張敬禹，何曉蕾，孫佳玉，龍懷玉，王 鵬

(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081)

土壤水分狀況不僅影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成及水分的有效利用，對(duì)作物生長(zhǎng)的養(yǎng)分吸收、土壤養(yǎng)分含量及酶活性也有很大影響。灌溉方式的改變不僅影響土壤水鹽的再分配，還會(huì)直接影響土壤氮、磷、鉀的含量及分布[[1-2]。姚任科[3]研究表明，土壤0～20 cm土層鉀含量滴灌處理大于溝灌處理，20～40 cm土層鉀含量溝灌處理大于滴灌處理，滴灌較溝灌有效避免肥料隨水下滲造成污染。

此外，氮、磷、鉀作為主要的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，在作物生長(zhǎng)中起著重要作用，其通過(guò)參與光合作用、呼吸作用、膜質(zhì)合成及糖代謝等生理過(guò)程，從而促進(jìn)作物產(chǎn)量的形成和品質(zhì)的提高[4-5]。水分和養(yǎng)分為影響作物產(chǎn)量的重要因子，且二者間有明顯的交互作用[6]，水分不僅提高養(yǎng)分的有效性[7]，同時(shí)，適宜的水分供應(yīng)還會(huì)提高作物對(duì)養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、轉(zhuǎn)化和同化[8-10]。研究表明，越冬期輕度調(diào)虧或拔節(jié)期中度水分調(diào)虧可有效調(diào)控冬小麥對(duì)養(yǎng)分的吸收與分配，實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)、提質(zhì)及增效的目的[11]。常規(guī)灌溉和負(fù)壓灌溉對(duì)油菜的影響結(jié)果表明，負(fù)壓灌溉促進(jìn)了油菜對(duì)氮、磷、鉀的吸收，并且其產(chǎn)量也有明顯的提升[12]。

土壤酶是土壤中針對(duì)專一生物化學(xué)反應(yīng)的生物催化劑，可有效促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和養(yǎng)分循環(huán)，是反映土壤肥力和生物活性的重要標(biāo)志，對(duì)評(píng)價(jià)土壤綜合肥力具有重要意義[13-14]。一般情況下，土壤酶活性隨土壤濕度的變化而變化，土壤濕度較大時(shí)，酶活性較高，但含水量過(guò)高的土壤抑制酶活性，土壤含水量降低時(shí)，酶活性隨之降低，有研究發(fā)現(xiàn)短期淹水會(huì)導(dǎo)致磷酸酶、脲酶、酰胺酶等土壤酶活性的降低[15-16]。農(nóng)夢(mèng)玲等[17]研究表明，隔溝灌溉與常規(guī)灌溉相比，對(duì)提高全生育期甜糯玉米土壤脲酶活性、拔節(jié)期和抽雄期土壤轉(zhuǎn)化酶、過(guò)氧化氫酶活性及抽雄期和成熟期土壤酸性磷酸酶活性效果顯著。負(fù)壓灌溉對(duì)土壤養(yǎng)分及酶活性的影響研究結(jié)果表明[18]，負(fù)壓供水與常規(guī)灌溉相比，促進(jìn)了辣椒土壤養(yǎng)分的循環(huán)與轉(zhuǎn)化，提高了辣椒土壤酶活性，當(dāng)供水壓力穩(wěn)定在-5 kPa時(shí)效果最好。而有相關(guān)研究卻表明土壤酶活性與土壤養(yǎng)分含量無(wú)顯著關(guān)系[19]。

本文通過(guò)研究負(fù)壓灌溉方式下茄子各器官氮磷鉀的吸收差異及土壤養(yǎng)分含量、酶活性在不同供水壓力下的變化情況，對(duì)明確不同土壤水分條件下作物養(yǎng)分吸收、土壤養(yǎng)分含量與酶活性間的關(guān)系有重要意義，為茄子節(jié)水灌溉和高產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2017年5—10月在黑龍江省大慶市黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)校內(nèi)鋼架防雨大棚進(jìn)行。供試茄苗由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)育種基地提供，品種為黑龍江主栽品種黑又亮。盆栽土壤是校外試驗(yàn)基地的耕層土壤(0～20 cm土層)，土壤類型為草甸黑鈣土，田間持水量為29.6%，供試土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 供試土壤基本化學(xué)性質(zhì)

1.2 連續(xù)負(fù)壓供水盆栽裝置

試驗(yàn)采用的負(fù)壓供水裝置由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研發(fā)[20]，該裝置由出水口、儲(chǔ)水桶、負(fù)壓穩(wěn)定器3部分組成，各部分由有機(jī)透明塑料軟管連接。其中出水口是一種“透水不透氣”的陶土管(內(nèi)徑11 mm，外徑18 mm，長(zhǎng)250 mm)，儲(chǔ)水桶桶高75 cm，側(cè)壁安裝50 cm高刻度管，用于觀測(cè)桶內(nèi)水位變化，負(fù)壓穩(wěn)定器主要由3部分組成(負(fù)壓桶、數(shù)顯開(kāi)關(guān)、電磁閥)，數(shù)顯開(kāi)關(guān)用于設(shè)定所需負(fù)壓值。由于作物生長(zhǎng)消耗水分，導(dǎo)致土壤水勢(shì)低于負(fù)壓穩(wěn)定器設(shè)定的壓力，電磁閥打開(kāi)后供水；當(dāng)桶內(nèi)壓強(qiáng)上升到數(shù)顯開(kāi)關(guān)設(shè)定值時(shí)，電磁閥閉合，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定負(fù)壓供水。盆栽盆規(guī)格為45 cm×30 cm×30 cm(長(zhǎng)×寬×高)，盆底無(wú)孔(防止水分滲漏)，每盆均裝33 kg過(guò)1 cm篩土壤。陶土管傾斜5°埋于距土壤表面10 cm、位于盆中央的土壤中。負(fù)壓灌溉技術(shù)的實(shí)質(zhì)是借助土壤吸力及植物根系對(duì)水分的主動(dòng)獲取，通過(guò)埋于地下的出水口緩慢補(bǔ)充根層土壤水分的過(guò)程。裝置如圖1所示。

圖1 負(fù)壓供水盆栽裝置示意圖Fig.1 Sketch of negative water pressure control pot device

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 試驗(yàn)處理 試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：常規(guī)灌水處理作為對(duì)照(CK，采用稱重法，維持土壤水分含量為田間持水量的80%～85%)、-3 kPa(依靠負(fù)壓供水裝置，將土壤水分含量維持在田間持水量的70%～75%)、-8 kPa(依靠負(fù)壓供水裝置，將土壤水分含量維持在田間持水量的60%～65%)、-15 kPa(依靠負(fù)壓供水裝置，將土壤水分含量維持在田間持水量的50%～55%)。移栽前施基肥，施肥量按N 150 mg·kg-1，P2O5100 mg·kg-1，K2O 150 mg·kg-1，肥料與過(guò)篩后土壤混勻裝盆。采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，各種植3盆，每盆4株，并排兩行，株距20 cm，行距15 cm。每套自動(dòng)供水裝置控制一個(gè)盆，共9套。每天17∶00記錄自動(dòng)供水裝置水位。

1.3.2 樣品采集 試驗(yàn)于6月21日開(kāi)始第1次取樣，共取4次，分別為：始花期(6月21日)、始果期(7月12日)、盛果期(8月1日)、生育末期(9月1日)。取樣時(shí)間：每次取樣均于06∶30開(kāi)始(測(cè)定酶類指標(biāo)試驗(yàn)樣品于09∶30開(kāi)始)，各處理每盆每次各取1株。于7月12日開(kāi)始第1次茄果取樣，共取4次，分別為：門茄(7月12日)、對(duì)茄(7月26日)、四門斗茄(7月31日)、八面風(fēng)茄(8月31日)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 茄子植株N、P、K含量的測(cè)定 取烘干至恒重的莖、葉器官，濃硫酸-過(guò)氧化氫消煮待測(cè)樣品，采用凱氏定氮法測(cè)定茄子始花期～生育末期各器官N含量[21]，采用釩鉬黃比色法測(cè)定茄子始花期～生育末期各器官P含量[21]，采用火焰光度法測(cè)定茄子始花期～生育末期各器官K含量[21]，烘干至恒重的門茄、對(duì)茄、四門斗茄、八面風(fēng)茄N、P、K含量測(cè)定采用上述方法。

1.4.2 土壤pH值和養(yǎng)分含量的測(cè)定 取盆栽不同深度新鮮土樣混勻，自然風(fēng)干后過(guò)1 mm孔徑篩，采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定茄子始花期～生育末期土壤有機(jī)質(zhì)含量(風(fēng)干土過(guò)0.25目孔徑篩)[21]，采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定茄子始花期～生育末期土壤堿解氮含量[21]，采用碳酸氫鈉法測(cè)定茄子始花期～生育末期土壤有效磷含量[21]，采用NH4OAc 浸提，火焰光度法測(cè)定茄子始花期～生育末期土壤速效鉀含量[21]，土壤pH值測(cè)定按水土5∶1比例混合后，采用pH儀測(cè)量。

1.4.3 土壤酶活性的測(cè)定 取盆栽不同深度新鮮土樣混勻，自然風(fēng)干后過(guò)1 mm孔徑篩，采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定茄子始花期～生育末期土壤脲酶活性[22]，采用磷酸苯二鈉法測(cè)定茄子始花期～生育末期土壤堿性磷酸酶活性[23]，采用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定茄子始花期～生育末期土壤蔗糖酶活性[23-25]，采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定茄子始花期～生育末期土壤過(guò)氧化氫酶活性[26]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用EXCEL 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)及圖表標(biāo)準(zhǔn)化處理，采用SPSS 19.0(IBM，2010)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，多重比較基于最小顯著差數(shù)法(LSD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 負(fù)壓灌溉對(duì)茄子各器官氮素吸收及分配的影響

負(fù)壓灌溉條件下，茄子莖、葉器官氮素吸收量隨生育期推進(jìn)呈增加的趨勢(shì)(表2)。在茄子始花期，-3 kPa處理莖、葉器官氮素吸收量顯著高于其他處理，莖、葉器官氮素吸收量較CK分別提高10.00%和41.67%。隨著營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變，-3、-8、-15 kPa處理和CK果實(shí)中氮素吸收量分別為0.25～0.76、0.16～0.51、0.13～0.44 g·株-1和0.19～0.53 g·株-1，其中，-3 kPa處理各時(shí)期果實(shí)中氮素吸收量較CK提高31.58%～65.79%。茄子生育末期，-3 kPa處理莖、葉器官氮素吸收量與CK無(wú)顯著差異，而-8、-15 kPa處理均低于CK。

從茄子各器官氮素分配率(表2)看出，生育前期各處理氮素分配均表現(xiàn)為葉>莖，生育中后期各處理氮素分配均表現(xiàn)為果>葉>莖。始果期～生育末期，CK處理莖、葉氮素分配率均顯著高于-3 kPa處理，但果實(shí)氮素分配率-3 kPa處理顯著高于CK。

表2 負(fù)壓灌溉對(duì)茄子各器官氮吸收及分配的影響

2.2 負(fù)壓灌溉對(duì)茄子各器官磷素吸收及分配的影響

由表3可知，負(fù)壓灌溉方式下，隨供水壓力的降低各器官磷素吸收量顯著降低。茄子生育前期各器官磷素吸收量變化緩慢，生育中后期增幅明顯，于生育末期達(dá)到最大值，且各器官磷素吸收量表現(xiàn)為果>葉>莖。茄子始花期，-3 kPa處理莖、葉磷素吸收量為0.02 g·株-1和0.03 g·株-1，較CK分別提高100.00%和50.00%。始果期～盛果期，-3 kPa處理莖、葉器官磷素吸收量與CK無(wú)顯著差異；-8 kPa處理于始果期莖、葉器官磷素吸收量較CK分別降低50.00%和25.00%，而-15 kPa處理莖、葉器官磷素吸收量顯著低于各處理。從果實(shí)磷素吸收量來(lái)看，-3 kPa處理于始果期～生育末期，果實(shí)磷素吸收量顯著高于其他處理，分別較CK、-8 kPa處理提高29.41%～47.62%和46.67%～75.00%。

由茄子各器官磷素分配率(表3)可以看出，茄子始花期莖、葉器官磷素分配以葉占比較大，始果期～生育末期，除-15 kPa處理于生育末期莖、葉器官磷素占比增幅較大外，其余各處理莖、葉器官磷素分配均表現(xiàn)緩慢降低；而-3 kPa、-8 kPa處理與CK果實(shí)磷素分配則表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)。

表3 負(fù)壓灌溉對(duì)茄子各器官磷吸收及分配的影響

2.3 負(fù)壓灌溉對(duì)茄子各器官鉀素吸收及分配的影響

與澆灌(CK)相比，負(fù)壓灌溉方式下，茄子各器官鉀素吸收量隨供水壓力的降低逐漸降低(表4)。整個(gè)生育期內(nèi)，-3 kPa處理除始果期莖器官鉀素吸收量與CK處理無(wú)顯著差異外，于始花期較CK提高110.00%、盛果期提高22.73%、生育末期提高22.73%；而-8、-15 kPa處理莖器官鉀素吸收量于茄子始果期～生育末期均顯著低于CK處理。葉器官鉀素吸收量變化表明，-3 kPa處理茄子始花期、生育末期較CK處理分別提高80.00%和13.89%，差異顯著。果實(shí)中鉀素吸收結(jié)果表明，-3 kPa處理茄子始果期～生育末期較CK果實(shí)中鉀素吸收量提高18.18%～51.22%，差異達(dá)顯著水平。

由茄子各器官鉀素分配率(表4)可以看出，始花期莖、葉器官鉀素分配較為均衡，各處理間分配率無(wú)顯著差異。始果期～盛果期，各處理茄子器官鉀素分配率均表現(xiàn)為果>葉>莖；-3 kPa與CK處理莖器官鉀素分配率全生育期差異不顯著，而葉器官鉀素分配率除盛果期較CK處理降低明顯，其余各時(shí)期均無(wú)顯著差異。從果實(shí)鉀素分配率來(lái)看，-3 kPa處理除盛果期分配較CK顯著提高，其余各時(shí)期均無(wú)顯著差異。

表4 負(fù)壓灌溉對(duì)茄子各器官鉀吸收及分配的影響

2.4 負(fù)壓灌溉對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

兩種灌溉方式下(圖2)，土壤堿解氮、有效磷含量隨生育進(jìn)程呈先升高后降低的趨勢(shì)，土壤速效鉀含量隨生育進(jìn)程呈逐漸降低的趨勢(shì)，其中，各處理土壤堿解氮、有效磷含量于始果期最高，土壤速效鉀含量于始花期最高。分析茄子全生育期土壤堿解氮含量結(jié)果表明，-3 kPa處理堿解氮含量于始花期～生育末期均顯著高于CK處理，較CK提高11.03%～21.98%，-8 kPa處理除生育末期堿解氮含量較CK降低12.64%(P<0.05)，其余各時(shí)期均無(wú)顯著差異，-15 kPa處理堿解氮含量于茄子始果期～生育末期較CK分別降低26.56%、38.38%和40.66%，差異顯著。

圖2 負(fù)壓灌溉對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響Fig.2 Effect of negative water pressure irrigation on soil nutrient content

負(fù)壓供水方式下，隨供水壓力的降低土壤有效磷含量逐漸降低，整個(gè)生育期，除-3 kPa處理外，-8 kPa、-15 kPa處理有效磷含量較CK均有不同程度的降低，其中，-8 kPa處理較CK降低7.42%～21.35%(P<0.05)，-15 kPa處理全生育期較CK降低13.55%～38.26%(P<0.05)，而-3 kPa處理有效磷含量各生育期均顯著高于CK，分別較CK提高16.81%、14.89%、17.25%和23.97%。

從土壤速效鉀含量看出，始花期～始果期除-15 kPa處理外，其余各處理速效鉀含量降幅較為平緩，始果期～生育末期，各處理速效鉀含量均明顯降低。整個(gè)生育期，各處理速效鉀含量表現(xiàn)為-3 kPa>CK>-8 kPa>-15 kPa，其中，-3 kPa處理全生育期速效鉀含量較-8 kPa、-15 kPa處理和CK分別提高10.23%～27.68%、15.48%～54.67%和6.48%～13.32%，且差異顯著。

2.5 茄子各器官養(yǎng)分吸收量與土壤養(yǎng)分含量的相關(guān)性分析

由表5可知，負(fù)壓灌溉方式下，始花期土壤堿解氮含量與莖器官氮吸收量呈顯著正相關(guān)，與葉器官氮吸收量呈極顯著正相關(guān)，莖、葉器官間氮吸收量呈極顯著正相關(guān)。始果期土壤堿解氮含量與莖、葉和果實(shí)器官間氮吸收量均呈極顯著正相關(guān)，莖、葉器官間和葉、果實(shí)器官間氮吸收量呈極顯著正相關(guān)，莖、果實(shí)器官間氮吸收量呈顯著正相關(guān)。盛果期土壤堿解氮含量與莖器官氮吸收量呈顯著正相關(guān)，與葉、果實(shí)器官間氮吸收量呈極顯著正相關(guān)，莖、葉器官間氮吸收量呈顯著正相關(guān)，葉、果實(shí)器官間氮吸收量呈顯著正相關(guān)。生育末期土壤堿解氮含量與莖、葉器官間氮吸收量呈顯著正相關(guān)，與果實(shí)中氮吸收量呈極顯著正相關(guān)，莖、葉和果實(shí)器官間氮吸收量呈顯著正相關(guān)。表明整個(gè)生育期土壤堿解氮含量對(duì)茄子器官氮吸收量有顯著影響，且負(fù)壓灌溉可有效促進(jìn)茄子各器官對(duì)氮的吸收。

表5 茄子各器官氮吸收量與土壤堿解氮含量的相關(guān)分析

負(fù)壓灌溉方式土壤有效磷含量與茄子各器官磷吸收量相關(guān)性如表6所示。始花期土壤有效磷含量與莖、葉器官磷吸收量呈極顯著正相關(guān)，莖、葉器官間磷吸收量呈極顯著正相關(guān)。始果期土壤有效磷含量與茄子各器官磷吸收量呈極顯著正相關(guān)，且茄子各器官間磷吸收量呈極顯著正相關(guān)。盛果期土壤有效磷含量與莖器官磷吸收量呈顯著正相關(guān)，與葉、果實(shí)器官間磷吸收量呈極顯著正相關(guān)，茄子各器官間磷吸收量呈極顯著正相關(guān)。生育末期土壤有效磷含量與莖器官磷吸收量呈極顯著正相關(guān)，與葉、果實(shí)器官間磷吸收量呈顯著正相關(guān)，莖與葉、果實(shí)器官磷吸收量呈極顯著正相關(guān)。整體來(lái)看，土壤有效磷含量與葉、果實(shí)磷吸收量相關(guān)性較高，表明負(fù)壓灌溉可有效提高果實(shí)對(duì)磷的吸收，促進(jìn)產(chǎn)量形成。

表6 茄子各器官磷吸收量與土壤有效磷含量的相關(guān)分析

土壤速效鉀含量與茄子各器官鉀吸收量結(jié)果(表7)表明，茄子莖、葉器官全生育期鉀吸收量呈極顯著正相關(guān)，莖、果實(shí)器官始果期鉀吸收量呈極顯著正相關(guān)，其余各生育期呈顯著正相關(guān)，莖器官鉀吸收量與土壤速效鉀含量盛果期呈顯著正相關(guān)，始花期、始果期和生育末期呈極顯著正相關(guān)。葉、果實(shí)器官盛果期鉀吸收量呈顯著正相關(guān)，始果期和生育末期呈極顯著正相關(guān)，葉器官鉀吸收量與土壤速效鉀含量盛果期呈顯著正相關(guān)，其余各生育期呈極顯著正相關(guān)。果實(shí)中鉀吸收量與土壤速效鉀含量始果期～盛果期呈極顯著正相關(guān)，生育末期呈顯著正相關(guān)。表明負(fù)壓灌溉可有效提高茄子地上部對(duì)鉀的吸收，促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)與利用。

表7 茄子各器官鉀吸收量與土壤速效鉀含量的相關(guān)分析

2.6 負(fù)壓灌溉對(duì)土壤酶活性的影響

茄子各生育期土壤酶活性結(jié)果(圖3A)表明，負(fù)壓灌溉與澆灌(CK)相比，整個(gè)生育期內(nèi)，-3 kPa處理脲酶活性均高于CK處理，且差異顯著，始花期脲酶活性較CK提高11.29%，始果期提高14.00%，盛果期提高19.78%，生育末期提高18.99%；-8 kPa處理除始花期脲酶活性與CK處理無(wú)顯著差異外，其余各時(shí)期較CK降低9.00%～34.18%(P<0.05)，而-15 kPa處理土壤酶活性于始果期～生育末期均顯著低于CK處理。

磷酸酶活性的變化(圖3B)表明，各處理磷酸酶活性均隨生育期推進(jìn)呈先升高后降低的趨勢(shì)，-3、-8、-15 kPa處理和CK處理磷酸酶活性于始果期達(dá)到最大值，分別為3.93、3.49、3.11 mg·g-1和3.60 mg·g-1。-3 kPa處理磷酸酶活性于茄子始花期～生育末期較CK處理均有顯著提升，較CK提高9.09%～16.91%；-8 kPa處理磷酸酶活性于茄子盛果期～生育末期較CK處理降低9.32%～10.66%(P<0.05)，其余各時(shí)期差異不顯著；而-15 kPa處理全生育期磷酸酶活性較CK降低13.61%～21.69%，且差異顯著。

茄子整個(gè)生育期(圖3C)各處理土壤蔗糖酶活性在30.89～46.92 mg·g-1，且蔗糖酶活性表現(xiàn)為-3 kPa>CK>-8 kPa>-15 kPa，隨供水壓力的降低蔗糖酶活性逐漸降低。其中，-3 kPa處理全生育期蔗糖酶活性在40.12～46.92 mg·g-1，較CK提高3.74%～13.17%(P<0.05)，-8 kPa處理蔗糖酶活性在34.93～42.48 mg·g-1，較CK無(wú)顯著差異，-15 kPa處理蔗糖酶活性在30.89～39.11 mg·g-1，較CK降低8.57%～12.86%，且差異顯著。

茄子全生育期各處理土壤過(guò)氧化氫酶活性(圖3D)變化幅度較為平緩，以始果期最高，而后降低。始花期過(guò)氧化氫酶活性-3 kPa處理較-15 kPa處理提高7.69%(P<0.05)，其余各處理均無(wú)顯著差異；始果期-3 kPa處理較-8、-15 kPa處理和CK處理分別提高7.83%、12.73%和5.08%，差異顯著；盛果期-3 kPa處理較-8、-15 kPa處理分別提高9.01%和18.63%(P<0.05)；生育末期-3 kPa處理較-8、-15 kPa處理分別提高10.58%和22.34%(P<0.05)；-8 kPa處理全生育期過(guò)氧化氫酶活性與CK處理相近，無(wú)顯著差異。

圖3 負(fù)壓灌溉對(duì)土壤酶活性的影響Fig.3 Effect of negative water pressure irrigation on soil enzyme activity

可以看出，采用負(fù)壓灌溉在-3 kPa時(shí)有利于提高土壤酶活性，供水壓力過(guò)低時(shí)，則抑制土壤酶活性。

2.7 土壤養(yǎng)分含量與土壤酶活性的相關(guān)性分析

由表8可知，負(fù)壓灌溉方式下，土壤養(yǎng)分含量間的相關(guān)性表現(xiàn)為：堿解氮、有效磷間呈極顯著正相關(guān)，堿解氮、速效鉀間呈顯著正相關(guān)，有效磷、速效鉀間呈極顯著正相關(guān)。土壤酶活性間的相關(guān)性表現(xiàn)為：脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶4種酶之間呈極顯著正相關(guān)，且3種酶與4種養(yǎng)分之間也呈極顯著正相關(guān)。表明某一土壤酶不僅與特定養(yǎng)分間存在顯著相關(guān)性，而且與多種養(yǎng)分之間均有極顯著的相關(guān)性，因此負(fù)壓灌溉可提高土壤酶活性，促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)，為作物生長(zhǎng)提供充足的養(yǎng)分來(lái)源。

表8 土壤養(yǎng)分含量及土壤酶活性的相關(guān)性分析

3 討 論

負(fù)壓供水裝置是一個(gè)密閉的系統(tǒng)，借助系統(tǒng)與土壤間形成的水勢(shì)差，滿足作物生長(zhǎng)所需水分的自動(dòng)供應(yīng)[27]。從能量方面分析，當(dāng)供水桶內(nèi)水勢(shì)與土壤基質(zhì)勢(shì)差值為正時(shí)，灌溉水由灌水器流入土壤；而灌水器停止出流的條件則是二者的水勢(shì)差值為0[28]。本研究結(jié)果表明，茄子生長(zhǎng)不斷吸水，此時(shí)供水裝置周圍的土壤水分含量逐漸降低，灌溉水自動(dòng)補(bǔ)充到茄子植株根層土壤，且灌水器供水方式維持恒定，因此，負(fù)壓供水技術(shù)在維持穩(wěn)定供水的同時(shí)，又能將土壤含水量控制在較穩(wěn)定范圍內(nèi)[29]，有效減少常規(guī)灌溉造成的地表蒸發(fā)、土壤滲漏和養(yǎng)分流失[30]，具有良好的節(jié)水效果且有利于作物增強(qiáng)光合作用，提升水分利用效率[31]，并促進(jìn)了作物根系的生長(zhǎng)[32]，茄子產(chǎn)量也得到了顯著提高[33]。

氮磷鉀是植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的大量營(yíng)養(yǎng)元素，參與了植物許多重要的生理代謝活動(dòng)，也是作物增產(chǎn)限制因子，在植物生長(zhǎng)過(guò)程中起著重要作用[29]。研究表明，土壤中氮肥的轉(zhuǎn)化、遷移及植物對(duì)氮素營(yíng)養(yǎng)的吸收與利用受土壤水分條件的影響，土壤水分虧缺導(dǎo)致土壤溶液濃度升高，從而減緩了土壤氮素向植物根系表面的運(yùn)移，抑制了植物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收[34-35]，也降低了土壤微生物的數(shù)量和多樣性[36]。磷是土壤中不能移動(dòng)的營(yíng)養(yǎng)元素，土壤水分含量越低，植物對(duì)磷的吸收量越少，因此，適宜的水分條件對(duì)磷的運(yùn)移和吸收至關(guān)重要，為磷肥在土壤中的溶解和釋放及植物吸收利用提供了條件[37]。同時(shí)，土壤水分狀態(tài)是影響K+擴(kuò)散及根系吸收的重要因素，植物對(duì)鉀的吸收隨著土壤水分含量的降低而減少，這是由于水分缺乏阻礙了K+的擴(kuò)散所致[38]，表明土壤水分含量會(huì)影響植物對(duì)養(yǎng)分的吸收，這與本研究結(jié)果一致。茄子對(duì)氮磷鉀養(yǎng)分的積累量隨供水壓力的降低逐漸降低。本研究還發(fā)現(xiàn)，茄子全生育期對(duì)鉀素吸收量最多，單株鉀素積累量明顯高于氮、磷的積累量，這與張雅[39]的研究結(jié)果一致。同時(shí)，適宜的供水壓力有效調(diào)控了養(yǎng)分的分配量，茄子生育中后期-3 kPa處理顯著提高了氮磷鉀養(yǎng)分向生殖器官的分配，果實(shí)中的營(yíng)養(yǎng)占比明顯提高，為提高茄子的產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。

土壤中氮、磷、鉀養(yǎng)分的供應(yīng)強(qiáng)度對(duì)植株的養(yǎng)分吸收及累積具有顯著影響，同時(shí)，作物全生育期養(yǎng)分吸收量的變化也會(huì)影響土壤中養(yǎng)分含量[40]。湯宏等[41]研究表明，茄子地土壤速效養(yǎng)分隨生育進(jìn)程堿解氮含量呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)，而速效鉀含量總體呈減少的趨勢(shì)，這與本研究結(jié)果一致。負(fù)壓供水條件下，適宜的水分狀態(tài)，土壤微生物加快了對(duì)氮素的礦化作用，有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為堿解氮，并且茄子生長(zhǎng)前期對(duì)氮素的吸收量較少，因此土壤中氮素含量增加，隨著營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變，茄子對(duì)氮素的吸收量顯著增大，造成土壤中氮素含量逐漸降低[40]，而茄子全生育期對(duì)鉀的吸收量最大，這可能是造成土壤速效鉀含量逐漸降低的原因之一。

土壤微環(huán)境受灌溉方式的影響，根際土壤酶活性隨之改變，從而影響作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量，脲酶、磷酸酶、過(guò)氧化氫酶等常見(jiàn)的土壤酶，能夠直觀反映土壤水分現(xiàn)狀及土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化能力的強(qiáng)弱[42]。土壤脲酶通過(guò)水解施入的尿素，釋放出可被作物直接吸收利用的銨，從而促進(jìn)土壤氮循環(huán)，反映了土壤的供氮能力[43]。土壤磷酸酶的作用是水解土壤中的磷酸脂類及磷酸酐物質(zhì)，土壤有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化速率直接由土壤磷酸酶活性決定，與土壤微環(huán)境密切相關(guān)[44]。土壤蔗糖酶可參與土壤中碳素循環(huán)，用其評(píng)價(jià)土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化強(qiáng)度，其活性與土壤有機(jī)質(zhì)、氯、磷等有關(guān)[45]。土壤過(guò)氧化氫酶通過(guò)提高土壤中過(guò)氧化氫分解為水和氧氣的速率，抑制過(guò)氧化氫對(duì)作物的毒害作用[46]。賀偉[47]研究得出，滴灌處理的土壤酶活性在燕麥整個(gè)生育期高于傳統(tǒng)灌溉及不灌溉處理，表明過(guò)高或過(guò)低的土壤水分含量均會(huì)造成土壤酶活性降低，而在適宜的土壤含水量條件下酶活性較高，這與本研究結(jié)果一致[48]。負(fù)壓供水條件下，土壤水分含量能夠穩(wěn)定維持在適宜的范圍內(nèi)，對(duì)提高土壤養(yǎng)分循環(huán)及酶活性具有積極作用。當(dāng)供水壓力控制在-3 kPa時(shí)，對(duì)加速土壤空氣的流動(dòng)、提高土壤透氣性、有效促進(jìn)土壤微生物的呼吸、刺激土壤酶的合成有積極影響[49-50]，因此，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量及脲酶、磷酸酶、過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶活性顯著高于澆灌處理。

4 結(jié) 論

盆栽試驗(yàn)條件下，當(dāng)供水壓力控制在-3 kPa時(shí)，有利于茄子對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收及茄子生育期土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量的提高，且茄子整個(gè)生育期土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性及始果期過(guò)氧化氫酶活性均高于CK處理，表明適宜的供水壓力有利于茄子對(duì)養(yǎng)分的吸收和土壤養(yǎng)分含量及酶活性的提高。

相關(guān)分析表明，土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶活性與土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，且茄子莖、葉、果實(shí)中氮、磷、鉀含量與土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量間存在顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系。因此，土壤酶活性的提高有利于土壤養(yǎng)分的循環(huán)與利用，而土壤養(yǎng)分含量可顯著影響茄子對(duì)養(yǎng)分的吸收和利用。