南疆棉田配施液體肥料對土壤酶活性養分的影響

李振華 鄭劍波 張有亮 楊悅 羅新寧

(塔里木大學農學院，新疆 阿拉爾 843300)

引言

新疆南部地區具備著得天獨厚的自然氣候和土地資源優勢，不僅有豐富的光、熱等資源，而且是國內棉花的主要產區。棉花各個生育期對養分的需求都較高，棉戶為了獲得更多的經濟效益，通常會不合理、不科學地施入過量化肥，這樣長年單施一種肥料或者過量施用化學類肥料，最終導致土壤內的養分失衡，作物也很難得到更多的營養，也加劇對環境污染帶來嚴重的問題，導致土壤中養分出現失調、更進一步惡化土壤的理化性狀，進而對農業可持續發展帶來難以快速根除的嚴重問題，遏制了生態農業的建設[1]。棉花是我國重要的戰略物資，棉花產量的高低不僅關系著軍工業、紡織業、醫藥等行業的發展，而且也與農戶的經濟收入密切相關[2]。

桑文等[1,2]研究表明，滴施液體肥可以達到化肥減量、棉花增產的效果。許多研究表明，施用液體肥代替部分化肥可以解決其不利影響[3]。液體肥作為一種新型水溶性肥料，所含養分全面。不僅含有大量元素，還含有中、微量元素，對于作物營養具有積極的影響；而且在與化肥配施下，能夠使土壤中的養分得到很好的活化，同時液體肥料在隨水施用的狀態下，大田作物能夠快速吸收并利用氮磷鉀等營養元素；對南疆棉花種植營造良好的外部環境具有重要意義[2,3]。

前人的研究工作對于新疆地區的滴灌棉花產量、各個生育時期肥料利用率的特征關注比較少，研究還不夠充分[4]。目前，新疆棉戶為了利益最大化，盲目投施化學肥料，造成土壤板結，土壤污染面源增大，很大程度地制約著棉花生產，成為影響棉花產量的主要因素之一[5]。本研究以高低產田為對照，配施液體肥料，為了能夠可以長期持續的增加土壤肥力，改善土壤結構,從根本上為作物高產創造了基質;為新疆棉花產業可持續發展，推選出最優的肥料利用效率增產技術。

為了緩解和改善生態環境，提高作物的水肥利用效率，實現肥效最大及增產的效能;為南疆棉花種植營造良好的外部環境。本試驗通過液體肥配施在棉花的不同棉田處理下，探尋最適宜高產的施肥技術；同時促使棉花增產，保證新疆棉花產業的可持續發展。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗進行在阿克蘇市托普魯克鄉，此地屬溫暖帶大陸性干旱氣候，位于塔克拉瑪干大沙漠附近，具備豐富的光、熱資源，且降雨量常年稀少，年均降雨量45.8mm；土壤類型為灌淤土，試驗供試棉花品種為“新陸中73”；采用1膜2管4行(66+10+66+10)cm的機采棉種植模式，種植株距為10cm；

當地土壤所含養分值見表1。

表1 土壤養分背景值

1.2 試驗設計

試驗選擇高產(產量高于6000kg·hm-2)和低產(產量低于于4500kg·hm-2)棉田，各設3個處理，分別為高產田(HQ)、低產田(LQ)和休閑田(CK)，液體肥料配施前后都要對土壤的酶活性、養分等進行測量，田間管理與施肥量按照當地高產措施進行。

1.3 監測指標

每年棉花收獲后用土鉆采樣，采集土層深度為0～20cm[9]。各試驗小區隨機取5個樣點，同層混合，作為1次重復，每個處理取3次重復，樣品經剔除石塊和動植物殘體等雜質后，一部分風干、磨細，過1mm和0.25mm篩用于養分的測定，另一部分鮮樣冷藏，用于各種酶活性的測定[9,11]。土壤脈酶采用比色法，堿性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法，過氧化氫酶采用KMnO4滴定法，蔗糖酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定；土壤有機質測定采用重鉻酸鉀容量法，土壤全氮采用半微量凱氏定氮法，土壤堿解氮采用堿解擴散法，土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提一鉬銻抗顯色分光光度法，土壤速效鉀采用醋酸鈉提取火焰光度法測定法;土壤pH采用電位法[6]。

1.4 數據處理

用Microsoft Excel 2016軟件對數據進行整理，采用SPSS 20.0(SPSSInc.USA)軟件進行因素分析。

2 結果分析

2.1 液體肥對土壤酶活性的影響

脲酶能夠反應土壤氮素的供應程度，其活性與土壤中穩定性較高的有機氮向有效氮的轉化有密切關系，從而對土壤氮素的供應狀況產生影響[6,7]

從表2可知，高產條件下的脲酶活性顯著高于對照和低產田；處理之間差異不顯著，表明液體肥配施能夠增加土壤脲酶活性，而CK與HQ、LQ之間差異顯著，表明為土壤提供了一定數量的有機質，從而促進了脲酶的活化。

表2 液體肥對土壤酶活性的影響

對于有機磷的活化和固定，土壤中的磷酸酶充當著重要作用，在土壤中直接參與有機磷的分解和轉化；磷酸酶不僅可以礦化有機磷，而且還能夠很好地促進作物吸收無機磷，有利于調節土壤中的磷素供應[8]。低產棉田后效果最佳，CK處理的效果反而會降低，表現出抑制作用。對磷酸酶來說，液體肥配施都能夠顯著增加磷酸酶的活性；且磷酸酶的活性差異顯著。

蔗糖酶被作為評價土壤熟化程度和土壤肥力水平的指標，主要是表征土壤碳素循環和土壤生物化學活性的重要酶類。土壤中的蔗糖酶可以通過催化作用促使進入泥土土質中的各種蔗糖被快速水解并轉化而成為各種葡萄糖和其他果糖[9]。對于促進泥土中其他各種營養化學元素的水解轉化也同樣具有重要促進意義，對于不斷進入土壤土質中的各種易溶性其他營養元素物質也是同樣起著重要的促進作用。

過氧化氫酶廣泛地存在于泥土、水等微生物中、土壤中的過氧化氫酶可以有效地促進氧化氫的產生和分解,防止它們對微生物造成危害[10]。過氧化氫酶活性與土壤微生物有密切關聯，與土壤有機質含量也有關聯。高、低產棉田對照常規，高產棉田過氧化氫酶活性比較顯著，低產田未達到理想效果[11]。說明高產棉田中液體肥配施效果最佳。結果表明液體肥可以提高過氧化氫酶，對于土壤微生物活動和土壤養分循環都有很大的促進效果。

相比較而言，低產田經液體肥處理土壤酶活性有較大提高。無論高產田還是低產麥田，經液體肥處理的脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性顯著高于休閑田，既能夠迅速改善棉田土壤微生物的生活環境，又能夠增強土壤酶活性，為棉田改良土壤結構、培肥地力奠定良好的基礎[12]。

2.2 液體肥對土壤養分含量的影響

由表3可知，棉田配施液體肥對有機質的增加作用明顯。高產棉田條件下有機質含量顯著提高，處理的平均值比低產田、休閑田處理有機質含量分別高3.2%和9.9%，而處理之間差異不顯著；全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量顯著高于CK、LQ；土壤全氮和速效磷差異不顯著，而堿解氮和速效鉀差異顯著[11，12]。

表3 液體肥對土壤養分含量的影響

低產田條件下，配施液體肥后有機質含量顯著高于CK、HQ處理；各處理全氮含量差異不顯著[13]；堿解氮、速效磷、速效鉀含量顯著高于CK、HQ處理，表明土壤全氮的增長比較緩慢，處理能夠較快增加速效氮磷鉀元素供應。

3 討論與結論

合理調控水肥用量是棉花產量構成要素和水分利用效率最大化的關鍵。前人研究發現，施用液體肥可以長期持續的增加土壤肥力，提高土壤生物活性，在調控土壤微生態和降低農作物病害方面有突出作用；尤其是能夠顯著地提高土壤有機碳含量和質量,改善土壤結構,從根本上為作物高產創造了基質[14]。也有學者研究發現，液體肥作為一種重要的肥料，具有提高土壤有機質含量、培肥地力的作用；是傳統農業與現代農業的有機結合體，是農業生產和環境保護的紐帶，對提高作物的產量和品質效果明顯，是一種優質、環保、經濟型肥料[15]。本研究也得到相同的結論，棉田配施液體肥后，土壤中的脲酶和蔗糖酶顯著升高，且有機質、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀增加明顯。全氮是影響過氧化氫酶、堿性磷酸酶的最主要因子；有機質是影響酸性轉化酶、脲酶的主要因子[16]。減輕土壤中有害物質的積累，能夠培肥地力，對中低產田平衡土壤養分、提高土壤肥力具有長遠意義。土壤中酶活性越高，土壤中的養分含量也會越高；液體肥施用更適合當下農業生產[17]。

經試驗得知，南疆棉花種植配施液體肥料，不僅保證了高產田的棉花產量的穩定，而且在低產田棉花增產效能上表現更突出。液體肥料保證了南疆棉花可持續發展，提高土壤養分的利用效率和產量。