吉林省延安市煙區(qū)土壤養(yǎng)分與土壤酶活性的關(guān)系

微生物、植物和動(dòng)物的活動(dòng)或殘留物土壤酶是高度蒸發(fā)的生物催化劑。作為土壤的重要組成部分,土壤酶參與土壤中的一切生物化學(xué)過程,其活性是土壤肥力的重要標(biāo)志,直接影響土壤養(yǎng)分的供應(yīng)和儲備。已有研究結(jié)果表明,農(nóng)作物土壤酶活性和土壤養(yǎng)分含量之間具有較好的關(guān)聯(lián)性,可作為衡量土壤肥力水平高低的較好指標(biāo)。其中土壤過氧化氫酶(CAT)、脲酶、蔗糖轉(zhuǎn)化酶(Sue)的總體活性對評價(jià)土壤養(yǎng)分狀況具有重要意義。然而,目前有關(guān)植煙土壤酶活性和土壤養(yǎng)分關(guān)系的研究報(bào)道甚少。鑒于此,以吉林省延邊煙區(qū)暗棕壤、黑砂土和白漿土為對象,研究了這3種類型植煙土壤養(yǎng)分含量和土壤酶活性的變化與差異,并采用典型相關(guān)分析方法,探討土壤養(yǎng)分含量與土壤酶活性之間的相關(guān)關(guān)系,為調(diào)控和改善煙株生長的土壤生態(tài)條件,進(jìn)一步提高煙葉品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。1材料和方法1.1調(diào)查和土壤管理供試煙草:選擇吉林省主栽烤煙品種吉煙9號作為供試煙株,2010年3月上旬托盤育苗,4月上旬假植,5月中旬移栽。煙田管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方法進(jìn)行。供試土壤:在吉林省延邊地區(qū)敦化縣,選擇植煙面積較大且煙葉質(zhì)量風(fēng)格迥異的暗棕壤、黑砂土和白漿土3種土壤類型作為供試土壤,土壤基礎(chǔ)肥力如表1所示。煙田地勢平坦,灌溉便利,前茬作物為黃豆。1.2測量和方法1.2.1根際土取樣方法從每種類型土壤中選取一塊面積約666.7m2的地塊作為試驗(yàn)用地。移栽后每20d分別取煙草根際土和非根際土各1次,共取6次。試驗(yàn)重復(fù)3次。根際土取樣方法:每種類型土壤上,隨機(jī)選取15株健壯無病烤煙,去掉0～2cm的表土,挖出煙草根系,除去根圍附近較大土壤團(tuán)塊,小心抖動(dòng)并收集粘附在煙草根表面0～4mm的土壤,混合5株根系為一個(gè)樣品。非根際土取樣方法:隨機(jī)在煙地選取無根系生長的壟溝土,去除表層0～2cm土,取20～40cm深土層,5點(diǎn)法取樣。將土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室,晾干,粉碎過2mm孔徑篩子,1個(gè)月內(nèi)完成分析。1.2.2土壤酶活性測定CAT、脲酶和Sue活性測定參考文獻(xiàn)中的方法,依次采用:高錳酸鉀滴定法、NH+4釋放量法、水楊酸比色法。CAT活性測定以1g干土37℃20min消耗1mL0.02mol/L的高錳酸鉀定義為1個(gè)酶活單位(1U);脲酶活性測定將1g土壤37℃恒溫培養(yǎng)24h生成1mgNH3-N定義為1U;Sue活性測定采用3,5-二硝基水楊酸比色法,將1g土壤37℃恒溫培養(yǎng)24h生成1mg葡萄糖定義為1U。3次平行,并設(shè)無基質(zhì)對照和無土對照。土壤養(yǎng)分的測定參考文獻(xiàn)中的方法。土壤pH值的測定采用電位法;堿解氮用堿解擴(kuò)散法測定;速效磷用0.5mol/L碳酸氫鈉浸提,鉬銻抗比色法測定;速效鉀采用NH4OAc浸提,火焰光度法測定。1.3數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方差分析采用SPSS17.0軟件完成。2結(jié)果與分析2.1不同類型土壤的堿解氮、聯(lián)合群延邊地區(qū)3種類型植煙土壤不同生育時(shí)期土壤養(yǎng)分含量如表2所示。統(tǒng)計(jì)分析表明,土壤pH值在土壤類型間存在差異,但在同一土壤類型不同生育時(shí)期變化甚微。堿解氮含量在白漿根際土中最高,在白漿非根際土以及暗棕壤、黑砂壤的根際、非根際土中變化幅度較大?？傮w上,速效磷含量在暗棕壤非根際土中最少,黑砂壤非根際土次之,白漿非根際土較其他2種非根際土大。3種類型的根際土壤速效磷含量變化幅度較大?？傮w上,速效鉀含量根際土和非根際土均表現(xiàn)為暗棕壤>黑砂壤>白漿土。2.2不同類型土壤酶活性延邊地區(qū)3種類型根際和非根際土壤的CAT、脲酶、Sue活性的變化如表3所示。在煙株整個(gè)生育期間,脲酶和Sue活性變化均較大,其變化趨勢在不同類型土壤間也存在差異;而CAT活性在移栽后100d時(shí)變化較大。對3種類型根際和非根際土壤酶活性分析表明,暗棕壤根際和非根際土的CAT活性明顯高于黑砂壤和白漿土;Sue活性在根際土之間表現(xiàn)為:暗棕壤>黑砂壤>白漿土,非根際土暗棕壤和黑砂壤均大于白漿土(移栽后100d白漿土略大于黑砂壤)。2.3典型變量的描述用SPSS17.0的canonicalcorrelation.sps程序?qū)?種類型土壤養(yǎng)分和土壤酶活性進(jìn)行典型相關(guān)分析。典型相關(guān)系數(shù)如表4。在土壤養(yǎng)分和土壤酶活性之間共提取出3對典型變量,其中有2對達(dá)到顯著水平(P<0.05)。第1對典型變量相關(guān)系數(shù)r=0.899,第2對典型變量相關(guān)系數(shù)r=0.611。達(dá)到顯著水平的2對典型變量共解釋了72.7%的土壤養(yǎng)分組內(nèi)變異和70.4%的土壤酶活性組內(nèi)變異(表5)。因此,在土壤養(yǎng)分和土壤酶活性之間存在相關(guān)關(guān)系。典型變量的相關(guān)系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化后,達(dá)到顯著水平的2對典型變量表達(dá)式如下:V1=-0.256x1-0.326x2+1.009x3+0.279x4W1=0.491y1+0.130y2+0.657y3V2=-0.146x1+0.691x2+0.050x3-0.456x4W2=-0.947y1+0.583y2+0.607y3典型變量V和W分別表示土壤養(yǎng)分變量和土壤酶活性變量。原始變量x1、x2、x3分別代表堿解氮、速效磷和速效鉀含量,x4代表土壤pH值。原始變量y1、y2、y3分別代表土壤CAT、脲酶和Sue活性。典型變量V1:解釋了29.2%的土壤養(yǎng)分原始變量方差,除x1(堿解氮含量)外,V1和其他3個(gè)土壤養(yǎng)分原始變量呈正相關(guān)(表5)。V1和x3(速效鉀含量)之間有顯著的正相關(guān)關(guān)系。V1和原始變量x2之間的相關(guān)系數(shù)(0.190)符號與V1表達(dá)式中x2的系數(shù)(-0.326)符號相反,故x2(速效磷含量)是一個(gè)校正變量。V1和x4(pH值)呈正相關(guān),但在V1表達(dá)式中,x4的系數(shù)遠(yuǎn)小于x3,因此V1主要表示的是原始變量x3。典型變量W1:解釋了49.3%的土壤酶活性原始變量方差,W1和y1(CAT活性)、y3(Sue活性)之間均有顯著的正相關(guān)關(guān)系,因此W1主要表示的是原始變量y1和y3。第1對典型變量V1W1說明土壤速效鉀含量與CAT活性和Sue活性呈正相關(guān)。典型變量V2:解釋了43.5%的土壤養(yǎng)分原始變量方差,V2和x2(速效磷含量)正相關(guān),和x4(pH值)負(fù)相關(guān),x1(堿解氮含量)是校正變量。在V2表達(dá)式中,x3的系數(shù)遠(yuǎn)小于x4系數(shù)絕對值,因此V2主要表示的是原始變量x4。典型變量W2:解釋了21.1%的土壤酶活性原始變量方差,W2和y1(CAT活性)呈負(fù)相關(guān),因此W2主要表示的是原始變量y1。第2對典型變量V2W2說明CAT活性與土壤pH值呈正相關(guān)。3土壤養(yǎng)分與土壤酶活性的關(guān)系對3種類型根際和非根際土壤養(yǎng)分含量和土壤酶活性分析表明,暗棕壤最適合煙株生長,土壤養(yǎng)分含量較符合常規(guī)要求,黑砂壤次之,白漿土最差。煙草生育期間,土壤養(yǎng)分含量在暗棕壤、黑砂壤和白漿土的根際土和非根際土之間存在顯著差異。將煙草土壤養(yǎng)分含量與土壤酶活性之間進(jìn)行典型相關(guān)分析,在顯著水平0.05下,提取出2對達(dá)到顯著水平的典型變量,包含了72.7%的3種根際土和非根際土的土壤養(yǎng)分信息和70.4%土壤酶活性信息。因此,土壤養(yǎng)分含量與土壤酶活性之間具有一定的相關(guān)性,這與李琰琰等的研究結(jié)果相似,但具體相關(guān)關(guān)系并不完全相同,這反映了不同地區(qū)土壤生態(tài)條件的復(fù)雜性。CAT是一種重要的土壤氧化還原酶,能促進(jìn)過氧化氫對各種化合物的氧化,催化過氧化氫的分解,防止其對煙草的毒害作用。相關(guān)分析表明,CAT活性與速效鉀含量呈正相關(guān),這說明適當(dāng)提高鉀肥含量能有效改善土壤CAT活性,減輕有害物質(zhì)的積累,對減輕煙草病蟲害有重要意義。土壤pH值與土壤CAT活性呈正相關(guān),這表明土壤CAT活性受土壤pH值的影響較大。一般情況下,土壤肥力越高,CAT活性越強(qiáng),其可作為衡量土壤肥力高低的生物活性指標(biāo)。Sue活性與速效鉀含量呈正相關(guān),適當(dāng)提高鉀肥在改善土壤CAT活性的同時(shí),也提高了Sue活性。植煙土壤養(yǎng)分含量與脲酶