土壤水解类酶活性在秸秆与肥料配合施用下的变化

论文摘要

秸秆还田是一种常见的农田培肥措施,在我国有悠久的历史,同时也被认为是维持土壤持久生产力的必要措施。秸秆中含有氮、磷、钾、中量元素、微量元素、纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、脂肪等,是重要的有机肥资源。土壤酶是土壤有机体的代谢动力,在土壤生态系统的物质循环和能量转化中起着非常重要的作用,它催化土壤中的一切生物化学反应,其活性大小是土壤肥力的重要标志,并作为一种衡量土壤肥力的指标。本论文研究了秸秆还田、秸秆配施有机肥、秸秆配施氮肥和秸秆配施氮磷肥处理的土壤纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性的变化,以及土壤化学性状、作物产量的变化,取得了一下主要研究结果:1.土壤纤维素酶活性在秸秆还田初期活性较高,中期和后期活性较低。秸秆还田、秸秆配施不同肥料处理的酶活性变化趋势与对照处理基本相同,5个处理的土壤纤维素酶活性平均值从大到小依次为SN 0.63±0.01 mg glucose/（g·24h） > SM 0.62±0.02 mg glucose/（g·24h） > S 0.57±0.04 mg glucose/（g·24h） > SNP 0.55±0.04 mg glucose/（g·24h） > CK 0.53±0.02 mg glucose/（g·24h）,秸秆还田处理、秸秆配施肥料处理的酶活性高于对照处理,其中以秸秆配施氮肥和秸秆配施有机肥处理的纤维素酶活性最高,显著高于其他处理,比对照处理高出18.20%,秸秆还田和秸秆配施氮磷肥处理的酶活性与对照处理差异不显著。土壤纤维素酶活性与土壤温度的相关性分析得出,秸秆还田处理的纤维素酶活性与土壤温度呈显著正相关,其他处理的酶活性与土壤温度之间相关性不显著。2.土壤蔗糖酶活性在前期较低,中期和后期较高。秸秆还田、秸秆还田配施不同肥料处理的土壤蔗糖酶活性变化趋势与对照处理基本一致,5个土壤蔗糖酶活性从大到小依次为,SN 70.62±1.42 mg glucose/（g·24h） > SM 70.28±4.72 mg glucose/（g·24h） > S 62.71±2.35 mg glucose/（g·24h） > SNP 61.99±2.73 mg glucose/（g·24h） > CK 52.01±1.43 mg glucose/（g·24h）,秸秆还田处理、秸秆配施肥料处理的酶活性均显著高于对照处理,其中秸秆配施氮肥和秸秆配施有机肥处理的蔗糖酶活性最高,为对照处理的1.36倍。从土壤酶活性与土壤温度之间的相关性分析得出,5个处理的土壤蔗糖酶活性与土壤温度相关性不显著。3.土壤脲酶活性秸秆还田初期酶活性一直处于较低水平,返青后持续增强,在玉米成熟期达到最大。秸秆还田、秸秆还田配施不同肥料处理的土壤脲酶活性的变化趋势与对照处理基本一致,平均值从大到小依次为SN 3.58±0.05 mg NH3-N/（g·24h） > SNP 3.49±0.07 mg NH3-N/（g·24h） > CK 3.40±0.07 mg NH3-N/（g·24h） > SM 3.36±0.03 mg NH3-N/（g·24h） > S 3.28±0.11 mg NH3-N/（g·24h）,秸秆配施化肥处理的脲酶活性高于对照处理,其中秸秆配施氮肥处理的酶活性显著高于对照处理,为对照处理的1.05倍,秸秆还田和秸秆配施有机肥处理的酶活性低于对照处理,且差异性不显著。从酶活性和土壤温度的相关性分析看出,5个处理的土壤脲酶活性和土壤温度都呈极显著正相关。4.土壤碱性磷酸酶活性在小麦生长期内,没有受到土壤温度的影响一直保持相对稳定的水平,在玉米生长期内,随着玉米生长,碱性磷酸酶活性逐渐升高,在玉米成熟期达到最大。秸秆还田、秸秆还田配施不同肥料处理的土壤碱性磷酸酶活性的变化趋势与对照处理基本一致,从大到小依次为SN 4.19±0.09 mg酚/（g·24h） > S 4.11±0.05 mg酚/（g·24h） > SM 4.10±0.02 mg酚/（g·24h） > SNP 4.07±0.01 mg酚/（g·24h） > CK 3.94±0.09 mg酚/（g·24h）,秸秆还田处理、秸秆配施肥料处理的酶活性均显著高于对照处理,其中秸秆配施氮肥处理的酶活性最高,为对照处理的1.06倍,秸秆还田、秸秆配施有机肥和秸秆配施氮磷肥处理的酶活性次之,三者间的差异性不显著。从酶活性和土壤温度的相关性分析看出,5个处理的土壤碱性磷酸酶活性和土壤温度相关性均不显著。5.秸秆还田、秸秆配施不同肥料处理和对照处理的土壤EC值变化趋势基本相同,从秸秆还田开始到试验结束,呈略微下降的趋势,前期波动较大,后期趋于平缓,从大到小依次为SNP 0.206±0.019 ms/cm > SN 0.172±0.003 ms/cm > SM 0.150±0.007 ms/cm > S 0.124±0.001 ms/cm > CK 0.124±0.002 ms/cm。6.秸秆还田、秸秆配施不同肥料处理和对照处理的土壤pH值变化趋势也基本相同,在中性偏碱范围内,呈微微持续升高的趋势,从大到小依次为CK 7.907±0.002 > S 7.884±0.006 > SM 7.844±0.009 > SN 7.801±0.001 > SNP 7.778±0.003。7.小麦和玉米收获期两次测定结果显示,秸秆配施有机肥处理的土壤有机碳含量较高,分别为10.723±0.115 g/kg-1和10.900±0.142 g/kg-1。5个处理的土壤全氮含量前后两次测定相差不大,均以秸秆配施氮磷肥处理最高,小麦收获期为0.888±0.002 g/kg-1,玉米收获期为0.968±0.002 g/kg-1。玉米收获期的土壤速效氮含量明显高于小麦收获期,前者以秸秆配施氮磷肥处理最高5.495±0.016 mg`kg-1,后者以秸秆配施氮肥处理最高6.936±0.034 mg/kg-1。土壤全磷含量在小麦收获期以秸秆配施氮磷肥处理最高0.592±0.002 g/kg-1,玉米收获期秸秆配施氮肥处理最高0.559±0.001 g/kg-1。土壤速效磷含量在两次测定中皆以秸秆配施氮磷肥处理最高,分别为10.300±0.358 mg/kg-1和8.863±0.120 mg/kg-1。在小麦收获期,对照处理的土壤全钾含量为20.574±0.045 g/kg-1,明显高于其他处理,玉米收获期以秸秆配施氮肥处理最高20.690±0.050 g/kg-1。从土壤水解类酶活性与土壤化学性状间的相关性分析看出,土壤全氮含量和土壤纤维素酶活性、土壤EC值和土壤脲酶活性呈显著相关,相关系数分别为-0.643和-0.712。8.秸秆还田处理、秸秆配施不同肥料处理的小麦产量显著高于对照处理,其中以秸秆配施氮磷肥处理最高442.46 kg/ha,为对照处理的1.5倍。秸秆还田处理、秸秆配施不同肥料处理的玉米产量均高于对照处理,其中秸秆配施肥料处理显著高于对照处理,以秸秆配施氮肥处理最高5955.00 kg/ha,为对照处理的1.3倍,秸秆还田处理的玉米产量与对照处理差异不显著。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 研究进展
• 1.3.1 秸秆还田的研究
• 1.3.2 土壤酶的研究
• 1.3.3 秸秆还田对土壤酶活性的影响
• 第二章 土壤纤维素酶活性在秸秆与肥料配合施用下的动态变化
• 2.1 试验方案
• 2.1.1 试验地概况
• 2.1.2 供试材料及试验设计
• 2.1.3 样品采集及预处理
• 2.1.4 测定项目与方法
• 2.1.5 数据处理
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 秸秆对土壤纤维素酶活性动态变化的影响
• 2.2.2 有机肥对土壤纤维素酶活性动态变化的影响
• 2.2.3 化肥对土壤纤维素酶活性动态变化的影响
• 2.2.4 不同处理土壤纤维素酶活性的比较
• 2.3 小结
• 第三章 土壤蔗糖酶活性在秸秆与肥料配合施用下的动态变化
• 3.1 试验方案
• 3.1.1 试验地概况
• 3.1.2 供试材料及试验设计
• 3.1.3 样品采集及预处理
• 3.1.4 测定项目与方法
• 3.1.5 数据处理
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 秸秆对土壤蔗糖酶活性动态变化的影响
• 3.2.2 有机肥对土壤蔗糖酶活性动态变化的影响
• 3.2.3 化肥对土壤蔗糖酶活性动态变化的影响
• 3.2.4 不同处理土壤蔗糖酶活性的比较
• 3.3 小结
• 第四章 土壤脲酶活性在秸秆与肥料配合施用下的动态变化
• 4.1 试验方案
• 4.1.1 试验地概况
• 4.1.2 供试材料及试验设计
• 4.1.3 样品采集及预处理
• 4.1.4 测定项目与方法
• 4.1.5 数据处理
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 秸秆对土壤脲酶活性动态变化的影响
• 4.2.2 有机肥对土壤脲酶活性动态变化的影响
• 4.2.3 化肥对土壤脲酶活性动态变化的影响
• 4.2.4 不同处理土壤脲酶活性的比较
• 4.3 小结
• 第五章 土壤碱性磷酸酶活性在秸秆与肥料配合施用下的动态变化
• 5.1 试验方案
• 5.1.1 试验地概况
• 5.1.2 供试材料及试验设计
• 5.1.3 样品采集及预处理
• 5.1.4 测定项目与方法
• 5.1.5 数据处理
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 秸秆对土壤碱性磷酸酶活性动态变化的影响
• 5.2.2 有机肥对土壤碱性磷酸酶活性动态变化的影响
• 5.2.3 化肥对土壤碱性磷酸酶活性动态变化的影响
• 5.2.4 不同处理土壤碱性磷酸酶活性的比较
• 5.3 小结
• 第六章 在秸秆与肥料配合施用下土壤化学性状及作物产量变化
• 6.1 试验方案
• 6.1.1 试验地概况
• 6.1.2 供试材料及试验设计
• 6.1.3 样品采集及预处理
• 6.1.4 测定项目与方法
• 6.1.5 数据处理
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 秸秆还田对土壤电导率（EC）变化的影响
• 6.2.2 秸秆还田与肥料配合施用对土壤pH 值变化的影响
• 6.2.3 秸秆还田配施肥料对土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、速效氮和速效磷的影响
• 6.2.4 土壤水解酶活性与土壤化学性状的相关性分析
• 6.2.5 秸秆还田与肥料配合施用对作物产量的影响
• 6.3 小结
• 第七章 问题讨论和研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介