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百合英文名称为Lily,是单子叶植物亚纲百合科Liliaccae百合属(Lilium)所有种类的总称,多年生球根花卉,以其花大、色艳、花型丰富而成为世界著名的切花、盆花,有“球根花卉之王”的美誉[1-2]。全世界的百合品种约有百余种,而我国既是百合的发源地之一,也是野生百合分布最广的国家。目前在我国四大百合产地甘肃兰州、江苏宜兴、湖南隆回、江西永丰当中,以兰州百合、宜兴百合、龙牙百合等十余个品种可作为食用百合来供应市场[3]。食用百合与切花百合的区别在于:食用百合是经过良种驯化、品种筛选以及多年人工栽培后的蔬菜,其膨大了的地下鳞茎部分为主要产品器官,有着丰富的营养物质及突出的药理药效作用[4]。以兰州百合为例,经甘肃省科学院生物研究所等机构对其营养成分测定结果显示,百合鳞茎中氨基酸含量丰富(特别是谷氨酸约占氨基酸总量的30.02%),此外,矿物质元素钙含量也相当高(含钙1278.24 mg/kg),是目前已知食用植物中含钙量最高的一种植物,对于我国属低摄入Ca、Mg的国家具有一定的价值[5-7]。而在药用方面,除了具有补中益气、养阴润肺、止咳平喘等功效外,其所含的秋水仙碱对癌细胞有丝分裂的抑制作用,近年来被广泛认知和研究应用[8-10]。所以,1987 年被国家卫生部颁布为首批“既是食品又是药品”的植物之一,同时兰州百合作为“绿色食品”,1996 年荣获“中华老字号”称号,2004 年被正式批准为地理标志保护产品等殊荣[11-12]。这些都说明,食用百合是一种营养全面的食物资源,其营养价值较高,应用前景广阔。有关如何实现“食用百合的高产量、高品质”这一目的,较早见于买自珍、黄玉库等[13-14]对兰州百合的田间施肥研究。发展至今, 研究较多的是百合对氮、磷、钾肥的吸收利用情况,及百合对覆盖方式的响应等方面[15-17]。对于有机肥施用,虽然在种植过程中由于百合是多年生植物,故而有一定量的施入,但是却很少有针对性的试验研究。特别是钾肥与有机肥配施,与食用百合植株生长发育过程间的关系鲜有报道。同样关于施肥措施对食用百合根际土壤酶的影响也鲜有报道。研究认为,土壤酶的活性强度变化可间接了解养分在土壤中转化情况,而化肥与有机肥的合理配施对土壤的可持续发展及提高作物生产潜力效果显著[18-19]。
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本研究在食用百合——兰州百合的主要栽植地区,结合当地兰州百合的生产实际情况和自然条件,采用不同的钾肥和有机肥配施组合的田间施肥管理措施,深化研究钾肥和有机肥配施措施对食用百合各生育期土壤酶活性的变化,以及土壤中各类养分与植株的运移关系,以期为明晰“钾肥和有机肥配施-食用百合优质高产-土壤酶”三者之间的相互作用,提高食用百合产量和品质优势,以及提高肥料利用率等提供依据。
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1 材料与方法
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1.1 试验材料与设计
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田间试验布置于2017 年3 月至2018 年3 月, 在甘肃省兰州市七里河区西果园后山地区兰州百合种球繁育基地进行,试验区地处北纬35°98′82.5″、 东经103°77′28.9″,海拔1755 m,前茬为玉米。 兰州市七里河区后山地区属兰州市南郊二阴地区, 为黄土山梁地区,年平均气温7.8℃,生长期平均232 d,无霜期平均153 d,年平均降水量460 mm, 是暖温带半干旱大陆性季风气候,适合兰州百合喜温凉、喜光照、好湿润、忌酷热的生理特征。表1 为试验小区土壤的基本肥力特征。
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田间试验采用二因素三水平裂区试验设计。各处理在播种之前底施氮肥(N)67.5 kg/hm2,磷肥(P2O5)172.5 kg/hm2,保持不变。以农户施有机肥900 kg/hm2 的常规施肥为对照组(CK)。设: 主区施钾肥(K2O) 分别为A(60 kg/hm2)、B(150 kg/hm2)、C(240 kg/hm2); 副区施有机肥分别为a(6000 kg/hm2)、b(12000 kg/hm2)、c(18000 kg/hm2)。所施肥料为磷酸二铵(N ≥18%、P2O5 ≥46%)、活性有机肥(有机质≥45%,N+ P2O5+K2O ≥5%)、硫酸钾(K2O ≥24%,Mg ≥6.0%, S ≥16.0%)。小区面积为20 m(长22 m、宽10 m), 小区间距0.5 m,区组间走道宽为0.8 m,保护行宽1.0 m。各处理小区随机排列组合,共3 个区组,共计27 个处理小区。选择平均25 g左右的兰州百合种球,以露地平作种植作为播种方式。栽种深度为14 ~ 16 cm,株距为18 cm(11 株/行),行距为35 cm(6 行/小区),栽植密度为159000 株/hm2。 于2017 年4 月20 日栽植,11 月收获。定植前进行严格的土壤消毒和种球消毒。
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1.2 测定项目和方法
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1.2.1 土壤酶活性的测定
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蔗糖酶活性测定:于百合植株现蕾期和枯萎期时按三点取样法采集植株根际土壤表层(15 ~ 20 cm)土壤混合样,采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定,其活性以24 h后每克土壤消耗0.1 mol/L葡萄糖毫克数表示。脲酶活性测定:参照蔗糖酶活性测定时土壤混合样采样方法,采用苯酚-次氯酸钠比色法测定,其活性以24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克数表示。碱性磷酸酶活性测定:参照蔗糖酶、脲酶活性测定时土壤混合样采样方法,采用磷酸苯二钠比色法测定,其活性以24 h后每克土壤释放酚的毫克数表示[20]。
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1.2.2 土壤养分含量的测定
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分别于植株现蕾期和枯萎期,采用三点取样法采集各小区0 ~ 20 cm耕层的土壤。土壤硝态氮用氯化钙浸提,紫外分光光度法测定;土壤有效磷用0.5 mol/L的NaHCO3 浸提,钼锑抗比色法测定; 土壤速效钾用1 mol/L醋酸铵浸提,火焰光度法测定[21]。
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1.2.3 测产方法
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在百合植株枯萎后期,采用对角线法挖取百合地下鳞茎各小区1 m2 内的百合鳞茎,弃根,去泥土,装入自封袋,带回试验室,洗净称鲜重。
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鳞茎产量的计算:鳞茎产量=(采样百合鲜重/采样点面积)× 小区面积。
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1.3 数据处理
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各测定数据利用Excel 2007 进行数据初处理, 采用SPSS 16.0 进行统计分析,差异显著性分析利用单因素方差分析(ANOVA)和多重比较(Duncan法),相关性分析采用Pearson相关系数评价不同因子间的相关系数。
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2 结果与分析
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2.1 钾肥与有机肥配施处理下百合植株根际土壤酶活性的变化
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2.1.1 钾肥与有机肥配施处理下百合植株根际蔗糖酶活性的变化
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从百合的两个生育时期来看,由表2 可知,总体上,同一处理下的土壤蔗糖酶活性呈现出在植株现蕾期要较植株枯萎期低,同时,这种差异随着钾肥施肥量和有机肥施肥量的逐步提高进一步扩大, 以Aa处理差距最小,以Cc处理差距最大。而且, 随着各处理钾肥施肥量的增加土壤蔗糖酶活性增加的变化与对照组(CK)相比均达到了显著水平, 具体表现为C>B>A处理。同时,在随着有机肥施肥量的提高的处理当中,蔗糖酶表现出随着有机肥施用量的增加而增加的趋势。
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注:同列数值后不同小写字母表示各个不同的钾肥与有机肥配施处理之间差异显著(P<0.05),下同。
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以两个时期相比,在现蕾期时,各施肥处理间的差异不显著,但在枯萎期时以施钾量B组处理的各有机肥处理间存在差异均达到显著水平。在配施施肥处理当中,Bc处理与Ca、Cb、Cc处理之间在现蕾期时对蔗糖酶的活性提高没有表现出显著性。 而在枯萎期时表现显著性差异,这说明通过钾肥与有机肥配施的施肥处理蔗糖酶活性的提高程度主要是以施钾肥量的不同而异,有机肥对植株生育前期蔗糖酶的活性提高幅度不大,差异不显著,但在植株生育后期随着与钾肥的配施处理对蔗糖酶活性的提高在缓慢增加。
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2.1.2 钾肥与有机肥配施处理下百合植株根际碱性磷酸酶活性的变化
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由表2 可知,百合植株根际土壤碱性磷酸酶总体上表现出枯萎期比现蕾期活性强度高,但各处理间的差异较小。同时,各配施肥处理相对于对照(CK)处理其土壤碱性磷酸酶活性表现的更高。
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在植株现蕾期时,随着钾肥施用量的提高,各处理均是提高土壤碱性磷酸酶的活性强度,其差异达到显著性水平,并以施钾量C组处理时可使酶活性强度达到最高水平。同时,在以钾肥施肥量A组和C组处理时,随着有机肥施用量的提升,各处理对土壤碱性磷酸酶活性的增加并没有达到显著性; 但是,当施钾量B组处理时,却随着有机肥施用量的提升,各处理间表现出显著性差异,以Bc处理为最高水平。在植株枯萎期时,各施肥处理对土壤碱性磷酸酶活性的提升虽然相对于对照(CK)处理有提升,并都达到显著水平,但是在钾肥施肥量A组、B组处理下有机肥对蔗糖酶提升的效果并没有达到显著性水平,仅当钾肥施肥量C组时各有机肥的施肥量处理在彼此间表现出显著性差异,以Cc处理为最高水平。
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2.1.3 钾肥与有机肥配施处理下百合植株根际脲酶活性的变化
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由表2 可总体上明显地看出,百合植株根际脲酶的活性均表现为在植株枯萎期的活性强度高于植株现蕾期的活性强度,且与对照(CK)相比各配施处理对酶活性的提高幅度在进一步加大。
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在植株现蕾期和枯萎期时,随着钾肥施肥量的提高,土壤脲酶活性强度也在提高,但相比较而言,在钾肥施肥量C组处理时比施肥量达到A组和B组处理时的提高幅度要小,具体表现为A>B>C。同样,随着有机肥施肥量的提高,脲酶的活性强度也是表现为进一步的提高。相比较而言,在植株现蕾期时是以有机肥施肥量达到6000 kg/hm2 时相对于对照组(CK)提高的幅度最高,而在植株枯萎期时则是以有机肥施肥量达到18000 kg/hm2 时提高幅度最高,在本试验中两时期均是以有机肥施肥量最高达到18000 kg/hm2 处理时脲酶活性强度为最高。在钾肥与有机肥配施的各处理当中,可以看出,脲酶活性在彼此间提高的差异值不是很高,特别是在植株现蕾期时除了处理Aa、Ab、Ac与Cc彼此之间差异达到显著水平外,其他的处理均未表现出显著性差异;在植株枯萎期时,Ac处理与Ba、Bb处理间未达到显著性差异, Bc处理与Bb、Ca、Cb处理间也不存在显著性差异,这说明钾肥与有机肥配施处理能提高土壤脲酶的活性强度,但提高的波动不大,也与土壤环境等有关。
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2.2 钾肥与有机肥配施对土壤养分含量的影响
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2.2.1 钾肥与有机肥配施对土壤硝态氮含量的影响
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从表3 可以看出,总体上,通过各施肥处理后在百合植株的现蕾期和枯萎期都不同程度地提高了土壤0 ~ 20 cm土层中硝态氮的含量,虽然是以植株枯萎期提高幅度高于植株现蕾期,但是两个时期的变化走向趋同。
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随着钾肥施肥量的增加,配施处理对硝态氮含量影响的差异逐渐在增加,即为C>B>A。与对照组(CK)相比,在有机肥施肥量为a(6000 kg/hm2)、b(12000 kg/hm2)、c(18000 kg/hm2) 处理时,各钾肥施肥处理在植株现蕾期和枯萎期时对土壤硝态氮的含量能够分别提升41 ~ 67 和43 ~ 64 个百分点、48 ~ 67 和50 ~ 65 个百分点、 51 ~ 67 和50 ~ 65 个百分点,各组中的处理在彼此间均存在显著性差异,且随着有机肥施肥量的提高其提升幅度在缩小。同时在表3 中还可以看出,随着有机肥的施入,土壤硝态氮的含量也在逐渐增加。在钾肥施肥为A(60 kg/hm2)、B(150 kg/hm2)、C(240 kg/hm2)处理时,随着有机肥的施入,相较于对照组(CK)分别提高41 ~ 51 和42.6 ~ 50.5 个百分点、53 ~ 62 和51.3 ~ 59.8 个百分点、66.9 ~ 67.4 和63.7 ~ 65.4 个百分点,提升幅度也是在缩小。其中,A组处理在现蕾期时均存在显著性差异,在枯萎期时Aa处理与Ab处理不存在显著性差异;B组处理在两个时期中均表现为Ba处理与Bb处理不存在显著性差异,而与Bc处理存在显著性差异;C组各处理间在两个时期中彼此间均存在显著性差异。这说明,有机肥的施用对土壤硝态氮含量的影响在植株现蕾期和枯萎期均不明显, 与钾肥的配施处理当中也是主要以钾肥的作用来提高土壤中硝态氮的含量,特别是在高钾肥施肥量下有机肥对土壤硝态氮含量的提升效果更是疲乏,这与土壤环境、土壤质量等对有机肥中氮素的释放不无关系。总得来说,以钾肥施肥量达到C(240 kg/hm2)配以有机肥施肥量达到c(18000 kg/hm2)处理时,可使土壤硝态氮含量最高,提高幅度最大。
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2.2.2 钾肥与有机肥配施对土壤有效磷含量的影响
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结合表3 可以看出,通过各施肥处理后对于百合植株在现蕾期和枯萎期都不同程度地使土壤0 ~ 20 cm土层中有效磷的含量得到了提升,并且提升的效果非常明显,特别是在植株枯萎期时,相比较于植株现蕾期时土壤有效磷的含量提升的更为突出,说明在百合植株生长后期,因土壤环境积温、水分含量及有机肥肥效释放等原因,土壤中有效磷的含量在进一步的增加。
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在百合植株现蕾期和枯萎期时,不同的钾肥与有机肥配施比例处理下,对土壤有效磷的含量影响不同。随着钾肥施肥量的增加,影响差异值变化呈下降趋势,即有效磷含量表现为A>B>C处理。与对照组(CK)相比,在有机肥施肥量分别为a、b、 c处理时,各钾肥施肥处理对土壤有效磷的含量分别提升5 ~ 18 和34 ~ 58 个百分点、14 ~ 25 和45 ~ 56 个百分点、11 ~ 27 和48 ~ 60 个百分点, 提高幅度趋势表现为“V”字型。并且在现蕾期时, Ca处理与Aa处理、Ba处理之间均存在显著性差异,b组和c组组内各处理间不存在显著性差异; 在枯萎期时,Ca处理与Aa处理、Ba处理之间存在显著性差异;Cb处理与Ab处理之间存在显著性差异;c组内处理间差异不存在显著性。同时,在表3 中可以看出,随着有机肥的施入,土壤有效磷的含量逐渐增加。在钾肥施肥量达到A、B、C处理时,随着有机肥的施入,相较于对照组(CK)分别提高18 ~ 27 和53 ~ 60 个百分点、15 ~ 22 和48 ~ 53 个百分点、5 ~ 11 和34 ~ 48 个百分点, 提升幅度的趋势在逐渐降低。在植株现蕾期时A、 B、C组组内各处理间均不存在显著性差异,在枯萎期时A、B组组内各处理间也均不存在显著性差异,但在C组内存在显著性差异。这说明随着有机肥施肥量的提高,对土壤有效磷含量的提升是有增持作用的,但是钾肥却对其有抑制作用,在本试验中当钾肥施肥量达到240 kg/hm2 时对土壤有效磷含量增加幅度的削弱作用最明显。
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2.2.3 钾肥与有机肥配施对土壤速效钾含量的影响
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结合表3 总体上可以看出,在对照组(CK) 中,相比于在植株枯萎期时土壤速效钾的含量,在植株现蕾期时更高,这是因为在百合植株后期时对土壤中的钾素进行了大量的吸收所致。同时也可以看出,在通过各配施施肥处理后对于百合植株在现蕾期和枯萎期都不同程度地使土壤速效钾的含量得到了提升,在植株枯萎期时更为突出,说明在百合植株生长后期当中,虽然百合植株鳞茎对钾素的吸收量是在增加,但是由于给大田增施钾肥及时补充了土壤速效钾的缺失,同时,有机肥也在经过一段时间的肥效释放,带动了土壤中微生物的活动,使得土壤中的速效钾含量又进一步地提升了。
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在百合植株现蕾期和枯萎期时,随着钾肥施肥量的增加,影响差异值变化明显并呈持续增加的趋势,与对照组(CK)相比,在有机肥施肥量为a、 b、c处理时,各钾肥施肥处理对土壤速效钾的含量分别提升9 ~ 28 和64 ~ 103 个百分点、10 ~ 30 和73 ~ 110 个百分点、22 ~ 42 和74 ~ 122 个百分点,提高幅度呈递增趋势。在现蕾期,a组和b组组内处理彼此间不存在显著性差异,c组处理中仅Ac处理、Bc处理与Cc处理间存在显著性差异;在枯萎期,a、b、c组处理中均是A处理与C处理间存在着显著性差异,而与B处理不存在显著性差异。同时,在表3 中可以看出,随着有机肥的施入,土壤速效钾的含量逐渐增加。在钾肥施肥量为A、B、C处理时,随着有机肥的施入,相较于对照组(CK)分别提高9 ~ 22 和64 ~ 74 个百分点、10 ~ 28 和75 ~ 98 个百分点、22 ~ 42 和74 ~ 122 个百分点,提高趋势在递增。在现蕾期, A、B、C组组内各处理间不存在显著性差异;在枯萎期,A、B组内各处理间不存在显著性差异,C组中Ca处理和Cb处理间不存在显著性差异,Ca处理与Cc处理间存在显著性差异。这说明,随着有机肥施肥量的提高,对土壤速效钾含量的提升表现出一定的促进作用,在随着钾肥施用量提高的同时,这种促进作用进一步提高,这与有机肥肥效的释放及钾肥对有机肥中微生物活性调控不无关系。
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2.3 钾肥与有机肥配施对食用百合植株鳞茎产量的影响
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由表4 可以看出,钾肥与有机肥的不同配施处理均对食用百合鳞茎的产量有增产作用,在各项肥料配施处理中,与对照组(CK)相比,在有机肥施肥量为a、b、c处理时,各钾肥施肥处理对鳞茎产量分别提升35 ~ 95、44 ~ 134、62 ~ 87 个百分点,以b组处理增幅最高,以c组处理增幅最低,增幅趋势呈倒“V”字状。各配施施肥处理下的产量均有所增加并且均与对照组(CK)间对百合鳞茎产量影响的差异表现为显著性。a组处理中均不存在显著性差异;b组处理中,Cb处理与Bb处理、Ab处理间存在显著性差异,Bb处理与Ab处理间不存在显著性差异;c组与b组各处理间显著性变化相同。在钾肥施肥量为A、B、C处理时, 随着有机肥的施入,相较于对照组(CK)分别提高35 ~ 62、62 ~ 76、87 ~ 134 个百分点,以B组处理增幅最高。在高低量有机肥配施处理当中, Ac处理与Aa处理存在显著性差异,Bc处理与Ba处理间及Cc与Ca处理间均不存在显著性差异。同时,B组处理中均不存在显著性差异,而且各配施处理下以Cb处理鳞茎产量最高,并与其他各处理均存在显著性差异。百合鳞茎的产量在各配施施肥处理下的大小顺序依次为:处理Cb> 处理Ca> 处理Cc> 处理Ba> 处理Bc> 处理Bb> 处理Ac> 处理Ab> 处理Aa。综上分析可见,在以钾肥施肥量为240 kg/hm2 时配施有机肥施肥量为12000 kg/hm2 时对百合鳞茎产量提高的效果最佳。
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2.4 相关分析
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2.4.1 土壤酶之间的相关性分析
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由表5 中可以看出,在植株现蕾期和枯萎期时,蔗糖酶与碱性磷酸酶之间均呈极显著性正相关,相关系数分别为0.957 和0.823;与脲酶之间均呈正相关,相关系数分别为0.613 和0.866。碱性磷酸酶与脲酶之间在现蕾期呈显著性相关,相关系数为0.727;在枯萎期呈极显著性正相关。相比之下, 由于在植株现蕾期脲酶与蔗糖酶间的相关性不显著(P>0.05),而在植株枯萎期3 种酶彼此间均表现显著(P< 0.01),所以从酶的共性关系上可以认为,在本试验中土壤肥力水平在植株生长后期有所改善。
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注:* 表示P< 0.05,** 表示P< 0.01,下同。
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2.4.2 土壤酶与土壤养分之间的相关性分析
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由表5 中可以看出,在现蕾期和枯萎期时,蔗糖酶与硝态氮、速效钾之间均呈极显著性正相关, 但与有效磷之间在两个时期当中相关程度弱,基本不相关;碱性磷酸酶与硝态氮、速效钾之间均呈极显著性正相关,与有效磷在前期基本不相关,而在后期呈正相关;脲酶与硝态氮之间均呈极显著性正相关,与速效钾在前期后期分别呈显著性正相关和极显著性正相关,与有效磷在前后期分别呈正相关和显著性正相关。
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2.4.3 土壤酶、土壤养分与鳞茎产量的相关性分析
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由表6 中可以看出,3 种土壤酶(蔗糖酶、碱性磷酸酶、脲酶)与鳞茎产量之间均呈极显著性正相关,这与前人所得结果保持一致[22-24]。特别是蔗糖酶与鳞茎产量的相关性最高,这说明在钾肥与有机肥配施处理下蔗糖酶在土壤中有机质的转换过程中,调节土壤C/N,改善土壤理化性质的参与度更高。土壤养分中,以速效钾与鳞茎产量相关程度最高,呈极显著性正相关;其次为硝态氮,呈显著性正相关;有效磷与鳞茎产量间基本不相关。
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3 讨论
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施肥对提高土壤酶活性的强度具有重要作用, 特别是通过化肥与有机肥的配施更能提高植株根际土壤水解酶酶活性的强度,甚至在低量有机肥处理土壤酶活性要高于中量化肥处理,但低于有机无机肥配施处理[25-26]。土壤酶在土壤养分转化的环境中扮演着重要角色,其参与土壤的各种生化反应, 土壤酶活性的提高有利于土壤中生物繁殖和生化反应的发生,同时土壤酶的种类也是多种多样[27-28]。 本试验中研究结果表明:钾肥与有机肥配施,将大量的微生物带入土壤中,增强了蔗糖酶、磷酸酶和脲酶的活性。特别是对蔗糖酶活性的提高,在Cc处理下能在现蕾期和枯萎期分别提高2.4 和3.0 倍。 在植株生长前期由于有机肥在施肥后继续腐熟而消耗土壤中氧气,及其肥效释放缓慢的原因,没有对土壤酶活性的提高起到显著性促进作用,而在生长后期时有机肥肥效持续释放,微生物数量剧增,土壤环境有效改善,从而使各类土壤酶的活性充分表现。这与前人研究结果一致[29-30]。
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土壤硝态氮会随着钾肥与有机肥配施量的提高而进一步提高,在低、中量施肥时即可使土壤中的氮含量丰富并保持长久以供植株根系的吸收利用,当达到高量施肥时,在0 ~ 20 cm土层中硝态氮的淋溶现象就会出现了。钾肥的施用对土壤中磷的有效性无明显影响,但可以通过促进百合植株对营养元素磷的吸收而降低了土壤有效磷的含量,同时又由于有机肥的施用对土壤有效磷含量提高作用不显著,所以致使在各配施处理下有效磷含量基本是呈随钾肥施肥量的提高而下降的趋势。 这与曾玲玲等[31]、黄瑾等[32]通过施用钾肥对大豆、甘薯、烟草根际土壤养分含量影响的结论一致。 在本试验中因为是以钾肥为主要施肥因素施入来提高土壤中钾素的含量,并且提高了土壤中氮钾比例,为作物的生长提供了充足的钾源,从而丰富了土壤中植株吸收钾素的来源和供钾能力[33]。同时,试验结果显示在植株枯萎期时的土壤速效钾含量要比现蕾期时低,这是因为百合植株是喜钾作物,而且在植株前后生育阶段土壤速效钾的变化也正是说明了百合植株对钾素的吸收要比对氮素和磷酸的吸收量大[34]。总体而言,相较于百合植株现蕾期,在百合植株枯萎期时土壤中的氮磷钾养分含量要高,这是因为在作物生育后期,有机肥和化肥配施处理使得土壤养分矿化速率加快,产生大量的有机养分,增加了土壤中速效养分的含量,从而进一步提高了作物的产量[35-36]。李军营等[37]、 黄焱宁[38]研究表明,化肥与有机肥的配施不仅能提高土壤中作物在生长发育期间所需的各类养分, 改善土壤环境,还能通过增加土壤中的有机质以提高土壤的保肥力、供肥力和缓冲性。
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物质生产是作物产量形成的物质基础,作物产量的90%以上取决于光合产物的积累与分配[39]。倪吾钟等[40]通过研究钾肥对洋葱、甘蓝、青菜产量的影响中得出,施钾对这几种蔬菜的增产效果极显著,并且在较高施钾量下以硫酸钾要比氯化钾对促进氮和磷吸收的作用更明显。同时,从全国的长期施肥试验网络中可以得出,在各施肥制度中,以化肥与有机肥配施能使作物具有最高的产量,化肥单施产量高于有机肥单施产量,并且可以持续稳定地提高作物的产量[41-42]。但同时也有相关研究表明,在化肥与有机肥配施时,并非有机肥所占比例越高越好,而是可能存在最佳比例[43]。这一规律对同是鳞茎类植株的浙贝母[44]、洋葱[45]也是一致的。本试验的研究结果也表明,钾肥对百合鳞茎增重的作用要强于有机肥的功效,从增产幅度来考虑,有机肥施肥量也不是越高越好,存在着一定的比例,基本情况表现为在以低钾肥 + 高有机肥、中钾肥 + 低有机肥、高钾肥 + 中有机肥施肥量的组合时,对百合鳞茎的增重效果显著。
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土壤酶活性强度与土壤肥力的演化有着直接关联,研究表明土壤酶活性与有机质、土壤碱解氮、 速效钾之间呈正相关性,与有效磷、全氮、全磷、 全钾之间则不一定表现出相关性,这与施肥情况有关[46-47]。同时,土壤酶通过影响作物对土壤中养分的吸收固定,进一步参与了对作物的生长发育的过程,从而使得与作物产量间也存在着显著性相关关系,特别是土壤酶与作物产量间的相关性要优于土壤养分与作物产量间的相关性,故而以土壤酶来表征土壤肥力状况更有实际意义[48-49]。如以蔗糖酶、脲酶来表征土壤有机碳的矿化作用及尿素的水解进程,以磷酸酶来评价土壤磷素生物转化方向与强度的指标[50-51]。本试验结果表明,3 种酶与土壤硝态氮和速效钾之间呈显著或极显著性正相关,与有效磷之间在植株生育后期比前期相关性强,而且除了脲酶在后期与之呈显著性相关外,其他两种酶在前后两个时期及脲酶在植株生育前期均没有达到显著性相关水平。同时,3 种酶及速效钾与鳞茎产量均呈极显著性相关,硝态氮、有效磷与鳞茎产量间分别只呈显著性相关和无相关性。这与前人所得结果一致[52-53]。
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4 结论
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本试验研究表明,在钾肥与有机肥的配施处理下,食用百合根际土壤中蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶的酶活性均在高量钾肥与高量有机肥施用条件下为最高,并且钾肥对酶活性的提高作用强度高于有机肥。特别是在百合植株生长后期,钾肥与有机肥配施施用的肥效效果更明显,土壤酶活性对有机肥的响应也更活跃。
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经过钾肥与有机肥的配施施用处理,较之对照组(CK)处理能整体上有效提高土壤0 ~ 20 cm土层中硝态氮、有效磷和速效钾的含量。百合植株现蕾期和枯萎期时土壤硝态氮、速效钾的含量在低、中、高量钾肥施入处理组中均随着有机肥施入量的增加而提高,并且随着钾肥施肥量的增加,有机肥处理间的差异在变小。土壤中有效磷的含量随着有机肥的施入而递增,但由于百合是喜钾作物且植株对钾素的吸收也会同时促进植株对磷素的吸收,故而在本试验中土壤速效钾随着钾肥施入量的增高而降低。
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钾肥与有机肥配施处理下各施肥量的增加对百合地下鳞茎产量影响显著,特别是在双高施肥量下对鳞茎产量的提高最显著。同时,土壤酶、硝态氮、速效钾与鳞茎产量间呈显著或极显著性正相关,而有效磷则与之弱相关。
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本试验结果说明,在食用百合的生产过程中结合有机肥的肥效缓释期长、养分全面的特点,不仅可以最大化地减少化肥的投资施用,而且还可以改善土壤环境及土壤肥力,以达到生态经济效益上的多功能发展。但是,在研究过程中也注意到通过灌水调节以及覆膜等多种耕作措施亦可以起到同样的效果。故而,通过多种耕作手段提高耕地土壤养分资源的利用率,来破解食用百合生产过程中的土壤障碍因子值得做进一步的研究梳理。
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摘要
探究了食用百合根际土壤中酶活性的变化、土壤养分的含量及其对百合鳞茎产量的影响,为食用百合在生产过程中克服连作障碍和有机肥替代化肥施肥管理等方面提供参考依据。采用钾肥和有机肥配施处理的不同组合,通过田间试验,测定各不同处理对食用百合 0 ~ 20 cm 土层土壤酶、土壤养分、植株养分及产量的影响。首先,在钾肥与有机肥的配施处理下,食用百合根际土壤中蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶的酶活性均在高量钾肥与高量有机肥施用条件下为最高,并且钾肥对酶活性的提高作用强度高于有机肥的作用。特别是在百合植株生长后期,配施的肥效更明显,而且土壤酶活性对有机肥的响应也更活跃。同时,土壤硝态氮、速效钾的含量对钾肥与有机肥配施梯度的响应表现为增长差异持续递减的态势,有效磷的含量与前两者不同之处表现为, 随着钾肥施入量的增高而降低。此外,钾肥与有机肥配施处理中以双高施肥量下对鳞茎产量的提高最显著,土壤酶、硝态氮、速效钾与鳞茎产量间呈显著或极显著性正相关,有效磷则与之弱相关。钾肥与有机肥处理能够提高个体发育水平,改善土壤环境,为下一年百合的继续生长储备好丰富的物质,调节好良好的土壤养分状况。
Abstract
The changes of rhizosphere soil enzyme activity,soil nutrient content and its effect on Lily bulb yield was investigated to provide reference for overcoming continuous cropping obstacles and organic fertilizer substitution for chemical fertilizer management in the production process of edible Lily.Different combinations of potassium fertilizer and organic fertilizer were used to determine the effects of different treatments on soil enzymes and soil nutrients in 0 ~ 20 cm soil layer, plant nutrients and yield of edible Lily.Firstly,the activities of sucrase,alkaline phosphatase and urease in the rhizosphere soil of edible Lily were the highest under the conditions of high potassium fertilizer and high organic fertilizer,and the effect of potassium fertilizer on enzyme activity was stronger than that of organic fertilizer.Especially in the late growth stage of Lily,the effect of fertilizer combination was more obvious,and the response of soil enzyme activity to organic fertilizer was more active.At the same time,the response of the content of soil nitrate nitrogen and available potassium to the gradient of potassium fertilizer and organic fertilizer application showed a trend of continuous decline in growth difference, and the difference between the content of available phosphorus and the former two was that the content of available phosphorus decreased with the increase of potassium fertilizer application.In addition,potassium fertilizer combined with organic fertilizer increased the bulb yield most significantly under both high fertilizer application.Soil enzymes,nitrate nitrogen, available potassium and bulb yield had significant or extremely significant positive correlation,while available phosphorus had weak correlation.Potassium fertilizer and organic fertilizer treatment can improve individual development level and soil environment,store abundant substances and regulate soil nutrient status for Lily growth in the next year.
Keywords
edible Lily ; combination of fertilization treatment ; soil enzyme ; soil nutrient ; yield ; relevance