現(xiàn)行耕作、施肥條件下黑土酶活性變化特征研究.pdf

1、本文以吉林省中部玉米帶和黑龍江省海倫試驗(yàn)站黑土為供試土壤，采用田間調(diào)查采樣、田間試驗(yàn)、盆栽試驗(yàn)與室內(nèi)分析相結(jié)合的技術(shù)路線，應(yīng)用DPS、SAS、EXCEL等相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)、顯著性檢驗(yàn)、線性回歸分析及方差分析，在研究黑土過氧化氫酶、轉(zhuǎn)化酶、脲酶、磷酸酶、蛋白酶活性變化特征的基礎(chǔ)上，探討了其與土壤肥力之間的關(guān)系，揭示了黑土肥力退化的本質(zhì)，從生物化學(xué)的角度為黑土質(zhì)量退化機(jī)理提出科學(xué)的理論依據(jù)，得到了以下一些結(jié)論。 吉林玉米帶黑土酶

2、活性的地域性變化具有一定的規(guī)律性，以德惠、榆樹地區(qū)的酶活性為最高，梨樹為最低?？傆^全貌，酶活性的變化大體呈現(xiàn)從北到南逐漸減少的趨勢，且與有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分的變化趨勢相一致。 針對黑土區(qū)現(xiàn)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的兩種不同剖面構(gòu)型(“波浪型”和“平面型”)，研究了與碳、氮、磷循環(huán)有關(guān)的酶活性的狀況與差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，過氧化氫酶、轉(zhuǎn)化酶、蛋白酶活性表現(xiàn)為“平面型”高于“波浪型”，分別高出28.82％、6.93％、10.06％，與有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分的變

3、化趨勢相一致，過氧化氫酶活性變化達(dá)差異性顯著水平；而脲酶、堿性磷酸酶、酸性磷酸酶活性為“平面型”低于“波浪型”，分別低出28.70％、8.81％、n.31％，脲酶活性變化達(dá)差異性極顯著水平。造成堿性磷酸酶、酸性磷酸酶活性“平面型”低于“波浪型”，與有機(jī)質(zhì)的變化趨勢不相一致的原因，可能源于黑土區(qū)長期不合理的施肥制度，磷肥的大量施用和累積，使速效磷含量呈現(xiàn)“平面型”低于“波浪型”的現(xiàn)象，這可能是導(dǎo)致黑土區(qū)磷酸酶活性“平面型”低于“波浪型”的

4、最主要原因。 脲酶活性表現(xiàn)為“平面型”低于“波浪型”，與有機(jī)質(zhì)的變化趨勢不相一致，這為我們進(jìn)一步深入研究酶活性、剖面構(gòu)型與土壤肥力的關(guān)系提供了方向。現(xiàn)地調(diào)查表明，“平面型”是優(yōu)于“波浪型”的一種剖面結(jié)構(gòu)，其保水、保肥能力強(qiáng)，故有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為“平面型”高于“波浪型”，同時(shí)我們應(yīng)注意到，“波浪型”剖面耕層有效土壤量較“平面型”要少近一半左右，脲酶活性受有機(jī)物施用的影響較為強(qiáng)烈，由此產(chǎn)生“平面型”比“波浪型”低的現(xiàn)象。說明了脲酶活性

5、可以作為反映黑土肥力的敏感指標(biāo)。通過對“波浪型”和“平面型”剖面構(gòu)造下土壤酶活性變化特征的研究，對于揭示現(xiàn)行耕作制度的不利作用、提出適合黑土區(qū)的保護(hù)性耕作制度，將產(chǎn)生積極的作用。 通過對黑土區(qū)不同耕作年限酶活性變化的對比研究得知，脲酶活性較20年前下降了18.81％，呈顯著正相關(guān)，這與20年來有機(jī)質(zhì)和全氮的變化趨勢相一致；而過氧化氫酶活性較20年前增加了35.2％，呈極顯著負(fù)相關(guān)，與20年來有機(jī)質(zhì)的變化趨勢相反，這說明脲酶和過氧

6、化氫酶活性可以作為表征土壤肥力的有效指標(biāo)；酸性磷酸酶、堿性磷酸酶活性較20年前分別增加了9.05％、12.94％，與有機(jī)質(zhì)的變化趨勢相反，這可能是由于黑土區(qū)20年來大量施用氮肥和磷肥，而不重視鉀肥施用的不合理施肥制度造成的。同時(shí)，通過酶活性與土壤理化性質(zhì)間的回歸分析及顯著性檢驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)了脲酶、過氧化氫酶的活性確實(shí)可作為評價(jià)黑土肥力的可行性指標(biāo)。 田間試驗(yàn)結(jié)果表明，增施有機(jī)肥增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量的同時(shí)極大的增加了土壤脲酶的活性

7、，相關(guān)性達(dá)到了極顯著水平，這與我們分析的結(jié)果完全一致。同時(shí)，各施肥處理間、作物品種間、作物品種與施肥處理間的交互作用極顯著相關(guān)，這說明不同的作物品種及施肥處理通過脲酶活性大小的變化能很好的表征土壤的肥力水平。另外，通過研究酶活性變化對不同作物長期連作響應(yīng)的結(jié)果得知，反映在脲酶活性上，玉米作為最優(yōu)的品種，說明了黑土區(qū)玉米連作制度的可行性，而且，荒地(連牟鋤)＞荒地，說明脲酶對翻耕的作用敏感，且敏感度優(yōu)于蛋白酶，故其是比蛋白酶更優(yōu)的反映土壤

8、肥力水平的指標(biāo)。我們從土壤生物化學(xué)的角度對黑土區(qū)的肥力退化問題進(jìn)行了更深層次的探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，脲酶活性可能是反映黑土肥力水平的最優(yōu)指標(biāo)，這為黑土區(qū)玉米帶農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)的理論依據(jù)。 借助盆栽試驗(yàn)，在黑土合理的耕作、施肥模式下進(jìn)行酶活性與土壤肥力的深入研究，進(jìn)一步證實(shí)了脲酶活性可作為最優(yōu)的表征肥力的指標(biāo)，蛋白酶、過氧化氫酶活性可作為評價(jià)肥力的一般指標(biāo)。同時(shí)得出，磷酸酶活性大小的變化也可表征土壤的肥力水平，這對于指導(dǎo)我們進(jìn)一