楊小東，曾希柏，，文 炯，王亞男，?，白玲玉，，許望龍，蘇世鳴，，吳翠霞，

（1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所 / 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部岳陽(yáng)農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)站，湖南岳陽(yáng) 414000）

施用有機(jī)肥一直被認(rèn)為是培肥地力、改善土壤理化性質(zhì)、增強(qiáng)土壤微生物和酶活性、提高作物產(chǎn)量、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)循環(huán)發(fā)展的重要舉措[1-6]，是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華。豬糞是我國(guó)施用量最大的有機(jī)肥，且其中含有豐富的有機(jī)質(zhì)及氮磷等養(yǎng)分[7]，常被用于改良及提高耕地肥力。劉希玉等[3]通過(guò)15 年長(zhǎng)期定位研究認(rèn)為，施用豬糞能有效提高紅壤區(qū)水稻土團(tuán)聚體的穩(wěn)定性及碳氮含量；柳開(kāi)樓等[8]的研究也指出，豬糞還田可阻控土壤酸化、顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀等養(yǎng)分含量及作物產(chǎn)量。長(zhǎng)期施用豬糞在改善土壤理化性質(zhì)的同時(shí)，還可明顯提高土壤酶活性，且豬糞與化肥配施可維持和提高土壤微生物數(shù)量、土壤呼吸等微生物學(xué)特性[5，9]。土壤酶是由植物根系及微生物分泌的具有高度催化作用的蛋白質(zhì)，相較于土壤理化性質(zhì)，能更迅速地對(duì)施肥及管理措施的變化做出響應(yīng)。目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)土壤中胞外酶活性變化的研究大多數(shù)圍繞參與土壤碳、氮和磷循環(huán)的相關(guān)酶活性變化，包括水解纖維素、釋放葡萄糖的β-1，4-葡萄糖酐酶（βG），水解木質(zhì)素、釋放木糖的β-1，4-木糖苷酶（βX），水解纖維素、釋放纖維二糖的纖維二糖水解酶（CBH），水解亮氨酸及某些疏水氨基酸的L-亮氨酸氨態(tài)酶（LAP），降解幾丁質(zhì)及β-1，4 端連接的氨基葡萄糖聚合物、釋放 N-乙酰氨基葡萄糖的 β-1，4-N-乙?；被咸烟囚福∟AG）以及水解磷酸單脂及磷酸二脂、釋放磷酸基團(tuán)的酸性磷酸酶（AP）等[10]。研究表明，上述酶由于可專一的催化降解土壤中一些不易降解、難降解的重要生物化學(xué)物質(zhì)，參與末端反應(yīng)并生成易于被吸收利用的物質(zhì)，并易于研究其化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，且能用于評(píng)價(jià)生態(tài)過(guò)程等特征[11]，而廣為受到關(guān)注。盡管已有諸多研究表明，施用有機(jī)肥可顯著提高土壤酶活性[12-13]，但對(duì)有機(jī)肥，尤其是豬糞不同施用量下土壤酶活性變化的研究鮮有報(bào)道。南方紅壤地區(qū)由于有機(jī)肥的投入量或其與化肥的配施比例不當(dāng)?shù)仍颍档氐姆柿彤a(chǎn)能逐漸降低，障礙因素也較多，已成為該區(qū)域亟待改良和培肥的耕地類型。綜上，本研究利用湖南岳陽(yáng)的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，研究不同豬糞施用量對(duì)土壤相關(guān)性質(zhì)及碳氮磷循環(huán)相關(guān)6 種胞外酶活性的影響，以期為該地區(qū)有機(jī)肥的合理施用、紅壤旱地地力的提升和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于湖南省岳陽(yáng)縣麻塘鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)站內(nèi)（112°44′14′E，28°57′11′N）。所在區(qū)域?qū)儆趤啛釒夂騾^(qū)，氣候溫暖濕潤(rùn)，光照較充足，雨量充沛，年均氣溫17℃，年日照時(shí)數(shù)1 722～1 816 h，年均降雨量1 400 mm。試驗(yàn)前土壤基本理化性質(zhì)為：pH 6.4、有機(jī)質(zhì) 19.8 g·kg-1、全氮1.11 g·kg-1、全磷 0.50 g·kg-1、全鉀 14.6 g·kg-1、堿解氮 72.10 mg·kg-1、有效磷 3.84 mg·kg-1、速效鉀246.7 mg·kg-1、CEC 15.30 cmol·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)小區(qū)于 2013 年開(kāi)始建設(shè)，2014 年開(kāi)始種植作物。設(shè)置5 個(gè)處理，豬糞施用量分別為0、7.5、15、30、45 t·hm-2，不施用化肥。試驗(yàn)用豬糞取自實(shí)驗(yàn)站周邊的集約化養(yǎng)殖場(chǎng)，于每年4 月開(kāi)始腐熟，半年后達(dá)到完全腐熟狀態(tài)，再于每年 10 月施入土壤，施用量以鮮重計(jì)。豬糞含有機(jī)質(zhì)779.5 g·kg-1、氮（N）28.20 g·kg-1、磷（P2O5）36.61 g·kg-1、鉀（K2O）14.70 g·kg-1。試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)小區(qū)面積21 m2，重復(fù)3 次，種植作物為菠菜和玉米輪作。

1.3 樣品采集

2017 年 4 月 7 日菠菜收獲后，用五點(diǎn)采樣法采集各小區(qū)0～20 cm 土壤，混勻后用四分法取1 kg混合土樣并剔除動(dòng)植物殘?bào)w和石礫，一部分土壤過(guò)2 mm 篩，置于 4℃冰箱內(nèi)冷藏，盡快測(cè)定土壤酶活性。另一部分土壤風(fēng)干過(guò)篩，用于測(cè)定土壤 pH及養(yǎng)分含量[14]。

1.4 土壤基本理化性質(zhì)測(cè)定

土壤pH 采用pH 計(jì)測(cè)定，水土比為2.5︰1；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法測(cè)定；全氮采用凱氏定氮法測(cè)定；全磷采用NaOH 熔融—鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀采用NaOH 熔融—火焰光度法測(cè)定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；有效磷采用 NaHCO3—鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用NH4OAc 浸提—火焰光度法測(cè)定[14]。

1.5 土壤酶活性測(cè)定

稱取1.000 g 新鮮土樣置入洗凈烘干的100 mL離心管內(nèi)，加去離子水50 mL，于渦旋儀上渦旋15 s，然后在搖床內(nèi) 180 r·min-1振蕩 30 min，取出后用50 mL 去離子水清洗離心管，將100 mL 懸濁液全部轉(zhuǎn)移至燒杯中，在磁力攪拌器攪拌下加樣。將200 μL土壤懸濁液和50 μL 底物置于樣品板的微孔中，以200 μL 土壤懸濁液和50 μL 去離子水的空白微孔作為對(duì)照；在陰性對(duì)照微孔內(nèi)加入200 μL 去離子水和50 μL 底物；在參考標(biāo)準(zhǔn)微孔內(nèi)加入200 μL 去離子水和 50 μL 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；在淬火標(biāo)準(zhǔn)微孔內(nèi)加入200 μL 土壤懸濁液和50 μL 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，每個(gè)樣品重復(fù)8 次。將微孔板置于恒溫培養(yǎng)箱（25℃）內(nèi)黑暗培養(yǎng)4 h，取出后于各微孔內(nèi)加入10 μL 0.5 mol·L-1NaOH 終止反應(yīng)，1 min 后用酶標(biāo)儀測(cè)定樣品的熒光值，4-MUB 的熒光激發(fā)光波長(zhǎng)及發(fā)射光波長(zhǎng)分別為365 nm、450 nm。本研究中涉及的6 種土壤酶功能、EC 編碼及相應(yīng)底物如表1[15]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

土壤酶活性采用下述公式進(jìn)行計(jì)算[16]：

式中，A為土壤酶活性（nmol·g-1·h-1）；F為校正熒光值；V為土壤懸濁液體積（100 mL）；e為熒光釋放系數(shù)；v1為每一微孔內(nèi)的土壤懸濁液體積（0.2 mL）；t為黑板暗培養(yǎng)時(shí)間（4 h）；m為干土樣的質(zhì)量（1 g 鮮土換算成干土的質(zhì)量）；f為樣品微孔熒光值；fb為空白微孔熒光值；q為淬火標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)；fs為陰性對(duì)照微孔熒光值；fr為參考標(biāo)準(zhǔn)微孔熒光值；cs為標(biāo)液濃度（10 μmol·L-1）；v2為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)體積（0.05 mL）；fq為淬火標(biāo)準(zhǔn)微孔熒光值。

表1 所測(cè)土壤酶的名稱、功能、EC 編碼和底物Table 1 Names，functions，EC numbers，and substrates of the test enzymes in soil in this study

采用 Excel 2007 處理數(shù)據(jù)并制表，采用 DPS 15.10 對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析、相關(guān)性分析，采用LSD 進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié) 果

2.1 豬糞施用量對(duì)菠菜和玉米地上部生物量的影響

在本試驗(yàn)豬糞施用量為 0～45 t·hm-2范圍內(nèi)，菠菜（莖葉）地上部生物量、玉米（籽粒+秸稈）地上部生物量均有隨豬糞施用量增加而增加的趨勢(shì)（表2），但不同年度間菠菜地上部生物量差異較大、而玉米地上部生物量差異較小。根據(jù)試驗(yàn)期間菠菜、玉米地上部生物量與豬糞施用量數(shù)據(jù)，可以求出試驗(yàn)期間作物地上部平均生物量與豬糞施用量的相互關(guān)系有如下結(jié)果：

式中，y1、y2分別為菠菜、玉米地上部生物量，x為豬糞施用量 t·hm-2，R2為決定系數(shù)，*表示P＜0.05顯著相關(guān)，**表示P＜0.01 極顯著相關(guān)。

由上述分析可知，在豬糞施用量 0～45 t·hm-2范圍內(nèi)，菠菜及玉米地上部生物量與豬糞施用量具有良好的線性關(guān)系，均隨豬糞施用量的增加而增加，當(dāng)豬糞施用量達(dá)45 t·hm-2時(shí)顯著增加了菠菜地上部生物量，但在 7.5～30 t·hm-2范圍內(nèi)，差異并不顯著；而對(duì)玉米地上部生物量，在豬糞施用量7.5～45 t·hm-2范圍內(nèi)均可達(dá)顯著增長(zhǎng)水平，這說(shuō)明增加豬糞施用量可明顯提高作物地上部生物量，且在施用豬糞的最初幾年內(nèi)可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)。

表2 不同豬糞施用量對(duì)菠菜和玉米地上部生物量的影響Table 2 Effect of pig manure application rate on shoot biomass of spinach and maize

2.2 豬糞施用量對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

連續(xù)施用豬糞3 年后，隨豬糞施用量的增加，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量均相應(yīng)增加，且部分處理間差異達(dá)到顯著水平，但對(duì)土壤pH 的影響不大（表3）。

應(yīng)用回歸分析方法可以求得豬糞施用量與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷及堿解氮、有效磷和速效鉀含量間的相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)其變化均與豬糞施用量呈線性相關(guān)，并可用線性回歸方程y=ax+b 表述（表 4）。

表3 不同豬糞施用量對(duì)土壤基本理化性質(zhì)的影響Table 3 Effects of pig manure application rate on soil physicochemical propertities

表4 土壤理化性質(zhì)變化與豬糞施用量的相互關(guān)系Table 4 Relationships between soil physicochemical properties and pig manure application rate

可見(jiàn)，在紅壤區(qū)土壤氣候及耕作等條件下，除土壤全鉀外，隨豬糞施用量的增加，土壤有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量均呈現(xiàn)出線性增加的趨勢(shì)，說(shuō)明增加有機(jī)肥施用量對(duì)提高紅壤地力具有顯著效果。

2.3 豬糞施用量對(duì)土壤酶活性的影響

土壤中與碳氮磷循環(huán)相關(guān)的6 種酶的活性均隨豬糞施用量的增加而呈增加趨勢(shì)，且不同處理間達(dá)到顯著水平（表5）。

同樣地，應(yīng)用回歸分析方法可求得豬糞施用量與6 種土壤酶活性之間的相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)6 種酶的活性均與豬糞施用量呈線性相關(guān)，并可用y=ax+b 方程表述（表6）。

表5 不同豬糞施用量對(duì)土壤酶活性的影響Table 5 Effects of pig manure application rate on soil enzyme activities

表6 土壤酶活性變化與豬糞施用量的相互關(guān)系Table 6 Rlationships between soil enzyme activities and pig manure application rate

由表 6 可以看出：在豬糞施用量 0～45 t·hm-2范圍內(nèi)，紅壤中與碳氮磷循環(huán)相關(guān)的酶活性隨豬糞施用量的增加呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，且可達(dá)到顯著增長(zhǎng)水平，說(shuō)明增加有機(jī)肥對(duì)提高土壤酶活性有明顯效果，可以加速土壤中的碳氮磷等養(yǎng)分的循環(huán)過(guò)程。

2.4 豬糞施用量對(duì)土壤C/N 及酶活性相對(duì)比值的影響

在豬糞施用量 7.5～45 t·hm-2的范圍內(nèi)，土壤C/N 維持在8：1～8.5：1 范圍，并無(wú)明顯差異；βG/（NAG+LAP）隨豬糞施用量的增加而降低，當(dāng)豬糞施用量達(dá)到30 t·hm-2時(shí)顯著降低，之后隨豬糞施用量的增加比值繼續(xù)降低。βG/AP 隨豬糞施用量的增加呈增加趨勢(shì)，但變化并不顯著。（NAG+LAP）/AP隨豬糞施用量的增加而增加，且當(dāng)豬糞施用量達(dá)45 t·hm-2時(shí)達(dá)到顯著增加水平（表7）。

2.5 土壤理化性質(zhì)與酶活性的相關(guān)性

由于豬糞會(huì)帶入至土壤中大量有機(jī)碳源及活性養(yǎng)分，增加了酶的底物，且酶可能會(huì)在一定程度上反映土壤肥力變化，因此對(duì)酶活性與有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量進(jìn)行相關(guān)性分析（表8）。

表7 不同豬糞施用量對(duì)土壤C/N 及酶活性相對(duì)比值的影響Table 7 Effects of pig manure application rate on C/N and relative ratios of soil enzyme activities

表8 土壤基本理化性質(zhì)與酶活性的相關(guān)性Table 8 Correlations between soil basic physicochemical propertities and soil enzyme activities（n=3）

表8 可知，6 種酶均與有機(jī)質(zhì)、全磷、有效態(tài)氮磷鉀含量呈顯著或極顯著相關(guān)，除βX，其余5種酶與全氮含量呈顯著或極顯著相關(guān)，除AP，其余5 種酶與全鉀含量呈顯著或極顯著相關(guān)。其中，βG 與全磷含量，βX、AP 與有機(jī)質(zhì)含量，CBH 與堿解氮含量，LAP 與有效磷含量相關(guān)性最高?？傮w而言，6 種酶活性與有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量存在著密切關(guān)系。

3 討 論

3.1 豬糞施用量對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

諸多研究結(jié)果表明，施用有機(jī)肥可明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)及氮磷鉀養(yǎng)分含量[2，17-18]，增強(qiáng)土壤中與碳氮磷循環(huán)相關(guān)的酶活性[9，12]，保障作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。本研究通過(guò)比較分析作物地上部生物量及土壤理化性質(zhì)的結(jié)果可知，豬糞施用量的不同對(duì)紅壤的培肥效果有較大差異。作物地上部生物量隨豬糞施用量的增加而呈線性增加的趨勢(shì)，與對(duì)照相比，豬糞施用量在7.5～45 t·hm-2內(nèi)，菠菜地上部生物量增加了73%～205%，玉米地上部生物量增加了18%～149%，這與胡留杰等[18]報(bào)道的在2 倍～8 倍豬糞施用量間，油麥菜產(chǎn)量隨豬糞施用量的增加而顯著增加相一致。同樣，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、有效磷、速效鉀含量也隨著豬糞施用量的增加而呈線性增加的趨勢(shì)，與對(duì)照相比均有不同程度的增加，這與前人的研究結(jié)果相一致[8，12]。

本試驗(yàn)中，外源輸入的豬糞中有機(jī)質(zhì)及氮、磷、鉀含量顯著高于土壤本身的有機(jī)質(zhì)及氮、磷、鉀含量。Dick[19]研究表明，35 t·hm-2新鮮糞肥可提供 7～8 t 有機(jī)物質(zhì)，豬糞腐熟過(guò)程由于腐殖化作用，使新鮮有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦澄镔|(zhì)，這是土壤中有機(jī)質(zhì)含量顯著升高的主要原因。已有研究結(jié)果[14]表明土壤全氮與有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)，且全氮變異很大程度來(lái)自于有機(jī)質(zhì)；由于磷素易被土壤固定，其差異主要受豬糞中的磷在土壤中累積的影響；但全鉀含量變化不顯著，這可能是由于施用豬糞輸入的鉀素含量與輸出的鉀素含量大致相等，輸出的鉀素一方面是作物地上部生物量增加使得土壤鉀素被大量帶走，另一方面是紅壤對(duì)鉀素的吸附固持作用較弱，鉀素易隨水淋失。對(duì)于能夠被植物吸收利用的有效態(tài)氮磷鉀，其養(yǎng)分含量隨豬糞施用量增加而顯著增加，這是因?yàn)樨i糞含有大量有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分及豐富的微生物，施入土壤后在帶入大量活性物質(zhì)的同時(shí)也會(huì)促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的激發(fā)反應(yīng)，微生物生物量明顯增加，生化反應(yīng)速率加快，多種難以被植物吸收利用的養(yǎng)分活化為有效養(yǎng)分[20-21]。本研究中，當(dāng)豬糞施用量達(dá)到45 t·hm-2時(shí)，速效鉀及有效磷含量分別較對(duì)照增加了64%、1 281%。雖然高量豬糞會(huì)顯著提高有效態(tài)養(yǎng)分，但應(yīng)注意在施肥過(guò)程中保證適量原則，以免造成磷鉀面源污染。

3.2 豬糞施用量對(duì)土壤酶活性的影響

土壤中一切生化反應(yīng)均是在酶的催化作用下完成的，土壤中酶活性的高低能夠反映土壤生物活性及生化反應(yīng)強(qiáng)度。榮勤雷等[12]通過(guò)研究化肥分別與綠肥、秸稈、豬糞及腐熟菌劑配施對(duì)土壤酶活性的影響，結(jié)果表明不同類型的有機(jī)肥均可顯著提高土壤酶活性。徐麗麗等[13]研究結(jié)果同樣表明有機(jī)肥能夠顯著提高土壤中碳氮磷循環(huán)相關(guān)的酶活性。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同豬糞用量對(duì)土壤酶活性影響不同，在豬糞施用量 0～45 t·hm-2范圍內(nèi)，土壤酶活性總體表現(xiàn)為隨豬糞施用量的增加而線性增加，原因可能為：1）豬糞會(huì)向土壤中帶入大量微生物和與碳氮磷循環(huán)相關(guān)的酶，進(jìn)而增加酶活性[5，22]；2）豬糞可顯著改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)作物和土壤微生物生長(zhǎng)，提高土壤酶活性；3）豬糞為土壤提供更多、更豐富的底物[23-24]，發(fā)揮底物誘導(dǎo)效應(yīng)，誘導(dǎo)更多酶的產(chǎn)生；4）豬糞可為微生物提供大量碳源，進(jìn)而誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生更多的胞外酶[25]。

氮磷鉀是植物生長(zhǎng)必須的大量營(yíng)養(yǎng)元素，土壤中氮磷鉀的供給情況直接影響著作物的生長(zhǎng)發(fā)育狀況。土壤中的有機(jī)態(tài)氮磷鉀經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)最終轉(zhuǎn)變成植物可以吸收利用的形式，均是在土壤酶催化作用下完成的。因此，不同土壤酶活性的差異也代表著土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化情況。本試驗(yàn)所測(cè)6 種酶在一些重要有機(jī)態(tài)養(yǎng)分分解和釋放的過(guò)程中起到關(guān)鍵作用，如 βG、βX、CBH 水解葡萄糖苷、木聚糖、纖維素或含有相應(yīng)糖苷鍵的物質(zhì)，將多糖降解為單糖或二糖，為有機(jī)質(zhì)徹底分解、釋放能量提供保障。豬糞施用量的增加使得與碳循環(huán)相關(guān)的酶活性增加，加速了土壤碳循環(huán)，促進(jìn)了土壤中能量的釋放。此外，由于堿解氮中易礦化的有機(jī)態(tài)氮（如氨基酸、酰胺等）與無(wú)機(jī)態(tài)氮（如銨態(tài)氮、硝態(tài)氮等）的形成有著直接或間接的影響，且氮是酶蛋白質(zhì)形成所必須的元素，因此堿解氮含量也可能成為影響參與碳循環(huán)酶活性的重要因素[26-27]。

有機(jī)結(jié)合氮是重要的氮儲(chǔ)存庫(kù)，蛋白質(zhì)、殼二糖及肽聚糖等有機(jī)氮化合物又是主要的有機(jī)氮儲(chǔ)存庫(kù)[28]，LAP、NAG 作為催化這類物質(zhì)的重要降解酶類，催化α-酰氨（基）肽和殼二糖水解，生成氨基酸與低（聚）肽，為后續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锟衫玫酿B(yǎng)分形態(tài)做準(zhǔn)備，豬糞施用量的增加使得氮循環(huán)酶活性增加，進(jìn)而加速了氮循環(huán)，促進(jìn)了土壤活性養(yǎng)分的釋放。

AP 作用于酯鍵，催化磷酸單酯水解生成醇和磷酸，對(duì)土壤有機(jī)磷的降解有重要意義。諸多研究均表明，豬糞中含有較多的AP，施入土壤后會(huì)增加含磷量、促進(jìn)含磷化合物的分解[13，29]，本研究中，當(dāng)豬糞施用量增加至 45 t·hm-2時(shí)，AP 活性有一定程度的下降，可能是因?yàn)槠涞V化的有機(jī)磷較多，導(dǎo)致土壤中無(wú)機(jī)磷積累，對(duì) AP 有一定程度的抑制。在此基礎(chǔ)上繼續(xù)增加豬糞的施用量，由于土壤中微生物的數(shù)量和活性不可能無(wú)限增加，因而其他酶的活性亦可能會(huì)相應(yīng)出現(xiàn)下降，但相關(guān)規(guī)律尚待進(jìn)一步驗(yàn)證。

不同酶活性比值可以更好地反映出環(huán)境底物的比例變化，具有特殊的生態(tài)涵義，因βG、LAP、NAG、AP 這幾種酶有很大的潛在催化速率，且其催化的底物種類豐富多樣，因此βG/（NAG+LAP）、βG/AP、（NAG+LAP）/AP 幾種酶的比例被較多研究和討論[30]。Sinsabaugh 和Shah[30]曾分析多個(gè)地區(qū)河流底泥及土壤中的βG/（NAG+LAP）、βG/AP，因在河流底泥中兩者有較高的比值范圍而得出結(jié)論：在河流底泥中，微生物新陳代謝主要受碳素養(yǎng)分控制而非氮素及磷素。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨豬糞施用量增加 βG/（NAG+LAP）、（NAG+LAP）/AP 呈降低趨勢(shì)，推測(cè)微生物的生理代謝活動(dòng)在低濃度豬糞施用量時(shí)受到了碳素養(yǎng)分的控制，而逐漸增大豬糞施用量，微生物代謝活動(dòng)則主要受氮素養(yǎng)分的控制，相關(guān)結(jié)論仍需要進(jìn)一步的試驗(yàn)證實(shí)。

本試驗(yàn)中，當(dāng)豬糞施用量為 15 t·hm-2、30 t·hm-2時(shí)，土壤養(yǎng)分含量及酶活性等指標(biāo)與豬糞施用量45 t·hm-2時(shí)差異并不顯著。盡管繼續(xù)增加豬糞的施用量，上述指標(biāo)均有一定程度的增加，但值得注意的是，當(dāng)豬糞施用量高達(dá)45 t·hm-2時(shí)，土壤中的有效態(tài)氮磷鉀等養(yǎng)分與對(duì)照相比分別增加了 33%、1281%、64%，且以有效磷含量增長(zhǎng)幅度最大。因此，為避免在施肥過(guò)程中氮磷鉀有效養(yǎng)分的的過(guò)量累積，推薦第四紀(jì)紅壤旱地豬糞的最佳施肥量在15～30 t·hm-2范圍內(nèi)。

4 結(jié) 論

在第四紀(jì)紅壤旱地連續(xù)施用豬糞3 年，土壤pH并無(wú)明顯變化，而除全鉀含量無(wú)明顯變化外，土壤中的有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀含量及菠菜、玉米地上部生物量均呈現(xiàn)出隨豬糞施用量的增加而線性增加的趨勢(shì)。施用豬糞有利于南方紅壤有機(jī)質(zhì)及氮素、磷素的積累。土壤中的βG、βX、CBH、NAG、LAP、AP 6 種酶活性隨豬糞施用量增加也呈現(xiàn)線性增加趨勢(shì)。由于酶活性比值可以反映土壤中環(huán)境底物的比例變化，說(shuō)明施用豬糞后可以加速土壤中的碳、氮、磷等元素的循環(huán)轉(zhuǎn)化過(guò)程，也進(jìn)一步證實(shí)酶活性可以間接地反映出土壤肥力的變化。結(jié)合作物地上部生物量、土壤中養(yǎng)分含量及酶活性的變化情況，在紅壤旱地開(kāi)展作物種植或培肥地力等生產(chǎn)活動(dòng)所推薦的豬糞施用量為 15～30 t·hm-2之間。