稻蟹共作模式对土壤微生物量氮和酶活性的影响

材料与方法

1.1试验地点和试验材料

2013年的6月至10月，于辽宁省盘锦市坝墙子镇姜家村开展田间试验。试验点地处温带季风性气候区，2013年年均气温9.2℃，降水量613.7mm，降水主要集中在5-9月，占全年降水量的72.7%。经检测，该试验地点土壤总氮（TN）含量为1.61 g/kg，总磷（TP）含量为0.45 g/kg，总有机碳（TOC）含量为13.80g/kg，pH为7.28。水稻品种为盐粳456，生育期163d，河蟹为辽河水系中华绒螯蟹。生产用肥为尿素、过磷酸钙和硫酸钾，饲料购自禾丰牧业有限公司。

3.2不同处理土壤酶活性动态变化及其与氦素的相关性

本研究分别测定了0～10.0cm和10.1～20.0em土层的4种酶活性.发现0～10.0cm的土壤酶活性均高于10.1～20.0cm的土壤酶活性，与之前的许多研究结果一致。土壤酶的来源是微生物、动植物活体或残体等有机物质，因此表层更丰富。纵观水稻整个生长期，酶活性的峰值大多出现在水稻拔节期和灌浆期，这是因为此时水稻生长旺盛，对稻田养分的需求增加，同时水稻根系分泌出大量有机酸和碳水化合物，增强酶活性。不过，脲酶和过氧化氢酶活性在水稻生长前期也较高，可能是由于前期水稻根系较小或者处于恢复状态，吸氮能力弱，系统积累的氮素较多，尤其是施肥稻田，同时前茬秸秆也提供了碳源，促进酶活性的提升。在成熟期，水稻根系衰老，分泌物减少，此时温度也较低，所以酶活性降低。适量施肥会显著提高土壤酶活性，一方面，施肥直接增加系统的氮素含量，另一方面，施肥可以促进水稻生长，增加水稻生物量和根系分泌物量，提高酶活性。但如果施肥超过一定的量，会降低酶活性。孙瑞莲等和万水霞等发现，单独施用化肥可以降低土壤过氧化氢酶的活性，杨林生等报道，长期使用含氯化肥会降低过氧化氢酶活性，唐玉姝等指出，长期施用化肥对酶活性影响不大。上述研究结果的差异，可能与土壤性质、肥料种类、施肥量等因素有关。与水稻单作稻田相比，养蟹稻田的脲酶（0～10.0cm土层）、蛋白酶（0～10.0cm土层）和脱氢酶（0～20.0cm土层）活性显著提高。可能的原因如下：第一，河蟹在稻田中生活，其粪便提高了土壤中碳和氮的含量，促进土壤微生物繁殖，提高土壤酶活性;第二，河蟹是杂食动物，通过摄食稻田中的浮萍、丝状藻、杂草等，加速稻田有机质的分解，提高土壤酶活性;第三，河蟹在稻田中扰动，促进水稻根系对养分的吸收，同时根系分泌物增多，因此土壤酶活性增强。但是，养蟹对10.1～20.0cm土层的脲酶和蛋白酶活性无显著促进作用，可能因为河蟹的规格较小，其摄食和扰动作用仅对表层土壤影响较大。另外，养蟹对0～20.0cm土层过氧化氢酶活性的促进作用较小，与不养蟹稻田差异不显著，这与李成芳等的研究结果一致。然而，Si等研究水稻和克氏原螯虾共作的土壤酶活性发现，稻虾共作会降低土壤脲酶活性，这可能是因为常规稻田（对照组）采用控制灌溉，养虾稻田（试验组）采用长期淹水的措施，控制灌溉或者干湿交替均能提高土壤酶活性因此常规稻田脲酶活性更高。

相关性分析结果表明，4种酶中除了过氧化氢酶与脱氢酶的活性不显著相关外，其他酶活性均两两显著正相关，这可能是因为土壤酶之间存在某些共同底物，当任意一种酶与底物结合，会释放某些信息物质，刺激其他酶的活性。4种酶活性与土壤MBN含量均显著正相关，说明土壤酶活性与微生物之间存在刺激作用，土壤酶活性水平可以反映土壤肥力，同样土壤微生物量大小也可以反映出土壤酶活性的高低，与张电学等。的研究结果一致。脲酶和过氧化氢酶活性与土壤NH+4N和NO-3N含量显著正相关，这与黄容等研究结果类似。脱氢酶活性与土壤NO-3N含量显著负相关，与罗世琼等研究结果类似。但是，影响酶活性的因素很多，关于酶活性与土壤氮素相关关系的结果差异也较大，所以有待更细致、深入的研究。