張藝 趙遠(yuǎn) 張玉虎

摘要：選取3種秸稈（玉米、小麥、水稻）生物炭及炭基緩釋肥為試驗(yàn)材料對(duì)土壤相關(guān)酶活性的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)未施加生物炭（CK）、500 ℃小麥生物炭（WBC）、500 ℃玉米生物炭（CBC）、300 ℃水稻生物炭（NBC3）、500 ℃水稻生物炭（NBC5）、700 ℃水稻生物炭（NBC7）和炭基緩釋肥（CN）7個(gè)處理。結(jié)果表明，在同等養(yǎng)分條件下，施加生物炭和炭基緩釋肥均能提高本研究中土壤酶活性。通過(guò)研究水稻生長(zhǎng)時(shí)期各處理對(duì)酶活的影響發(fā)現(xiàn)，單一酶的最佳處理分別為NBC3、NBC5、NBC5、NBC5、NBC5、WBC;同時(shí)NBC5處理土壤總體酶活性參數(shù)Et值最高，其次分別為WBC、CBC、NBC7、CN、NBC3處理，較CK處理分別提高19.81%、16.63%、13.59%、10.54%、9.09% 和9.03%，土壤總體酶活性參數(shù)完善了單一酶活性反映的片面性。因此，NBC5處理表現(xiàn)明顯提高土壤酶活性的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：生物炭;炭基緩釋肥;土壤酶活性

中圖分類號(hào)： S154 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2019）14-0321-06

近年來(lái)，農(nóng)業(yè)逐漸成為我國(guó)的國(guó)民基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，我國(guó)每年糧食產(chǎn)量約9億t，其中秸稈總量高達(dá)7億t[1]，但秸稈利用率僅達(dá)到33.3%。由于國(guó)家的快速發(fā)展，農(nóng)村勞動(dòng)力逐漸減少，導(dǎo)致大部分秸稈被廢棄或直接燒掉，這不僅浪費(fèi)資源，還對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染[2]。

生物炭（BC）是由生物質(zhì)在完全或部分缺氧的情況下經(jīng)過(guò)熱解炭化產(chǎn)生的一類高度芳香化難溶性固態(tài)物質(zhì)[3]，多為粉狀顆粒[4]。由于生物炭具有發(fā)達(dá)的多孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積[5]，施入土壤后能夠改善土壤理化性質(zhì)[6]，增加土壤微生物數(shù)量和酶活性[7]，因而能夠促進(jìn)土壤多種元素的循環(huán)。生物炭可以改善重金屬污染土壤[8]，減少CH4、CO2和NO2溫室氣體的排放[9-11]，同時(shí)增加土壤碳庫(kù)儲(chǔ)量，將碳封存在土壤中，有效地減少CO2的釋放量。土壤微生物是土壤碳庫(kù)中最為活躍的組分，對(duì)環(huán)境的變化最為敏感，而土壤酶活性可反映土壤微生物的活性[12]。土壤酶是由微生物和動(dòng)植物活體及其殘骸分解釋放到土壤中的一類參與循環(huán)反應(yīng)的催化劑[13]，其活性可反映土壤中生物化學(xué)反應(yīng)活躍程度和養(yǎng)分物質(zhì)循環(huán)狀況等[14]，是土壤質(zhì)量的潛在敏感指標(biāo)和評(píng)價(jià)土壤肥力的重要參數(shù)之一[15]。目前的研究表明，生物炭的施用能提高與N、P等礦質(zhì)元素利用相關(guān)的土壤酶活性[16]，而抑制參與土壤碳礦化等生態(tài)學(xué)過(guò)程的土壤酶活性[17]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)土壤酶進(jìn)行相關(guān)研究，Oleszczuk等的研究表明，向灰化土中添加麥稈生物炭能夠提高土壤脫氫酶、蛋白酶、堿性磷酸酶活性[18];谷思玉等的研究表明，在大豆種植前施加玉米秸稈生物炭，提高了土壤中蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、脲酶的活性[19]。目前，關(guān)于施肥和秸稈還田等對(duì)土壤酶活性影響的研究已有較多報(bào)道，但關(guān)于生物炭及炭基緩釋肥對(duì)作物生長(zhǎng)時(shí)期土壤酶活性影響的研究相對(duì)較少。因此，本研究采用大田試驗(yàn)探討不同秸稈生物炭及炭基緩釋肥對(duì)土壤酶活性的影響，以期為深入研究生物炭在土壤中的綜合作用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試土壤 研究區(qū)位于江蘇省丹陽(yáng)市珥陵鎮(zhèn)德木橋村（119°35′27.47″E、31°51′53.64″ N），海拔6 m，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均降水量約1 056 mm，年平均溫度約15 ℃。土壤類型為淹育水稻土，其基本理化性質(zhì)為有機(jī)碳含量 8.99 g/kg，全氮含量1.31 g/kg，全磷含量0.42 g/kg，速效鉀含量84.41 mg/kg，有效磷含量91.25 mg/kg，陽(yáng)離子交換量（CEC）15.4 cmol/kg，容重1.16 g/cm3，pH值5.85。

1.1.2 供試生物炭和炭基緩釋肥 采用3種生物炭進(jìn)行試驗(yàn)，其中小麥、玉米秸稈生物炭（制備溫度為300℃）均購(gòu)自南京勤豐秸稈科技有限公司;水稻秸桿生物炭在實(shí)驗(yàn)室利用馬弗爐制備，通過(guò)預(yù)試驗(yàn)再委托企業(yè)加工。炭基緩釋肥由制備的水稻秸稈生物炭通過(guò)工廠配施一定肥料制備而成。

1.1.3 供試作物 所用水稻品種為江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所培育的南粳5055。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年5—11月在江蘇省南部丹陽(yáng)市大田中進(jìn)行，由于生物炭原料和熱解溫度是影響土壤酶活性的重要因素，因此設(shè)7個(gè)處理，即未施用生物炭（CK）、施用小麥秸稈生物炭（WBC）、施用玉米秸稈生物炭（CBC）、施用300 ℃水稻秸稈生物炭（NBC3）、施用700 ℃水稻秸稈生物炭（NBC7）、施用500 ℃水稻秸稈生物炭（NBC5）和施用炭基緩釋肥（CN），各生物炭的基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。每塊田面積大致相當(dāng)，水稻所需氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素分別由尿素、普通過(guò)磷酸鈣和氯化鉀提供。按照基肥-分蘗肥-穗肥施肥，基肥N、P2O5、K2O用量分別為72、75、72 kg/hm2，分蘗肥N用量為 56 kg/hm2，穗肥N、K2O用量分別為50、30 kg/hm2。生物炭施用量為3%（10 t/hm2），炭基緩釋肥用量為450 kg/hm2，不作其他肥施入。種植前將生物炭均勻撒入田中，翻耕土壤，30 d 后即可種植水稻。作物生長(zhǎng)期間統(tǒng)一管理，在1 d（返青期）、8 d（分蘗前期）、22 d（分蘗中期）、33 d（分蘗后期）、44 d（拔節(jié)期）、90 d（抽穗期）、136 d（收獲期）時(shí)采集土樣，測(cè)定土壤酶活性。

1.3 土樣采集及測(cè)定方法

每塊大田采用5點(diǎn)法采集表層0～20 cm土壤樣品，剔除石礫和殘?jiān)髮⑼翗映浞只旌?，裝袋并按次序編號(hào)貼上標(biāo)簽，風(fēng)干過(guò)篩（2 mm）后備用。

酶活性的測(cè)定：堿性磷酸酶催化水解對(duì)硝基苯磷酸二鈉（p-NPP），產(chǎn)生具有穩(wěn)定性質(zhì)的黃色對(duì)硝基苯酚（PNP），通過(guò)比色法測(cè)定PNP的量[20]，以1 g土1 h后產(chǎn)生的PNP量表示磷酸酶活性;脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定，以1 g土24 h后產(chǎn)生的NH3-N量表示[21];蔗糖酶、纖維素酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，分別以1 g土24、72 h后產(chǎn)生的葡萄糖量表示;熒光素二乙酸酯（FDA）水解酶采用熒光素比色法測(cè)定[22-23]，以1 g土1 h后產(chǎn)生的熒光素量表示。

1.4 土壤總體酶活性

在對(duì)土壤酶研究的基礎(chǔ)上，和文祥等認(rèn)為單一酶活性反映的信息并不全面，無(wú)法涵蓋整體酶的信息，于是提出一個(gè)土壤總體酶活性參數(shù)Et[24]，本研究在此基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)。計(jì)算過(guò)程為：采用每個(gè)時(shí)期土樣酶活性的平均值為參比，分別計(jì)算各土樣酶活性的相對(duì)值，然后累加即為該時(shí)期各土樣的總體酶活性指標(biāo)，其公式為

Et=∑ni=1Xi/X+∑nj=1Xj/X+∑nk=1Xk/X+∑nl=1Xl/X+∑nm=1Xm/X+∑no=1Xo/X+∑np=1Xp/X7。

式中：Xi、Xj、Xk、Xl、Xm、Xo、Xp分別表示水稻各時(shí)期土壤酶活性;X為同種酶活性平均值[堿性磷酸酶和FDA水解酶活性單位為μg/（g·h）;脲酶活性單位為μg/（g·24 h）;蔗糖酶活性單位為mg/（g·24 h）;纖維素酶活性單位為 μg/（g·72 h）]。Et的物理意義為：定量指示供試土樣中土壤總體酶活性的大小[25]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理作圖和單因素方差分析，Duncans法檢驗(yàn)差異顯著性，顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭及炭基緩釋肥對(duì)堿性磷酸酶活性的影響

從圖1可以看出，在水稻整個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期，土壤堿性磷酸酶活性表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢(shì)，并在分蘗后期達(dá)到峰值，但各處理提高效果不同。在返青期和分蘗前期，經(jīng)過(guò)BC、CN處理的土壤堿性磷酸酶活性顯著高于CK處理（P<0.05），分別提高了7.75%～25.86%和13.63%～45.08%，其中NBC3處理酶活性最高;通過(guò)比較BC處理和CN處理發(fā)現(xiàn)，僅在分蘗前期CBC處理顯著低于CN處理。分蘗中期、分蘗后期、拔節(jié)期相較于CK處理分別提高了3.31%～19.86%、3.09%～21.64%、2.20%～26.64%;其中在拔節(jié)期CN處理堿性磷酸酶活性顯著高于WBC、CBC、NBC3處理。在抽穗期僅NBC5處理堿性磷酸酶活性顯著高于CK處理，其他6個(gè)處理之間差異均不顯著，在收獲期各處理間堿性磷酸酶活性無(wú)顯著差異，這可能是由于磷素水平的季節(jié)波動(dòng)。從返青期至收獲期各時(shí)期堿性磷酸酶活性最高的處理分別是NBC3、NBC3、NBC3、NBC7、CN、NBC5、NBC3處理，較CK處理分別提高了25.86%、45.08%、19.86%、21.64%、26.64%、29.37%、1.75%，表明生物炭和炭基緩釋肥的施用可以提高水稻土壤堿性磷酸酶活性，其中NBC3處理效果較好，而且生物炭效果總體優(yōu)于炭基緩釋肥。

2.2 生物炭及炭基緩釋肥對(duì)脲酶活性的影響

從圖2可以看出，在水稻生長(zhǎng)時(shí)期土壤脲酶活性變化趨勢(shì)與堿性磷酸酶大體一致，但是其在拔節(jié)期達(dá)到峰值。從返青期至分蘗前期，土壤脲酶活性緩速增長(zhǎng)，BC處理脲酶活性普遍顯著高于CK和CN處理（P<0.05），分別在NBC3和NBC5處理下達(dá)到最高值，CN較CK處理從無(wú)顯著性到顯著提高。從分蘗中期到收獲期，BC、CN處理脲酶活性高于CK處理，其中在分蘗中期WBC、NBC7、NBC5處理脲酶活性顯著高于CK處理，分別提高了21.88%、17.89%、57.66%，僅NBC5處理顯著高于CN處理;分蘗后期和收獲期各BC處理的脲酶活性均顯著高于CK處理，分別提高5.03%～50.35%和27.31%～47.78%，在分蘗后期CN處理脲酶活性低于BC處理;在拔節(jié)期NBC5處理較CK、CN處理脲酶活性分別顯著提高了10.17%、8.11%，而在抽穗期、收獲期CN處理的脲酶活性高于BC、CK處理，這可能是由于炭基緩釋肥具有良好的保肥能力，使得土壤在水稻生長(zhǎng)末期仍具有高脲酶活性。從返青期至收獲期各時(shí)期脲酶活性最高的處理分別是NBC3、NBC5、NBC5、CBC、NBC5、CN、CN處理，較CK處理分別提高了56.99%、43.48%、57.65%、50.35%、10.17%、12.38%、61.43%，說(shuō)明生物炭和炭基緩釋肥可對(duì)土壤脲酶活性起促進(jìn)作用。

2.3 生物炭及炭基緩釋肥對(duì)蔗糖酶活性的影響

從圖3可以看出，從返青期到收獲期所有處理蔗糖酶活性均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)，并在分蘗后期達(dá)到峰值。在返青期WBC、NBC7、NBC5處理脲酶活性較CK處理提高了9.35%、3.32%、15.22%，而CN處理低于CK、BC處理。從分蘗前期到分蘗后期，BC、CN處理的蔗糖酶活性有高于CK處理的趨勢(shì)，土壤有機(jī)碳（SOC）和可溶性有機(jī)碳（DOC）含量增加帶來(lái)較高水平的土壤蔗糖酶活性，其中在分蘗前期CBC、NBC7、NBC5、CN處理較CK處理分別顯著提高了 13.27%、14.81%、24.00%、15.84%，NBC5處理較CN處理顯著提高7.04%;在分蘗中期和分蘗后期WBC、CBC、NBC5處理較CK處理分別顯著提高了25.59%、14.18%、11.90%和 25.51%、35.97%、19.62%;CN處理蔗糖酶活性在分蘗中期低于WBC、CBC、NBC5處理，但在分蘗后期僅低于CBC處理。從拔節(jié)期到收獲期，BC處理蔗糖酶活性普遍高于CN、CK處理，除拔節(jié)期NBC5處理較CK處理顯著提高34.49%外，其他處理間差異均達(dá)不到顯著水平。從返青期至收獲期各時(shí)期蔗糖酶活性最高的處理分別是NBC5、NBC5、WBC、CBC、NBC5、CBC、NBC5處理，較CK處理分別提高了15.22%、24.00%、25.59%、35.97%、34.49%、11.75%、14.92%，說(shuō)明施加生物炭可以有效提高土壤蔗糖酶活性，其中NBC5處理在多個(gè)采樣時(shí)期表現(xiàn)良好效果。

2.4 生物炭及炭基緩釋肥對(duì)FDA水解酶活性的影響

從圖4可以看出，各處理土壤FDA水解酶活性整體呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在分蘗后期達(dá)到峰值，之后逐漸降低。在返青期和分蘗中期BC處理的FDA水解酶活性顯著高于CK、CN處理，分別較CK處理提高了26.42%～31.70%和21.15%～65.71%。可能是由于施入生物炭后水稻在返青期微生物變化快，而FDA水解酶通常反映土壤總微生物的活性，隨著水稻進(jìn)入分蘗期，土壤微生物快速生長(zhǎng)，對(duì)土壤酶活性影響顯著。在分蘗前期僅NBC5處理FDA水解酶活性較CK處理顯著提高了27.91%，在抽穗期WBC、CBC處理FDA水解酶活性較CK處理顯著提高了18.98%、32.86%，而其他處理與CK處理無(wú)顯著差異;雖然從返青期到收獲期CN處理FDA水解酶活性均與CK處理無(wú)顯著差異，但是分別提高了7.17%、8.28%、6.41%、2.14%、0%、3.40%、9.00%。BC處理的FDA水解酶活性僅在收獲期低于CN處理，在返青期和分蘗中期BC處理較CN處理分別顯著提高了17.96%～22.89% 和13.86%～55.72%。從返青期到收獲期各時(shí)期FDA水解酶活性最高的處理分別是NBC7、NBC5、NBC3、NBC5、WBC、CBC、CN處理，較CK處理分別提高了31.70%、27.91%、65.71%、19.02%、11.58%、32.86%、9.00%，說(shuō)明各個(gè)時(shí)期施用生物炭和炭基緩釋肥對(duì)土壤FDA水解酶活性有促進(jìn)效果。

2.5 生物炭及炭基緩釋肥對(duì)纖維素酶活性的影響

從圖5可以看出，添加生物炭和炭基緩釋肥后土壤纖維素酶活性變化復(fù)雜，大致變化趨勢(shì)為先降低后升高再降低。在返青期時(shí)，BC、CN處理的纖維素酶活性相較于CK處理提高了0%～27.01%，其中CBC、NBC7、NBC5處理顯著提高了19.64%、22.08%、27.01%。從分蘗前期到分蘗后期，各處理（除分蘗前期CBC處理）的纖維素酶活性變化趨勢(shì)與返青期保持一致，相較于CK處理，分別提高了3.72%～52.17%、10.45%～62.55% 和8.04%～22.09%，其中NBC5處理均最高。隨著水稻生長(zhǎng)至拔節(jié)期，土壤纖維素酶活性達(dá)到最高值，表現(xiàn)為WBC處理>CBC處理>NBC5處理>NBC7處理>NBC3處理>CN處理>CK處理。在抽穗期和收獲期NBC3、NBC7處理纖維素酶活性均低于CK處理，僅WBC處理分別顯著提高了53.19%和26.65%。在拔節(jié)期除NBC3處理外，均顯著低于BC處理。從返青期至收獲期各時(shí)期纖維素酶活性最高的處理分別是NBC5、NBC5、NBC5、NBC5、WBC、WBC和WBC處理，較CK處理分別提高了 27.01%、52.17%、62.55%、22.09%、103.75%、53.19%和26.65%，說(shuō)明施加生物炭土壤纖維素酶活性整體優(yōu)于CK、CN處理。

2.6 土壤總體酶活性指標(biāo)

本研究引進(jìn)一個(gè)新的土壤總體酶活性評(píng)價(jià)參數(shù)Et對(duì)5種酶活性的整體水平進(jìn)行分析，進(jìn)一步驗(yàn)證各處理對(duì)土壤酶活性的影響。

由表2可知，NBC5處理的土壤總體酶活性參數(shù)最大，其次由大到小依次為WBC、CBC、NBC7、CN、NBC3處理，分別較CK處理提高了19.81%、16.63%、13.59%、10.54%、9.09%、9.03%，這與前述結(jié)果類似，NBC5處理在水稻生長(zhǎng)期對(duì)多個(gè)酶活性表現(xiàn)出良好的效果，因此土壤總體酶活性參數(shù)更加全面地說(shuō)明了各處理對(duì)土壤酶活性的影響。

3 討論

土壤酶作為土壤組分中最活躍的有機(jī)成分之一，參與土壤中各種化學(xué)反應(yīng)和生物化學(xué)過(guò)程， 不僅可以表征土壤物質(zhì)能量代謝旺盛程度，還可以作為評(píng)價(jià)土壤肥力高低的一個(gè)重要生物指標(biāo)。

3.1 生物炭和炭基緩釋肥對(duì)土壤酶活性的影響

堿性磷酸酶是一種水解酶，能加快有機(jī)磷降解為無(wú)機(jī)磷的速度，提高土壤磷素有效性和有效磷的含量，其活性高低直接影響土壤中有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化和生物有效性，同時(shí)也是評(píng)價(jià)土壤磷素生物轉(zhuǎn)化方向與強(qiáng)度的指標(biāo)[26]。張繼旭等在植煙土壤中添加生物炭，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生物炭對(duì)磷酸酶活性有一定程度的促進(jìn)作用[27]。本研究對(duì)水稻生長(zhǎng)期的土壤堿性磷酸酶活性進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，僅在收獲期時(shí)，BC、CN處理表現(xiàn)為對(duì)土壤堿性磷酸酶活性的抑制，其他時(shí)期表現(xiàn)為促進(jìn)作用，說(shuō)明施用生物炭和炭基緩釋肥能提高土壤堿性磷酸酶活性，這與黃劍的研究結(jié)論[28]一致。此外在水稻生長(zhǎng)中期（分蘗中期至拔節(jié)期）堿性磷酸酶活性增幅明顯，這可能是因?yàn)樗旧L(zhǎng)旺盛對(duì)生物炭具有刺激作用，且該時(shí)期土壤對(duì)磷的需求加劇。

脲酶催化尿素水解生成氨、CO2和H2O，其活性可以用來(lái)表征土壤中有機(jī)氮的轉(zhuǎn)化情況。它主要通過(guò)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)中肽鍵的水解來(lái)提高有機(jī)氮的轉(zhuǎn)化[29]。劉淑英將秸稈施入西北干旱土壤中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該土壤的脲酶活性顯著增加[30]。本研究結(jié)果表明，BC、CN處理能顯著提高土壤脲酶活性，這與周震峰等的研究結(jié)果[13]一致。但在返青期NBC5處理和分蘗前期NBC3處理脲酶活性低于CK處理，這可能是因?yàn)樵摲N生物炭對(duì)酶底物的吸附作用阻止了酶活性位點(diǎn)與底物結(jié)合，從而抑制了酶活性。

蔗糖酶別稱轉(zhuǎn)化酶，通過(guò)水解蔗糖為微生物提供能量，參與土壤有機(jī)質(zhì)的礦化與分解，對(duì)增加土壤中易溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起著重要的作用。李娜等通過(guò)田間微區(qū)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生物炭與秸稈還田可提高蔗糖酶和蛋白酶活性[31]。本研究結(jié)果表明，BC、CN處理蔗糖酶活性普遍較CK處理提高，但是在返青期部分施加生物炭處理蔗糖酶活性低于CK處理，特別是NBC3處理在分蘗中期和拔節(jié)期出現(xiàn)同樣結(jié)果，這與趙軍的研究結(jié)果[32]相似，但其研究發(fā)現(xiàn)，CK處理在拔節(jié)期和收獲期蔗糖酶活性高于施加生物炭和炭基緩釋肥處理，與本研究結(jié)果不一致，這可能與作物種類、土壤環(huán)境、施肥管理有關(guān)。

FDA水解酶可以被土壤中多種酶催化水解，發(fā)生酶促反應(yīng)，生成相對(duì)穩(wěn)定的熒光素，其可反映微生物活性和土壤質(zhì)量[22]。FDA水解酶活性與微生物活性之間的相關(guān)性比其他酶活性更顯著，因此應(yīng)用其活性來(lái)評(píng)價(jià)土壤微生物的總體活性[33-35]。本研究中，除收獲期外，BC、CN處理均能增加土壤FDA水解酶活性，這與李臘梅等的研究結(jié)果[36]相似，化肥施用和秸稈還田顯著提高FDA水解酶活性，但是各種施肥處理間活性差異不明顯，與本試驗(yàn)結(jié)果矛盾，這可能是由于該土壤連續(xù)10年秸稈還田，對(duì)土壤的刺激逐漸降低。

纖維素酶屬于水解酶，是重要的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，其活性會(huì)直接影響作物或植物的產(chǎn)量。辛淬鑫等以山西省試驗(yàn)田土壤為材料，添加不同種類、不同量的生物炭進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生物炭能有效提高纖維素酶活性且延長(zhǎng)其酶活性周期[37]。本研究中，添加BC和CN后土壤纖維素酶活性變化復(fù)雜，從返青期到分蘗前期，土壤纖維素酶活性總體降低，這可能是因?yàn)槔w維素酶起腐化作物的作用，對(duì)于作物來(lái)說(shuō)，生長(zhǎng)發(fā)育的初期纖維素酶活性越低越好，所以酶活性逐漸降低，但隨著有機(jī)酸的積累和纖維素分解菌對(duì)環(huán)境的逐漸適應(yīng)，纖維素酶活性越來(lái)越高。本試驗(yàn)在最后2次采樣時(shí)，僅NBC3、NBC7處理土壤纖維素酶活性低于CK處理，這可能是由于該種生物炭在裂解溫度上對(duì)農(nóng)田土壤影響顯著，也有可能與該時(shí)期內(nèi)土壤微生物量和養(yǎng)分含量減少有關(guān)。

3.2 土壤總體酶活參數(shù)

根據(jù)土壤酶種類的不同，構(gòu)建一個(gè)土壤總體酶活性指標(biāo)參數(shù)，即無(wú)量綱常數(shù)Et。計(jì)算得到的土壤總體酶活性可更好地比較不同處理間酶活性的大小，更準(zhǔn)確地表征供試土壤肥力水平的高低。從本研究結(jié)果可知，單一酶活性可以提供部分相關(guān)信息，例如NBC3處理對(duì)土壤堿性磷酸酶活性在水稻生長(zhǎng)期表現(xiàn)出良好的促進(jìn)效果，但是土壤總體酶活性參數(shù)較小;而NBC5處理對(duì)多種土壤酶活性起促進(jìn)作用，驗(yàn)證了NBC5處理土壤總體酶活性最大的結(jié)果。雖然采用單一酶活性作為評(píng)價(jià)相關(guān)處理優(yōu)劣的指標(biāo)是片面的，但可以從單一酶活性獲得相關(guān)規(guī)律，通過(guò)土壤總體酶活性進(jìn)行驗(yàn)證。

4 結(jié)論

綜上所述，生物炭的施用對(duì)土壤酶活性的影響顯著，其影響程度的大小與生物炭的種類、裂解溫度有關(guān)。生物炭和炭基緩釋肥可以顯著增加土壤堿性磷酸酶、脲酶活性，也可增加蔗糖酶、FDA水解酶、纖維素酶活性。但是在部分采樣時(shí)期部分處理蔗糖酶、纖維素酶活性低于CK處理，這可能是因?yàn)橥寥烂富钚杂赏寥牢⑸锏牡孜锢梅绞胶托蕸Q定，受到土壤環(huán)境（溫度、水分、養(yǎng)分等）、微生物種群和土壤理化性質(zhì)等因素的制約。通過(guò)土壤總體酶活參數(shù)發(fā)現(xiàn)，各處理的Et值均高于CK處理，其中NBC5處理土壤總體酶活性最大。施用生物炭和炭基緩釋肥對(duì)土壤酶活性產(chǎn)生復(fù)雜多變的效應(yīng)，究其原因主要可能是：一方面生物炭具有極強(qiáng)的吸附性能，可以吸附酶促反應(yīng)的反應(yīng)底物，進(jìn)而促進(jìn)酶促反應(yīng)的進(jìn)行，提高土壤酶活性;另一方面生物炭還可以吸附保護(hù)酶促反應(yīng)的結(jié)合位點(diǎn)，從而抑制酶促反應(yīng)的進(jìn)行，降低酶活性[38]。

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