施氮处理对不同株型水稻品种土壤全氮含量及相关酶活性的影响

摘要：以不同株型水稻品种为材料，研究施氮处理下不同株型水稻品种土壤全氮含量及相关酶活性的影响。结果表明，随施氮水平提高，2个株型水稻品种土壤全氮含量增加，但品种间差异不显著，全氮含量主要受施氮水平因素影响。不同株型品种间土壤硝酸还原酶活性的消长规律不同。紧凑型品种沈农07425在拔节期土壤硝酸还原酶活性最大，秋光则在分蘖期活性最大，土壤硝酸还原酶活性品种间差异较大。2个株型品种不同处理土壤硝酸还原酶活性均表现为高氮>中氮>低氮，且随施氮水平提高而增强。品种与施氮水平的交互作用对土壤硝酸还原酶活性影响较大。不同株型间土壤脲酶活性均以中氮处理活性最高。磷钾肥对照与完全不施肥对照间脲酶活性值基本无差异。脲酶活性在一定范围内随氮素水平增加而提高，但超过一定范围土壤脲酶活性呈下降趋势。品种与施氮水平对土壤脲酶活性产生一定的交互作用，相对而言，土壤脲酶活性受施氮水平因素影响较大。

关键词：施氮处理；株型；水稻；全氮含量；相关酶活性；消长规律；生育期；交互作用

中图分类号： S511.06文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）23-0055-04

土壤全氮包括所有形式的有机态氮和无机态氮，是土壤氮素总量和植物有效氮素的来源，综合反映了土壤的氮素状况[1]。土壤酶是由微生物、动植物活体分泌及由动植物残体、遗骸分解释放于土壤中的一类具有催化能力的生物活性物质[2]。土壤有机质存在的状况及氮的形态和含量，都与土壤酶活性变化相关。土壤酶参与氮素的生物循环、腐殖质的合成与分解以及有机化合物的分解，并在不利于微生物增殖的条件下起重要的作用，其活性反映了土壤生物化学过程的方向和强度[3]。前人对土壤酶活性影响因素进行了大量研究，施氮水平与株型交互作用对硝酸还原酶和脲酶活性及全氮含量的影响还鲜见报道，本试验从不同施氮处理与株型互作的角度研究不同株型水稻品种土壤全氮含量及相关酶活性的影响，以期为水稻科学施肥提供理论指导。

1材料与方法

1.1试验材料

以沈农07425、秋光为试验材料，其中沈农07425穗型直立，株型紧凑，耐肥抗倒，为典型的直立穗紧凑型品种；秋光穗型弯曲，株型较松散，耐肥抗倒性较差，为典型的弯曲穗松散型品种。

1.2试验设计与实施

试验于2014年在辽宁盐碱地利用研究所基地进行。采用盆栽方式，盆钵直径为30 cm、高为26 cm，装土 13.25 kg/盆。土壤基本理化性质如下：全氮含量1.1 g/kg，全磷含量2.8 g/kg，全钾含量34.0 g/kg，水解氮含量 84.5 mg/kg，有效磷含量38.3 mg/kg，有效钾含量 138.7 mg/kg，有机质含量29.8 g/kg，pH值5.65。分别设5个氮肥水平：（1）N1，低氮，0.10 g/kg；（2）N2，中氮，0.15 g/kg；（3）N3，高氮，0.20 g/kg；（4）CK，完全不施肥；（5）PK，不施氮肥，磷钾肥正常施用。其中，氮肥梯度参考文献[7]而设定。共10个处理组合，3次重复，完全随机排列，氮肥为尿素。施用磷酸二铵300 kg/hm2（其中所含的氮已包括在总氮里），氯化钾 225 kg/hm2。氮肥分基肥、蘖肥、穗肥（按5 ∶3 ∶2比例）施入，其中以尿素作为基肥，硫酸铵作为蘖肥、穗粒肥追施，磷肥、钾肥作为基肥一次性施入。插秧前选取整齐一致的秧苗，每盆3穴，每穴1株。阴雨天气采用遮雨棚防止雨水冲刷，其他栽培管理措施同生产大田。

1.3测定指标及方法

分别于分蘖期（T1）、拔节期（T2）、齐穗期（T3）、灌浆 15 d（T4）、灌浆30 d（T5）、灌浆45 d（T6）取样测定。参照张行峰的方法[4]测定土壤全氮含量；参照吴金水等的方法[5]测定土壤硝酸还原酶活性；运用苯酚钠比色法[6]测定土壤脲酶活性。

1.4数据分析

采用DPS软件和Excel软件进行统计分析。

2结果与分析

2.1不同施氮条件下不同株型水稻品种土壤全氮含量

从图1可以看出，随着生育时期的推进，土壤全氮含量的变化范围在1 005.80～1 220.20 mg/kg，齐穗前对N1、N2、N3处理的土壤进行不同水平穗肥的追施，施氮量虽小，但对土壤全氮含量有一定影响，PK、CK处理则表现出整体下降趋势。土壤全氮含量在水稻整个生育期间的平均水平表现为N3>N2>N1>PK>CK。相同生育时期不同氮素水平下沈农07425表现为N3处理高于其余各处理；N2处理高于除N3处理外的其余处理，N1处理高于PK、CK处理。总体来看，高氮、中氮处理对土壤全氮含量影响较大，且高氮、中氮处理间差异不明显。从全氮含量角度分析，秋光N2处理土壤全氮含量低于沈农07425，而N3处理全氮含量高于沈农07425。

2.2不同施氮条件下不同株型水稻品种土壤硝酸还原酶活性

不同施氮处理下不同株型水稻品种土壤硝酸还原酶活性随着生育期的变化见图2。紧凑型沈农07425和松散型秋光土壤硝酸还原酶酶活性对不同水平氮肥响应存在差异（表1），随生育进程的推进，沈农07425的N1、N2、N3处理表现为先升高后下降趋势，拔节期最高，成熟期最低，而PK、CK处理则分蘖期活性最高，之后随生育期推进递减。秋光随生育期推进土壤硝酸还原酶活性不断降低，分蘖期活性最高，而成熟期最低。

从不同处理间比较来看，沈农07425不同施氮水平下土壤硝酸还原酶活性符合依次递增规律，分蘖期和齐穗期，各施氮处理土壤硝酸还原酶活性低于PK和CK处理，且分蘖期差异达极显著水平；拔节期和成熟期显著或极显著高于PK和CK处理。灌浆15、30 d等2个时期与上述变化规律略有差异，PK处理土壤硝酸还原酶活性或高于或低于施氮处理，而CK均表现为低于施氮处理。齐穗期，秋光不同处理条件下土壤硝酸还原酶活性表现为N3>N2>N1，与PK、CK处理间差异不大。施氮對沈农07425的土壤硝酸还原酶影响较大，施氮处理拔节期土壤硝酸还原酶活性最高，成熟期最低，而对照处理的土壤硝酸还原酶在分蘖-齐穗期均很高，齐穗后活性逐渐下降，秋光的土壤硝酸还原酶的活性在分蘖期高于其他生育期，齐穗期不同处理活性均略低于灌浆15 d的土壤硝酸还原酶活性。沈农07425与秋光的土壤硝酸还原酶活性的品种间差异很大，分蘖期、拔节期、灌浆15 d高氮、中氮处理的差异都达到显著水平。

2.3不同施氮條件下不同水稻品种土壤脲酶活性

酶活性变化趋势大致相同，N1、N2、N3处理脲酶活性均在齐穗期达最高，而后呈下降趋势，而PK、CK处理在分蘖期脲酶活性最大，成熟期脲酶活性最小。从不同处理间土壤脲酶活性比较来看，N2处理活性最高，前期N1处理高于N3处理，后期N3处理略高于N1处理，PK、CK等2个处理间脲酶活性值基本无差异。

2.4不同水稻品种与施氮水平对酶活性及全氮含量的交互作用

2.4.1不同品种与施氮水平对土壤硝酸还原酶活性的交互作用分蘖期、拔节期、灌浆15 d、灌浆45 d土壤硝酸还原酶活性受品种因素影响达到了显著、极显著水平，而施氮水平对土壤硝酸还原酶活性影响在分蘖期、齐穗期、灌浆15 d、灌浆 30 d、灌浆45 d达到显著、极显著水平。此外，品种和施氮水平对土壤硝酸还原酶活性的影响存在一定的正交互作用，在分蘖期、灌浆15 d均达极显著水平，灌浆30 d达显著水平。表明品种与施氮水平的交互作用对土壤硝酸还原酶活性产生较大影响（表1）。

2.4.2不同水稻品种与施氮水平对土壤脲酶活性的交互作用不同水稻品种与施氮水平对土壤脲酶活性的影响表明，拔节期、齐穗期土壤脲酶活性受品种因素影响达极显著水平，而施氮水平对土壤脲酶活性的影响除灌浆45 d外均达到极显著水平。品种与施氮水平对土壤脲酶活性的影响存在一定的正交互作用，拔节期、灌浆15 d均达显著水平，灌浆30 d、灌浆45 d达极显著水平（表1）。

2.4.3不同水稻品种与施氮水平对土壤全氮含量的交互作用不同水稻品种与施氮水平对土壤全氮含量影响见表1，品种因素对土壤全氮含量的影响在灌浆15 d达极显著水平，施氮水平对土壤全氮含量的影响在整个生育期均达到极显著水平。此外，品种和施氮水平对土壤全氮含量的影响存在一定的正交互作用，在灌浆45 d达极显著水平。表明品种与施氮水平对土壤全氮含量产生一定的交互作用，土壤全氮含量主要受施氮水平的影响。

3讨论与结论

植物的养分来源与土壤养分的供应能力有重要关系，同时取决于作物生长过程中养分的施入量。大量研究证明，水稻所吸取的养分有50%～90%来自于土壤。因而，肥料养分施入量的确定必须依赖于土壤的供应能力[7]。水稻的生长必须依赖于土壤养分供应能力，常年栽培土壤对施氮量的要求很高，因此，不同氮素水平对水稻的植株生长和产量的影响很大。研究结果表明，氮素水平影响土壤全氮含量，在一定范围内随施氮水平提高土壤全氮含量增加，高氮、中氮处理间全氮含量差异不显著。不同品种间全氮含量在各个生育期的差异不明显，但成熟期沈农07425的PK、CK处理全氮含量低于秋光，表明沈农07425对土壤氮素吸收能力强于秋光，这可能是沈农07425和秋光株型差异更有利于沈农07425吸收更多氮素。

土壤硝酸还原酶（NR）是一种诱导酶，其活性取决于介质中NO3-浓度，在一定浓度范围内，作物体内NO3-浓度与硝酸还原酶的活性呈正相关[8]，同时还取决于土壤通气条件[9]。前人研究发现，硝酸还原酶活性与作物吸收和利用的氮肥有关[10]。研究认为，功能叶NR活性可以代表水稻体内硝酸还原酶活性水平，进而影响到无机氮的利用率[11]。林振武等认为，NR的活性与作物的耐肥性呈负相关[12]。冯福生等研究表明，在小麦抽穗、扬花、灌浆3个时期，NR活性均随施氮量升高而升高[13]。本研究发现，土壤硝酸还原酶活性在水稻生长不同生育期品种间消长规律不同。施氮对沈农07425的土壤硝酸还原酶影响较小。拔节期沈农07425土壤硝酸还原酶活性最高，成熟期最低，而PK、CK处理分蘖至齐穗期土壤硝酸还原酶活性均很高，齐穗后活性逐渐下降。秋光的土壤硝酸还原酶活性分蘖期极显著高于其他生育期，且施氮处理与对照间差异显著，齐穗期各处理土壤硝酸还原酶活性均略低于灌浆15 d时期。沈农07425与秋光土壤硝酸还原酶活性品种间差异显著，其中在分蘖期、拔节期、灌浆 15 d，高氮、中氮处理间差异均达显著，而齐穗期2品种土壤硝酸还原酶活性略有降低，整体上秋光的土壤硝酸还原酶活性高于沈农07425。表明秋光与沈农07425相比具有较强的分蘖力，土壤硝酸还原酶活性增强能够加速土壤的脱氮反应，促进硝态氮转化，与水稻植株分蘖有某种程度的关联性。

脲酶是一种酰胺酶，直接参与尿素形态转化，能酶促有机质分子中肽键水解，是尿素分解过程中必不可少的一种酶，其活性通常与微生物数量、土壤有机质含量、全氮含量和速效氮含量相关[14-16]，尿素水解和硝化在14 d以前完成[17]。王曙光等研究指出，脲酶活性在肥土比低于1 ∶400时，随尿素用量的增加而增加[18]。本研究施氮处理酶活性表现为CK

参考文献：

[1]李菊梅，王朝辉，李生秀. 有机质、全氮和可矿化氮在反映土壤供氮能力方面的意义[J]. 土壤学报，2003，40（2）：232-238.

[2]Gao Y，Mao L，Miao C Y，et al. Spatial characteristics of soil enzyme activities and microbial community structure under different land uses in Chongming Island，China：geostatistical modelling and PCR-RAPD method[J]. Science of the total environment，2010，408（16）：3251-3260.

[3]周礼凯，张志明，曹承绵. 土壤酶活性的总体在评价土壤肥力水平中的作用[J]. 土壤学报，1983，20（4）：413-418.

[4]张行峰. 实用农化分析[M]. 北京：化学工业出版社，2005：158-159.

[5]吴金水，林启美，黄巧云，等. 土壤微生物量测定方法及其应用[M]. 北京：气象出版社，2006：137-138.

[6]李阜棣，喻子牛，何绍江. 农业微生物学实验技术[M]. 北京：中国农业出版社，1996：29-63.

[7]胡芳林，樊铭勇. 水稻高产土壤营养诊断[J]. 耕作与栽培，1997（3）：41-44.

[8]Dechard E L. Nitrate reductase assays as prediction test for crosses and lines in soaring wheat[J]. Crop Science，1978，18：289-294.

[9]史奕，黃国宏. 土壤中反硝化酶活性变化与N2O排放的关系[J]. 应用生态学报，1999，10（3）：329-331.

[10]刘丽，甘志军，王宪泽. 植物氮代谢硝酸还原酶水平调控机制的研究进展[J]. 西北植物学报，2004，24（7）：1355-1361.

[11]洪剑明，柴小清，曾晓光，等. 小麦硝酸还原酶活性与营养诊断和品种选育研究[J]. 作物学报，1996，22（5）：633-637.

[12]林振武，孙惠珍，陈敬祥. 硝酸还原酶活力的体外测定[J]. 植物生理学通讯，1985（3）：33-35.

[13]冯福生，陈文龙，李洁，等. 不同供氮水平下冬小麦叶片中RuBP羧化酶和硝酸还原酶的活性变化[J]. 植物生理学通讯，1986（6）：20-22.

[14]郭彦，杨洪双. 大豆多根瘤、无根瘤突变体连作对土壤酶活性的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（3）：99-100.

[15]吴俊侠，董元华，李建刚，等. 施肥模式对设施生菜产量、硝酸盐含量及土壤酶活性的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（2）：147-149.

[16]管冠，姚锋先，刘桂东，等. 不同施肥年限对赣南脐橙果园土壤酶活性及微生物种群的影响[J]. 江苏农业科学，2016，44（2）：382-385.

[17]巨晓棠，刘学军，张福锁. 尿素配施有机物料时土壤不同氮素形态的动态及利用[J]. 中国农业大学学报，2002，7（3）：52-56.

[18]王曙光，侯彦林，郭伟. 不同肥土比对NO3--N浓度变化的影响研究[J]. 植物营养与肥料学报，2004，10（2）：148-151.江苏农业科学2017年第45卷第23期周根友，汪波，夏华. 密度和施氮量对早熟晚粳通粳981群体结构和产量的影响[J]. 江苏农业科学，2017，45（23）：59-63.

推荐访问： 株型 水稻 土壤 活性 含量

---