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作物杂志,2021, 第3期: 91–98 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2021.03.014

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

高磷土壤减量施磷对果蔗磷肥利用效率和土壤酶活性的影响

吴启华1(), 陈迪文1, 周文灵1, 敖俊华1, 黄莹1, 黄振瑞2(), 李爽1, 孙东磊1   

  1. 1广东省科学院生物工程研究所/广东省现代农业产业技术研发中心（资源环境与农产品安全）,510316,广东广州
    2广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室,510640,广东广州
  • 收稿日期:2020-07-08 修回日期:2020-10-26 出版日期:2021-06-15 发布日期:2021-06-22
  • 通讯作者: 黄振瑞
  • 作者简介:吴启华,研究方向为植物营养与养分管理,E-mail： wqh5859@126.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划专项(2017YFD0200208-5);广东省科学院专项资金项目(2019GDASYL-0103033)

Effects of Reducing Phosphorus Application in High-P Soils on the P Efficiency of Chewing Cane and Soil Enzyme Activity

Wu Qihua1(), Chen Diwen1, Zhou Wenling1, Ao Junhua1, Huang Ying1, Huang Zhenrui2(), Li Shuang1, Sun Donglei1   

  1. 1Institute of Bioengineering, Guangdong Academy of Sciences/Guangdong Modern Agricultural Technology Research and Development Center (Resources and Environment and Agricultural Product Safety), Guangzhou 510316, Guangdong, China
    2Crops Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Guangdong Provincial Key Laboratory of Crop Genetics and Improvement, Guangzhou 510640, Guangdong, China
  • Received:2020-07-08 Revised:2020-10-26 Online:2021-06-15 Published:2021-06-22
  • Contact: Huang Zhenrui

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260

摘要：

生产中为了追求高收益,果蔗种植中磷肥过量投入现象普遍,造成肥料效率降低和土壤肥力失衡等问题。本研究在广东湛江高磷红壤区采取田间定位试验（初始有效磷含量为234.80mg/kg）,研究磷肥减量100%（P0）、50%（P1）、20%（P2）和当地常规施磷（CK,600kg P2O5/hm2）处理下,果蔗磷肥利用效率以及土壤酶活性的变化特征。结果表明,经过连续2年试验后,果蔗产量、糖分含量、株高和茎径等品质性状均表现为P2＞CK＞P1＞P0。P2处理磷肥利用率最高（32.09%）,P1处理最低（28.08%）;农学效率为P2＞P1＞CK;磷肥偏生产力为P1＞P2＞CK。随着施磷水平的降低,α-葡萄糖苷酶和与氧化还原相关的过氧化物酶、多酚氧化酶等酶的活性提高,β-葡萄糖苷酶、纤维二糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶以及磷酸酶等水解酶活性均呈现下降趋势;与氮转化相关的亮氨酸氨肽酶和脲酶活性均以P2处理最低,P0处理最高。此外,土壤酶活性与土壤养分含量显著相关（P＜0.05）。综合果蔗产量、品质、磷肥利用效率以及土壤酶活性及其对生长影响,较常规施磷减量20%（P2）是该地区果蔗的适宜用量。

关键词: 果蔗, 产量和品质, 磷肥利用效率, 土壤酶活性, 施磷水平, 红壤

Abstract:

In pursuit of high economic benefits, the excessive input of P fertilizer is common in the cultivation of chewing cane resulting in some problems such as the imbalance of soil fertility and reduction of fertilizer efficiency. In the high phosphorus (P) red soil area of Zhanjiang, Guangdong province, the initial soil available P was as high as 234.80mg/kg. Field positioning experiments were carried out to study the characteristics of chewing cane P utilization, and soil enzyme activities after continuous different P reduction measures reducing P of 100% (P0), 50% (P1), 20% (P2), and local customary P application (CK, 600kg P2O5/ha). The results showed that under different P application levels for two consecutive years, the yield, as well as quality traits of sugar content, plant height, and stem diameter of chewing cane were P2 > CK > P1 > P0. Among all P applied treatments, the P use efficiency was the highest in P2, with a value of 32.09%, and the lowest in P1 treatment, with a value of 28.08%. The agronomic efficiency was P2 > P1 > CK. The partial productivity of P was P1 > P2 > CK. As the decrease of P application level, the activities of α-glucosidase and redox-related enzymes, peroxidase and polyphenol oxidase increased; the activities of hydrolases such as enzymes associated with carbon conversion, β-glucosidase, cellobiohydrolase and N-acetylglucosaminidase and phosphatases, decreased; and the activities of leucine aminopeptidase and urease were the highest in P0 treatment and the lowest in P2 treatment. Besides, soil enzyme activity was closely related to soil nutrients, and the correlation was significant (P < 0.05). In combination with the yield, quality of chewing cane, P use efficiency, the soil enzyme activity, and the effects on cane reduction of P fertilizer by 20% could be the recommended amount of P for chewing cane in this region.

Key words: Chewing cane, Yield and quality, P use efficiency, Soil enzyme activity, P application levels, Red soil

表1

不同施磷水平下果蔗产量和品质性状

处理Treatment 产量
Yield
(t/hm2)		 糖分
Sugar content
(%)		 株高
Plant height
(cm)		 茎径
Stem diameter
(mm)
P0 66.9c 11.5a 185.5c 33.5b
P1 94.7b 12.0a 215.7b 34.9ab
P2 112.5a 12.1a 232.4a 36.2a
CK 107.6a 12.0a 228.7a 35.6a

表2

不同施磷水平下果蔗磷肥利用效率

处理
Treatment		 磷肥利用率
P use efficiency
(%)		 农学效率
Agronomic
efficiency (kg/kg)		 偏生产力
Partial factor
productivity (kg/kg)
P0 – – –
P1 28.08a 92.67a 315.67a
P2 32.09a 95.06a 234.44b
CK 28.64a 67.83b 179.33c

表3

不同施磷水平下土壤养分表观盈亏

处理
Treatment		 养分总输入Total nutrient input 养分总输出Total nutrient output 养分表观盈余Cumulative nutrient budget
N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O
P0 1500 0 1350 309.0c 289.1c 853.4d 1191.0a -289.1d 496.6a
P1 1500 600 1350 539.2b 390.9b 1012.6c 960.8b 209.1c 337.4b
P2 1500 960 1350 684.1a 514.6a 1251.7a 815.9c 445.4b 98.3d
CK 1500 1200 1350 650.6a 491.9a 1177.8b 849.4c 708.1a 172.2c

表4

不同施磷水平下土壤理化性质变化

处理
Treatment		 pH 有机碳
Organic C (g/kg)		 全氮
Total N (g/kg)		 全磷
Total P (g/kg)		 全钾
Total K (g/kg)		 碱解氮
Alkali hydrolysis N (mg/kg)		 速效磷
Available P (mg/kg)		 速效钾
Available K (mg/kg)
P0 4.29b 12.39a 0.98a 1.04b 2.88a 112.09a 222.73b 123.67a
P1 4.20b 12.51a 0.95a 1.56a 2.85a 86.38b 300.24a 113.33a
P2 4.50ab 12.77a 0.87a 1.67a 2.74a 68.30c 308.08a 99.00b
CK 4.79a 12.94a 0.90a 1.71a 2.77a 78.86b 322.30a 108.67a

图1

土壤碳转化相关酶活性变化 不同小写字母表示处理间差异显著（P＜0.05）,下同

图2

土壤氮、磷转化相关酶活性变化

图3

土壤氧化还原酶类活性变化

表5

土壤酶活性与土壤理化性质、果蔗产量以及磷肥利用率的相关性分析

土壤酶
Soil enzyme		 pH 有机碳
Organic C		 全氮
Total N		 全磷
Total P		 全钾
Total K		 有效氮
Available N		 有效磷
Available P		 有效钾
Available K		 产量
Yield		 磷肥利用率
P use efficiency
AG 0.489 -0.972* 0.719 -0.766 0.916* 0.653 -0.688 0.582 -0.745 0.022
BG -0.618 0.905* -0.583 0.753 -0.833 -0.577 0.726 -0.461 0.683 -0.319
CBH -0.425 0.981** -0.753 0.751 -0.939* -0.662 0.655 -0.610 0.749 0.082
BX -0.508 0.945* -0.971* 0.921* -0.712 -0.942* 0.813 -0.925* 0.966* 0.638
NAG -0.678 0.967* -0.797 0.915* -0.776 -0.812 0.865 -0.721 0.884 -0.025
LAP 0.830 -0.713 0.794 -0.978* 0.301 0.949* -0.976* 0.863 -0.953* -1.000**
URE 0.704 -0.416 0.678 -0.818 -0.054 0.872 -0.829 0.825 -0.823 -0.544
APE -0.809 0.835 -0.834 1.000** -0.483 -0.946* 0.979** -0.856 0.973* 0.316
POD 0.652 -0.918* 0.620 -0.794 0.816 0.626 -0.767 0.509 -0.727 0.305
PPO 0.372 -0.991** 0.900* -0.808 0.889 0.798 -0.680 0.786 -0.852 -0.409

表6

APE活性与全磷、有效磷和有效氮含量之间简单相关系数的分解

指标
Index		 简单相关系数
Simple correlation coefficient		 直接通径系数
Direct path coefficient		 间接通径系数Indirect path coefficient
全磷Total P 有效磷Available P 有效氮Available N 合计Sum
全磷Total P 1.000 0.953 0.066 -0.019 0.047
有效磷Available P 0.979 0.068 0.929 -0.018 0.911
有效氮Available N -0.946 0.020 -0.906 -0.060 -0.966
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