长期施肥对黄土高原小麦农田土壤酶活性的影响

论文摘要

干旱和缺水是中国西北黄土高原农业旱作粮食生产区的主要限制因子。如何提高作物产量,同时维持土壤肥力和土壤质量成为这一区域农业发展的关键问题。本文以平凉农业科学院于1979年建立了高坪村长期定位实验站为基础,研究了长期不同施肥制度（N：单施氮肥；NP：氮磷并施；SNP：秸秆与氮磷合施；M：单施厩肥；MNP：厩肥与氮磷并施；CK：不施肥对照。）对土壤酶活性及土壤理化性质的影响,探讨了冬小麦生育期内土壤酶和土壤理化性质的变化规律,以及土壤理化性质与土壤酶、酶与酶之间的相关性,为进一步探讨以酶作为肥力指标的灵敏性,为建立合理施肥制度,提高土壤质量和实现土壤可持续利用提供理论依据。主要研究结果如下：1.长期施肥对土壤理化性质的影响我们的结果分析表明：相对于对照CK,长期施农家肥和氮、磷配施显著的增加了土壤总磷的含量,但是秸秆施肥和单施氮肥没有显著的增加。除了单施氮肥之外,其他的施肥措施都能明显提高有效磷的含量,MNP处理的有效磷含量最高。总氮在MNP处理中最大,显著高于除单施农家肥M处理外的其他处理。除MNP外,施肥并没有显著增加总氮的含量,相反的在施秸秆和化肥的处理中含量比对照CK还小。施加农家肥能有效地增加有机碳的含量,并显著高于施秸秆肥和化肥以。氮、磷肥配施的NP处理的有机碳的含量也显著高于N和CK处理。在土壤的pH值方面,平均值的变化范围为7.25到7.49，对照CK的pH值为最小的7.25。施肥能显著增加土壤的pH值,施农家肥比施无机肥的pH增幅更大。在不同处理间,土壤含水量的变化差异很微小我们的研究同时也发现,在小麦的不同生长季节,土壤的营养含量也发生着变化。总磷的含量在小麦的成熟期最高,灌浆期和拔节期次之。有效磷在小麦的三个生长时期没有显著的变化。总氮和有机碳的含量在灌浆期最大,显著高于拔节期和成熟期。土壤的pH值和含水量的平均值在小麦不同时期有着显著的差异,其大小顺序分别为：灌浆期>成熟期>拔节期；成熟期>拔节期>灌浆期。土壤的营养含量也随着深度的增加而显著减小。而土壤的pH值和含水量在不同深度下没有显著性的差异。2.长期施肥对土壤酶活性的影响长期施用有机肥和无机肥显著的影响和土壤酶活性。并且不同的施肥处理、小麦生长的不同时期及土壤的不同深度间的互作效应是极显著的（F<0.0001）。在小麦的三个生长期内,不同处理间脱氢酶活性大小顺序依次为MNP>M>NP>SNP>CK>N, P元素缺乏对脱氢酶的活性有显著的影响。脲酶活性在施肥处理中明显高于不施肥的对照CK处理,施农家肥显著高于施化肥和秸秆肥。有机肥的施入对碱性磷酸酶的活性有显著的提高,而施无机肥虽然也提高了酶的活性,但没有统计上的显著性。施农家肥（MNP和M）、秸秆肥（SNP）和无机氮磷肥配施（NP）都显著的提高了转化酶的活性,但它们之间没有显著的差异；单施氮肥的N处理对提高转化酶的活性没有显著的效应。施有机肥的处理MNP、M和SNP中的球囊酶蛋白都显著大于对照CK,无机肥的处理并没有显著提高球囊霉素的含量。土壤酶活性会随着作物的生长期的变化而变化。一般来说,在冬小麦的灌浆期土壤酶活性最高,尽管只在脲酶和球囊霉素中,冬小麦生长期内的土壤酶活性变化才显著。在所有的施肥处理及冬小麦的生长期内,土壤酶活性是随着深度的增加而呈极显著递减的（P<0.001）。3土壤理化性质和土壤酶活之间的相关性相关性分析表明,土壤酶活性和土壤理化性质之间有显著的相关性。土壤脱氢酶和有效磷有很强的正相关（R2=0.749）。土壤有机碳和本实验测定的所有土壤酶活都有显著的正相关。与其它的土壤酶活相比,土壤的pH值与脲酶的活性的相关性更高（R2=0.719）。同时,我们也发现脱氢酶、碱性磷酸酶、转化酶和球囊霉素两两之间也有显著的正相关性。4长期施肥对冬小麦产量的影响长期定位施肥对冬小麦产量有显著的影响。其中以农家肥和氮磷肥配施的MNP处理最为明显,产量达到5623.34kg ha-1,为处理中的最高值。最小值1733.38kg ha-1为对照CK。营养元素平衡施肥的处理MNP、SNP和NP处理的的小麦产量显著高于单个施肥的M和N处理。小麦产量的数据清楚的表明了农家肥和无机肥综合利用的优越性,既可确保高的经济收入又可减少化肥施用量,是兼顾经济效益和生态效益的施肥制度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 土壤酶的发展历程
• 1.2 土壤酶的来源及分布
• 1.2.1 土壤酶的来源
• 1.2.2 土壤酶的种类
• 1.3 土壤酶的功能及作用
• 1.3.1 评价土壤肥力
• 1.3.2 治理土壤污染
• 1.3.3 评价土地利用
• 1.3.4 培肥土壤
• 1.3.5 防止植物病虫害
• 1.4 土壤酶的影响因子
• 1.4.1 土壤的物理特性
• 1.4.2 土壤有机质、碳、氮、磷及微量元素
• 1.4.3 土壤的酸碱度
• 1.4.4 土壤微生物
• 1.4.5 农业技术对土壤酶活的影响
• 1.5 本文的研究意义及内容
• 第二章 材料与方法
• 2.1 样地概况
• 2.1.1 高坪样地描述
• 2.1.2 实验设计与处理
• 2.2 样品采集及处理
• 2.3 试验技术路线
• 2.4 样品分析
• 2.4.1 土壤理化分析
• 2.3.2 土壤酶活分析
• 2.5 数据的统计
• 第三章 结果与分析
• 3.1 土壤理化性质
• 3.2 土壤酶活性
• 3.2.1 脱氢酶
• 3.2.2 脲酶
• 3.2.3 碱性磷酸酶
• 3.2.4 转化酶
• 3.2.5 球囊霉素
• 3.3 土壤理化性质和土壤酶活之间的相关性分析
• 3.4 小麦的产量
• 第四章 讨论
• 4.1 长期施肥对土壤理化性质的影响
• 4.2 长期施肥对土壤酶活性的影响
• 4.2.1 脱氢酶
• 4.2.2 脲酶
• 4.2.3 碱性磷酸酶
• 4.2.4 转化酶
• 4.2.5 球囊霉素
• 4.3 土壤酶活与理化性质相关性的分析
• 4.4 小麦产量
• 第五章 主要结论
• 参考文献
• 致谢