东北师大学报·自然科学版杂志投稿格式参考范文：地膜覆盖与有机肥施用对稻田土壤养分与酶活性的影响

　　低温冷害与季节性缺水是我国东北冷寒地区、北方缺水地区以及部分南方地区限制水稻生产的主要原因。水稻覆膜栽培具有增温、节水、抑制杂草生长等效果，研究地膜覆盖种植水稻具有一定的实践指导意义。但水稻覆膜后同样存在消耗地力、后期难以追肥等缺点，所以多一次性施入缓控释肥或有机肥以满足整个生育期的营养需求。有机肥的施用不仅可以解决后期缺肥问题，还可增加土壤养分含量、提高酶活性。

　　土壤养分的变化决定了稻田肥力的高低，而土壤酶活性代表了土壤生物活性的高低，是衡量土壤质量的重要指标。而覆膜栽培与有机肥施用均会对土壤养分与酶活性的变化产生影响。周翔等研究认为，覆膜对根系生长发育具有促进作用，进而对微生物存在正面效应，加速了对有机质的矿化与分解，致使稻田土壤中有机质含量降低;同时，微生物对有机氮的分解导致了土壤中全氮含量的降低。刘铭等研究结果也显示，覆膜后土壤中有机质与全氮含量显著降低。相关研究结果表明，覆膜后土壤全磷、全钾含量也会随之降低;同时，由于覆膜后温度升高、土壤孔隙度增加，因而加强了氨化细菌、硝化细菌、磷细菌和钾细菌等有益微生物的活动，分解有机质的同时促进了速效养分的转化，是土壤中速效养分含量提高的原因之一;另外，有研究结果显示，覆膜处理能够提高土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢活性。李旺霞等关于不同覆膜栽培下马铃薯土壤酶活性的研究发现，垄上覆膜种植处理可以提高过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶的含量，促进土壤各种生物化学反应进程。

　　有机肥中含有丰富的有机质以及大量营养元素，施用有机肥能显著增加有机质、各种形态的氮含量和土壤酶活性，其中土壤氮含量与生物有机肥含量的施用量呈正相关关系。马力等研究发现，施用有机肥可使表层土壤含氮量明显增加，显著提高了土壤供氮能力;张昊青等研究表明，施用有机肥后速效磷与速效钾含量均有显著提高;周东兴等关于土壤酶活性的研究表明，施肥可以提高土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性。

　　目前，关于水稻覆膜与有机肥施用对稻田土壤养分与酶的影响的研究结果并不一致，且关于两者结合的研究较少，因此，本文以粳稻吉农大 738 为试材，在吉林省长春市进行了为期两年的大田实验，探讨了覆膜与有机肥复合栽培对稻田土壤养分与酶活性的影响，以为水稻优质高产高效栽培提供科学依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 试验地概况

　　试验在长春市九台区前聂家屯 (44°09′N,125°78′E) 进行，该地区年均降雨量 577mm，年均气温 4.7℃，无霜期 140~150d。试验地土壤类型为黑钙土，试验前耕层土壤 (0~20cm) 的基本性状为 pH=5.8，有机质含量 21.56g/kg，全氮含量 1.15g/kg，全磷含量 0.82g/kg，碱解氮含量 61.25mg/kg，速效磷含量 15.28mg/kg，速效钾含量 167.07mg/kg。

　　1.2 试验设计

　　试验采用随机区组设计，设 4 个处理，即：常规栽培施有机肥 (O)、覆膜栽培施有机肥 (MO)、常规栽培施化肥 (F)、覆膜栽培施化肥 (MF)。以粳稻吉农大 738 为供试材料。选用有机肥氮、磷、钾含量分别为 5%(N)，3%(P₂O₅)，3%(K₂O)，施用量以 150kg/hm²(N) 为标准。化肥处理均施入 N 150kg/hm²，P₂O₅ 100kg/hm²，K₂O 90kg/hm²。覆膜处理均作底肥一次性施入。O 处理中，有机肥按 m (底肥)∶m (分蘖肥)∶m (穗肥)=4:3:3 施入;F 处理中，化肥 N 按 m (底肥)∶m (分蘖肥)∶m (穗肥)=4∶3∶3 施人，P₂O₅作底肥施入，K₂O 按 m (底肥)∶m (穗肥)=1:1 施入。试验区面积为 550m²。水稻于 5 月中下旬移栽，行距 30cm、株距 16.5cm，10 月上旬收获。覆膜选用黑色生物可降解薄膜，宽 2m、厚 0.01mm。覆膜处理达到膜上无水层、膜下湿润饱和状态，其他栽培措施与大田一致。

　　1.3 样品采集与测定

　　插秧覆膜后，使用曲管温度计分别测定耕层 5,10,15,20cm 处土壤温度，并于每日 0:00,6:00,12:00,18:00 记录，取平均值为每日温度。收获后，采用五点取样法于耕层 0~20cm 取土样后去除根系等杂物，均匀混合后送回实验室，过 2mm 筛后阴干，磨碎过筛待测。采用常规方法测定土壤化学性质：电位法测定土壤 pH，重铬酸钾容量法测定有机质含量，半微量开氏法测定全氮含量，HClO₄-H₂SO₄法测定全磷含量，NaOH 熔融 - 火焰光度法测定全钾含量，碱解扩散法测定碱解氮含量，NaHCO₃浸提 - 钼锑抗比色法测定有效磷含量，NH₄OAc 浸提 - 火焰光度法测定有效钾含量;3,5— 二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶活性，柠檬酸盐缓冲液比色法测定脲酶活性，高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶活性。

　　1.4 数据统计分析

　　使用 Excel 2019 软件进行数据处理，使用 SPSS 25.0 软件进行方差分析与交互分析，使用 Origin 2019 软件进行图表处理。

　　2 结果与分析

　　2.1 地膜覆盖对稻田土壤温度的影响

　　地膜覆盖显著提高了 0~20cm 土层温度。覆膜后 5,10,15,20cm 耕层的土壤温度均有不同程度升高，其中 5cm 处升温效果最为明显，随着深度增加，升温效果越低。耕层 5cm 处升温 1℃~3℃，10cm 处升温 0~2℃，15cm 与 20cm 处仅升温 0.5℃左右。

　　2.2 地膜覆盖与有机肥施用对稻田土壤有机质与 pH 的影响

　　地膜覆盖与有机肥施用对稻田土壤有机质含量的影响达到了显著水平，且存在显著的互作效应，表现为 O 处理 > F 处理 > MO 处理 > MF 处理，且两年间趋势基本一致。地膜覆盖显著降低了土壤有机质含量，不同肥料条件下，两年间 MF 处理有机质含量较 F 处理平均降低 21.1%，MO 处理较 O 处理平均降低 13.9%;有机肥施用相较化肥显著提高了土壤有机质含量，O 处理比 F 处理提高了 11.7%，MO 处理比 MF 处理提高了 17.4%。

　　地膜覆盖与有机肥施用对稻田土壤 pH 的影响也达到了显著水平，且存在显著的互作效应，两年间均表现出 O 处理 > F 处理 > MO 处理 > MF 处理的趋势。覆膜后，不同肥料施用条件下 MO 处理的 pH 比 O 处理平均降低 7.1%，MF 处理比 F 处理平均降低 5.4%;有机肥施用后，O 处理比 F 处理 pH 平均提高了 4.3%，MO 处理比 MF 处理 pH 平均提高了 13.2%。

　　2.3 地膜覆盖与有机肥施用对稻田土壤全量养分的影响

　　地膜覆盖与有机肥施用对土壤全氮、全磷含量的影响达到了显著水平，对全钾含量影响不显著。

　　覆膜后，不同肥料施用下两年间全氮与全磷含量均表现为 MF 处理 < F 处理，MO 处理 < O 处理，且均达到了显著水平。其中两年间全氮含量 MF 处理较 F 处理平均降低 15.5%，MO 处理较 O 处理平均降低 10.2%;全磷含量 MF 处理较 F 处理平均降低 9.5%，MO 处理较 O 处理平均降低 28.3%。

　　施用有机肥后，两年间全氮含量表现为 O 处理 > F 处理，MO 处理 > MF 处理;全磷含量表现为 O 处理 > F 处理，MF 处理 > MO 处理，且均达到了显著水平。其中 2020 年全氮含量 O 处理较 F 处理提高 24.1%，MO 处理两年间较 MF 处理平均提高 19.1%;两年间全磷含量 O 处理较 F 处理平均提高 16.5%，但 MO 处理较 MF 处理平均降低 20.4%。

　　覆膜后土壤全氮与全磷含量显著降低，有机肥可提高土壤中全量养分含量，其中以处理 O 为最佳。

　　2.4 地膜覆盖与有机肥施用对稻田土壤速效养分的影响

　　地膜覆盖与有机肥施用对稻田土壤中碱解氮、速效磷与速效钾含量的影响均达到了显著水平，且存在显著的交互作用。覆膜后稻田土壤碱解氮、速效磷与速效钾含量均得到显著提高。两年间碱解氮含量 MF 处理较 F 处理平均提高 16.8%，MO 处理较 O 处理平均提高 10.9%;速效磷含量 MF 处理较 F 处理平均提高 15.1%，MO 处理较 O 处理平均提高 40.7%;速效钾含量 MF 处理较 F 处理平均提高 49.8%，MO 处理较 O 处理平均提高 37.8%。

　　施用有机肥显著提高了土壤碱解氮与速效磷的含量。其中，两年间碱解氮含量 O 处理较 F 处理平均提高 27.7%，MO 处理较 MF 处理平均提高 21.3%;速效磷含量 O 处理较 F 处理平均提高 14.2%，MO 处理较 MF 处理平均提高 39.5%;有机肥相较于化肥处理速效钾含量略有降低，MO 处理较 MF 处理降低 8.7%。

　　2.5 地膜覆盖与有机肥施用对稻田土壤酶活性的影响

　　地膜覆盖与有机肥施用对稻田土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶活性的影响均达到了显著水平，且交互作用显著。

　　覆膜后土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶活性均显著降低。其中过氧化氢酶活性 MF 处理较 F 处理降低 14.7%，MO 处理较 O 处理降低 15.5%;蔗糖酶活性 MF 处理较 F 处理降低 21.6%，MO 处理较 O 处理降低 16.8%。地膜覆盖对脲酶活性并无显著影响。

　　施用有机肥显著提高了土壤氧化氢酶、蔗糖酶与脲酶活性。其中过氧化氢酶活性 O 处理较 F 处理提高 19.1%，MO 处理较 MF 处理提高 18.3%;蔗糖酶活性 O 处理较 F 处理提高 26.1%，MO 处理较 MF 处理提高 31.3%;脲酶活性 O 处理较 F 处理提高 20.2%，MO 处理较 MF 处理提高 19.3%。

　　3 讨论

　　3.1 地膜覆盖与有机肥施用对稻田土壤养分的影响的讨论

　　土壤有机质影响土壤中动植物与微生物的生存环境及生命活力，反映土壤肥力及土壤质量的好坏，因此，有机质的变化对土壤研究具有重要意义。本文的研究结果显示，与常规淹水栽培相比，地膜覆盖均显著降低了稻田土壤中有机质含量。覆膜后土壤水热条件改变，必然会对有机质的分解与转化造成影响。有研究指出，覆膜后温度的升高改善了微生物的生存环境，提高了土壤微生物活性与新陈代谢，加速了有机质的分解与转化;李丽丽等研究发现，覆膜后土壤氨化细菌显著降低，可能是土壤有机质减少的原因之一。本文的研究还发现，相较于化肥，有机肥的施入能显著提高土壤有机质含量。相关研究表明，有机肥除本身含有大量的有机质外，长期施用可提高土壤腐殖质的积累，而腐殖质是有机质的重要组成部分，是有机肥施用提高土壤有机质的原因之一。

　　本文的研究结果表明，覆膜与有机肥复合栽培显著降低了土壤全氮与全磷的含量，但地膜覆盖对全钾含量的影响并不显著，而有机肥施用显著提高了土壤全钾含量。有研究表明，地膜覆盖改善了土壤水热条件，提高了微生物活性，加速了对土壤中有机氮的分解，是覆膜降低土壤全氮含量的原因;王丽琴等研究显示，覆膜后全氮含量显著降低，而施用有机肥与施用化肥相比显著提高了土壤中全氮含量。有机肥的施入，提高了土壤中易矿化有机氮的比例，可维持高而稳定的土壤供氮能力，氮肥的施入促进了根系生长并且产生更多的分泌物质，提高了土壤全氮含量;孙继海等的研究结果也表明，有机肥可显著提高土壤全氮的含量。

　　土壤全磷含量往往与有机质含量呈正相关，这也解释了为何在本研究中全磷含量在覆膜后显著降低的原因。相关研究显示，有机肥的施用相较于化肥能显著提高土壤全磷含量。本研究中，有机肥的施入显著提高了土壤中全钾含量，这可能是因为有机肥本身含有大量的钾元素，有机肥分解后产生有机酸与土壤中的矿物钾反应，使缓效钾增加;而有机酸的产生，改变了土壤的 pH 值及局部的氧化还原条件，增加了土壤中微生物的活性，分解土壤矿物的活性也增强，从而使土壤中的缓效钾增加。因此，有机肥的施入能缓解地膜覆盖造成的全量养分的缺失。

　　本文的研究结果显示，覆膜与有机肥复合栽培均可显著提高土壤中碱解氮、速效磷、速效钾含量。覆膜后，由于土壤水热条件改善，土壤微生物活性提高，促进了有机质分解，加速了土壤中氮、磷的矿化作用，转化为碱解氮和速效磷;同时微生物活动将土壤中矿物质破坏，使得一些固定钾得到了释放。秦舒浩等的研究也表明，与无膜处理相比，地膜覆盖对土壤中碱解氮、速效磷与速效钾含量均有显著提升作用。也有研究结果显示，覆膜后显著降低了雨水对土壤的冲刷，减少了土壤中碱解氮、速效磷与速效钾含量的流失;同时，高飞等的研究显示，与单施化肥相比，有机肥的施入显著提高了土壤中碱解氮、速效磷与速效钾含量，这与本研究的结果相似。刘世亮等的研究也证明，随着有机肥施用量的增加，土壤碱解氮、速效钾和速效磷质量分数显著增加。因此，覆膜与有机肥复合栽培可提高土壤中碱解氮、速效磷与速效钾含量。

　　3.2 地膜覆盖与有机肥施用对稻田土壤酶活性的影响的讨论

　　过氧化氢酶是参与土壤物质和能量转化的一种重要的氧化还原酶，在一定程度上可以表示土壤生物氧化过程的强弱。蔗糖酶参与土壤有机碳循环，对增加土壤中易溶性营养物质起着重要作用。脲酶是催化尿素水解的唯一酶，对土壤和肥料的氮素转化起着重要作用，与土壤肥力关系密切，可加速土壤中潜在养分的有效化，因而土壤中脲酶活性可作为衡量土壤肥力的指标之一。

　　本文的研究结果表明，覆膜降低了土壤过氧化氢酶与蔗糖酶活性。汪景宽等的研究表明，覆膜降低了过氧化氢酶活性;而蔡昆争等与杨青华等的研究结果表明，地膜覆盖提高了土壤过氧化氢酶与蔗糖酶活性。与朱利霞等和吴宏亮等的研究结果一致，本研究的结果表明，地膜覆盖对脲酶活性无显著影响。地膜覆盖对土壤酶活性影响的相关研究结果并不一致，这可能与土壤类型、肥料类型或水肥管理有关。

　　有研究表明，有机肥可以提高土壤酶活性。但宋以玲等的研究结果表明，有机肥替代化肥会造成脲酶活性降低，因为化肥中存在大量酰胺态氮，对脲酶活性具有刺激作用。本文的研究结果表明，有机肥能显著提高过氧化氢酶、蔗糖酶与脲酶活性，这与相关的研究结果一致。有机肥施入后，土壤中有机质含量增加，为土壤酶活动提供了底物，同时微生物活性的增强也对酶活性起到了一定的促进作用。

　　4 结论

　　覆膜条件下，土壤 pH、有机质含量、全量养分含量与酶活性均显著降低，速效养分含量显著提高;施用有机肥能显著提高土壤养分与酶活性。总体来看，与化肥相比，施用有机肥能有效缓解地膜覆盖造成的土壤养分消耗与酶活性的降低，提高土壤可持续生产力。

刘宝龙;付旭坤;孟祥宇;邵玺文;郭丽颖;程兆伟;卢思霏;耿艳秋,吉林农业大学农学院;吉林省农业技术推广总站,202403