著影响[7-8]，不利于旱藕产业的可持续发展。因此，探讨水氮耦合对旱藕土壤环境及旱藕生长特性的影响，对改进旱藕栽培技术及提高其产量具有重要意义。【前人研究进展】许多研究结果[9-11]表明，合理的水氮耦合能有效改善土壤环境，增加土壤微生物含量，提高土壤酶活性，促进土壤养分转化并有利于植物吸收利用，从而促进植物生长与产量提高。张慧[12]研究发现，灌水和施氮对油茶土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量具有显著影响，碱解氮含量随着施氮量的增加呈直线关系，土壤有效磷和速效钾含量与施氮量呈抛物线关系；对不同的土壤养分，水氮间存在不同的交互作用。奚雅静等[13]研究指出，在水肥一体化条件下，增施氮肥可提升番茄土壤氮素相关酶活性。杨雪艳等[14]研究表明，适宜的水氮配比可显著提高土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、转化酶和脲酶活性。刘美玉等[15]的研究结果显示，在相同灌水水平下，种植烤烟的土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性均随着施氮水平的提高呈先增加后降低的变化趋势，而在相同施氮水平下，土壤酶活性以中高灌水处理较高，低灌水处理较低。在水分和氮肥对作物生长的影响研究方面，戴明等[16]研究指出，水氮耦合处理对水稻植株生长具有显著促进作用，其株高、叶面积指数、茎径、地上和地下生物量均高于对照。张立新等[17]研究发现，在水分胁迫下，增施氮肥可增加玉米的渗透调节物质，提高抗氧化酶活性，增强细胞膜保护作用。岳文俊等[18]研究指出，不合理的灌水和施氮会导致甜瓜单果重明显降低，单果重随着灌水量或施氮量的增加呈先增加后减少的变化趋势。宋娜等[19]研究表明，在相同水分条件下，马铃薯的块茎产量、淀粉含量和维生素C含量均随着施氮量的增加而增加，但当氮肥过量时，各指标会降低。薛丽华等[6]开展田间小麦高、中、低灌水水平及施氮水平试验，综合产量和成本进行分析，发现以中水高氮条件为适宜小麦生长的水氮运筹模式。在水分和氮肥对旱藕生长影响方面，李慧[7]研究表明，水分亏缺时旱藕植株矮小瘦弱，块茎减产，持续干旱35 d块茎鲜重减产达48%。周明强等[8]研究指出，提高氮肥用量可增加旱藕分蘖数及促进旱藕块茎产量显著提高。樊吴静等[20]研究认为，合理的水分和氮肥运用有利于促进旱藕生长，提高叶片光合强度，促进叶片光合产物积累，增加块茎产量。【本研究切入点】目前，关于水氮耦合对旱藕生长发育影响的研究较少，水氮耦合对旱藕土壤环境影响方面的研究未见报道。【拟解决的关键问题】探讨不同灌水量和施氮量对旱藕的土壤肥力、土壤酶活性及旱藕叶片生理特性和块茎产量的影响效应，筛选适宜改善旱藕土壤环境及促进旱藕生长发育的水氮耦合模式，为旱藕的高产高效栽培及其产业的可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019年3—12月在广西农业科学院科研基地遮雨棚内进行，供试旱藕品种为广西农业科学院经济作物研究所选育的桂兴芋3号。棚内有水泥种植槽，长度15 m，宽度1 m，种植土壤质地为沙壤土，孔隙度38.27%，土壤pH 5.79，碱解氮含量85.89 mg/kg，有效磷含量52.62 mg/kg，速效钾含量189.35 mg/kg。

1.2 试验设计

试验采用灌水量和施氮量二因素随机区组设计。参考樊吴静等[20]、薛丽华等[6]的方法，灌水量设4个水平(W1～W4)，分别为田间持水量的(20±5)%(W1，干旱)、(40±5)%(W2，低水)、(60±5)%(W3，中水)和(80±5)%(W4，高水)，施氮量设4个水平(N0～N3)，分别为施纯氮0 kg/hm2(N0，不施氮)、300 kg/hm2(N1，低氮)、600 kg/hm2(N2，中氮)和900 kg/hm2(N3，高氮)，共16个处理(分别为W1N0、W1N1、W1N2、W1N3、W2N0、W2N1、W2N2、W2N3、W3N0、W3N1、W3N2、W3N3、W4N0、W4N1、W4N2、W4N3，其中W1N0为CK)，3次重复，每处理种植7株，种植规格为1.0 m×1.0 m。

旱藕于2019年3月10日种植，施用的氮肥为尿素(总N≥46.4%)，各处理磷钾肥用量相同，磷肥为过磷酸钙(P2O5≥12.0%)300 kg/hm2，钾肥为硫酸钾(K2O≥52.0%)300 kg/hm2，所有氮肥、磷肥和钾肥均在种植前作为底肥一次性施用。土壤水分含量以TDR土壤水分仪控制，每7 d测定1次，测定部位为旱藕种植深度20.0 cm处，当水分含量下降时及时滴灌补充。

1.3 测定指标及方法

在旱藕块茎形成期(6月20日)取样测定土壤理化性状、土壤酶活性及旱藕植株的农艺性状和叶片生理指标；旱藕成熟期(12月28日)测定块茎产量。

1.3.1 土壤理化性状 取0～20 cm土层的土样，测定土壤孔隙度，土壤自然风干后，参照南京农学院主编《土壤农化分析》[21]中的方法测定土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量。

1.3.2 土壤酶活性 取0～20 cm土层的土样，自然风干后，参考苏州科铭生物技术有限公司的试剂盒说明和杨鑫等[22]的方法测定土壤脱氢酶、磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性。

1.3.3 农艺性状 调查旱藕的分蘖数、株高和茎径等农艺性状，其中株高为地上茎基部至顶部最后一片叶基部的距离，茎径为株高1/3处茎秆的直径。

1.3.4 生理指标 每处理取3株旱藕，取正3叶去除中脉，剪碎混匀，测定鲜叶的可溶性糖、可溶性蛋白和淀粉含量。其中，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[23]，可溶性蛋白含量采用二喹啉甲酸法(BCA)测定[24]，淀粉含量采用酸水解法测定[25]。

1.3.5 块茎产量 旱藕成熟期，每处理挖取5株旱藕块茎，称取块茎产量，折算为公顷产量，取平均值。

1.4 统计分析

试验数据采用Excel 2003进行统计整理，以SPSS 18.0进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 水氮耦合对旱藕土壤理化性状的影响

2.1.1 对土壤孔隙度的影响 由表1可知，各施氮处理土壤孔隙度随着灌水量的增加均呈先增加后减少变化趋势。其中，在N3水平下土壤孔隙度减少较慢，在W3水平才达最大值，而在其他施氮水平下的孔隙度于W2水平即达最大值，说明在较低氮素水平下适当减少灌水量有利于提高旱藕土壤的孔隙度；随着施氮量的增加，土壤孔隙度也表现先增加后减少的变化趋势，且均在N2水平下达最大值，说明适当增施氮肥有利于提高土壤孔隙度。从总体上看，W2N2处理的土壤孔隙度最大，W3N2处理次之，二者差异不显著(P>0.05，下同)，但均显著大于其他处理(P<0.05，下同)，其中W2N2处理较CK增加18.19%。方差分析结果(表1)表明，氮素单一效应对土壤孔隙度的影响达极显著水平(P<0.01，下同)，水分单一效应及水氮耦合效应对土壤孔隙度无显著影响。

2.1.2 对土壤碱解氮含量的影响 从表1可看出，随着灌水量的增加，种植旱藕土壤的碱解氮含量均呈先增加后减少变化趋势。其中，在N3水平下土壤碱解氮含量减少较快，在W3水平后开始下降，在其他施氮水平均于W4水平才开始下降，说明种植旱藕的土壤在缺氮条件下适当增加灌水量可提高其碱解氮含量；随着施氮量的增加，土壤碱解氮含量除在W4水平下于N3水平后稍有下降外，在其他灌水水平下均随着施氮量的增加而增加，说明增施氮肥可有效提高土壤碱解氮含量，但灌水过多也会影响氮素分解；W2N3处理土壤的碱解氮含量最高，其中较土壤碱解氮含量最低的CK高25.23%。方差分析结果(表1)表明，水分单一效应、氮素单一效应和水氮耦合效应对土壤碱解氮含量的影响均达极显著水平。

2.1.3 对土壤有效磷含量的影响 由表1可知，随着灌水量的增加，种植旱藕的土壤有效磷含量在N0水平下逐渐增加，在其他施氮水平下均呈先增加后减少的变化趋势。其中，在N3水平下土壤有效磷含量减少较快，说明旱藕土壤在缺氮条件下增加灌水量可有效提高其有效磷含量，但在高氮条件下灌水量过多会抑制土壤有效磷含量提高；随着施氮量的增加，土壤有效磷含量在W1和W2水平下逐渐增加，而在W3和W4水平下表现为先增加后减少，均在N2水平后开始减少，说明在干旱条件下增施氮肥有利于提高旱藕土壤有效磷含量；W2N3处理的土壤有效磷含量最高，其中较土壤有效磷含量最低的CK高39.70%。方差分析结果(表1)表明，水分单一效应、氮素单一效应和水氮耦合效应对土壤有效磷含量的影响均达极显著水平。

表1 不同水氮耦合处理的旱藕土壤理化性状比较

2.1.4 对土壤速效钾含量的影响 从表1可看出，随着灌水量的增加，种植旱藕的土壤速效钾含量在N1水平下逐渐增加，在其他施氮水平下为先增加后减少的变化趋势，均在W3水平下达最大值；随着施氮量的增加，土壤速效钾含量除在W4水平下呈先增加后减少的变化趋势，在其他灌水水平下均随着施氮量的增加而增加，说明在缺水条件下增施氮肥对旱藕地土壤速效钾含量的提高有促进作用；W3N3处理的土壤速效钾含量最高，其中较土壤有效钾含量最低的CK高37.29%。方差分析结果(表1)表明，氮素单一效应对土壤速效钾含量的影响达极显著水平，水分单一效应和水氮耦合效应对土壤速效钾含量无显著影响。

综上所述，与试验前土壤性状相比，经水氮耦合处理，旱藕土壤的孔隙度和碱解氮含量均有不同程度增加，土壤有效磷含量和速效钾含量均有不同程度减少；种植旱藕的土壤适当增加灌水量和施氮量，有利于提高其通气透水性，提高土壤养分含量。

2.2 水氮耦合对旱藕土壤酶活性的影响

2.2.1 对土壤脱氢酶活性的影响 由表2可知，随着灌水量的增加，种植旱藕土壤的脱氢酶活性均呈先升高后降低的变化趋势。其中，在N3水平下土壤脱氢酶活性降低较快，在W2水平即达最大值，而在其他施氮水平的脱氢酶活性于W3水平才达最大值，说明旱藕地在较低氮素水平下适当增加灌水量有利于提高其脱氢酶活性，在氮素水平较高条件下灌水量过高会降低其脱氢酶活性；随着施氮量的增加，土壤脱氢酶活性除在W2水平下逐渐增强外，在其他灌水水平下均随着施氮量的增加表现为先升高后降低的变化趋势，且均在N1水平达最大值，说明在灌水较多条件下氮素水平过高对土壤脱氢酶活性具有抑制作用；从总体上看，W3N1处理的土壤脱氢酶活性最高，W3N2处理次之，二者差异不显著，但均显著高于其他处理，其中W3N1处理较CK高37.23%。方差分析结果(表2)表明，水分单一效应、氮素单一效应和水氮耦合效应对土壤脱氢酶活性的影响均达极显著水平。

2.2.2 对土壤磷酸酶活性的影响 由表2可知，种植旱藕土壤的磷酸酶活性除在N0水平下随着灌水量的增加逐渐增强外，在其他施氮水平下均随着灌水量的增加呈先升高后降低的变化趋势。其中，在N3水平下土壤磷酸酶活性降低较慢，说明旱藕地在缺氮或氮素水平较高条件下增加灌水量有利于增强其磷酸酶活性；随着施氮量的增加，土壤磷酸酶活性除在W4水平下表现为逐渐升高外，在其他灌水水平下均表现先升高后降低，且于W1和W2水平降低较快，说明较低水分和氮素水平会抑制种植旱藕土壤的磷酸酶活性；W3N2处理的土壤磷酸酶活性最高，其中较土壤磷酸酶活性最低的CK高42.06%。方差分析结果(表2)表明，水分单一效应、氮素单一效应和水氮耦合效应对土壤磷酸酶活性均具有极显著影响。

2.2.3 对土壤蔗糖酶活性的影响 由表2可知，随着灌水量的增加，种植旱藕的土壤蔗糖酶活性均呈先升高后降低的变化趋势，且均在W2水平达最大值，说明低灌水量有利于提高旱藕地的蔗糖酶活性；随着施氮量的增加，土壤蔗糖酶活性也表现为先升高后降低的变化趋势，且均在N1水平达最大值，说明氮素水平过高也会抑制土壤蔗糖酶活性；从总体上看，W2N1处理的土壤蔗糖酶活性最高，且显著高于其他处理，其中较CK提高98.60%。方差分析结果(表2)表明，水分单一效应、氮素单一效应和水氮耦合效应对土壤蔗糖酶活性的影响均达极显著水平。

2.2.4 对土壤脲酶活性的影响 从表2可看出，种植旱藕土壤的脲酶活性除在N0水平下呈先升高后降低变化趋势外，在其他施氮水平下随着灌水量的增加均表现为逐渐降低，说明在干旱和低水条件下种植旱藕其土壤脲酶活性较强，增加灌水量会抑制土壤脲酶活性；随着施氮量的增加，在W1和W2水平下土壤脲酶活性逐渐升高，在W3和W4水平下呈先升高后降低变化趋势，均在N1水平达最大值，说明干旱和缺水条件下增施氮肥可增强旱藕地的土壤脲酶活性，高水和高氮条件下会抑制旱藕地的土壤脲酶活性。从总体上看，W1N3处理的旱藕土壤脲酶活性最高，且显著高于其他处理，其中较CK高7.46%。方差分析结果(表2)表明，水分单一效应和水氮耦合效应对土壤脲酶活性的影响达极显著水平，氮素单一效应对土壤脲酶活性的影响达显著水平。

表2 不同水氮耦合处理的旱藕土壤酶活性比较

综上所述，种植旱藕的土壤适当增加灌水量和施氮量，有利于增强其脱氢酶、土壤磷酸酶、土壤蔗糖酶和土壤脲酶活性。

2.3 水氮耦合对旱藕农艺性状的影响

2.3.1 对旱藕分蘖数的影响 由表3可知，随着灌水量的增加，旱藕的分蘖数在N0和N1水平下逐渐增加，在N2和N3水平下均呈先增加后减少的变化趋势，说明在缺氮条件下增加灌水量可促进旱藕植株分蘖；随着施氮量的增加，旱藕的分蘖数在W1和W2水平下逐渐增加，在W3和W4水平下表现为先增加后减少，且均在N2水平达最大值，说明在干旱和低水条件下增加氮肥施用量可促进旱藕植株分蘖；W2N3和W3N2处理的旱藕植株分蘖数最高(均为7.67株)，且显著高于分蘖数最少的W2N0和W3N0处理及CK(均为5.00株)53.40%。方差分析结果(表3)表明，氮素单一效应对旱藕植株分蘖的影响达极显著水平，水分单一效应和水氮耦合效应对分蘖的影响达显著水平。

2.3.2 对旱藕株高的影响 从表3可看出，随着灌水量的增加，旱藕的株高在N1水平下逐渐增加，而在其他施氮水平下均呈先增加后减少变化趋势。其中，在N2和N3水平下株高下降较快，说明低氮条件下增加旱藕地灌水量可促进旱藕植株伸长，但在中高氮水平下灌水量过多会抑制旱藕植株生长；随着施氮量的增加，旱藕的株高均呈先增加后减少变化趋势。其中，在W1和W4水平下降较快，说明旱藕地在干旱或高水条件下，氮肥施用量过大不利于旱藕植株伸长；从总体上看，W2N2处理旱藕的株高最大，较CK增加52.21%。方差分析结果(表3)表明，氮素单一效应对旱藕株高的影响达极显著水平，水分单一效应和水氮耦合效应对株高的影响达显著水平。

2.3.3 对旱藕茎径的影响 由表3可知，旱藕的茎径除在N3水平下于W2水平达最大值外，其他施氮水平旱藕的茎径均在W3水平达最大值，说明旱藕地在较低氮素水平下适当增加灌水量有利于增加旱藕茎径，在较高氮素水平下灌水量过大会抑制旱藕茎径增粗；随着施氮量的增加，旱藕的茎径也呈先增加后减少变化趋势，说明低水和低氮或高水和高氮均不利于旱藕植株茎径增粗；W3N2处理旱藕的茎径最大，较CK增加17.33%。方差分析结果(表3)表明，氮素单一效应对旱藕茎径的影响达显著水平，水分单一效应和水氮耦合效应对茎径的影响不显著。

表3 不同水氮耦合处理的旱藕农艺性状比较

综上所述，种植旱藕的土壤适当增加灌水量和施氮量，有利于增加旱藕的分蘖数、株高和茎径，有效促进旱藕植株生长发育。

2.4 水氮耦合对旱藕叶片生理特性的影响

2.4.1 对旱藕叶片可溶性糖含量的影响 由表4可知，随着灌水量的增加，旱藕叶片的可溶性糖含量除在N0水平下表现为逐渐减少外，在其他施氮水平下均呈先增加后减少变化趋势。其中，在N1水平下可溶性糖含量减少较快，说明旱藕地在缺氮条件下增加灌水量不利于旱藕叶片可溶性糖积累；随着施氮量的增加，旱藕叶片的可溶性糖含量除在W1水平下呈先减少后增加变化趋势外，在其他灌水量水平下均表现为先增加后减少；W2N1处理的可溶性糖含量最高，其次为W3N2处理，二者差异不显著，但均显著高于其他处理，其中W2N1处理较CK增加25.02%。方差分析结果(表4)表明，氮素单一效应对旱藕叶片可溶性糖含量的影响达显著水平，水分单一效应和水氮耦合效应对可溶性糖含量的影响不显著。

2.4.2 对旱藕叶片可溶性蛋白含量的影响 由表4可知，与旱藕叶片可溶性糖含量的变化规律相似，随着灌水量的增加，旱藕叶片的可溶性蛋白含量除在N0水平下表现为逐渐减少外，在其他施氮水平下均表现为先增加后减少，其中均在W4水平达最小值，说明适当干旱有利于提高旱藕叶片可溶性蛋白含量，而灌水量过高会抑制可溶性蛋白合成；随着施氮量的增加，可溶性蛋白含量除在W1水平下表现为先减少后增加外，在其他灌水水平下均表现为先增加后减少；W2N1处理的可溶性蛋白质含量最高，较CK增加11.38%，而W4N0处理的可溶性蛋白含量最低，较CK减少46.55%。方差分析结果(表4)表明，氮素单一效应对旱藕叶片可溶性蛋白含量的影响达显著水平，水分单一效应和水氮耦合效应对可溶性蛋白含量的影响不显著。

2.4.3 对旱藕叶片淀粉含量的影响 由表4可知，随着灌水量的增加，旱藕叶片的淀粉含量均表现为先增加后减少，且均在W3水平达最大值，说明在缺氮条件下适当增加灌水量有利于促进旱藕叶片淀粉积累；随着施氮量的增加，旱藕叶片的淀粉含量在W2水平下表现为逐渐增加，在W3和W4水平下表现为先增加后减少，说明适当增施氮肥可促进旱藕叶片淀粉积累；W3N2处理的淀粉含量最高，显著高于其他处理，其中较CK增加27.78%。方差分析结果(表4)表明，氮素单一效应对旱藕叶片淀粉含量的影响达极显著水平，水氮耦合效应对淀粉含量的影响达显著水平，水分单一效应对淀粉含量影响不显著。

表4 不同水氮耦合处理的旱藕叶片生理特性比较

综上所述，种植旱藕的土壤适当增加灌水量和施氮量，有利于增加旱藕叶片的可溶性糖、可溶性蛋白和淀粉含量，有效促进旱藕叶片光合产物积累。

2.5 水氮耦合对旱藕块茎产量的影响

由表5可知，随着灌水量的增加，旱藕的块茎产量均表现为先增加后减少，且各施氮水平旱藕的块茎产量均于W3水平达最大值，说明适当增加灌水量有利于提高旱藕块茎产量；随着施氮量的增加，旱藕的块茎产量除在W1水平表现为逐渐增加外，在其他灌水量水平下均表现为先增加后减少，其中在W4水平下的旱藕块茎产量下降较快，说明在干旱条件下增加施氮量有利于促进旱藕块茎产量提高，而高水条件下施氮量过多会造成减产；从整体上看，与CK相比，各水氮耦合处理旱藕的块茎产量增加7.78%～70.28%，其中，W3N2处理的旱藕块茎产量最高，且显著高于其他处理。方差分析结果(表5)表明，氮素单一效应对旱藕块茎产量的影响达极显著水平，水分单一效应和水氮耦合效应对旱藕块茎产量的影响达显著水平。可见，种植旱藕的土壤适当增加灌水量和施氮量，可显著提高旱藕的块茎产量。

表5 不同水氮耦合处理的旱藕块茎产量比较

2.6 水氮耦合下各指标的相关分析

由表6可知，除分蘖数和株高分别与土壤蔗糖酶活性和土壤脲酶活性呈负相关及茎径与土壤脲酶活性呈负相关外，旱藕的其他农艺性状与土壤肥力、土壤酶活性和块茎产量均呈正相关；除可溶性糖含量和淀粉含量与土壤脲酶活性呈负相关外，旱藕叶片的其他生理特性与土壤理化性状和土壤酶活性均呈正相关；旱藕的块茎产量除与土壤脲酶活性呈负相关及与叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、土壤蔗糖酶活性呈不显著正相关外，与旱藕植株的农艺性状、叶片生理特性、土壤理化性状及土壤酶活性均呈极显著正相关。说明通过合理的水分和氮素供应，可增强种植旱藕的土壤酶活性，改善土壤通气透水性，提高土壤肥力，促进旱藕植株生长发育及光合产物积累，从而提高旱藕的块茎产量。

表6 旱藕植株生长与土壤特性的相关分析结果

3 讨 论

本研究结果表明，随着灌水量或施氮量的增加，种植旱藕土壤的孔隙度均呈先增加后减少变化趋势，适当增加水分和氮素，有利于增强种植旱藕土壤的通气性，而土壤孔隙度和养分含量与旱藕块茎产量呈极显著正相关，与Ben-Noah等[26]研究得到土壤水分、养分、通气状况和酶活性等是影响作物生长发育的主要环境因素的结果相似。本研究发现，随着灌水量的增加，土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量表现为先增加后减少；随着施氮量的增加，土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量在干旱及低水条件下逐渐增加，在高水条件下氮素过高其土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量有所减少，与陈轩敬等[27]、缑兆辉等[28]研究认为土壤速效养分是反映土壤肥力的重要指标，合理的水肥管理对土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量具有显著影响的观点存在差异，可能与适宜的水分和氮素供应有利于提高土壤通气透水性、增强土壤微生物活性、促进土壤养分释放，而水分和氮素过多或过少会抑制土壤养分释放有关。

土壤酶有较强的专一性，其中，脱氢酶可反映土壤微生物新陈代谢的整体活性，磷酸酶可加速磷化物质脱磷，有利于植物和微生物吸收利用，蔗糖酶可催化有机质分解，增加土壤中易溶性营养物质，脲酶可催化氮化合物转化，其酶促产物氨是植物氮源之一[29]。本研究结果表明，随着灌水量的增加，各施氮水平下种植旱藕土壤的脱氢酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均呈先升高后降低的变化趋势，脲酶活性呈逐渐降低趋势；随着施氮量的增加，土壤脱氢酶和蔗糖酶活性呈先升高后降低的变化趋势，磷酸酶活性在高水条件下表现为逐渐升高，脲酶活性在干旱和低水条件下表现为逐渐升高；水氮耦合效应对土壤酶活性的影响达极显著水平，种植旱藕的土壤适当增加灌水量和施氮量，有利于促进释放土壤酶类的微生物繁殖生长，从而向土壤中分泌更多酶，但水分或氮素过高过低均不利于旱藕土壤酶(脲酶除外)活性增加，与郭天财等[30]研究报道中作物种植过程中水分和氮素的施入会改变土壤环境、直接影响土壤酶活性的观点相似，而与唐海龙等[31]研究得出土壤磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性均随着施氮量的增加而提高的结果存在一定差异，可能与土壤性质、种植作物和后期管理措施不同有关。

分蘖数、株高和茎径是旱藕的重要农艺性状，是用于衡量旱藕生长发育状况的重要指标[32]。本研究结果表明，随着灌水量的增加，旱藕的分蘖数和株高在低氮水平下表现为逐渐增加，在中高氮水平下表现为先增加后减少，茎径均表现为先增加后减少；随着施氮量的增加，分蘖数在干旱和低水量水平下表现为逐渐增加，在中高水量水平下表现为先增加后减少，株高和茎径均呈先增加后减少的变化趋势，与樊吴静等[20]研究得出随着灌水量的增加，旱藕的分蘖数、株高和茎径增加，随着施氮量的增加，旱藕的分蘖数和株高增加，茎径呈先增加后减少变化趋势的结果存在一定差异，可能与水氮施用水平及旱藕生长环境不同有关，表明适宜的灌水量和施氮量有利于促进旱藕植株生长发育。

水分参与植物体内各种代谢活动，而氮素是植物体内叶绿素、蛋白质、核酸、酶和激素等多种重要化合物的组成成分，水氮耦合对植物的生理特性具有一定影响[33-34]。可溶性糖是光合作用的产物，也是淀粉合成的主要原料，可溶性糖和可溶性蛋白还是一种重要的渗透调节物质，可通过代谢作用产生保护性物质，增强细胞的保水性能[35]。本研究结果表明，旱藕叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量在不施氮条件下均随着灌水量的增加表现为逐渐减少，而在施氮条件下均随着灌水量的增加表现为先增加后减少；旱藕叶片的淀粉含量除在干旱和低水条件外，均随着灌水量和施氮量的增加呈先增加后减少的变化趋势，与樊吴静等[20]、郭华军等[36]的研究结果相似，可能是在水分和氮素含量较低环境下旱藕叶片通过增加渗透调节物质来保护自身细胞，从而适应逆境的表现；而在水分和氮素较适宜的条件下，叶片能量充足，消耗体内能量物质较少，且生理活动旺盛，从而产生更多光合代谢产物。

水分与氮素不仅是作物生长发育的重要环境因子，对作物产量形成也产生重要影响。本研究结果表明，旱藕块茎产量除在低水条件下表现为随着灌水量的增加而逐渐增加外，在其他灌水和施氮条件下均随着施氮量或灌水量的增加呈先增加后减少的变化趋势，适宜的灌水量和施氮量可有效提高旱藕块茎产量，水氮互作效应对旱藕块茎的影响达显著水平。

4 结 论

在种植旱藕过程中，合理的水分和氮素供应可有效增强土壤酶活性，改善土壤通气透水性，提高土壤肥力，促进旱藕植株生长发育及光合产物积累，显著增加块茎产量。田间持水量(60±5)%和施氮量600 kg/hm2的水氮耦合模式对种植旱藕土壤环境改善及促进旱藕生长的综合效果较佳，适宜在旱藕种植区推广应用。