任 靜，劉小勇※，韓富軍，孔 芬，李建明，彭 海，李 強

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施氮水平對旱塬覆沙蘋果園土壤酶活性及果實品質的影響

任 靜1，劉小勇1※，韓富軍1，孔 芬1，李建明2，彭 海1，李 強2

（1. 甘肅省農(nóng)業(yè)科學院林果花卉研究所，蘭州 730070；2. 靜寧縣果樹所，靜寧 743400）

研究土壤酶活性及果實品質在不同氮肥水平下的變化規(guī)律，探討氮肥施用量對土壤酶活性與果實品質相關性的影響，為旱塬覆沙蘋果園合理施氮、提高氮素利用率及降低土壤環(huán)境污染建立科學依據(jù)。通過田間試驗，以‘長富2號’為試驗材料，設置5個氮素水平（對照0、165、330、495和660 kg/hm2，分別簡寫為CK、N1、N2、N3和N4），并于2017年測定土壤全氮含量、土壤酶活性與果實品質。結果表明：土壤全氮隨著施氮量增加而升高；0～20和> 20～40 cm土層中脲酶和磷酸酶活性在N2處理下均達到最大值，而蔗糖酶活性則于N3處理下最高；>40～60 cm土層中過氧化氫酶活性隨氮肥增施呈上升趨勢。在330---～495 kg/hm2施氮范圍內(nèi)，與對照相比，增施氮肥能夠顯著提高果實橫徑、可溶性固形物、可滴定酸、維生素C及總糖含量（<0.05）。隨著施氮量增加，果實產(chǎn)量呈先降后升趨勢。土壤過氧化氫酶（除> 20～40 cm土層）、蔗糖酶活性與果實可溶性固形物含量具有極顯著相關性（<0.01），與可滴定酸和> 40～60 cm土層中維生素C含量具有顯著相關性（<0.05）。綜合分析認為，330～495 kg/hm2為旱塬覆沙蘋果園合理施氮范圍，對提高土壤酶活性及氮肥利用率效果顯著，并有利于改善果實品質。

氮；酶；相關性分析；覆沙蘋果園；品質

0 引 言

氮素是果樹養(yǎng)分管理中的關鍵營養(yǎng)元素，對果樹花芽分化、產(chǎn)量與品質有重要的調節(jié)作用[1-2]。合理施氮是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)增產(chǎn)及可持續(xù)利用的重要舉措[3-4]，為追求高產(chǎn)而超量投入氮肥將導致氮肥效率低下。在目前中國果園氮肥過量施用現(xiàn)象十分普遍和嚴重[5]，相關數(shù)據(jù)表明，生產(chǎn)相同量的水果，中國的氮肥投入量是美國、歐盟國家的4.2倍[6]。這在加大生產(chǎn)成本的同時[7-8]，也加劇了土壤板結、次生鹽漬化，以及大氣和水體富營養(yǎng)化等農(nóng)業(yè)環(huán)境污染[9]，嚴重影響果實產(chǎn)量與品質。因此，在保持或提高產(chǎn)量與品質前提下，減少氮肥用量和提高氮素利用效率，科學合理的施氮制度是目前中國果園生產(chǎn)中亟待解決的問題。

土壤酶是評價土壤生態(tài)環(huán)境質量與土壤肥力水平的重要生物學指標之一[10]，能在一定程度上表征“土壤-微生物-作物”系統(tǒng)的動態(tài)平衡[11]。合理施用氮、磷、鉀等無機肥可提高土壤酶活性、改變土壤理化性狀，而在微環(huán)境或區(qū)域尺度上測得土壤酶活性也能同時反映土壤對氮、磷養(yǎng)分的迅速響應[12-13]。在無機肥中加入有機肥，如沼液[14-15]，可不同程度地改善土壤環(huán)境，提高果園土壤酶活性與果實品質。研究發(fā)現(xiàn)果園合理施氮也能提高土壤轉化酶、脲酶和磷酸酶活性[12]，增加果實可溶性固形物、維生素C及可溶性糖含量，改善果實風味[16-17]。目前，針對農(nóng)田與菜田土壤酶活性與果實品質之間相關研究已有類似報道[18-19]，而關于果樹土壤酶活性與果實品質之間相關研究的報道僅見獼猴桃[20]。

甘肅隴東旱塬海拔較高，光熱資源豐富、晝夜溫差大，是中國優(yōu)質蘋果（）生產(chǎn)基地之一。覆沙是當?shù)靥O果園采用的典型耕作方式，可對果園土壤起到增溫保墑作用，從而提高產(chǎn)量與改善果實品質[21-22]。本文通過隴東旱塬蘋果園地表覆沙條件下，研究不同氮素水平對土壤酶活性與果實品質的影響，分析了土壤酶活性與果實品質的相關性，以探明兩者相關性，通過土壤酶活性的檢測來調控果園氮肥施入量，從而改善土壤環(huán)境質量，提高果實品質。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地位于甘肅靜寧縣治平鄉(xiāng)雷溝村陽坡山臺地覆沙蘋果園，試驗園面積1 500 m2，35°16.539′N，105°38.585′E，海拔1 540 m，供試土壤理化性狀見表1。蘋果園常規(guī)施肥以大三元復合肥為主（N∶P∶K=28∶10∶7，三門峽龍飛生物工程有限公司生產(chǎn)），每年施2次，每株約4 kg，基本不施其它化肥和有機肥料。以治平河水為主要水源，特別干旱時采用提灌的方式補充灌溉，灌溉成本較高。果園管理精細，果實品質優(yōu)良。

表1 試驗區(qū)果園土壤基本理化性質

1.2 試驗設計與樣品采集

本試驗于田間進行，試材為同一果園20a生‘長富2號’（‘Nagafu 2’）蘋果樹，砧木為山定子（），株行距為3 m × 4 m。幼樹栽植后即覆沙，覆沙時間與樹齡均為20a；覆沙厚度約5 cm，5年左右更換新沙1次。選取30株無病蟲害，且生長勢基本一致的植株。根據(jù)蘋果園氮素推薦施用量[23]，本試驗共設置5個氮素水平，施氮量分別為165 kg/hm2（N1）、330 kg/hm2（N2）、495 kg/hm2（N3）、660 kg/hm2（N4），對照（CK）為不施氮素處理。各處理3次重復，采用隨機區(qū)組排列，小區(qū)內(nèi)各處理設置2株。施肥時期為2015年9月、次年3月和6月，分3次施入，分別占全年施氮量的40%、40%和20%，2016年9月重復施肥處理。上述各處理均施等量180 kg/hm2P2O5和360 kg/hm2K2O，磷鉀肥為當?shù)爻Ｒ?guī)施用量。磷肥作為底肥于當年9月一次性施入土壤，鉀肥施入時期同氮肥，分別占全年施鉀量的20%、40%和40%。果園不進行人工灌溉，其他管理措施相同。該試驗期間，施氮日期于2015～2017年進行。

于2017年7月中旬（新梢停止生長期）進行土壤樣品采集，隨機采集5個樣點0～20 cm、> 20～40 cm和> 40～60 cm 3個土層土壤，同層樣品混合后作為一個供試土樣。樣品采回實驗室自然風干后，過0.25 mm篩備用。于10月中旬（果實成熟期）進行果實采摘，各處理隨機選取3株長勢一致且掛果正常的植株，選擇同一方向1.5～2.0 m高度的果實30～50個進行品質測定，并于一周內(nèi)完成。

1.3 測定項目及方法

土壤全氮采用硫酸—混合催化劑消煮后利用凱氏定氮儀（KDY—9830,KETUO）測定。

土壤脲酶活性采用苯酚鈉—次氯酸鈉比色法測定，酶活性以脲酶作用下37 ℃恒溫培養(yǎng)24 h后1 g土壤生成NH3—N的毫克數(shù)表示；蔗糖酶活性采用3,5—二硝基水楊酸比色法測定，酶活性以蔗糖酶作用下37 ℃恒溫培養(yǎng)24 h后1 g土壤生成葡萄糖的毫克數(shù)表示；堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定，酶活性以磷酸酶作用下37 ℃恒溫培養(yǎng)24 h后1 g土壤中釋放出酚的毫克數(shù)表示；過氧化氫酶活性采用KMnO4滴定法測定，酶活性以過氧化氫酶作用下20 min后滴定1 g土壤所消耗0.02 mol/LKMnO4的毫升數(shù)表示。

果實單果質量與縱橫徑分別采用分析天平和游標卡尺測量，并根據(jù)果實縱、橫徑比值計算果型指數(shù)（V/H）；硬度采用GY—1型硬度儀（浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司生產(chǎn)）測定；含水率采用烘干法測定；可溶性固形物使用泉州光學儀器廠生產(chǎn)的WYT—4型糖量計測定；可測定酸含量采用NaOH滴定法測定；維生素C含量采用2,6—二氯酚靛酚滴定法測定；總糖含量采用蒽酮比色法測定；分別收獲各處理的果實，進行產(chǎn)量測定

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件進行圖表繪制，利用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件，采用最小顯著差異法（least significant difference, LSD）在0.05顯著水平上對數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析，結果表示為平均值±標準誤，并用Pearson相關性分析土壤酶活性與果實品質的關系。

2 結果與分析

2.1 不同氮肥水平對果園土壤全氮含量的影響

如表2所示，施用氮肥可影響果園土壤全氮含量，在相同土層中，隨著氮肥施用量的增加，土壤全氮含量均表現(xiàn)出增加趨勢。在0～20 cm土層，與CK相比，N1處理土壤全氮含量并無明顯增加，其他施氮處理土壤全氮含量則明顯提高（<0.05），其中N2、N3處理增幅相同，均為14.12%，N4為16.47%。在>20～40 cm土層，施氮處理比CK增加5.06%～35.44%，其中，N2、N3和N4與CK處理間差異達到顯著（<0.05）。在>40～60 cm，N3、N4處理分別比CK顯著增加47.06%和60.78%（<0.05），而N1和N2處理與CK比較沒有明顯差異（>0.05）。各土層中除N4處理土壤全氮含量隨著土層的加深表現(xiàn)出先增后降的規(guī)律，其余處理則均隨著土層加深而降低。

表2 不同氮肥水平對覆沙蘋果園0～60 cm土層土壤全氮含量的影響

注：同列不同小寫字母表示差異顯著（<0.05）

Note: Different lowercase letters in the same column mean significant differences at the< 0.05 level. The same below.

2.2 不同氮肥水平對果園土壤酶活性的影響

2.2.1 脲酶

不同氮肥水平條件下果園土壤脲酶活性存在明顯差異（圖1a）。施用氮肥后，在0～20 cm土層，脲酶活性呈先升高后降低趨勢，于N2處理達到最高值；但與CK相比，N1、N2處理沒有表現(xiàn)出顯著性差異（<0.05），而N3、N4處理則差異顯著（<0.05），脲酶活性降低幅度分別為9.83%和15.03%。在>20～40 cm土層，隨著氮肥施用量的增加，脲酶活性呈先升后降，而后又升高趨勢。N2處理脲酶活性最高，其次為N1處理，但兩者差異并不顯著（<0.05），而與其他3個處理CK、N3、N4的差異均顯著（<0.05）。在>40～60 cm土層中，脲酶活性在氮肥施用處理下受到抑制，其中N1、N3抑制作用顯著（<0.05），N2、N4不顯著（<0.05）；N1、N2、N3、N4與CK相比，降幅分別為86.96%、5.84%、21.10%和3.55%。由此可知，在3個土層中，N2處理均可提高土壤脲酶活性。各土層中脲酶活性表現(xiàn)出隨著土層的加深而降低的規(guī)律。

圖1 不同氮肥水平對覆沙蘋果園土壤酶活性的影響

2.2.2 過氧化氫酶

由圖1b可以看出，不同氮肥水平條件下總體上可提高土壤過氧化氫酶活性。隨氮肥施用量的增加，在0～20 cm土層，N2、N4處理過氧化氫酶活性顯著高于CK（<0.05），增加幅度分別達到7.99%、18.38%，而N1、N3處理與CK相比，過氧化氫酶活性顯著降低（<0.05），降低幅度為12.60%、14.29%。在> 20～40 cm土層，過氧化氫酶活性先降低后升高，N4處理比CK顯著增加13.69%（<0.05），且在N3處理時為最小值。而在> 40～60 cm土層，過氧化氫酶活性則呈逐漸升高趨勢，施氮處理比CK顯著增加19.15%～44.24%（<0.05）。土壤中的過氧化氫酶活性并未隨土層深度增加而表現(xiàn)出一定規(guī)律。

2.2.3 蔗糖酶

不同氮肥水平對土壤蔗糖酶活性有較大影響（圖1c）。隨著氮肥施用量的增加，土層深度相同的各處理蔗糖酶活性總體變化趨勢基本規(guī)律，即先降后升再降；同樣，不同土層深度蔗糖酶活性也表現(xiàn)出相同的變化趨勢。在0～20 cm土層，N2、N3處理蔗糖酶活性顯著高于CK（<0.05），增加幅度分別達到92.98%、106.57%；N1、N4處理與CK相比，差異并不顯著（0.05）。在>20～40 cm土層，N2、N3處理蔗糖酶活性顯著高于CK（<0.05），而N1、N4處理則顯著低于CK（<0.05）。在> 40～60 cm土層中，N2、N3、N4處理蔗糖酶活性顯著高于CK（<0.05），分別增加了618.74%、377.41%和133.51%。由此可知，施氮量于N2～N3處理間時均可顯著提高土壤蔗糖酶活性（<0.05）。各土層中蔗糖酶活性同脲酶活性，0～20 cm土層酶活性最高，呈現(xiàn)出隨著土層的加深而降低的規(guī)律。

2.2.4 磷酸酶

土壤磷酸酶活性受不同氮肥水平的影響（圖1d）。施用氮肥后，隨著氮肥用量的增加，磷酸酶活性在0～20 cm和>20～40 cm土層變化趨勢均為先升高后降低，其中N2處理磷酸酶活性最高，與CK相比，分別顯著提高32.83%和56.19%（<0.05）。在>40～60 cm土層，磷酸酶活性的變化趨勢與蔗糖酶活性相同，且施用氮肥后使得磷酸酶活性顯著降低，其中N1、N4降低幅度較大，分別為116.27%和76.12%，N2、N3則分別為10.16%和8.28%。各土層中0～20 cm土層磷酸酶活性最高，除CK外，各施氮處理均呈現(xiàn)出隨著土層的增加而降低的規(guī)律。

2.3 不同氮肥水平對果實品質及產(chǎn)量的影響

2.3.1 外觀品質

蘋果果實的外觀品質包括單果質量、縱徑和橫徑等。由表3可以看出，施用氮肥對果實單果質量、縱徑和橫徑的影響不同。除N1處理外，其余施氮處理對果實單果質量沒有顯著影響（<0.05），隨著氮肥施用量的增加，單果質量呈先下降后上升的趨勢，且在N1處理時最小。果實縱徑的變化趨勢同單果質量，也于N1處出現(xiàn)最小值，但施氮處理均低于CK，且與CK差異顯著（<0.05），降低幅度為4.20%～10.78%。隨著氮肥施用量的增加，果實橫徑呈逐漸增加的趨勢，與CK相比，N2、N3和N4處理顯著增加3.99%～7.52%（<0.05）。

2.3.2 內(nèi)在品質

硬度、含水率、可溶性固形物、可滴定酸、維生素C和總糖等共同決定了蘋果果實的內(nèi)在品質。從表3可知，隨著施用氮肥量的不同果實內(nèi)在品質各指標也發(fā)生了不同程度的變化，施用氮肥可促進蘋果果實內(nèi)在品質的改善。施氮處理中，僅N3處理果實硬度與CK差異顯著（<0.05），其余各處理均差異不顯著（0.05）；施氮處理的果實含水率則均與CK差異不顯著（>0.05）；施用氮肥能提高果實可溶性固形物、可滴定酸、維生素C和總糖含量，且均呈先增加后降低的變化規(guī)律。果實可溶性固形物、可滴定酸和維生素C在N2處最高，N2與CK相比較，3個指標分別高出9.56%，34.85%和67.44%，且于3個指標中N2、N3處理均顯著高于CK（<0.05）。果實總糖在N3處最高，但與N2處理差異不顯著（0.05），N2、N3處理較CK分別顯著提高14.30%和18.21%（<0.05）。施氮量于N2 ~ N3處理間時，可顯著（<0.05）增加果實的可溶性固形物、可滴定酸、維生素C及總糖的含量。

2.3.3 產(chǎn)量

從表3可以看出，產(chǎn)量隨著氮肥施用量的增加先降低而后升高，各施氮水平中以N4處理公頃產(chǎn)量最高，與對照CK相比較，增產(chǎn)幅度為13.29%，而N1處理最低，其次為N2處理，2處理降幅分別為20.44%和7.67%，且3個處理差異均達顯著水平（<0.05）。N3處理則與CK無顯著差異（>0.05）。

表3 不同氮肥水平對覆沙蘋果園果實品質的影響

2.4 土壤酶活性與果實品質、產(chǎn)量間的相關性

由表4可以看出，在0～20 cm土層，土壤脲酶活性與果實單果質量、橫徑呈極顯著負相關（<0.01）；過氧化氫酶活性與可溶性固形物呈極顯著負相關（<0.01），與可滴定酸呈顯著正相關（<0.05）。在> 20～40 cm土層，土壤脲酶活性與果實硬度、可溶性固形物呈極顯著（<0.01）、顯著（<0.05）正相關，而與維生素C、總糖呈極顯著負相關（<0.01）；磷酸酶活性與可溶性固形物呈極顯著負相關（<0.01）。在>40～60 cm土層，土壤脲酶活性與果實單果質量、縱徑呈顯著（<0.05）或極顯著（<0.01）正相關，而與果實內(nèi)在品質無相關性（>0.05）；過氧化氫酶與可滴定酸、維生素C呈顯著正相關性（<0.05），與可溶性固形物呈極顯著負相關（<0.01）；磷酸酶活性與縱徑呈極顯著正相關（<0.01）。于各土層中，蔗糖酶活性與可溶性固形物均呈極顯著負相關（<0.01），與可滴定酸呈顯著（<0.05）或極顯著（<0.01）正相關，而與維生素C僅在0～20 cm土層中無相關性（>0.05）；脲酶活性與產(chǎn)量呈顯著（<0.05）或極顯著（<0.01）相關，而與蔗糖酶活性無相關性（0.05）。

表4 覆沙蘋果園土壤酶活性與果實品質相關分析

注：*表示顯著相關（<0.05）；**表示極顯著相關（<0.01）

Note: * showed significantly correlated at 5% probability level; ** showed significantly correlated at 1% probability level

3 討 論

土壤水分、溫度及微生物等是影響土壤酶活性的重要因素，旱塬覆沙有利于蘋果根際土壤酶活性的提高，與果園覆膜、覆草[24]等保肥保墑土壤管理方法提高蘋果根際土壤酶活性研究的結果相同。土壤酶參與土壤氮素所進行的生化反應[25-26]，其活性能反映土壤氮分解的強度與方向。許多研究表明，施氮可促使植物根系和土壤微生物分泌出更多與氮素分解相關的酶類[27-28]。張學林等[29]研究認為玉米（）過量施用氮肥可使土壤脲酶和過氧化氫酶活性受到抑制。劉宏勝等[30]研究了不同施肥水平對作物土壤酶活性的影響，認為過量使用肥料顯著降低了土壤中脲酶和過氧化氫酶活性。而在本研究中，施氮可以不同程度地改變土壤脲酶和過氧化氫酶活性，其中脲酶活性于0～20 cm土層呈現(xiàn)出規(guī)律變化，即先增加后下降的趨勢，施氮量N2處理酶活性最高，表明一定范圍內(nèi)增加氮肥施用量有利于土壤中無機氮進行氨化作用形成銨離子，提高有效氮含量；但過量施用氮肥降低了脲酶活性，這與土壤養(yǎng)分破壞，土壤微生物繁殖受到抑制，不益于作物對氮素吸收有關。過氧化氫酶活性則于>40～60 cm土層呈持續(xù)升高趨勢，表明氮肥能激活土壤過氧化氫酶，氮肥施入后可增加土壤腐殖質，而過氧化氫酶與腐殖質有關，因此會表現(xiàn)出增加趨勢；也可能是由于過量增施氮肥導致果園土壤酸化，土壤微環(huán)境的變化影響植物根系代謝，生成更多根系分泌物，使微生物繁殖加快，從而益于土壤過氧化氫酶活性增強[31]，最終加速催化氧化氫反應起到解毒作用[32]。

土壤蔗糖酶活性強弱可促進土壤熟化及碳素轉化程度，磷酸酶活性能反映土壤有機磷化合物轉化狀況，兩者均與土壤肥力密切相關。本試驗結果表明，施用適量氮肥有利于土壤蔗糖酶活性提高，這可能是由于增施氮肥調節(jié)了C/N，從而更適宜土壤微生物活動；而過量施氮肥則抑制了土壤有機碳分解，從而減弱了蔗糖酶活性[33]。曾艷等[12]通過桑園土壤施氮試驗表明，施氮量的增加會使土壤磷酸酶活性呈先升高后降低趨勢。王楠等[34]對不同肥力土壤進行施氮后發(fā)現(xiàn)，適量施氮土壤磷酸酶顯著增加，間接加速有機磷脫磷速度，而過量氮肥反而降低土壤磷酸酶活性。本研究結果也表明，氮肥施用量可顯著影響土壤磷酸酶活性，且N2處理最高，這也許是因為施入氮肥時土壤核酸酶活性也得到提高，而無機磷是核酸酶降解產(chǎn)物中的一種，其數(shù)量增加影響磷酸酶活性[35]。本研究表明部分處理間土壤酶活性未達到顯著性差異，如N1和N2處理脲酶活性（0~40 cm土層），N2和N3處理蔗糖酶活性（0~40 cm土層），這與所研究的果園土壤類型、施肥量及施肥方式有關；也與夏季果樹生長季時地溫較高有關，適宜的溫度范圍使土壤酶活性處于較高值，掩蓋了施肥量不同所引起的土壤酶活性差異。本研究結果表明，施氮于330--- ~ 495 kg/hm2范圍內(nèi)有利于覆沙果園土壤蔗糖酶和磷酸酶活性的提高。

郭永盛等[36]研究認為土層深度的增加可影響施氮肥后的土壤酶活性。本文試驗結果顯示，除過氧化氫酶活性以外，施用氮肥后土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性會隨著土層深度增加而呈現(xiàn)不同程度地降低，這一方面可能是因為土壤深度增加致使微生物數(shù)量下降，土壤下層微生物對氮肥施用量的改變響應不明顯[34]；另一方面果園表層土壤微生物種類與數(shù)量龐大，可消耗掉大量氮肥，使能夠進入深層土壤氮肥的量減少，從而降低對深層微生物的影響。

有研究表明，蘋果園覆沙可提高果實品質，如可溶性固形物、維生素C和總糖含量等[37]，這與覆沙綜合改善果園肥水條件密切相關，其較無地面覆蓋措施有效降低了土壤養(yǎng)分的流失與耗散。施氮量不同對蘋果果實品質影響不同，本試驗結果表明施肥量于N2～N3處理間均可顯著增加果實橫徑、可溶性固形物、可滴定酸、維生素C及總糖含量，而過量施氮會對果實品質造成負面影響。一些前期研究發(fā)現(xiàn)過量施肥導致蘋果[38]、蜜柚（）[39]、芒果（）[40]等果實品質下降，但也有研究表明黑莓（）果實品質對過量肥料并無強烈響應[41]，這可能是因為不同果樹樹體對肥料需求量以及對土壤肥力耐受能力存在差異。

土壤酶活性和肥力存在直接關系，土壤酶活性的變化影響作物植株生長，從而進一步影響作物產(chǎn)量和品質形成[42]。符冠富等[18]在南方稻田冬季保護性耕作模式中研究了土壤酶活性與稻米品質間的關系，發(fā)現(xiàn)土壤酶活性與水稻（）一些重要品質間存在顯著相關，水稻品質受蛋白酶和磷酸酶活性影響最大。本試驗中，土壤脲酶活性與果實產(chǎn)量呈顯著（<0.05）或極顯著（<0.01）相關，可用作衡量果園土壤肥力水平的指標之一；果園土壤過氧化氫酶（除> 20~40 cm土層）、蔗糖酶活性與果實可溶性固形物、可滴定酸含量呈顯著相關性，在部分土層中與維生素C含量顯著相關，但本研究僅初步分析了土壤酶活性和蘋果果實品質的相關性，并未涉及深入影響機制，因此需做進一步研究。

4 結 論

1）在相同土層中，隨著氮肥施用的增加，旱塬覆沙蘋果園土壤全氮含量均表現(xiàn)出升高趨勢，覆沙保肥效果明顯，氮肥利用提高。施氮量在N2處理，即330--- kg/hm2能顯著（<0.05）增強土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性。當施用氮肥量超過495 kg/hm2時，土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性受到抑制。

2）氮肥施用量于330--- ~ 495 kg/hm2范圍內(nèi)時，可顯著（<0.05）增加果實的可溶性固形物、可滴定酸、維生素C及總糖的含量。

3）土壤酶活性與蘋果果實品質、產(chǎn)量存在一定的相關性。施氮后，土壤各酶活性均對蘋果可溶性固形物影響最多，其中蔗糖酶活性尤為突出，且為顯著（<0.05）或極顯著（<0.01）負相關。脲酶活性與產(chǎn)量呈顯著（<0.05）或極顯著（<0.01）相關，而與蔗糖酶活性則無相關性（0.05）

4）綜合考慮試驗結果，建議在旱塬覆沙蘋果園施入330--- ~ 495 kg/hm2氮肥，可在蘋果產(chǎn)量增加、果實品質提高同時，創(chuàng)造良好土壤生化環(huán)境。

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Effects of nitrogen fertilizer levels on soil enzyme activity and fruit quality of sand-covered apple orchard in Loess Plateau of Eastern Gansu

Ren Jing1, Liu Xiaoyong1※, Han Fujun1, Kong Fen1, Li Jianming2, Peng Hai1, Li Qiang2

(1.,730070,; 2.743400,)

Large-scale application of nitrogen fertilizer has made a great contribution to improving crop yield. However, excessive nitrogen application is a common and serious problem in orchards, not only reduces nitrogen use efficiencies of trees, but also causes potential environmental problems. Accordingly, reasonable nitrogen application is an important strategy for increasing yield and maintaining a sustainable agroecosystem. The objective of this research was to elucidate the variation regularity of soil enzyme activity and fruit quality in apple orchard, and their correlations were analyzed, so as to provide a scientific basis for reasonable nitrogen application, enhancing nitrogen utilization rate, and reducing the environmental pollution. In this study, a field experiment was conducted with ‘Nagafu 2’, and five nitrogen fertilizer treatments (Control: CK, 165 kg/hm2: N1, 330 kg/hm2: N2, 495 kg/hm2: N3, and 660kg/hm2: N4) was established in 2015. The soil total nitrogen content, soil enzyme activity, and fruit quality were measured in 2017. The results showed that the soil total nitrogen content was enhanced with increasing nitrogen application in the same soil depth, and yet it decreased with increasing of soil depth. It suggested that the effect of sand-covered on fertilizer conservation was obvious and the utilization of nitrogen fertilizer was improved. In soils at depth of 0-20 cm and >20-40 cm, the maximal activities of soil urease and phosphatase occurred under N2 treatment, while the maximal activity of invertase occurred under N3 treatment. The soil catalase activity was higher with increasing of nitrogen application in >40-60 cm soils. Compared with the control, the fruit horizontal diameter, soluble solid, titratable acidity, vitamin C, and total sugar content increased significantly when the nitrogen application rate was 330-495 kg/hm2(<0.05). With the increasing of nitrogen application, fruit yield decreased first and then increased. Excessive fertilization could significantly increase fruit yield (<0.05). The soil urease, invertase, and phosphatase activities, as well as most quality index of apple were suppressed when nitrogen fertilizer application exceeded 495 kg/hm2. Significant (<0.05) or remarkably significant (<0.01) correlation was found between activities of soil catalase (except > 20-40 cm soil depth) and invertase and contents of soluble solid, titratable acidity. It is noteworthy that three kinds of soil enzyme activies have a significant negative correlation with soluble solid (<0.05). Urease activity was significantly correlated with fruit yield (<0.05), but was no significantly correlated with invertase activity (>0.05). Therefore, invertase activity could be used as an indicator of soil fertility in sand-covered apple orchard. All of these results demonstrated that the optimal nitrogen fertilizer application could significantly (<0.05) enhance soil enzyme activities and nitrogen utilization efficiency, and then improved fruit quality and yield in sand-covered apple orchard. According to the relationship between soil enzyme activity and apple fruit quality, the optimal nitrogen fertilizer application should be 330-495 kg/hm2. It could create a good soil biochemical environment for stable and high yield of apple orchards, and could also further improve the health of agricultural ecosystem.

nitrogen; enzymes; correlation methods; sand-covered apple orchard; quality

2018-11-27

2019-03-11

國家自然科學基金（31560540），甘肅省水果產(chǎn)業(yè)技術體系和農(nóng)業(yè)部西北地區(qū)果樹科學觀測實驗站（S-10-18）資助。

任 靜，助理研究員，博士，主要從事果樹育種與生理生態(tài)研究。Email: mailrenjing@163.com

劉小勇，研究員，主要從事果樹營養(yǎng)與生理生態(tài)研究。

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.024

S661.1

A

1002-6819(2019)-08-0206-08 Email: liuxy6607@163.com

任 靜，劉小勇，韓富軍，孔 芬，李建明，彭 海，李 強.施氮水平對旱塬覆沙蘋果園土壤酶活性及果實品質的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2019，35(8)：206－213. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.024 http://www.tcsae.org

Ren Jing, Liu Xiaoyong, Han Fujun, Kong Fen, Li Jianming, Peng Hai, Li Qiang. Effects of nitrogen fertilizer levels on soil enzyme activity and fruit quality of sand-covered apple orchard in Loess Plateau of Eastern Gansu[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(8): 206－213. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.08.024 http://www.tcsae.org