黃土高原旱區綠肥定位試驗土壤化學性質及酶活性特征研究

彭映平，和文祥,2，王紫泉，張 晶，閆慧榮，高亞軍,2，曹衛東

(1 西北農林科技大學 a 資源環境學院，b 生命科學學院，陜西 楊凌 712100；2 農業部 西北植物營養與農業環境重點實驗室，陜西 楊凌 712100；3 中國農業科學院 農業資源與農業區劃研究所，北京 100081)

黃土高原旱區綠肥定位試驗土壤化學性質及酶活性特征研究

彭映平1a，和文祥1a,2，王紫泉1a，張 晶1a，閆慧榮1b，高亞軍1a,2，曹衛東3

(1 西北農林科技大學 a 資源環境學院，b 生命科學學院，陜西 楊凌 712100；2 農業部 西北植物營養與農業環境重點實驗室，陜西 楊凌 712100；3 中國農業科學院 農業資源與農業區劃研究所，北京 100081)

【目的】 研究綠肥和施氮對黃土高原土壤化學性質和酶活性的影響，以期從酶學角度篩選最佳綠肥品種和施氮量?！痉椒ā?樣地位于2008年開始的黃土高原長武綠肥長期定位試驗站，于2012年6月和9月采集土樣，研究不同綠肥品種(大豆、綠豆、懷豆和休閑)及不同施氮量(不施氮肥和施氮量為當地常規施氮量135 kg/hm2的80%，100%，120%)條件下，土壤化學性質(有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀)和5種酶(蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶、芳基硫酸酯酶、脫氫酶)活性的變化?！窘Y果】 種植和翻壓綠肥顯著提高了土壤有機質、堿解氮和速效磷含量，對速效鉀含量提升效果不明顯。除大豆降低了土壤脫氫酶活性外，綠肥均顯著提高了5種土壤酶活性，其中懷豆處理土壤總體酶活性增幅最大，綠豆、大豆處理次之，且均顯著高于休閑處理。隨著施氮量的增加，土壤蔗糖酶、脲酶(6月除外)、芳基硫酸酯酶和脫氫酶活性總體降低，堿性磷酸酶活性變化幅度較??；綠肥和施氮量對土壤酶活性具有較強的交互作用。種植和翻壓綠肥后，土壤酶活性和土壤化學性質之間有一定相關關系，且大多達顯著或極顯著水平?！窘Y論】 在黃土高原旱地懷豆是一種可推廣的優質豆科綠肥；種植和翻壓綠肥后可減少氮肥施用量，氮肥最佳用量以108 kg/hm2為宜。

豆科綠肥；土壤酶；施氮量；總體酶活性

自20世紀以來，隨著人口、糧食、資源與環境的矛盾的日益加劇，導致近20年來在農田土壤上出現了一些突出的問題，如土壤有機質缺乏，過度施用化肥、農藥導致的土壤質量下降及污染加劇等，因此如何保持農業可持續發展已成為我國面臨的重要課題之一[1]。綠肥作為主要有機肥之一[2]，在提高土壤養分、改良土壤結構、保障糧食安全等方面發揮著重要作用。國內外研究表明，豆科綠肥是固氮減碳作物，其種植后可增加土壤有機質、速效氮含量，改善土壤物理結構[3-4]，而且會減少病蟲害發生頻率[5]，降低化肥投入帶來的污染[6]。

土壤酶作為土壤生態系統的核心之一[7]，在營養物質轉化循環、能量代謝、污染物清除等過程中具有重要作用[8]，近年來國內外學者對綠肥的土壤酶效應開展了許多研究，發現綠肥種植總體上提升了土壤硝酸還原酶、脲酶、脫氫酶和芳基硫酸酯酶等活性[9-12]，但在黃土高原旱區土壤相關的研究報道較少，此外大多數研究只是對一種或幾種酶活性進行探討，且結果并不完全一致。為此，本研究擬采用2008年開始的綠肥長期定位試驗地為材料，較為系統地分析種植綠肥和施用氮肥后，土壤化學性以及與土壤C、N、P、S循環相關的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶以及脫氫酶的活性變化，探討綠肥施氮對土壤酶活性的影響規律，從土壤酶角度篩選黃土高原旱區土壤最適綠肥品種及施氮模式，最終為旱地麥田的合理培肥以及綠肥的推廣應用和環境保護等提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于黃土高原中南部的陜西省長武縣農技中心丁家鎮十里鋪試驗基地(107°44′E，35°12′N)，海拔1 220 m，該地區地勢平坦，氣候屬西北內陸暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，四季冷暖、干濕分明，年均氣溫9.1 ℃，無霜期171 d。試驗區土壤為黃蓋粘黑壚土(系統分類名堆墊干潤均腐土，Cumuli-Ustic Isohumosols)，母質為中壤質馬蘭黃土，土層深厚，全剖面土質均勻疏松，通透性好，肥力中等。試驗前耕層土壤理化性質為：有機質12.0 g/kg,全氮0.79 g/kg，全磷0.66 g/kg，礦質氮13.74 mg/kg，速效磷24.6 mg/kg，速效鉀161.39 mg/kg，pH 8.11。研究區屬于典型旱作農業區，種植制度為一年一熟或兩年三熟。

1.2 試驗方案

試驗包括2個因素：綠肥(綠豆、大豆、懷豆、休閑)和施氮量(N0：不施氮肥;N1：80%當地常規施氮量(135 kg/hm2)，即施氮肥108 kg/hm2;N2：100%當地常規施氮量，即施氮肥135 kg/hm2;N3：120%當地常規施氮量，即施氮肥162 kg/hm2)，完全組合設計，共16個處理。田間排列采取裂區設計，輪作方式為主區，施氮量為副區，重復3次，副區面積5 m×6 m=30 m2，小區間寬30 cm。

試驗開始于2008年，每年 6月底收獲小麥后立即播種綠肥，9月中旬收獲綠肥并切碎翻壓，深度為20 cm，翻壓量約2 500 kg/hm2，10月初播種冬小麥。氮肥在冬小麥播前一次施入，同時施用P2O5120 kg/hm2；綠肥種植前不施氮肥，只施用 P2O540 kg/hm2。

1.3 土壤樣品采集

1.4 數據處理

數據處理及差異顯著性分析采用SPSS 18.0軟件進行。

2 結果與分析

2.1 綠肥和施氮對土壤化學性質的影響

表1顯示，與休閑處理相比，除速效鉀和綠豆處理速效磷外，各綠肥處理土壤有機質、堿解氮、速效磷含量均有不同程度提高，并且9月大于6月，表明種植和翻壓綠肥明顯提高了土壤有機質、堿解氮、速效磷含量，進而提升了土壤肥力水平。其中，土壤有機質含量6月提升最高的是懷豆處理，增幅為14.7%；9月則是綠豆處理，增幅為30.6%。土壤堿解氮含量增幅最大的是綠豆和懷豆處理，且二者的效果相當，增幅均達到約22.2%(6月)和約28.0%(9月)。土壤速效磷含量6月以大豆處理提升效果最好，增幅為12.9%;9月則是懷豆處理，增幅為12.0%。與休閑處理相比，各綠肥處理速效鉀含量均沒有明顯的變化，說明土壤鉀供給充足。

表1還顯示，不同施氮處理總體上提高了有機質、堿解氮和速效磷含量，但是增加幅度不大，并且各處理間規律不一致，其中堿解氮含量提升幅度最大。說明施氮處理對土壤化學性質影響較綠肥低。

表1 綠肥和施氮對土壤化學性質的影響Table 1 Effects of green manure and nitrogen fertilizer on soil chemical properties

2.2 綠肥和施氮對土壤蔗糖酶活性的影響

土壤蔗糖酶將蔗糖催化為葡萄糖和果糖，可增加土壤中易溶性營養物質含量，是影響土壤碳素循環的酶類之一[17]。從表2可以看出，與休閑處理相比，6月大豆、綠豆、懷豆處理土壤蔗糖酶活性平均增幅分別為26.5%，36.5%和29.3%，而9月3種綠肥處理的土壤蔗糖酶活性平均增幅達21.6%，18.8%和27.6%，表明綠肥種植與翻壓顯著提高了土壤蔗糖酶活性。9月各處理土壤蔗糖酶活性遠大于6月，表明由于綠肥翻壓腐解后土壤養分含量提高，導致土壤中微生物活性增強，分泌到土壤中的蔗糖酶酶量增加，最終表現為土壤蔗糖酶活性升高。6月土壤蔗糖酶活性以綠豆處理最高，大豆和懷豆處理間差異不顯著；9月則以懷豆處理最高，大豆、綠豆處理次之。這說明長期輪作后綠豆對土壤蔗糖酶活性提升效果較為明顯，綠肥短期腐解以后則以懷豆的提升效果最好。

從表2還可以看出，隨著施氮量的增加，土壤蔗糖酶活性產生了顯著的變化，6月N2處理土壤蔗糖酶活性最高，N0處理次之；9月以N0處理土壤蔗糖酶活性最高，表明由于綠肥的固氮作用，土壤中氮素增加，導致施氮量對酶活性的貢獻率減小，表觀上呈現出隨著施氮量的增加，土壤蔗糖酶活性總體呈降低的規律，從側面揭示了綠肥具有明顯的減氮效應。

表2 綠肥和施氮對土壤蔗糖酶活性的影響Table 2 Effects of green manure and nitrogen fertilizer on soil invertase activities μg/(g·h)

注：*:同行數據后標不同小寫字母表示不同氮水平間差異顯著(P<0.05)，同列數據后標不同大寫字母表示不同綠肥處理之間差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note:Valuesfollowedbydifferentlowercaselettersineachrowindicatesignificantdifferencesbetweennitrogenfertilizerlevels(P<0.05),andvaluesfollowedbydifferentcapitallettersineachcolumnindicatesignificantdifferencesbetweendifferentgreenmanuretreatments(P<0.05).Thesamebelow.

2.3 綠肥和施氮對土壤脲酶活性的影響

土壤脲酶可催化尿素水解成氨，其活性在一定程度上決定了尿素氮的利用率，與土壤氮素循環相關[17]。本試驗綠肥和施氮對土壤脲酶活性的影響結果見表3。

表3 綠肥和施氮對土壤脲酶活性的影響Table 3 Effects of green manure and nitrogen fertilizer on soil urease activities μg/(g·h)

從表3可看出，種植和翻壓綠肥后，土壤脲酶活性增大。與休閑處理相比，6月和9月各綠肥處理土壤脲酶活性平均增幅分別為1.34%～9.99%和31.80%～37.01%，且9月各綠肥處理土壤脲酶活性遠大于6月，表明長期種植綠肥對土壤脲酶活性的提升作用一般，而綠肥短期腐解對土壤脲酶活性的提升作用較為明顯，這主要是由于綠肥翻壓后，增強了土壤的有機質、氮素等養分含量，提高了土壤微生物的活性，改善土壤性狀所致。

從表3還可以看出，6月3種豆科綠肥處理中，綠豆和懷豆處理土壤脲酶活性都顯著高于休閑處理，大豆與休閑處理差異不顯著；9月則以大豆處理最高，懷豆、綠豆處理次之。這說明長期輪作后懷豆和綠豆對脲酶活性提升較為明顯，綠肥短期腐解以后則以大豆的提升效果最大。

隨著施氮量增加，綠肥種植前和翻壓后各處理土壤脲酶活性平均值有較大差異，6月表現為N3>N1>N2>N0，9月表現為N0>N3>N1>N2(表3)。表明綠肥翻壓對土壤脲酶活性有重要影響，揭示出6月份施用氮肥對脲酶具有明顯的正效應，但在9月施用氮肥則有明顯抑制作用，主要是由于綠肥翻壓導致土壤中氮素含量增加所致。

2.4 綠肥和施氮對土壤堿性磷酸酶活性的影響

磷酸酶作為土壤磷素循環的重要酶類，其可將有機磷轉化為植物可利用的無機磷。土壤有機磷轉化受多種因子制約，有機磷轉化是有機質礦化過程的基本部分，磷酸酶參與其中。土壤中磷酸酶可分為酸性、中性和堿性3種，在不同酸性、堿性土壤中，這3種磷酸酶的比例是不同的，因供試土壤為堿性土壤，故本研究只考慮堿性磷酸酶活性。表4顯示，種植和翻壓綠肥后，土壤堿性磷酸酶活性明顯增強，其中3種豆科綠肥處理土壤堿性磷酸酶活性在6月和9月的增幅分別為2.2%～7.2%和17.0%～22.4%，可見9月份綠肥翻壓后對土壤堿性磷酸酶的影響更明顯，其土壤堿性磷酸酶活性值遠大于6月。

表4還顯示，6月3種豆科綠肥處理中，大豆和懷豆處理土壤堿性磷酸酶活性顯著高于休閑處理，綠豆與休閑處理差異不顯著；9月則以綠豆處理最高，懷豆與大豆處理之間差異不顯著。結果表明,不同綠肥處理在不同月份對土壤堿性磷酸酶活性的提升作用不一致。

不同施氮量對土壤堿性磷酸酶活性影響有差異,6月各施氮量處理中，以N0處理堿性磷酸酶活性最高，其余處理之間差異不顯著；9月各施氮處理中，以N1和N3處理土壤堿性磷酸酶活性較高(表4)。

表4 綠肥和施氮對土壤堿性磷酸酶活性的影響Table 4 Effects of green manure and nitrogen fertilizer on soil alkaline phosphatase activities μg/(g·h)

2.5 綠肥和施氮對土壤芳基硫酸酯酶活性的影響

土壤硫基水解酶如芳基硫酸酯酶是參與土壤硫素循環的重要酶類，它能水解土壤有機硫(酯硫)中的硫酯鍵釋放出無機硫。從表5可以看出，種植和翻壓綠肥后，土壤芳基硫酸酯酶活性總體增大，表明綠肥處理提高了土壤芳基硫酸酯酶活性，6月和9月3種豆科綠肥處理土壤芳基硫酸酯酶活性平均值較休閑處理的增幅分別達到了12.0%～25.6%和-0.52%～60.41%，其中9月芳基硫酸酯酶活性平均值小于6月，這可能與土壤中硫的循環有關，在9月長武地區處于秋雨季節，土壤較長時間被水浸泡，產生了厭氧環境，加快了反硫化作用的進程，降低了有機硫的分解過程，從而導致土壤芳基硫酸酯酶活性降低，具體原因有待以后進一步探討。

從表5還可以看出，6月3種豆科綠肥處理土壤芳基硫酸酯酶活性顯著高于休閑處理，其中以懷豆處理最高；9月以大豆處理最高，懷豆處理次之，綠豆處理低于休閑處理，這有可能是9月降雨導致土壤厭氧環境產生的負作用掩蓋了綠肥的正效應所致。

不同施氮量處理下，6月土壤芳基硫酸酯酶活性平均值最高的為N0處理，N2和N3處理最低，9月則以N1處理最高，N2處理最低(表5)。表明過多施用氮肥對土壤芳基硫酸脂酶活性有一定的抑制作用。6月大豆、綠豆和懷豆處理的土壤芳基硫酸酯酶活性最大值對應施氮處理分別為N1、N3和N0處理，9月相對應的是N0、N1和N1處理，可以看出懷豆與大豆處理的減氮效應最明顯。

表5 綠肥和施氮對土壤芳基硫酸酯酶活性的影響Table 5 Effects of green manure and nitrogen fertilizer on soil arylsulfatase activities μg/(g·h)

2.6 綠肥和施氮對土壤脫氫酶活性的影響

脫氫酶能自基質中析出氫而有氧化作用，其活性大小直接反映土壤微生物的數量和活性[18]。表6顯示，6月3種豆科綠肥處理土壤脫氫酶活性平均值較休閑處理的增幅為-9.67%～38.3%，而9月則為-10.4%～29.5%，9月土壤脫氫酶活性及其增幅均小于6月，可見翻壓綠肥短期內并不能使土壤脫氫酶活性增加，這可能也與秋雨季節土壤的厭氧環境有關。6月綠豆和懷豆處理顯著提升了土壤脫氫酶活性，而大豆處理則有顯著抑制作用，9月也表現出類似的規律，表明種植大豆在一定程度上抑制了土壤脫氫酶活性，而種植懷豆和綠豆卻可增加土壤脫氫酶活性。

表6還顯示，土壤脫氫酶活性總體呈現出隨著氮肥用量的增加而降低的趨勢，具體表現為N0>N1>N3、N2(6月)，N1>N2、N0>N3(9月)，這可能是由于渭北旱塬往年施氮量長期過大，加之綠肥的固氮效應，導致土壤中氮素含量已經滿足了微生物生長的需要，此時已經不再需要補充額外的氮素，過多的氮素反而對微生物活性不利。

表6 綠肥和施氮對土壤脫氫酶活性的影響Table 6 Effects of green manure and nitrogen fertilizer on soil dehydrogenase activities μg/(g·h)

2.7 綠肥和施氮交互作用對土壤酶活性的影響

表7顯示，綠肥對5種酶活性具有極顯著的作用，6月影響幅度大小順序為脫氫酶>芳基硫酸酯酶>蔗糖酶>脲酶>堿性磷酸酶，9月為脲酶>芳基硫酸酯酶>蔗糖酶>脫氫酶>堿性磷酸酶?？傮w而言，綠肥處理對芳基硫酸酯酶和蔗糖酶活性影響較大，而對堿性磷酸酶活性影響較小。施氮量對5種土壤酶活性影響均達到極顯著水平，其中對脲酶和蔗糖酶影響更為明顯。綠肥和氮肥處理對土壤酶活性具有較強的交互作用，這種交互作用對6月芳基硫酸酯酶和9月脲酶活性影響更大，對堿性磷酸酶作用相對較弱，但均達極顯著水平。

2.8 綠肥和施氮對土壤總體酶活性的影響

由于不同土壤酶對綠肥種植翻壓的響應并不一致，為了更加準確地評價綠肥對土壤總體酶活性水平的影響，本研究計算了各處理的土壤總體酶活性TEI，結果見表8。從表8可以看出，綠肥增加了土壤總體酶活性，6月土壤總體酶活性表現為懷豆>綠豆>大豆>休閑，9月為懷豆>大豆>綠豆>休閑，其中6月和9月懷豆處理的TEI比休閑處理分別提高了26.08%和27.87%。表明懷豆對土壤整體酶活性的提升作用最強，即懷豆可作為當地豆類種植的優勢品種。氮肥對土壤總體酶活性參數也有明顯影響，除6月大豆和綠豆處理在N3時土壤總體酶活性最大外，其余綠肥處理均在N0或N1時達到最大，其中9月TEI平均值表現為N0>N1>N3>N2，揭示出從土壤總體酶活性角度來看，綠肥的減氮效應十分明顯。在種植翻壓綠肥的基礎上,施氮108kg/hm2的效果是最佳的。

表7 綠肥與施氮對土壤酶活性影響的方差分析結果Table 7 Variance analysis on effects of green manure and nitrogen level on soil enzyme activities

注：**P<0.05；**P<0.01；***P<0.001。表9同。

Note:*P<0.05;**P<0.01;***P<0.001.ThesameforTable9.

表8 綠肥和施氮對土壤總體酶活性的影響Table 8 Effects of green manure and nitrogen fertilizer on soil total enzyme activities index

為了解綠肥種植和翻壓后，對土壤化學性質和酶活性的影響是否一致，本研究對土壤酶和化學性質相關性進行了分析，結果見表9。從表9可以看出，不同土壤酶活性間關系極為密切，其中土壤蔗糖酶、脲酶及堿性磷酸酶活性三者之間均呈極顯著正相關，芳基硫酸酯酶與脫氫酶活性間呈極顯著正相關，而芳基硫酸酯酶和脫氫酶與以上3種酶活性間均呈顯著或極顯著負相關，表明土壤蔗糖酶、脲酶及堿性磷酸酶活性對綠肥種植和翻壓的響應是一致的，而芳基硫酸酯酶和脫氫酶與上述3種酶活性的變化相反。5種土壤酶活性與土壤有機質呈現極顯著相關關系，其中芳基硫酸酯酶、脫氫酶活性與有機質呈負相關，其他土壤酶活性與有機質呈正相關，這可能與試驗地土壤類型及氣候條件有關。除蔗糖酶活性與堿解氮相關性不顯著外，土壤蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性總體上均與土壤堿解氮、速效磷和速效鉀間呈顯著或極顯著正相關關系，進一步揭示出土壤蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶活性能反映土壤肥力的變化，可以作為輔助的肥力指標。此外，土壤芳基硫酸酯酶和脫氫酶活性與土壤速效鉀含量間均呈極顯著負相關。

表 9 種植和翻壓綠肥后土壤酶活性與土壤化學性質相關性Table 9 Correlation coefficients between soil enzyme activities and chemical properties

注：*自由度n-2=30。

Note:Freedomn-2=30.

3 結 論

本研究結果顯示，種植和翻壓綠肥是一種良好的栽培措施，對提升土壤質量具有十分重要的意義，其中長武懷豆是黃土高原地區最適綠肥種植品種，其可顯著提高土壤蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶、芳基硫酸酯酶、脫氫酶和總體酶活性，其次為綠豆和大豆。與綠肥相比，施氮量對土壤酶活性影響較小，不施氮或少施氮后，土壤酶活性保持在較高水平，揭示出綠肥具有明顯的減氮作用,在種植翻壓綠肥的基礎上,施氮量以108kg/hm2最佳；綠肥與施氮對土壤酶活性具有顯著的交互作用。相關分析顯示，5種土壤酶活性與土壤有機質含量間呈極顯著關系，土壤蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶活性與堿解氮、速效磷、速效鉀間總體呈顯著或極顯著正相關關系，表明土壤蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性在一定程度上可以表征黃土高原農田土壤的肥力水平。

[1] 王宜倫,張 許,譚金芳,等.農業可持續發展中的土壤肥料問題與對策 [J].中國肥料科學，2008,24(11):278-281.

WangYL,ZhangX,TanJF,etal.Problemandsolutionsofsoilandfertilizersinagriculturalsustainabledevelopment[J].ChineseAgriculturalScienceBulletin,2008,24(11):278-281.(inChinese)

[2] 曹衛東,黃鴻翔.關于我國恢復和發展綠肥若干問題的思考 [J].中國土壤與肥料,2009(4):1-3.

CaoWD,HuangHX.IdeasonrestorationanddevelopmentofgreenmanuresinChina[J].SoilandFertilizerSciencesinChina,2009(4):1-3.(inChinese)

[3]ChristineHS,LeoMC,MaureenO’C,etal.Differencesinsoilenzymeactivities,microbialcommunitystructureandshort-termnitrogenmineralisationresultingfromfarmmanagementhistoryandorganicmatteramendments[J].SoilBiology&Biochemistry,2008,40(6):1352-1363.

[4]SaraE,BirgittaB,AnnaM.Influenceofvariousformsofgreenmanureamendmentonsoilmicrobialcommunitycomposition,enzymeactivityandnutrientlevelsinleek[J].AppliedSoilEcology,2007,36(1):70-82.

[5]JohnK,OlafC,JosephK,etal.Breakcropbenefitsintemperatewheatproduction[J].FieldCropResearch,2007,108(3):185-195.

[6] 王 莉,王 鑫,余喜出,等.綠肥還田對江南稻田系統生產力及抗逆性的影響 [J].中國水稻科學,2012,26(1):92-100.

WangL,WangX,YuXC,etal.Effectsoflong-termgreenmanureapplicationonsystemproductivityandstressresistanceofpaddyfieldinthesouthoftheYangtzerivervalley[J].ChineseJournalofRiceScience,2012,26(1):92-100.(inChinese)

[7]TabatabaiMA,DickWA.Enzymesinsoilresearchanddevelopmentsinmeasuringactivities[M]//BurnsRG,DickRP.Enzymesintheenvironmentactivity,ecology,andapplications.NewYork,USA:MarcelDekkerInc,2002:567-595.

[8] 徐麗麗,王秋兵，張心昱，等.不同肥料對稻田紅壤碳、氮、磷循環相關酶活性的影響 [J].應用生態學報,2013,24(4):909-914.

XuLL,WangQB,ZhangXY,etal.Effectsofapplyingdifferentkindfertilizersonenzymeactivitiesrelatedtocarbon,nitrogen,andphosphoruscyclesinreddishpaddysoil[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2013,24(4):909-914.(inChinese)

[9]AnnaP,EdwardW.Effectsofcatchcropscultivatedforgreenmanureandmineralnitrogenfertilizationonsoilenzymeactivitiesandchemicalproperties[J].Geoderma,2012,189/190:72-80.

[10]TejadaM,GonzalezJL,ParradoJ,etal.Effectsofdifferentgreenmanuresonsoilbiologicalpropertiesandmaizeyield[J].BioresourceTechnology,2008,99(6):865-872.

[11] Sara E,Katarina H,Anna M.Soil enzyme activities, microbial community composition and function after 47 years of continuous green manuring [J].Applied Soil Ecology,2007,35(3):610-621.

[12] Tejada M,Gonzalez J L,Parrado J,et al.Application of a green manure and green manure composted with beet vinasse on soil restoration:Effects on soil properties [J].Bioresource Technology,2008,99(6):4949-4957.

[13] 鮑士旦.土壤農化分析 [M].3版.北京:中國農業出版社,2008.

Bao S D.Soil and agriculture chemistry analysis [M].3rded.Beijing：China Agriculture Press,2008.(in Chinese)

[14] 周禮愷.土壤酶學 [M].北京：科學出版社,1987.

Zhou L K.Soil enzymology [M].Beijing:Science Press,1987.(in Chinese)

[15] 關松蔭.土壤酶及其研究法 [M].北京：農業出版社,1987.

Guan S Y.Soil enzyme and its research method [M].Beijing：Agricultural Press,1987.(in Chinese)

[16] 和文祥,譚向平,王旭東,等.土壤總體酶活性指標的初步研究 [J].土壤學報,2010,47(6):1232-1236.

He W X,Tan X P,Wang X D,et al.Study on total enzyme activity index in soils [J].Acta Pedologica Sinica,2010,47(6):1232-1236.(in Chinese)

[17] 孫瑞蓮,趙秉強,朱魯生,等.長期定位施肥對土壤酶活性的影響及其調控土壤肥力的作用 [J].植物營養與肥料學報,2003,9(4):406-410.

Sun R L,Zhao B Q,Zhu L S,et al.Effects of long-term fertilization on soil enzyme activities and its role in adjusting-controlling soil fertility [J].Plant Nutrition and Fertilizer Science,2003,9(4):406-410.(in Chinese)

[18] 張玉蘭,張麗莉,陳利軍,等.稻-麥輪作系統土壤水解酶及氧化還原酶活性對開放式空氣CO2濃度增高的響應 [J].應用生態學報，2004,15(6):1014-1018.

Zhang Y L,Zhang L L,Chen L J,et al.Response of soil hydrolase and oxidoreductase activities to free-air carbon dioxide enrichment (FACE) under rice-wheat rotation [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2004,15(6):1014-1018.(in Chinese)

Soil chemical properties and enzyme activities in long-term green manure plot in Loess Plateau

PENG Ying-ping1a,HE Wen-xiang1a,2,WANG Zi-quan1a,ZHANG Jing1a, YAN Hui-rong1b,GAO Ya-jun1a,2,CAO Wei-dong3

(1 aCollegeofNaturalResourcesandEnvironment,bCollegeofLifeSciences,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China;2KeyLaboratoryofPlantNutritionandAgro-environmentinNorthwestChina，MinistryofAgriculture，Yangling,Shaanxi712100，China;3InstituteofAgriculturalResourcesandRegionalPlanning,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081,China)

【Objective】 This study investigated the effects of green manure and nitrogen fertilizer application on soil chemical properties and enzyme activities to choose optimal green manure species and nitrogen fertilizer application amount.【Method】 Soil samples were collected in June and September 2012 from a long-term green manure experiment plot located in Changwu,China,which started in 2008 with 4 green manure treatments (soybean,mung bean,huai bean and fallow) and 4 nitrogen fertilizer treatments (no nitrogen fertilizer,80%,100% and 120% of the local conventional nitrogen fertilizer rate of 135 kg/hm2).Soil chemical properties (organic matter,alkali-hydrolyzable N,available P,and available K) and activities of five soil enzymes (invertase,urease,alkaline phophatase,arylsulphatase,and dehydrogenase) were analyzed. 【Result】 Growth and incorporation of green manure significantly increased the contents of soil organic matter,alkali-hydrolyzable N and available P,but had little effect on available K content.Except the decrease of soil dehydrogenase activity in soybean treatment,green manure significantly increased soil enzymes activities with the highest increase in total enzyme activity index(TEI) in huai bean treatment followed by mung bean and soybean.TEI of fallow treatment was significantly lower.With the increase of nitrogen application,the activities of soil invertase,urease (except June),and arylsulphatase decreased,while alkaline phosphatase activity was little affected.Green manure and nitrogen application had strong interaction on soil enzyme activities.There were significant correlations between most soil enzyme activities and chemical properties after green manure growth and incorporation.【Conclusion】 Huai bean was a good leguminous green manure in Loess Plateau dryland.Green manure growth and incorporation could reduce the nitrogen application rate and the obtained optimum nitrogen application rate was 108 kg/hm2.

green manure;soil enzyme;nitrogen fertilizer;soil total enzyme activity index

時間:2015-08-05 08:56

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.09.019

2014-02-24

農業部公益性行業(農業)科研專項(201103005,200803029)；西北農林科技大學基本科研業務費科研創新重點項目(ZD2013012)

彭映平(1988-)，男，云南楚雄人，在讀碩士，主要從事土壤生化活性研究。E-mail:laopiao50@163.com

和文祥(1968-)，男，陜西黃龍人，教授，博士，博士生導師，主要從事土壤生態毒理及土壤生物化學研究。 E-mail:wxhe1968@163.com

S154.2

A

1671-9387(2015)09-0131-08

網絡出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150805.0856.038.html