葉德練,齊瑞娟,張明才,李召虎

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院,北京　100193;2.福建農(nóng)林大學(xué) 作物科學(xué)學(xué)院,福建 福州　350002)

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節(jié)水灌溉對(duì)冬小麥田土壤微生物特性、土壤酶活性和養(yǎng)分的調(diào)控研究

葉德練1,2,齊瑞娟1,張明才1,李召虎1

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院,北京100193;2.福建農(nóng)林大學(xué) 作物科學(xué)學(xué)院,福建 福州350002)

摘要：為了探討節(jié)水灌溉下土壤微生物特性和土壤酶活性的變化特征及其與土壤養(yǎng)分之間的關(guān)系,在華北平原旋耕條件下,研究了不同灌溉處理(常規(guī)灌溉W1、節(jié)水灌溉W2和無(wú)灌溉W3,冬小麥全生育期總灌溉量分別為150,75,0 mm)對(duì)冬小麥田土壤微生物量氮、基礎(chǔ)呼吸、土壤酶活性和土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明:減少灌溉量可顯著降低土壤微生物量氮和土壤基礎(chǔ)呼吸。隨著灌溉量的減少,β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶活性隨之降低;而W3可顯著提高脲酶活性。土壤含水量隨灌溉量的減少而降低。水分脅迫可顯著提高土壤有機(jī)碳和硝態(tài)氮含量,但有降低銨態(tài)氮含量的趨勢(shì)。相關(guān)性分析可知,土壤微生物量氮與土壤銨態(tài)氮含量顯著正相關(guān)。β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶活性均與土壤含水量和銨態(tài)氮含量顯著正相關(guān),β-葡萄糖苷酶活性與有機(jī)碳含量顯著負(fù)相關(guān);脲酶活性與有機(jī)碳和硝態(tài)氮含量顯著正相關(guān),而與土壤含水量顯著負(fù)相關(guān)?？梢?jiàn)土壤微生物特性和土壤酶活性受灌溉處理調(diào)控,并且與土壤C、N養(yǎng)分的循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系密切。

關(guān)鍵詞：灌溉;土壤酶;微生物量氮;微生物特性

土壤微生物可以調(diào)控土壤酶產(chǎn)物和土壤養(yǎng)分可利用性[1],而土壤酶活性是土壤微生物活性和土壤理化性狀的感應(yīng)器[2],既可作為評(píng)估土壤微生物活性和土壤肥力的重要參數(shù),也可表征土壤養(yǎng)分循環(huán)和能量轉(zhuǎn)移的活躍程度[3-4]。土壤酶參與土壤有機(jī)質(zhì)分解與腐殖質(zhì)形成、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與循環(huán)等土壤中各種生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程[5-6]。參與有機(jī)質(zhì)礦化和C、N循環(huán)的土壤酶有脲酶、蛋白酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和過(guò)氧化氫酶等,研究表明，土壤酶活性與土壤養(yǎng)分含量之間關(guān)系密切[7-9]。不少研究發(fā)現(xiàn)，微生物生物量與土壤酶活性之間呈顯著正相關(guān)的關(guān)系[9-10],然而王杰等[11]認(rèn)為脲酶活性與微生物量氮負(fù)相關(guān)且相關(guān)性不顯著,而多酚氧化酶與微生物量氮顯著負(fù)相關(guān)。這可能是因?yàn)橥寥牢⑸锖屯寥烂笇?duì)不同的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)藝措施反應(yīng)較為靈敏[12-13],因此,需要在特定的農(nóng)田系統(tǒng)和管理措施下研究土壤微生物和酶活性的動(dòng)態(tài)變化及其與土壤養(yǎng)分的關(guān)系。

華北平原是我國(guó)主要的冬小麥-夏玉米兩熟制種植區(qū),但水資源匱乏、利用效率低、分配不均成為限制當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素[14]。因此,需要建立節(jié)水灌溉體系以提高該地區(qū)的作物水分利用效率并維持高產(chǎn)。減少灌溉量和灌溉次數(shù)是非常重要的節(jié)水措施之一,這些節(jié)水灌溉措施可以節(jié)約水量15%~35%并提高水分利用效率10%~30%[15-16]。目前,多數(shù)節(jié)水抗旱研究集中在對(duì)地上部生物量、產(chǎn)量和水分利用效率的調(diào)控上[17-18],也有些研究觀察了根系的形態(tài)構(gòu)型[19],但是節(jié)水灌溉對(duì)土壤微生物、土壤酶活性以及土壤養(yǎng)分的調(diào)控研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此,本研究在華北地區(qū)旋耕條件下,研究節(jié)水灌溉對(duì)冬小麥田不同生育時(shí)期土壤養(yǎng)分、土壤微生物特性和土壤酶活性的影響,探討不同土層土壤酶和微生物活性的變化特征及其與土壤養(yǎng)分之間的關(guān)系,以期為該地區(qū)建立合理的節(jié)水灌溉體系提供科學(xué)依據(jù)。

1材料和方法

1.1試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)地位于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)吳橋?qū)嶒?yàn)站(37°37′ N,116°22′ E),屬于華北平原地區(qū),具暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,年均氣溫12.6 ℃,平均降雨量552.6 mm,多集中在7-8月。試驗(yàn)地土質(zhì)為沙壤土,0~20 cm土層含有機(jī)質(zhì)17.4 g/kg、全氮1.12 g/kg、有效鉀127.0 mg/kg、有效磷41.2 mg/kg。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

冬小麥節(jié)水省肥栽培理論“吳橋模式”表明，在華北平原地區(qū)冬小麥生長(zhǎng)季灌水2次、總灌溉量150 mm基本可以滿(mǎn)足冬小麥生長(zhǎng)的水分需求[20-21]。因此,設(shè)常規(guī)灌溉(W1)、節(jié)水灌溉(W2)和無(wú)灌溉(W3)共3個(gè)處理,其中W1全生育期灌水150 mm,于越冬期和拔節(jié)期各灌75 mm,而W2僅在拔節(jié)期灌水75 mm,W3即冬小麥全生育期灌水0 mm。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)小區(qū),采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。小區(qū)面積5 m×4 m=20 m2。冬小麥品種為濟(jì)麥22,在2011年10月8日播種,播種前一次性施入全部氮磷鉀肥,用量為純氮185 kg/hm2、P2O590 kg/hm2和K2O 75 kg/hm2。耕作方式采用旋耕,試驗(yàn)地已實(shí)施10年以上的冬小麥季旋耕、玉米季免耕的耕作措施。其他農(nóng)藝管理措施按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)生產(chǎn)進(jìn)行操作。2011-2012年冬小麥生育期內(nèi)降雨量為143.7 mm。

1.3采樣和測(cè)定項(xiàng)目及方法

2011-2012年,在冬小麥返青期(3月15日)、拔節(jié)期(4月22日)、灌漿期(5月17日)和收獲期(6月10日),用直徑為5 cm的土鉆在小麥行間中部取0~10,10~20 cm土樣,每處理按三角形布局取3個(gè)樣,3個(gè)土樣混合裝袋,放到冰盒中運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。土樣分兩部分,一部分過(guò)2 mm篩,4 ℃冰箱保存,用于測(cè)定土壤基礎(chǔ)呼吸、微生物量氮和土壤酶活性;另一部分常溫風(fēng)干后磨細(xì)過(guò)篩,用于測(cè)定土壤有機(jī)碳、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量。

1.3.1土壤基礎(chǔ)呼吸和微生物量氮 參照Bardgett等[22]報(bào)道的方法測(cè)定土壤呼吸。按已測(cè)定的土壤含水量,稱(chēng)取相當(dāng)于10 g干土的新鮮土壤,于72 mL血清瓶中,25 ℃下平衡30 min,然后封住瓶口培養(yǎng)2 h,最后用S151CO2紅外分析儀(Qubit Systems,Canada)測(cè)定CO2釋放濃度,以每千克干土每小時(shí)釋放CO2-C的質(zhì)量(mg)作為土壤呼吸的單位。

采用熏蒸提取-茚三酮比色法[23]測(cè)定土壤微生物量氮。

1.3.2土壤酶活性采用微孔板比色法[24-25]測(cè)定β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶活性。β-葡萄糖苷酶的底物為5 mmol/L對(duì)硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷,多酚氧化酶底物為5 mmol/L左旋多巴,緩沖液為50 mmol/L Tris(pH值8.2)。25 ℃反應(yīng)3 h后于405 nm波長(zhǎng)下比色測(cè)定β-葡萄糖苷酶,25 ℃反應(yīng)2 h后于450 nm波長(zhǎng)下比色測(cè)定多酚氧化酶活性,以μmol/(g·h)作為酶活性單位。用酚藍(lán)比色法[26]測(cè)定脲酶活性,以24 h后1 g干土中NH3-N的含量(mg)表示一個(gè)酶活性單位。

1.3.3土壤含水量和養(yǎng)分采用鋁盒烘干法測(cè)定土壤含水量;采用重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法測(cè)定土壤有機(jī)碳;經(jīng)氯化鈣溶液浸提后用AA3型流動(dòng)分析儀(Seal,Germany)測(cè)定土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

用Microsoft Excel 2013整理數(shù)據(jù)并繪圖,用 SAS 9.0進(jìn)行單因素方差分析及顯著性檢驗(yàn)(P< 0.05)。

2結(jié)果與分析

2.1灌溉處理對(duì)土壤微生物特性的影響

不同灌溉處理對(duì)拔節(jié)期和灌漿期土壤基礎(chǔ)呼吸影響較大(表1)。在0~10 cm土層,拔節(jié)期和灌漿期W3的土壤基礎(chǔ)呼吸明顯低于W1和W2,而W1和W2處理之間差異不大。在10~20 cm土層,拔節(jié)期W1、W2和W3處理之間的土壤基礎(chǔ)呼吸差異不顯著;灌漿期土壤基礎(chǔ)呼吸隨灌溉量的減少而顯著降低,W3的土壤基礎(chǔ)呼吸較W1和W2分別降低35.8%,25.3%。

表1　不同灌溉處理對(duì)土壤微生物特性的影響

注：不同字母表示相同土層不同處理間差異達(dá)到5%顯著水平。表2同。

Note:Different letters mean significant difference at the 5% level for different treatments in the same soil layer.The same as Tab.2.

灌溉處理可顯著影響拔節(jié)期和灌漿期土壤微生物量氮(表1)。在0~10 cm土層,拔節(jié)期W3的土壤微生物量氮顯著低于W1和W2;灌漿期不同灌溉處理的土壤微生物量氮表現(xiàn)為:W1>W2>W3,其中W3處理較W1和W2分別降低53.0%,38.8%。在10~20 cm土層,無(wú)灌溉顯著降低拔節(jié)期的土壤微生物量氮,灌漿期W1的土壤微生物量氮最高,W2次之,W3最低。

2.2灌溉處理對(duì)土壤酶活性的影響

灌溉處理可以調(diào)控土壤β-葡萄糖苷酶活性,水分脅迫降低了β-葡萄糖苷酶活性(圖 1-A、B)。在0~10 cm土層,返青期W3的β-葡萄糖苷酶活性顯著低于灌溉下的W1 和W2;拔節(jié)期β-葡萄糖苷酶活性隨灌溉量的減少顯著降低,表現(xiàn)為:W1>W2>W3;灌漿期β-葡萄糖苷酶活性在生育期內(nèi)最低,不同灌溉處理之間差異不顯著;成熟期W2的β-葡萄糖苷酶活性最高,W1次之,W3最低,但是W1與W2之間差異不顯著。在10~20 cm土層,除了返青期和灌漿期外,拔節(jié)期和成熟期不同灌溉下β-葡萄糖苷酶活性的變化趨勢(shì)與0~10 cm土層的基本一致。

從冬小麥的返青期到成熟期,0~10 cm土壤多酚氧化酶平均活性拔節(jié)期最高,返青期最低,但是不同灌溉處理的多酚氧化酶活性差異不顯著(圖1-C)。在10~20 cm土層,返青期W2和W3的土壤多酚氧化酶活性顯著低于W1,而W2和W3之間差異不大;灌漿期W2和W3的土壤多酚氧化酶活性較W1分別降低7.9%,6.7%,但是只有W1和W2之間差異顯著;拔節(jié)期和成熟期W1、W2和W3處理之間的土壤多酚氧化酶活性差異不大(圖1-D)。而β-葡萄糖苷酶活性對(duì)水分調(diào)控的響應(yīng)較多酚氧化酶靈敏。

水分脅迫W3提高0~10 cm土層各個(gè)生育時(shí)期的脲酶活性,但是W1和W2處理之間差異不顯著(除成熟期),其中灌漿期W1和W2的脲酶活性較W3分別降低21.9%和25.3%(圖1-E)。灌溉量的減少促進(jìn)10~20 cm土層脲酶活性的提高,其中灌漿期和成熟期W3的脲酶活性顯著高于W2和W1(圖1-F)。

2.3灌溉處理對(duì)土壤含水量的影響

在冬小麥生長(zhǎng)季內(nèi),土壤含水量先降低再升高,其中灌漿期土壤含水量最低(圖2)。在0~10 cm土層,返青期土壤含水量隨灌溉量的減少而降低,W1的土壤含水量顯著高于W2和W3,但W2和W3之間差異不顯著;而拔節(jié)期不同處理的土壤含水量差異顯著(土樣取自拔節(jié)期灌溉后5 d),表現(xiàn)為W1最高,W2次之,W3最低,其中W1的土壤含水量較W2和W3分別高28.3%,244.8%;灌漿期土壤含水量的趨勢(shì)與返青期類(lèi)似;而成熟期不同處理之間的土壤含水量差異不大(圖2-A)。在10~20 cm土層,返青期土壤含水量隨灌溉量的減少而降低，W1與W3之間差異顯著，其余處理之間差異不顯著；拔節(jié)期土壤含水量變化情況與0~10 cm土層的基本一致；灌漿期土壤含水量表現(xiàn)為:W1>W2>W3;成熟期W1的土壤含水量顯著高于W2和W3,而W2和W3之間差異不顯著(圖2-B)。

R.返青期;J.拔節(jié)期;G.灌漿期;M.成熟期;不同字母表示同一時(shí)期不同處理間差異達(dá)到5%顯著水平。圖2同。

圖2　不同灌溉處理下冬小麥田不同土層土壤含水量的動(dòng)態(tài)變化

2.4灌溉處理對(duì)土壤有機(jī)碳、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的影響

減少灌溉量對(duì)冬小麥生長(zhǎng)前期土壤有機(jī)碳含量影響不大,但提高生長(zhǎng)后期土壤有機(jī)碳含量(表2)。在0~10 cm土層,返青期和拔節(jié)期的土壤有機(jī)碳含量,不同灌溉處理之間差異不顯著(除了拔節(jié)期W2與W3處理之間差異顯著);無(wú)灌溉W3可以顯著提高灌漿期和成熟期土壤有機(jī)碳含量,而W1和W2之間差異不顯著。在10~20 cm土層,灌溉處理對(duì)各生育時(shí)期的土壤有機(jī)碳含量影響不大,而灌漿期W3的有機(jī)碳含量高于其他處理。

土壤硝態(tài)氮在返青期最高,隨著生育期的推進(jìn),表現(xiàn)出先下降再有所提高的趨勢(shì)(表2)。在0~10 cm土層，返青期W2的土壤硝態(tài)氮含量最高，而W1和W3較低；拔節(jié)期和成熟期W3的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于W1和W2，但是W1和W2之間差異不顯著；灌漿期W3的土壤硝態(tài)氮含量高于W1和W2，W3和W2之間差異顯著，而W3和W1之間差異不顯著。在10~20 cm土層(除了返青期)，W3灌溉處理下各生育時(shí)期的土壤硝態(tài)氮含量均明顯高于W1和W2，W1和W2處理之間差異不顯著。隨著灌溉量的減少，土壤銨態(tài)氮含量呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。在0~10 cm土層，返青期W1的銨態(tài)氮含量高于W2和W3處理，并且W1和W2之間差異顯著，而其他時(shí)期不同灌溉處理之間的土壤銨態(tài)氮含量差異不顯著。在10~20 cm土層,拔節(jié)期和灌漿期W3的土壤銨態(tài)氮含量顯著低于W1,較W1處理分別低44.6%,66.7%,但返青期和成熟期各灌溉處理之間的土壤銨態(tài)氮含量差異不大。

表2　不同灌溉處理對(duì)冬小麥田土壤有機(jī)碳、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的影響

2.5土壤酶活性、微生物特性及土壤理化性狀之間的關(guān)系

通過(guò)相關(guān)性分析可知,土壤含水量與β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶活性、微生物量氮和銨態(tài)氮顯著正相關(guān),與土壤基礎(chǔ)呼吸和硝態(tài)氮含量關(guān)系不大,而與脲酶和有機(jī)碳顯著負(fù)相關(guān),可見(jiàn)土壤酶活性對(duì)水分調(diào)控的響應(yīng)是不一樣的(表3)。脲酶與有機(jī)碳、硝態(tài)氮含量顯著正相關(guān),而與β-葡萄糖苷酶活性、土壤基礎(chǔ)呼吸和微生物量氮顯著負(fù)相關(guān);β-葡萄糖苷酶與微生物量氮和銨態(tài)氮顯著正相關(guān),與有機(jī)碳顯著負(fù)相關(guān);多酚氧化酶與微生物量氮、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮顯著正相關(guān),而與有機(jī)碳相關(guān)性不顯著。土壤基礎(chǔ)呼吸和微生物量氮均與土壤有機(jī)碳和硝態(tài)氮含量顯著負(fù)相關(guān)。

3討論

土壤水分是影響土壤微生物活性的主要因素之一,它通過(guò)影響土壤滲透勢(shì)、養(yǎng)分和能量轉(zhuǎn)移、微生物細(xì)胞代謝等調(diào)節(jié)土壤微生物活性[27]。研究發(fā)現(xiàn),干旱可能改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)并降低微生物活性[28];劉振香等[29]通過(guò)研究不同水肥處理對(duì)夏玉米田土壤微生物特性的影響也發(fā)現(xiàn)，減少灌溉量明顯降低土壤微生物量。在本研究中,灌溉處理影響土壤微生物量氮和土壤基礎(chǔ)呼吸,隨著灌溉量的減少,微生物量氮和土壤基礎(chǔ)呼吸隨之降低。通過(guò)相關(guān)性分析，本研究發(fā)現(xiàn)，土壤微生物量氮和基礎(chǔ)呼吸均與土壤有機(jī)質(zhì)和硝態(tài)氮含量顯著負(fù)相關(guān)。土壤微生物是礦質(zhì)養(yǎng)分的源和匯,是穩(wěn)定態(tài)養(yǎng)分轉(zhuǎn)變成有效養(yǎng)分的催化劑[30]。不少研究表明,土壤微生物量與土壤酶活、土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、銨態(tài)氮和速效鉀等顯著正相關(guān)[9,31],提高土壤微生物量可以促進(jìn)有效養(yǎng)分增加,但是微生物和植物對(duì)土壤養(yǎng)分吸收上存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,而作物生長(zhǎng)關(guān)鍵階段需要從土壤中吸收更多的養(yǎng)分,致使留存土壤中的有效養(yǎng)分含量降低[32-33]。何友軍等[31]發(fā)現(xiàn)，杉木人工林中土壤微生物量氮與土壤銨態(tài)氮含量顯著正相關(guān),這與本研究的結(jié)果是一致的。

表3　土壤酶活性、微生物特性及土壤理化性狀之間的相關(guān)系數(shù)

土壤酶與土壤礦質(zhì)元素循環(huán)、有機(jī)質(zhì)分解和能量轉(zhuǎn)移有密切關(guān)系[6],其中β-葡萄糖苷酶主要破壞不穩(wěn)定的纖維素和其他碳水化合物,在降解有機(jī)物的第一階段起作用[33],多酚氧化酶則在植物殘?bào)w木質(zhì)素降解過(guò)程中發(fā)揮重要作用[34]。有研究指出,根區(qū)部分灌溉可以提高土壤酶活性,而且干旱一側(cè)的土壤含水量較低,酶活性也相應(yīng)較弱[35]。本研究也發(fā)現(xiàn)，β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶活性與土壤含水量顯著正相關(guān),減少灌溉量降低β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶活性。同時(shí)β-葡萄糖苷酶活性對(duì)水分調(diào)控的響應(yīng)較多酚氧化酶靈敏。此外,多酚氧化酶活性與土壤有機(jī)碳含量正相關(guān),而β-葡萄糖苷酶活性與有機(jī)碳含量顯著負(fù)相關(guān),這是由于灌溉量減少導(dǎo)致β-葡萄糖苷酶活性降低,從而使有機(jī)物降解量減少,即土壤中的有機(jī)碳含量增加。

脲酶可以促進(jìn)尿素水解釋放銨態(tài)氮,對(duì)水解動(dòng)植物殘?bào)w氨基鏈也很重要,在一定程度上表征土壤氮素供給水平[26,33]。在地中海地區(qū)森林中,土壤水分減少導(dǎo)致土壤脲酶、蛋白酶、β-葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶的活性顯著降低[36-38]。然而本研究的結(jié)果表明，脲酶活性與土壤含水量顯著負(fù)相關(guān),即水分減少的情況下,脲酶活性反而提高。這與薛麗華等[39]發(fā)現(xiàn)減少灌溉量提高拔節(jié)期小麥田土壤脲酶活性的結(jié)果是一致的。灌溉量減少可顯著提高脲酶活性,促進(jìn)尿素分解生成銨態(tài)氮,但是旱作土壤容易發(fā)生硝化作用,致使銨態(tài)氮迅速轉(zhuǎn)變成硝態(tài)氮,同時(shí)灌溉下硝態(tài)氮容易淋失,二者綜合作用導(dǎo)致無(wú)灌溉處理的土壤硝態(tài)氮含量增加,而銨態(tài)氮含量減少。同時(shí)脲酶活性與土壤硝態(tài)氮含量顯著正相關(guān),而與銨態(tài)氮含量負(fù)相關(guān)且相關(guān)性不顯著。而羅珠珠等[7]認(rèn)為在黃土高原旱作土壤中脲酶活性與硝態(tài)氮含量負(fù)相關(guān)而與銨態(tài)氮含量正相關(guān)但是相關(guān)性均不顯著。這可能是脲酶在土壤氮素轉(zhuǎn)化中功能并不專(zhuān)一,甚至有研究表明脲酶活性主要取決于土壤的溫度和水分狀況,而與土壤養(yǎng)分關(guān)系不大[33];也可能是不同類(lèi)型和地域的土壤理化性狀差異較大造成的。

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Study of Saving-irrigation Regulated the Soil Microbial Characteristics,Soil Enzyme Activities and Soil Nutrient in the Winter Wheat Field

YE Delian1,2,QI Ruijuan1,ZHANG Mingcai1,LI Zhaohu1

(1.College of Agriculture and Biotechnology,China Agricultural University,Beijing100193,China;2.College of Crop Science,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou350002,China)

Abstract：In order to investigated the dynamic change of soil microbial characteristics and soil enzyme activities and the correlation among soil microbial characteristics,soil enzyme activities and soil nutrient,a field experiment was conducted to study the effects of different irrigation methods(conventional irrigation,saving-irrigation and no irrigation,150,75,0 mm of irrigation rate during winter wheat growing season respectively,named by W1,W2 and W3 respectively) on soil microbial biomass nitrogen,soil basal respiration,soil enzyme activities and soil nutrient in the winter wheat field.These results indicated that the reduction of irrigation rate decreased significantly soil microbial biomass nitrogen and soil basal respiration.With the decrease of irrigation rate,β-glucosidase and polyphenol oxidase activities were decreased,but W3 increased markedly urease activity.Soil water content was decreased as the irrigation rate decreasing.Water stress enhanced significantly soil organic carbon and nitrate nitrogen content,however,ammonium nitrogen content had a decreased trend under water stress.Soil microbial biomass nitrogen was significantly positively correlated with soil ammonium nitrogen content.β-glucosidase and polyphenol oxidase activities were significantly positively correlated with soil water and ammonium nitrogen content,and there was a negative significant correlation between β-glucosidase activity and organic carbon content.Urease activity was significantly positively correlated with organic carbon and nitrate nitrogen content,but was significantly negatively correlated with soil water content.The results suggested that soil microbial characteristics and soil enzyme activities were regulated by irrigation and they were correlated with recycling and transformation of C and N.

Key words:Irrigation;Soil enzyme;Microbial biomass nitrogen;Microbial characteristic

doi:10.7668/hbnxb.2016.01.036

中圖分類(lèi)號(hào)：S152

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-7091(2016)01-0224-08

作者簡(jiǎn)介：葉德練(1988-),男,福建莆田人,博士,主要從事作物化學(xué)控制研究。葉德練、齊瑞娟為同等貢獻(xiàn)作者。通訊作者：張明才(1975-),男,安徽六安人,副教授,博士,博士生導(dǎo)師,主要從事作物化學(xué)控制研究。

基金項(xiàng)目：國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃“863 計(jì)劃”項(xiàng)目(2011AA10A206);河北省科技計(jì)劃項(xiàng)目(14227008D)

收稿日期：2015-08-13