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摘要 试验定位研究了早稻稻草覆盖还田免耕技术对晚稻土壤酶活性的动态影响。结果表明，在秸秆覆盖还田免耕条件下，晚稻生长发育过程中，土壤纤维素酶活性呈前期急剧增加、中期缓慢减少、后期迅速减少的变化特征；土壤木聚糖酶活性与之不同的是后期缓慢上升；土壤蛋白酶活性呈前期迅速下降、之后无明显变化的特点。随着稻草还田量的增加，土壤酶活性有更明显的动态变化趋势。土壤酶活性分析评价发现，在晚稻栽培时，配合水稻专用复混肥一次性施用，以67%早稻秸秆（约5 000 kg/hm2）覆盖还田免耕较为适宜。
关键词 土壤酶活性；稻草还田；覆盖；免耕
中图分类号 S511；S154 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）08-0196-01
水稻秸秆可作为很好的有机肥料，富含作物生长所需的氮、磷、钾及微量元素等。配合有效的肥水运筹方法将早稻秸秆直接还田，可以促进晚稻生长、改善土壤理化性状、增加孔隙度、增加土壤微生物数量和多数土壤酶活性。同时，稻草还田可以增加土壤养分含量及有机质积累、改变土壤腐殖质组成及特性等。还田秸秆还能够增强土壤蓄水保墒能力，调节土壤温度，抑制田间杂草[1-2]。高 明等[3]研究了不同耕作方式对稻田微生物数量及土壤酶活性的影响，表明垄作免耕有利于提高土壤肥力。本研究探索免耕条件下，不同早稻秸秆覆盖还田量对晚稻生长、稻田土壤肥力和土壤酶活性的影响，为合理制定早稻秸秆还田方式提供试验依据。
1 材料与方法
1.1 试验方法
试验在湖南省益阳市资阳区迎风桥镇进行，试验点稻田土壤为耕型第四纪红土。早稻产量为7 512 kg/hm2，按谷草比1∶1计算，早稻秸秆风干产量约为7 500 kg/hm2。设3个处理，即将早稻秸秆总量的100%（约7 500 kg/hm2）、67%（约5 000 kg/hm2）、33%（约2 500 kg/hm2）直接还田，每个处理3次重复，每个小区面积67 m2。然后一次性施用水稻专用复混肥（纯N 187.5 kg/hm2、P2O5 93.75 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2），进行晚稻免耕栽培。分4次采集试验田土样，分析土壤酶活性。
1.2 稻田土壤样品采集
共取样4次，分别于早稻收割后（2015年7月16日）、晚稻分蘖盛期（2015年8月27日）、齐穗期（2015年9月18日）和收割期（2015年10月25日）进行。五点取样法采集5～15 cm耕作层土壤[4]备用。
1.3 土壤酶活性测定
采用比色法测定[5]。①土壤纤维素酶活性测定：取10 g土样，33.5 ℃恒温培养72 h水解生成葡萄糖1 μg定义为1 U；②土壤木聚糖酶活性测定：5 g土样于37 ℃恒温培养5 d内水解生成1 μg还原糖定义为1 U；③蛋白酶活性测定：以1 g土样27 ℃恒温培养24 h水解生成1 μg氨基酸定义为1 U[6]。每个酶活测定各进行3次重复。
2 结果与分析
2.1 对晚稻田土壤木聚糖酶活性的影响
早稻收割后试验田基础土样中木聚糖酶活性為22.98 U。到晚稻分蘖盛期，100%、67%、33%稻草覆盖免耕处理的土样中木聚糖酶活性均急剧上升，依次为51.87、82.09、91.39 U（图1），其趋势是33%稻草>67%稻草>100%稻草；晚稻齐穗期土壤木聚糖酶活性又迅速下降，分别为29.12、61.94、58.99 U，其趋势是67%稻草>100%稻草>33%稻草；到晚稻收割期土壤木聚糖酶活性除33%处理外都有所上升，分别为38.95、65.74、54.41 U，其趋势是67%稻草>33%稻草>100%稻草。在整个晚稻生长期土壤木聚糖酶活性均明显高于早稻收割后。
2.2 对晚稻田土壤纤维素酶活性的影响
可知，早稻收割后土壤纤维素酶活性均为149.11 U。之后土壤纤维素酶活性迅速上升，在晚稻分蘖盛期100%、67%、33%稻草覆盖免耕处理均达到最高值，分别为311.10、188.94、266.98 U，均高于早稻收割后，其趋势是100%稻草>33%稻草>67%稻草。从晚稻齐穗期开始土壤纤维素酶活性迅速下降，到晚稻收割期下降为50.39、22.92、26.11 U，均低于晚稻分蘖盛期，其趋势是100%稻草>33%稻草>67%稻草。晚稻收割期土壤纤维素酶活性明显低于分蘖盛期和齐穗期，说明土壤纤维素酶活性在一定程度上能反映土壤的营养及肥力水平。
2.3 对晚稻田土壤蛋白酶活性的影响
由图3可知，早稻收割后稻田土壤的蛋白酶活性为15.12 U。从早稻收割后到晚稻分蘖盛期，100%、67%、33%稻草覆盖免耕处理的土壤蛋白酶活性均呈下降趋势，在晚稻分蘖盛期依次为9.85、9.48、9.49 U，分别比早稻收割后有所下降；到晚稻齐穗期土壤蛋白酶活性略有回升，分别为（下转第203页）
10.14、10.81、10.39 U，其趋势是67%稻草>33%稻草>100%稻草；到晚稻收割期，土壤蛋白酶活性除100%稻草覆盖免耕处理外都有下降，分别为10.61、8.79、9.43 U，其趋势是100%稻草>33%稻草>67%稻草。100%、67%、33%3个稻草免耕处理之间，土壤蛋白酶活性差异不大。在整个晚稻生长期土壤蛋白酶活性均低于早稻收割后，说明早稻根系脱落物可能对土壤蛋白酶活性有促进作用。
3 结论
土壤生物包括多个方面的内容。土壤微生物数量在早稻根茬和秸秆覆盖免耕还田条件下，呈现在晚稻生长前期急剧增加、中期缓慢减少、后期迅速减少的变化趋势[4]，说明秸秆还田免耕显著刺激晚稻生长前期土壤微生物大量繁殖。在一定范围内，随着秸秆还田量的增加，此趋势更加明显，刺激作用也随之延长，利于增强晚稻土壤物质生化循环，提高土壤肥力。土壤微生物是土壤酶的一个重要来源，在晚稻生长期内，稻田土壤木聚糖酶和纤维素酶活性均表现为“前期剧增、中后期缓慢下降”趋势，与微生物数量变化趋势一致[4]。在晚稻前期至后期，蛋白酶活性呈“前期下降、中期缓慢回升、后期缓降”趋势；脲酶活性呈逐渐上升趋势，且一定范围内随稻草还田量的增加趋势更明显。稻草C/N比较高，稻草还田时要注意氮肥的适当配用，否则微生物与水稻争氮，导致晚稻缺氮减产。稻草还田过量时，秸秆腐解易引起土壤氧化还原电位降低，土壤中大量产生还原性气体并积累有害离子，毒害作物的同时也易造成环境污染。因此，综合考虑稻草覆盖还田免耕的优点及其对土壤酶活性的影响，以稻草还田量5 000 kg/hm2覆盖免耕为宜。
4 参考文献
[1] 高云超，朱文珊，陈文新.秸秆覆盖免耕对土壤细菌群落区系的影响[J].生态科学，2000，19（3）：27-32.
[2] 江永红，宇振荣，马永良.秸秆还田对农田生态系统及作物生长的影响[J].土壤通报，2001（5）：54-58.
[3] 高明，周保同，魏朝富，等.不同耕作方式对稻田土壤动物、微生物及酶活性的影响研究[J].应用生态学报，2004，15（7）：1177-1181.
[4] 扶瑀琪，彭世文，肖嫩群.稻草覆盖免耕对水稻土微生物的影响[J].现代农业科技，2016（15）：209-210.
[5] 李阜棣，喻子牛，何绍江.农业微生物实验技术[M].北京：中国农业出版社，1996.
[6] 周礼恺.土壤酶学[M].北京：科学出版社，1987.
关键词 土壤酶活性；稻草还田；覆盖；免耕
中图分类号 S511；S154 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）08-0196-01
水稻秸秆可作为很好的有机肥料，富含作物生长所需的氮、磷、钾及微量元素等。配合有效的肥水运筹方法将早稻秸秆直接还田，可以促进晚稻生长、改善土壤理化性状、增加孔隙度、增加土壤微生物数量和多数土壤酶活性。同时，稻草还田可以增加土壤养分含量及有机质积累、改变土壤腐殖质组成及特性等。还田秸秆还能够增强土壤蓄水保墒能力，调节土壤温度，抑制田间杂草[1-2]。高 明等[3]研究了不同耕作方式对稻田微生物数量及土壤酶活性的影响，表明垄作免耕有利于提高土壤肥力。本研究探索免耕条件下，不同早稻秸秆覆盖还田量对晚稻生长、稻田土壤肥力和土壤酶活性的影响，为合理制定早稻秸秆还田方式提供试验依据。
1 材料与方法
1.1 试验方法
试验在湖南省益阳市资阳区迎风桥镇进行，试验点稻田土壤为耕型第四纪红土。早稻产量为7 512 kg/hm2，按谷草比1∶1计算，早稻秸秆风干产量约为7 500 kg/hm2。设3个处理，即将早稻秸秆总量的100%（约7 500 kg/hm2）、67%（约5 000 kg/hm2）、33%（约2 500 kg/hm2）直接还田，每个处理3次重复，每个小区面积67 m2。然后一次性施用水稻专用复混肥（纯N 187.5 kg/hm2、P2O5 93.75 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2），进行晚稻免耕栽培。分4次采集试验田土样，分析土壤酶活性。
1.2 稻田土壤样品采集
共取样4次，分别于早稻收割后（2015年7月16日）、晚稻分蘖盛期（2015年8月27日）、齐穗期（2015年9月18日）和收割期（2015年10月25日）进行。五点取样法采集5～15 cm耕作层土壤[4]备用。
1.3 土壤酶活性测定
采用比色法测定[5]。①土壤纤维素酶活性测定：取10 g土样，33.5 ℃恒温培养72 h水解生成葡萄糖1 μg定义为1 U；②土壤木聚糖酶活性测定：5 g土样于37 ℃恒温培养5 d内水解生成1 μg还原糖定义为1 U；③蛋白酶活性测定：以1 g土样27 ℃恒温培养24 h水解生成1 μg氨基酸定义为1 U[6]。每个酶活测定各进行3次重复。
2 结果与分析
2.1 对晚稻田土壤木聚糖酶活性的影响
早稻收割后试验田基础土样中木聚糖酶活性為22.98 U。到晚稻分蘖盛期，100%、67%、33%稻草覆盖免耕处理的土样中木聚糖酶活性均急剧上升，依次为51.87、82.09、91.39 U（图1），其趋势是33%稻草>67%稻草>100%稻草；晚稻齐穗期土壤木聚糖酶活性又迅速下降，分别为29.12、61.94、58.99 U，其趋势是67%稻草>100%稻草>33%稻草；到晚稻收割期土壤木聚糖酶活性除33%处理外都有所上升，分别为38.95、65.74、54.41 U，其趋势是67%稻草>33%稻草>100%稻草。在整个晚稻生长期土壤木聚糖酶活性均明显高于早稻收割后。
2.2 对晚稻田土壤纤维素酶活性的影响
可知，早稻收割后土壤纤维素酶活性均为149.11 U。之后土壤纤维素酶活性迅速上升，在晚稻分蘖盛期100%、67%、33%稻草覆盖免耕处理均达到最高值，分别为311.10、188.94、266.98 U，均高于早稻收割后，其趋势是100%稻草>33%稻草>67%稻草。从晚稻齐穗期开始土壤纤维素酶活性迅速下降，到晚稻收割期下降为50.39、22.92、26.11 U，均低于晚稻分蘖盛期，其趋势是100%稻草>33%稻草>67%稻草。晚稻收割期土壤纤维素酶活性明显低于分蘖盛期和齐穗期，说明土壤纤维素酶活性在一定程度上能反映土壤的营养及肥力水平。
2.3 对晚稻田土壤蛋白酶活性的影响
由图3可知，早稻收割后稻田土壤的蛋白酶活性为15.12 U。从早稻收割后到晚稻分蘖盛期，100%、67%、33%稻草覆盖免耕处理的土壤蛋白酶活性均呈下降趋势，在晚稻分蘖盛期依次为9.85、9.48、9.49 U，分别比早稻收割后有所下降；到晚稻齐穗期土壤蛋白酶活性略有回升，分别为（下转第203页）
10.14、10.81、10.39 U，其趋势是67%稻草>33%稻草>100%稻草；到晚稻收割期，土壤蛋白酶活性除100%稻草覆盖免耕处理外都有下降，分别为10.61、8.79、9.43 U，其趋势是100%稻草>33%稻草>67%稻草。100%、67%、33%3个稻草免耕处理之间，土壤蛋白酶活性差异不大。在整个晚稻生长期土壤蛋白酶活性均低于早稻收割后，说明早稻根系脱落物可能对土壤蛋白酶活性有促进作用。
3 结论
土壤生物包括多个方面的内容。土壤微生物数量在早稻根茬和秸秆覆盖免耕还田条件下，呈现在晚稻生长前期急剧增加、中期缓慢减少、后期迅速减少的变化趋势[4]，说明秸秆还田免耕显著刺激晚稻生长前期土壤微生物大量繁殖。在一定范围内，随着秸秆还田量的增加，此趋势更加明显，刺激作用也随之延长，利于增强晚稻土壤物质生化循环，提高土壤肥力。土壤微生物是土壤酶的一个重要来源，在晚稻生长期内，稻田土壤木聚糖酶和纤维素酶活性均表现为“前期剧增、中后期缓慢下降”趋势，与微生物数量变化趋势一致[4]。在晚稻前期至后期，蛋白酶活性呈“前期下降、中期缓慢回升、后期缓降”趋势；脲酶活性呈逐渐上升趋势，且一定范围内随稻草还田量的增加趋势更明显。稻草C/N比较高，稻草还田时要注意氮肥的适当配用，否则微生物与水稻争氮，导致晚稻缺氮减产。稻草还田过量时，秸秆腐解易引起土壤氧化还原电位降低，土壤中大量产生还原性气体并积累有害离子，毒害作物的同时也易造成环境污染。因此，综合考虑稻草覆盖还田免耕的优点及其对土壤酶活性的影响，以稻草还田量5 000 kg/hm2覆盖免耕为宜。
4 参考文献
[1] 高云超，朱文珊，陈文新.秸秆覆盖免耕对土壤细菌群落区系的影响[J].生态科学，2000，19（3）：27-32.
[2] 江永红，宇振荣，马永良.秸秆还田对农田生态系统及作物生长的影响[J].土壤通报，2001（5）：54-58.
[3] 高明，周保同，魏朝富，等.不同耕作方式对稻田土壤动物、微生物及酶活性的影响研究[J].应用生态学报，2004，15（7）：1177-1181.
[4] 扶瑀琪，彭世文，肖嫩群.稻草覆盖免耕对水稻土微生物的影响[J].现代农业科技，2016（15）：209-210.
[5] 李阜棣，喻子牛，何绍江.农业微生物实验技术[M].北京：中国农业出版社，1996.
[6] 周礼恺.土壤酶学[M].北京：科学出版社，1987.