水肥管理對夏玉米田土壤酶活性的影響

王紅軍+郭書亞+張艷+尚賞+盧廣遠(yuǎn)

摘要：為尋找適宜的水肥模式，通過大田試驗(yàn)，研究大水漫灌+肥料撒施、噴灌+肥料撒施和滴灌水肥一體化處理對夏玉米田土壤酶活性、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響。結(jié)果表明，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，不同處理下土壤酶活性均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，土壤脲酶和土壤過氧化氫酶活性在散粉期達(dá)到最大值，而土壤堿性磷酸酶和土壤蔗糖酶活性在灌漿期達(dá)到最大值；各指標(biāo)在不同處理之間表現(xiàn)為滴灌水肥一體化>噴灌+肥料撒施>大水漫灌+肥料撒施>對照，滴灌水肥一體化處理能夠顯著提高生育后期的土壤酶活性。滴灌水肥一體化處理產(chǎn)量最高，顯著高于其他處理，分別較對照、大水漫灌+肥料撒施、噴灌+肥料撒施處理提高40.03%、18.34%、9.32%。

關(guān)鍵詞：滴灌水肥一體化；夏玉米；土壤酶活性；產(chǎn)量

中圖分類號： S513.06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）18-0064-03

收稿日期：2016-05-13

基金項(xiàng)目：河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（編號：Z2015-02-02）；河南省博士后研發(fā)基地項(xiàng)目；商丘市科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號：20150329）。

作者簡介：王紅軍（1965—），男，副教授，主要從事植物保護(hù)教學(xué)科研工作。E-mail：whj3261@163.com。

通信作者：盧廣遠(yuǎn)，研究員，主要從事玉米育種的研究工作。E-mail：lugy378@163.com。 我國是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國家，水資源量僅占世界水資源總量的6%，人均占有量僅為世界人均占有量的1/4[1-2]。農(nóng)業(yè)是我國用水最多的產(chǎn)業(yè)，占我國總用水量的88%[3]。傳統(tǒng)的大水漫灌不僅能夠?qū)е峦寥赖暮粑粫?、降低地溫，而且?dǎo)致肥料的淋溶[4]，最終，使得作物產(chǎn)量不高，水分利用效率低，造成水資源的浪費(fèi)。同時(shí)我國是用肥大國，肥料生產(chǎn)量和使用量均是世界第一。農(nóng)民為了省時(shí)省事，往往采用地表撒施的方式施肥，不僅造成環(huán)境的污染，而且肥料利用率低。滴灌水肥一體化能夠?qū)⑺手苯庸?yīng)到作物根部，使作物近根區(qū)保持合適養(yǎng)分濃度，提高水肥利用率，維持作物生產(chǎn)與環(huán)境質(zhì)量的平衡，提高產(chǎn)量[5]。因此，積極開展節(jié)水灌溉和施肥管理對我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

土壤酶是土壤中最活躍的部分，與土壤肥力關(guān)系緊密[5-7]。施肥和灌溉等農(nóng)藝活動(dòng)能夠顯著地影響土壤酶活性[8]。前人對單一栽培措施的施肥或灌溉對土壤酶活性的影響已做了大量研究[9-11]，而對2種相結(jié)合和滴灌水肥管理一體化對土壤酶活性影響的研究較少。本試驗(yàn)通過研究滴灌水肥一體化對土壤酶活性和產(chǎn)量的影響，可為滴灌水肥一體化的大面積推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015年在河南省商丘市農(nóng)林科學(xué)院試驗(yàn)示范中心（34°31′N，115°42′E）進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)常年平均日照時(shí)數(shù) 2 200～2 400 h，氣溫14 ℃，降水量680 mm左右。試驗(yàn)田土壤為黃潮土，質(zhì)地中壤，耕層（0～20 cm土層）土壤有機(jī)質(zhì)含量 12.74 g/kg，堿解氮含量83.2 mg/kg，速效磷含量 11.01 mg/kg，速效鉀含量121.34 mg/kg。前茬小麥產(chǎn)量 6 500 kg/hm2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，即對照不灌水肥料撒施、大水漫灌+肥料撒施、噴灌+肥料撒施、滴灌水肥一體化。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。本試驗(yàn)施用史丹利化肥股份有限公司生產(chǎn)的復(fù)合肥（氮、磷、鉀比例為20 ∶ 10 ∶ 21）1 275 kg/hm2。每小區(qū)12行，行長10 m，行距60 cm，小區(qū)面積72 m2。供試品種為鄭單958，種植密度7.5萬株/hm2。滴灌水肥一體化的滴灌管鋪在2行中間。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤酶活性的測定 于2015年在玉米苗期、拔節(jié)期、散粉期、灌漿期和成熟期分別取樣。在各小區(qū)取0～20 cm的土樣，每個(gè)樣品均為多點(diǎn)采集混合而成，然后用四分法取出足夠的樣品。用手去除石礫和根系，然后風(fēng)干過篩。

土壤脲酶活性用靛酚藍(lán)比色法[6，12]測定；土壤過氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法[6，13]測定；蔗糖酶活性采用比色法[6]測定；堿性磷酸酶活性的測定采用磷酸苯二鈉比色法[6]。

1.3.2 測產(chǎn)及產(chǎn)量構(gòu)成因素分析 每個(gè)處理選取中間2行連續(xù)4 m行長，計(jì)算株數(shù)、穗數(shù)、空稈和禿尖數(shù)，全部收獲并隨機(jī)選取10穗計(jì)算穗行數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量并計(jì)算理論產(chǎn)量。每個(gè)處理重復(fù)3次，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2003，顯著性檢驗(yàn)采用DPS 7.05軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 水肥管理對土壤脲酶活性的影響

從圖1可以看出，水肥管理下玉米不同生育期內(nèi)的土壤脲酶活性呈動(dòng)態(tài)變化趨勢。土壤酶活性從苗期到散粉期逐漸升高并達(dá)到最大值，散粉期到成熟期逐漸降低。大水漫灌+肥料撒施、噴灌+肥料撒施和滴灌水肥一體化處理的土壤脲酶活性均高于對照處理，在苗期分別比對照高1.51%、251%和352%，處理之間差異不顯著；拔節(jié)期分別比對照高476%、996%和12.99%，滴灌水肥一體化處理顯著高于大水漫灌+肥料撒施和對照處理，但與噴灌+肥料撒施處理差異不顯著；散粉期分別比對照5.05%、9.43%和15.49%，滴灌水肥一體化處理顯著高于其他處理；灌漿期分別比對照高7.09%、14.57%和23.62%，各處理之間差異顯著；成熟期分別比對照高 7.69%、16.74%和26.24%，各處理之間差異顯著。

2.2 水肥管理對土壤堿性磷酸酶活性的影響

從圖2可以看出，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，土壤堿性磷酸酶活性呈先升高后降低趨勢，在灌漿期達(dá)到最大值。大水漫灌+肥料撒施、噴灌+肥料撒施和滴灌水肥一體化處理的土壤堿性磷酸酶活性均高于對照處理，在苗期期分別比對照高405%、5.41%和8.11%，滴灌水肥一體化處理顯著高于大水漫灌+肥料撒施和對照處理，但與噴灌+肥料撒施處理差異不顯著；拔節(jié)期分別比對照高7.06%、10.59%和15.29%，滴灌水肥一體化處理顯著高于大水漫灌+肥料撒施和對照處理，但與噴灌+肥料撒施處理差異不顯著；散粉期分別比對照高1429%、21.43% 和33.67%，各處理之間差異顯著；灌漿期分別比對照高9.73%、20.35%和30.97%，各處理之間差異顯著；成熟期分別比對照高10.84%、26.51%和48.19%，各處理之間差異顯著。endprint

2.3 水肥管理對土壤過氧化酶活性的影響

從圖3可以看出，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，土壤過氧化氫酶活性呈先升高后降低趨勢，在散粉期達(dá)到最大值。大水漫灌+肥料撒施、噴灌+肥料撒施和滴灌水肥一體化處理的土壤過氧化氫酶活性均高于對照處理，在苗期分別比對照高221%、2.21%和2.95%，各處理之間差異不顯著；拔節(jié)期分別比對照高2.70%、6.20%和11.86%，滴灌水肥一體化處理顯著高于其他處理；散粉期分別比對照高4.82%、8.23%和1466%，滴灌水肥一體化處理顯著高于其他處理；灌漿期分別比對照高 7.51%、15.25%和25.42%，各處理之間差異顯著；成熟期分別比對照高7.99%、17.08%和27.55%，各處理之間差異顯著。

2.4 水肥管理對土壤蔗糖酶活性的影響

從圖4可以看出，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，土壤蔗糖酶活性呈先升高后降低的趨勢，在灌漿期達(dá)到最大值。大水漫灌+肥料撒施、噴灌+肥料撒施和滴灌水肥一體化處理的土壤蔗糖酶活性均高于對照處理，在苗期分別比對照高1.48%、172%和 2.07%，處理之間差異不顯著；拔節(jié)期分別比對照高1.60%、3.53%和5.02%，滴灌水肥一體化處理顯著高于對照，但與大水漫灌+肥料撒施、噴灌+肥料撒施處理差異不顯著；散粉期分別比對照2.28%、4.60%和10.23%，滴灌水肥一體化處理顯著高于對照，但與大水漫灌+肥料撒施、噴灌+肥料撒施處理差異不顯著；灌漿期分別比對照高543%、8.83%和15.13%，滴灌水肥一體化處理顯著高于其他處理；成熟期分別比對照高6.80%、12.11%和18.49%，各處理之間差異顯著。

2.5 水肥管理對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

從表1可以看出，不同處理下穗數(shù)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量均高于對照。不同處理下的穗數(shù)和千粒質(zhì)量差異不顯著；在滴灌水肥一體化、噴灌+肥料撒施和大水漫灌+肥料撒施處理下穗行數(shù)差異不顯著，但顯著高于對照處理；不同處理下的行粒數(shù)表現(xiàn)為滴灌水肥一體化>噴灌+肥料撒施>大水漫灌+肥料撒施>對照，各處理之間差異顯著；滴灌水肥一體化、噴灌+肥料撒施和大水漫灌+肥料撒施處理下產(chǎn)量較對照分提高40.03%、28.10%和18.33%，滴管水肥一體化處理分別比大水漫灌+肥料撒施、噴灌+肥料撒施處理高18.34%、9.32%，處理之間差異顯著。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，隨著生育期的推進(jìn)，土壤酶活性呈先升高后降低的趨勢，土壤脲酶和土壤過氧化氫酶活性在散粉期達(dá)到最大值，而土壤堿性磷酸酶和土壤蔗糖酶活性在灌漿期達(dá)到最大值；與對照相比，不同處理均能提高土壤酶活性，滴灌水肥一體化處理效果最好，能夠顯著提高玉米生育后期的土壤酶活性。這主要是由于滴灌水肥一體化處理下土壤能夠保持良好的水肥氣熱條件，有利于微生物的繁殖和生長，從而提高土壤酶活性，而大水漫灌處理造成土壤板結(jié)，肥料淋溶，從而導(dǎo)致土壤通透性差、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，不利于微生物的活動(dòng)[11，14]；另外，滴灌水肥一體化處理下良好的水肥氣熱條件，有利于玉米根系的生長，尤其是根毛豐富，活性好，根毛的分泌物促進(jìn)了微生物的繁衍，從而提高酶活性[15-16]。前人研究表明，滴灌水肥一體化處理能夠顯著提高玉米、香蕉、馬鈴薯等作物的產(chǎn)量[17-19]，本研究結(jié)果表明，滴灌水肥一體化處理能夠顯著提高產(chǎn)量，分別比對照、大水漫灌+肥料撒施、噴灌+肥料撒施處理提高40.03%、18.34%、9.32%，與前人研究結(jié)果基本一致。

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