劉彥杰，張鵬鵬，張國(guó)娟，濮曉珍，張旺鋒*

（1石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，新疆 石河子 832003；2石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832003）

秸稈還田和施肥方式對(duì)綠洲棉田土壤酶活性的影響

劉彥杰1，張鵬鵬2，張國(guó)娟1，濮曉珍2，張旺鋒2*

（1石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，新疆 石河子 832003；2石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832003）

采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過測(cè)定棉花生長(zhǎng)季不同時(shí)期土壤pH、微生物生物量碳（MBC）、土壤酶活性，探究施肥方式和秸稈還田對(duì)綠洲棉田土壤環(huán)境的影響。結(jié)果顯示：0-20 cm土層土壤pH值低于20-40 cm，但0-20 cm土層的MBC和酶活性均顯著高于20-40 cm，其中盛花期土層差異尤為明顯。秸稈還田顯著增加了MBC、脲酶和蔗糖酶活性。與不施肥相比，單施化肥、單施有機(jī)肥和二者混施均顯著降低了pH值，增加了MBC和酶活性；而且所有時(shí)期，化肥-有機(jī)肥混施均有最大的MBC和酶活性。因此綠洲棉田采用氮磷鉀化肥與有機(jī)肥混施，同時(shí)兼用秸稈還田措施，可使棉田土壤pH值降低，生物量碳、酶活性提高，土壤環(huán)境得到改善，從而有利于農(nóng)田土壤的可持續(xù)利用。

土壤；管理措施；生物量碳；酶活性；綠洲農(nóng)田

土壤酶是土壤生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分循環(huán)所必需的生物催化劑[1]。土壤酶不僅能夠改變作物吸收養(yǎng)分的有效性[2]，而且可以調(diào)控包括土壤生物化學(xué)過程在內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)過程[3]。因此，酶活性的高低直接影響土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化循環(huán)的速率。土壤酶活性對(duì)土壤環(huán)境變化非常敏感，作物種類、土地利用方式、耕作制度和管理措施等均可通過改變土壤理化形狀來影響酶活性[4]。有研究表明，人類活動(dòng)導(dǎo)致土壤pH值的變化，會(huì)對(duì)土壤酶活性有一定的影響，而且反映土壤微生物總量指標(biāo)的微生物量C與土壤pH值之間也有著較為密切的關(guān)系[5]。Migue等[6]研究表明，向土壤添加有機(jī)質(zhì)能增加土壤酶活性、改善土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)土壤酶活性和提高農(nóng)田生產(chǎn)力，對(duì)促進(jìn)土壤生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和保持土壤養(yǎng)分平衡具有重要意義。

新疆地處亞歐大陸腹地，干旱少雨且光熱資源豐富，是我國(guó)最重要的商品棉產(chǎn)區(qū)。自1990年代初以來，新疆植棉業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，目前新疆棉花總產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了國(guó)家棉花“半壁江山”的歷史性突破。因此，新疆棉花生產(chǎn)在中國(guó)棉業(yè)發(fā)展中具有舉足輕重的地位。分析新疆棉花生產(chǎn)發(fā)展歷程，采用“密早矮膜”、加大化肥施用量并配合棉花秸稈還田的技術(shù)，能使棉花產(chǎn)量顯著提高。然而棉花種植面積大，主要植棉區(qū)棉花面積占耕地總面積的比例高達(dá)80%，但種植的作物種類單一，棉花連作現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致棉田生態(tài)系統(tǒng)微生物區(qū)系從高營(yíng)養(yǎng)的“細(xì)菌型”轉(zhuǎn)向低營(yíng)養(yǎng)的“真菌型”,許多真菌為致病菌，例如黃萎病病菌會(huì)影響棉花生長(zhǎng)[7]，進(jìn)而影響棉花產(chǎn)量，這限制了棉花生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，使得棉田土壤障礙因素逐漸增多，嚴(yán)重影響棉花產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展及農(nóng)田土壤的可持續(xù)利用。已有研究表明，長(zhǎng)期施用化肥會(huì)因耕作措施、作物殘?bào)w和土壤腐殖質(zhì)狀況的不同而產(chǎn)生不同的效果[8]。陶磊等[9]認(rèn)為，長(zhǎng)期單施化肥、過量施用化肥已造成土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，理化性狀惡化，肥料利用率下降和土壤微生物性狀發(fā)生變化；也有研究表明，偏施單一化肥不僅造成土壤結(jié)構(gòu)惡化、肥力下降，導(dǎo)致作物產(chǎn)量和品質(zhì)降低，而且嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境[10]。因此，制定科學(xué)合理的農(nóng)田管理措施已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要課題。

土壤酶活性是衡量土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，被廣泛用于評(píng)價(jià)土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)、轉(zhuǎn)化狀況以及各種農(nóng)業(yè)措施的利用效果。本研究從綠洲棉田土壤酶活性入手，探討不同農(nóng)田管理措施對(duì)土壤pH值、微生物量碳以及土壤酶活性的影響，分析棉田土壤健康狀況及其影響因素，以期為綠洲農(nóng)田土壤可持續(xù)發(fā)展及農(nóng)田生產(chǎn)力的提高提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在新疆沙灣縣烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站（44°17'N，85°49'E）進(jìn)行。該地區(qū)多年平均降水量210.6 mm，平均蒸發(fā)量1664.1 mm，無霜期約170 d，年平均氣溫7.0℃，年日照時(shí)數(shù)為2861.2 h。試驗(yàn)地土壤類型為灰漠土，土壤質(zhì)地為砂壤土。試驗(yàn)開始前（2009年4月）測(cè)得0-20 cm耕層土壤含有機(jī)質(zhì)17.0 g/kg、全氮1.25 g/kg、全磷2.04 g/kg、堿解氮 84.0 mg/kg、速效磷91.5 mg/kg、速效鉀 315 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用定位試驗(yàn)方法，于2009年建立裂區(qū)試驗(yàn)，主區(qū)為秸稈管理方式，包括秸稈還田（SR）和秸稈不還田（NSR）。其中秸稈還田處理為前一年棉花收獲后將全部棉桿用機(jī)械打碎后翻入棉田，秸稈還田量約為7500 kg/hm；副區(qū)為施肥方式，包括4種方式：①單施有機(jī)肥（OM），②單施氮磷鉀化肥（NPK），③氮磷鉀化肥和有機(jī)肥混施（NPK+OM），④不施肥（CK）。小區(qū)面積8 m×3 m，重復(fù)3次。播種前不同小區(qū)之間均埋寬度為 60 cm的防滲膜（聚乙烯膜），以防串水串肥。試驗(yàn)地在實(shí)施處理前為多年連作棉花地。

供試作物為棉花（品種為新陸早48號(hào)），種植模式為1膜 4行，“30 cm+50 cm+30 cm”寬窄行距配置，膜面寬 130 cm。2014年4月20日播種，10月3日收獲。在單施化肥處理中，所用化學(xué)肥料為尿素（N 46%）、磷酸二銨（N 18%，P2O546%）和硫酸鉀鎂（K2O 22%，Mg 5%，S 14%），棉花的整個(gè)生育期共施用 N 440 kg/hm2、P2O5420 kg/hm2、K2O 270 kg/hm2，其中，播種前基施30% 氮肥（N）、70% 磷肥（P2O5）和 100% 鉀肥（K2O），其余化肥在生育期根據(jù)棉花需肥情況追施。在單施有機(jī)肥處理中，有機(jī)肥為腐熟雞糞，施用速率為30 t/hm2，且全部作為基肥在播種前施入土壤?；屎陀袡C(jī)肥混施處理為混合施用上述2種處理的所有肥料。除水肥因子外，其它管理按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田進(jìn)行。單施化肥和化肥-有機(jī)肥混施處理中具體追施化肥的日期及追施化肥量見表1。

表1 棉花生育時(shí)期追肥日期與追肥量Tab.1 The date and quantity of manuring in growth period of cotton

1.3 樣品采集

分別于2014年棉花播種前、盛花期和收獲期采集土壤樣品。采用 5點(diǎn)法用土鉆對(duì)每個(gè)小區(qū)內(nèi)0-20 cm和20-40 cm土層分別取樣。為了減少誤差，將所取的5個(gè)同樣深度的土壤混勻，剔除石礫和植物殘根等雜物，將其裝入無菌袋，1 h內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室。一部分新鮮土樣保存于4℃冰箱中用于測(cè)定土壤微生物量碳；另一部分土樣風(fēng)干后過篩用于測(cè)定土壤pH值及土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶和堿性磷酸酶的活性。

1.4 各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定

土壤pH值測(cè)定采用電位法測(cè)定。稱取 8 g風(fēng)干土樣于 50 mL的燒杯內(nèi)，加入20 mL試劑水，然后持續(xù)攪拌懸浮液5 min。靜置懸浮液約1 h使懸浮液的大部分固體沉淀，以pH儀電極測(cè)定其pH值。土壤微生物生物量碳采用氯仿熏蒸-浸提法[11]測(cè)定。

土壤脲酶活性采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定，土壤蛋白酶活性采用茚三酮比色法測(cè)定，土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定，土壤蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定[11]。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

所有數(shù)據(jù)經(jīng)過Excel 2007處理后，在SPSS17.0 (SPSS Inc.,Chicago,IL,USA)中進(jìn)行方差分析，使用兩因素方差分析（Two-way ANOVE）檢驗(yàn)秸稈還田和施肥方式對(duì)各測(cè)定指標(biāo)影響的差異顯著性（P<0.05）。

所有數(shù)據(jù)在被分析之前先檢驗(yàn)其方差齊性，如果方差不齊，則采用自然對(duì)數(shù)等方法進(jìn)行轉(zhuǎn)化直到方差齊性為止。Tukey’s HSD檢驗(yàn)被用來進(jìn)行單因素比較分析（P<0.05）。所有圖示均利用 Sigma Plot 12.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH值的變化

土壤酸堿性是土壤重要的化學(xué)性質(zhì)以及土壤肥力特征的綜合反映，也是劃分土壤類型的重要指標(biāo)。

由表2可知，棉花秸稈還田處理土壤pH值顯著高于秸稈不還田處理（P<0.05）；不同施肥處理下，與CK相比，土壤pH值表現(xiàn)為NPK+OM顯著降低了土壤pH（P<0.05）；0-20 cm土層土壤pH值顯著小于20-40 cm（P<0.05）；不同取樣時(shí)期，盛花期土壤pH值最低。棉花秸稈還田與化肥和有機(jī)肥配施，其綜合作用顯著降低了土壤pH值。

表2 秸稈還田和施肥處理對(duì)不同時(shí)期棉田土壤pH值的影響Tab.2 Effects of treatments of straw-returning and fertilization on soil pH

2.2 土壤MBC的變化

土壤微生物生物量能夠較快速的響應(yīng)外界環(huán)境條件變化，最終影響土壤有機(jī)物含量的變化。土壤MBC作為土壤有機(jī)質(zhì)中最活躍且最易變化的部分[11]，是土壤碳素循環(huán)的驅(qū)動(dòng)力，可調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分的礦化和固定過程，是指示土壤生物肥力及土壤有機(jī)碳庫(kù)變化的重要指標(biāo)之一[12]。

由圖1可見，秸稈還田處理土壤微生物量碳顯著大于秸稈不還田處理（P<0.05）；施肥處理間不同時(shí)期表現(xiàn)不同，具體表現(xiàn)為：在播種前秸稈還田處理下OM處理的土壤MBC較高，這可能與有機(jī)肥在土壤中分布不均勻有關(guān)，其它時(shí)期均為（NPK+OM）>OM>NPK>CK，且在盛花期（NPK+OM）、OM、NPK與CK處理間差異顯著（P<0.05）；所有處理中，0-20 cm土層的MBC均顯著高于20-40 cm（P<0.05）。這表明秸稈還田條件下無機(jī)肥配施有機(jī)肥有利于增加土壤微生物量碳。

圖1 秸稈還田和施肥處理對(duì)不同時(shí)期棉田土壤微生物量碳的影響Fig.1 Effects of treatments of straw-returning and fertilization on soil MBC

2.3 土壤脲酶活性的變化

土壤脲酶是土壤中唯一催化尿素水解的酶，其活性常用來表示土壤氮素的供應(yīng)強(qiáng)度，在土壤氮素循環(huán)進(jìn)程中起著重要作用，是土壤肥力狀況的重要指標(biāo)[11]。

由圖2可見，所有土層，秸稈還田均顯著增加了土壤脲酶活性（P<0.05）；施肥處理間，與CK相比，NPK、OM和NPK+OM均顯著影響了脲酶活性（P<0. 05），但NPK和OM兩個(gè)處理間差異不顯著（P>0. 05）；隨土層深度增加脲酶活性降低。這表明秸稈還田、無機(jī)肥配施有機(jī)肥的施肥方式，有利于土壤脲酶活性的增加。

圖2 秸稈還田和施肥處理對(duì)不同時(shí)期棉田土壤脲酶活性的影響Fig.2 Effects of straw-returning and fertilization on soil urease activity

2.4 土壤蛋白酶活性的變化

蛋白酶參與土壤中氨基酸、蛋白質(zhì)以及其它含蛋白質(zhì)氮有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化，它們的水解產(chǎn)物是高等植物的氮源之一。

由圖3可知，與秸稈不還田相比，秸稈還田顯著增加了蛋白酶活性（P<0.05）；不同施肥處理間土壤蛋白酶活性變化表現(xiàn)為OM、NPK、NPK＋OM較CK顯著增大（P<0.05），且在盛花期尤為顯著，具體表現(xiàn)為：在盛花期0-20 cm土層，OM、NPK、NPK+OM較CK相比，分別增加約15.3%、17.75%、28%，在20-40cm土層分別增加了10.25%、13.25%、22.25%。NPK和OM之間無差異（P>0.05）；不同土層土壤蛋白酶活性表現(xiàn)為0-20 cm>20-40 cm。

秸稈還田、施肥均顯著增加了土壤蛋白酶活性，尤其化肥與有機(jī)肥配施土壤蛋白酶活性提高的幅度最大。

圖3 秸稈還田和施肥處理對(duì)棉田土壤蛋白酶活性的影響Fig.3 Effects of straw-returning and fertilization on soil protease activity

2.5 土壤堿性磷酸酶活性的變化

磷酸酶活性是評(píng)價(jià)土壤磷元素生物轉(zhuǎn)化方向與強(qiáng)度的指標(biāo)。土壤磷酸酶活性的高低可以反映土壤速效磷的供應(yīng)狀況[11]。

圖4 秸稈還田和施肥處理對(duì)棉田土壤磷酸酶活性的的Fig.4 Effects of straw-returning and fertilization on soil alkaline phosphatase activity

由圖4可知，與秸稈不還田相比，秸稈還田對(duì)堿性磷酸酶活性的影響不顯著（P>0.05）；不同施肥處理間，不同施肥方式表現(xiàn)為（NPK+OM）>OM>CK，且NPK>CK（P<0.05），NPK和 OM之間差異不顯著（P>0.05）；與脲酶、蛋白酶活性的季節(jié)和土層變化趨勢(shì)相似，不同時(shí)期表現(xiàn)為盛花期最高，不同土層土壤堿性磷酸酶活性表現(xiàn)為0-20 cm>20-40 cm。施肥處理對(duì)堿性磷酸酶活性的影響大于秸稈還田處理，且有機(jī)肥、無機(jī)肥配施對(duì)堿性磷酸酶活性影響最大，可顯著增強(qiáng)其活性。

2.6 土壤蔗糖酶活性的變化

蔗糖酶（轉(zhuǎn)化酶）能酶促土壤中蔗糖水解成葡萄糖和果糖，常用來表征土壤的熟化程度和肥力水平[11]。由圖5可知，秸稈還田處理對(duì)土壤蔗糖酶活性的影響不顯著（P>0.05）；不同施肥處理間，播種前和收獲期表現(xiàn)為（NPK+OM）最大，其次是NPK和OM，CK最低；盛花期表現(xiàn)為（NPK+OM）>NPK>OM>CK，棉花不同生育階段蔗糖酶活性表現(xiàn)為盛花期>收獲期>播種前；不同深度土層土壤蔗糖酶活性表現(xiàn)為0-20 cm>20-40 cm。這表明有機(jī)肥和化肥配施的條件下，土壤蔗糖酶活性顯著提高，土壤熟化程度增加、肥力水平提高。

圖5 秸稈還田和施肥處理對(duì)棉田土壤蔗糖酶活性的影響Fig.5 Effects of straw-returning and fertilization on soil invertase activity

3 討論

3.1 秸稈還田和施肥處理對(duì)棉田土壤pH值的影響

棉花吸收的Mn、Fe、Ca、Na等礦質(zhì)養(yǎng)分大部分富集在秸稈中，隨著棉花秸稈的還田，這些礦質(zhì)養(yǎng)分大部分將歸還于耕作層并大量富集[13]。本試驗(yàn)的結(jié)果表明，秸稈還田有增強(qiáng)土壤堿性的趨勢(shì)，這可能與棉桿富集堿性離子有關(guān)。與不施肥相比，施肥能夠降低土壤堿性。劉炳君等[14]報(bào)道，土壤pH值與土壤緩沖物質(zhì)、微生物代謝活動(dòng)有關(guān)，而土壤緩沖性主要與土壤質(zhì)地和土壤有機(jī)質(zhì)含量等有關(guān)。棉花生產(chǎn)中化肥、有機(jī)肥的施入，相當(dāng)于增加了土壤緩沖物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和外源酶等，進(jìn)而改變了土壤pH值。本試驗(yàn)中秸稈還田處理雖然不利于土壤堿性的弱化，但與氮磷鉀化肥和有機(jī)肥配施，顯著降低了因秸稈還田富集的堿性物質(zhì)對(duì)土壤的堿化作用，因此秸稈還田、有機(jī)無機(jī)肥混施的共同作用有助于降低土壤堿性。

3.2 秸稈還田和施肥處理對(duì)棉田土壤微生物生物量碳的影響

本試驗(yàn)中土壤微生物生物量碳隨著土壤深度的增加而降低。高旭梅等[15]、劉娟等[16]通過研究耕作措施對(duì)土壤微生物的影響證明表層土微生物數(shù)量多于深層土。因此，微生物量碳在不同土層的分布可能與微生物在不同土層聚集的量有關(guān)。本試驗(yàn)中秸稈還田顯著增加了土壤微生物生物量碳，表明微生物生長(zhǎng)和繁殖加快，這對(duì)提高土壤肥力有直接的影響。路怡青等[17]認(rèn)為，在較適宜的土壤環(huán)境中，秸稈還田為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供了足夠的碳源，土壤有機(jī)碳含量增加，相應(yīng)地改善了土壤微生物的繁殖條件，因此微生物生長(zhǎng)加快。卜洪震等[18]研究也認(rèn)為施用有機(jī)肥和作物秸稈還田等都是向土壤添加有機(jī)質(zhì)，這顯著增加了土壤有機(jī)C含量，進(jìn)而促進(jìn)了土壤微生物的活性，土壤微生物量碳增加。而氮磷鉀化肥和有機(jī)肥配施為土壤提供了更全面地有機(jī)物和礦物質(zhì)養(yǎng)分，為微生物生長(zhǎng)提供了更為豐富的營(yíng)養(yǎng)源，因此顯著增加了土壤微生物量碳含量，這是有利于土壤的可持續(xù)利用及農(nóng)田生產(chǎn)力的提高。

3.3 秸稈還田和施肥處理對(duì)棉田土壤酶活性的影響

還田的作物秸稈的質(zhì)量會(huì)影響土壤酶活性，這主要是受作物種類、土壤類型和等的影響。Pancholy等[19]指出，在黑鈣土中分別添加5%的草木樨、玉米秸稈、麥稈3種有機(jī)物料，對(duì)蛋白酶活性的影響表現(xiàn)為玉米秸稈>麥稈 >草木樨；王正平[20]用5%草木樨、玉米秸稈培肥棕壤，土壤蛋白酶活性以施入草木樨的效果最大，增加量是對(duì)照的2-15倍，玉米秸稈的效應(yīng)較小，說明不同作物秸桿對(duì)土壤酶作用強(qiáng)弱各異，其自身的酶活性和攜酶量也不同。李東坡等[21]研究結(jié)果中玉米秸肥、棉秸肥和麥秸肥的蔗糖酶活性較高，苜蓿粉具有較高的蔗糖酶、磷酸酶活性，豆秸具有較強(qiáng)的蔗糖酶、蛋白酶、脲酶和磷酸酶活性，說明不同作物秸桿對(duì)土壤酶作用強(qiáng)弱各異，其自身的酶活性和攜酶量也不同。本研究秸稈還田處理是將上年棉桿全部打碎還田，未能對(duì)土壤蛋白酶活性和堿性磷酸酶造成顯著影響，這可能與秸稈還田的量和選用的秸稈種類有關(guān)。路文濤等[22]對(duì)寧南旱作農(nóng)田土壤進(jìn)行了不同秸稈還田量處理，發(fā)現(xiàn)脲酶和蔗糖酶均有所增加，并認(rèn)為絕大多數(shù)土壤酶活性與土壤有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)。本試驗(yàn)的結(jié)果顯示，秸稈還田有利于脲酶、蔗糖酶活性的提高。

在本研究中，氮磷鉀化肥和有機(jī)肥配施后，土壤脲酶的活性顯著提高。樊軍等[23]對(duì)長(zhǎng)期不同施肥水平的旱地冬小麥連作農(nóng)田土壤脲酶動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定表明，有機(jī)肥對(duì)脲酶及堿性磷酸酶的影響最大。本研究結(jié)果與他人研究結(jié)果相類似，施用化肥和化肥與有機(jī)肥配施提高了土壤堿性磷酸酶和蔗糖酶活性。王樹起等[24]研究了不同土地利用和施肥方式對(duì)土壤酶活性的影響，得到土壤酶活性大小依次為：NPK+OM（氮、磷、鉀肥+有機(jī)肥）>NPK+ST（氮、磷、鉀肥+秸稈）>NPK（氮、磷、鉀肥）>CK（無肥）處理，說明施用有機(jī)肥顯著提高了土壤酶活性。本研究中，與對(duì)照相比施用化肥也顯著提高了土壤酶活性。這可能因?yàn)槭┯没蚀龠M(jìn)作物根系代謝，使根系分泌物增多，微生物繁殖加快，從而有利于土壤酶活性的提高[25]。因此，秸稈還田和氮磷鉀化肥和有機(jī)肥合理配施，有利于增加棉田土壤酶活性，促進(jìn)土壤氮素供應(yīng)能力。

路文濤等[22]指出，土壤酶活性在土壤剖面上均具有明顯的層次性。本研究的結(jié)果表明土壤酶活性隨土層加深酶活性降低。此外，土壤酶活性的季節(jié)動(dòng)態(tài)與土壤溫度的季節(jié)變化有關(guān)，因?yàn)橥寥罍囟韧ㄟ^直接影響酶活性或者通過影響微生物的增殖而間接影響酶活性。一般認(rèn)為冬季酶活性最低，夏季酶活性最高。在本試驗(yàn)中，土樣采取時(shí)間分別為早春季（4月）、夏季（7月）和秋季（10月），這3個(gè)不同季節(jié)，土壤溫度有較大的差異，盛花期溫度最高，因此土壤酶活性也表現(xiàn)為盛花期最高，其次是在收獲期和播種前。

4 結(jié)論

單施化肥在增加作物產(chǎn)量的同時(shí)也使得土壤環(huán)境遭到惡化，進(jìn)而降低了土壤生產(chǎn)力和肥力。本研究通過測(cè)定秸稈還田和不同施肥方式對(duì)土壤pH、微生物生物量碳以及酶活性的影響并得到如下結(jié)論：（1）單一施肥的效果有限，化肥與有機(jī)肥配施能改善單一化肥造成的土壤環(huán)境變劣的狀況，能顯著降低干旱區(qū)土壤堿性，增加微生物生物量碳和土壤酶活性。（2）秸稈還田處理顯著增加微生物生物量碳、土壤酶活性，但是單一實(shí)施秸稈還田不能降低土壤堿性，需要化肥和有機(jī)肥配施，以削弱棉花秸稈對(duì)土壤pH的增強(qiáng)作用。因此，干旱區(qū)棉田實(shí)施秸稈還田、采用化肥和有機(jī)肥配施的施肥方式，有利于土壤微生物量碳、土壤酶活性的提高以及土壤堿性的降低，有助于土壤環(huán)境向生態(tài)型轉(zhuǎn)變，從而有利于干旱區(qū)綠洲棉田土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。

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Effects of fertilization and straw-returning methods on enzymes activity in oasis cotton field soil

Liu Yanjie1,Zhang Pengpeng2,Zhang Guojuan1,Pu Xiaozhen2,Zhang Wangfeng2*
(1 College of Life Sciences,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang 832003,China;2 College of Agriculture,the Key Laboratory of Oasis Eco-agricultural of the Xinjiang Production and Construction Corps,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang 832003,China)

The aim of this research is to explore the effects of different treatments on the soil environment in oasis cotton field in different growth periods by measuring the changes of soil pH,soil MBC and enzyme activities with split plot design.The results showed that soil pH in 0-20 cm was lower than that in 20-40cm,however soil MBC and enzyme activities were opposite,especially in flowering.Straw-returning significantly increased soil MBC and the enzyme activities of urease and invertase.Compared with no fertilizer application,the application of chemical fertilizer or organic fertilizer or both significantly decreased soil pH,but increased soil MBC and enzyme activities;no matter which period,chemical fertilizer and organic fertilizer had the highest soil MBC and enzyme activities.Therefore,applying the mixed chemical fertilizer and organic fertilizer combined with straw can decrease soil pH,enhance soil MBC and enzyme activities,make oasis soil environment better,and improve soil environment,which will benefit to the sustainable utility of agricultural soils.

soil;management;microbial biomass carbon;enzyme activities;oasis soil

S154.2；S562

A

10.13880/j.cnki.65-1174/n.2017.01.010

1007-7383(2017)01-0057-08

2016-03-29

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31471450）

劉彥杰（1989-），女，碩士研究生，專業(yè)方向?yàn)榫G洲生態(tài)農(nóng)業(yè)，e-mail:946729495@qq.com。

*通信作者：張旺鋒（1965-），男，教授，從事作物栽培生理生態(tài)研究，e-mail：zhwf_agr@shzu.edu.cn。