不同施肥處理對(duì)采煤塌陷區(qū)土壤養(yǎng)分及酶活性的影響

陳芬 余高 譚杰斌 張鐵全

摘 要：通過(guò)研究不同施肥處理對(duì)采煤塌陷區(qū)土壤養(yǎng)分和酶活性的影響，結(jié)果表明：采煤塌陷區(qū)復(fù)墾1年后，不同施肥處理對(duì)土壤中的養(yǎng)分含量影響大小順序：無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥>無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥>無(wú)機(jī)肥>CK；土壤堿性磷酸酶和脲酶活性從高到低的順序?yàn)椋簾o(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥>無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥>無(wú)機(jī)肥>CK；土壤堿性磷酸酶和脲酶活性的季節(jié)變化規(guī)律為，夏季土壤酶活性最高，而冬季土壤酶活性最低。

關(guān)鍵詞：施肥處理；土壤養(yǎng)分；堿性磷酸酶活性；脲酶活性

中圖分類號(hào) S157.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）14-0088-03

Effects of Different Fertilization Treatmentson Soil Nutrientandenzyme Activity in the Coal Mine Region

Chen Fen1 et al.

（1Wujiang College，Tongren University，Tongren 554300，China）

Abstract：The study was conducted to determine the effects of different fertilization treatments on soil nutrient and enzyme activity in coal mining subsidence areas. The results showed that the trend of nutrient content followed the order：inorganic fertilizer+organic+microbial fertilizer>inorganic fertilizer+organic>inorganic fertilizer>CKin soil after one year of reclamation in coal mining subsidence area. The soil alkaline phosphatase and urease activity from high to low followed the order：inorganic fertilizer+organic+microbial fertilizer>inorganic fertilizer+organic>inorganic fertilizer>CK. The activity of alkaline phosphotase and urease presented significant seasonality，with the highest activity found during the summer and the lowest activity during the winter time period.

Key words：Fertilization treatment；Soil nutrient；Alkaline phosphataseactivity；Ureaseactivity

山西是我國(guó)的煤炭大省之一，含煤面積達(dá)62000km2，占全國(guó)已探明儲(chǔ)量的1/3[1-2]。煤炭資源的大規(guī)模開采雖促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，但與此同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害問題[3-5]。煤礦經(jīng)過(guò)多年的開采，導(dǎo)致上覆巖層從下至上發(fā)生冒落、裂隙和彎曲下沉，使采空區(qū)上方地表發(fā)生大面積沉陷，破壞了原有的土壤結(jié)構(gòu)和層次，改變土壤理化性質(zhì)，微生物多樣性銳減，降低土壤肥力下，進(jìn)而使耕地地力下降[3，6]。因此，改良采煤塌陷區(qū)土壤并提高土壤肥力是礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的熱點(diǎn)之一。為此，本試驗(yàn)通過(guò)研究不同施肥處理對(duì)復(fù)墾1年采煤塌陷區(qū)土壤的養(yǎng)分和不同季節(jié)土壤酶活性的影響，以期為加快采煤塌陷區(qū)土壤的培肥熟化提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 試驗(yàn)區(qū)位于山西省長(zhǎng)治市襄垣縣王橋鎮(zhèn)西山底村采煤塌陷復(fù)墾區(qū)，地處東經(jīng)113°00′56″和北緯36°27′16″，屬潞安集團(tuán)五陽(yáng)煤礦井田范圍。當(dāng)?shù)刂饕N植作物為小麥、玉米。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 供試土壤 本試驗(yàn)供試土壤為復(fù)墾1年的土壤。在春夏秋冬4個(gè)季節(jié)共采樣4次，分別于4月27日（春季）、6月5日（夏季）、10月10日（秋季）、12月6日（冬季）進(jìn)行了采樣，采樣深度為0～20cm，用對(duì)角線方法進(jìn)行采樣，部分新鮮樣品過(guò)2mm篩，用于土壤酶活性的測(cè)定，其余土壤風(fēng)干后用于土壤養(yǎng)分的測(cè)定（養(yǎng)分測(cè)定選擇復(fù)墾1整年的土，即對(duì)冬季采集的樣品進(jìn)行測(cè)定）。該土壤的理化性狀如下：有機(jī)質(zhì)6.78g/kg、全氮0.09g/kg、全磷0.07g/kg、全鉀22.51g/kg、堿解氮37.89mg/kg、速效磷8.07mg/kg、速效鉀83.81mg/kg、pH7.91。

1.2.2 供試材料 供試有機(jī)肥為膨化的雞糞，有機(jī)質(zhì)含量32.9%，N2.1%，P2O52.6%，K2O2.6%，總養(yǎng)分7.3%；供試菌肥由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供，從采煤沉陷區(qū)附近的熟土中分離篩選的固氮菌、解磷菌和解鉀菌種復(fù)合而成。其中各菌劑按照1∶1∶1的比例混合，然后與滅菌、粉碎后的草炭按照1∶4的比例吸附，在陰涼處晾干后裝入膠囊做成生物菌劑。生物菌肥有效活菌數(shù)達(dá)2×109/g以上。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理：（1）空白（CK）；（2）無(wú)機(jī)肥：尿素 33kg/hm2，過(guò)磷酸鈣41kg/hm2，硫酸鉀24kg/hm2；（3）無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥：尿素26.5kg/hm2，過(guò)磷酸鈣12.5kg/hm2，硫酸鉀17kg/hm2，有機(jī)肥135kg/hm2；（4）無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥：尿素26.5kg/hm2，過(guò)磷酸鈣12.5kg/hm2，硫酸鉀17kg/hm2，有機(jī)肥135kg/hm2，菌肥4.5kg/hm2，每個(gè)處理重復(fù)3次，共12個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為163.2m2。除CK外，其他處理按照等量施肥的原則進(jìn)行施肥，N∶P∶K為15.12：5.168：12.84。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法 土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法定，速效磷采用碳酸氫鈉法，速效鉀采用乙酸銨浸提火焰光度法，全氮采用半微量開氏法，全磷采用氫氧化鈉熔融-鉬銻鈧比色法，全磷采用氫氧化鈉熔融-火焰光度法，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-容量法測(cè)定[7]；土壤中的堿性磷酸酶和脲酶活性分別采用磷酸苯二鈉比色法和苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定[8]。

1.5 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)采用Excel2013和SPASS20統(tǒng)計(jì)軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)采煤塌陷區(qū)土壤養(yǎng)分含量的影響 不同施肥處理對(duì)采煤塌陷區(qū)土壤養(yǎng)分含量的影響見表1。由表1可見，采煤塌陷區(qū)土壤中的養(yǎng)分含量變化基本呈現(xiàn)無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥>無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥>無(wú)機(jī)肥>CK的趨勢(shì)。與CK相比，土壤中的養(yǎng)分含量均有不同程度的升高，其中，無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥處理的養(yǎng)分含量升高幅度較為明顯，堿解氮、速效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀和有機(jī)質(zhì)含量分別較CK提高39.3%、80.5%、63.6%、50.0%、77.8%、23.1%和28.8%（p≤0.05）。在無(wú)機(jī)肥、無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥3種處理之間，無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥處理的土壤養(yǎng)分含量顯著高于無(wú)機(jī)肥處理，堿解氮、速效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀和有機(jī)質(zhì)含量分別較無(wú)機(jī)肥處理提高16.9%、24.8%、43.5%、20%、45.5%、12.7%和11.6%（p≤0.05），而無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥處理和2者差異不明顯。分析其原因主要是因?yàn)楣痰⒔饬拙徒忖浘鷱?fù)合菌的施入，對(duì)土壤中微生物活性和群落組成有一定的促進(jìn)作用，使其釋放一定含量的氮、磷、鉀養(yǎng)分，從而使土壤中的養(yǎng)分含量升高。

2.2 不同施肥處理對(duì)采煤塌陷區(qū)土壤堿性磷酸酶活性的影響 土壤磷酸酶在土壤磷素有效化過(guò)程中起著重要作用，它能加速有機(jī)磷的脫磷速度，提高土壤磷素的有效性[9-11]。不同施肥處理對(duì)采煤塌陷區(qū)土壤堿性磷酸酶活性的影響見圖1。從圖1可以看出，在不同季節(jié)，不同施肥處理下，土壤中的堿性磷酸酶活性變化趨勢(shì)基本一致，均呈現(xiàn)出無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥>無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥>無(wú)機(jī)肥>CK的趨勢(shì)，且無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥和無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥處理的土壤堿性磷酸酶活性均顯著高于CK（p≤0.05），其中無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥處理分別比CK提高35.2%、36.3%、28.3%和28.2%（p≤0.05）；同樣，無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥處理分別比CK提高29.5%、29.4%、24.0%和13.8%（p≤0.05）。由圖1還可以看出，不同施肥處理下，堿性磷酸酶活性高低隨季節(jié)的變化趨勢(shì)基本一致，均呈現(xiàn)出夏季>秋季>春季>冬季的趨勢(shì)，從春季到夏季，隨著氣溫升高，土壤堿性磷酸酶活性隨之提高，到秋季后略有降低，然后平穩(wěn)下降。試驗(yàn)結(jié)果與姜桂英等[12]研究的關(guān)于不同耕作和輪作方式下作物生育期內(nèi)土壤酶活性的動(dòng)態(tài)變化特征研究中關(guān)于土壤堿性磷酸酶活性的季節(jié)變化趨勢(shì)基本一致。

2.3 不同施肥處理對(duì)采煤塌陷區(qū)土壤脲酶活性的影響 土壤脲酶的活性可以有效的反應(yīng)土壤有機(jī)態(tài)氮向有效太氮的轉(zhuǎn)化能力和土壤無(wú)機(jī)氮的供應(yīng)能力[13]。不同施肥處理對(duì)采煤塌陷區(qū)土壤脲酶活性的影響見圖2，由圖2可看出在不同季節(jié)，不同施肥處理下，土壤中的堿性脲酶活性變化趨勢(shì)基本一致，均呈現(xiàn)出無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥>無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥>無(wú)機(jī)肥>CK的趨勢(shì)，且無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥、無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥和無(wú)處理的土壤堿性磷脲活性均顯著高于CK（p≤0.05），其中，在春季、夏季、秋季和冬季無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥處理分別較CK提高65.4%、60.8%、61.3%和62.3%（p≤0.05）；同樣，無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥處理分別比CK提高42.9%、45.6%、40.5%和42.6%（p≤0.05），無(wú)機(jī)肥處理分別比CK提高23.1%、29.2%、26.8%和25.9%（p≤0.05）。由圖2還可以看出，不同施肥處理下，脲酶活性高低隨季節(jié)的變化趨勢(shì)基本一致，均呈現(xiàn)出夏季>秋季>春季>冬季的趨勢(shì)。此結(jié)果與土壤堿性磷酸酶的研究結(jié)果一致，進(jìn)一步表明了脲酶活性與氣溫有關(guān)，夏天溫度高，脲酶活性則高，冬天溫度低，脲酶活性則低。

3 結(jié)論

（1）采煤塌陷區(qū)復(fù)墾1年后，不同施肥處理下，土壤中的養(yǎng)分含量變化基本呈現(xiàn)無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥>無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥>無(wú)機(jī)肥>CK的趨勢(shì)，且無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥、無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥處理土壤中的養(yǎng)分含量均高于CK。

（2）不同施肥模式對(duì)土壤堿性磷酸酶和脲酶活性均有一定的影響，其活性高低均呈現(xiàn)無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥+菌肥>無(wú)機(jī)肥+有機(jī)肥>無(wú)機(jī)肥>CK的趨勢(shì)。

（3）不同季節(jié)對(duì)土壤中的堿性磷酸酶和脲酶活性有一定的影響，其中夏季土壤堿性磷酸酶和脲酶活性最高，冬季活性最低。

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