黃土丘陵區(qū)不同土地利用類型下土壤酶活性和養(yǎng)分特征

1、黃土丘陵區(qū)不同土地利用類型下土壤酶活性和養(yǎng)分特征董莉麗1，鄭粉莉2，31. 陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710062；2. 西北農(nóng)林科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；3. 中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100摘要：研究了土地利用類型對(duì)土壤酶活性和土壤養(yǎng)分的影響。首先通過(guò)最小顯著性差異（LSD）評(píng)價(jià)各樣地之間和同一樣地土壤剖面四個(gè)不同層次的土壤酶活性和養(yǎng)分的差異，其次分析四種土壤酶（轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶）活性和土壤養(yǎng)分之間相關(guān)性；最后以農(nóng)地為對(duì)照，應(yīng)用土壤恢復(fù)指數(shù)研究不同土地利用類型對(duì)土壤的改

2、良效果。研究結(jié)果表明，同農(nóng)地相比，不同土地利用類型的表層（05 cm）土壤四種酶活性、全氮、有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量均有所提高，且在同一土地利用類型下表層土壤酶活性和養(yǎng)分均顯著大于下部各土層。相關(guān)性分析表明，土壤四種酶活性與有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。同農(nóng)地相比, 其余土地利用類型表層土壤質(zhì)量顯著提高，而以楊樹、側(cè)柏、油松、仁用杏和刺槐5種人工林地的土壤質(zhì)量提高最為明顯，同齡樹種中，楊樹對(duì)土壤的恢復(fù)效果大于刺槐和油松。關(guān)鍵詞：土地利用類型；土壤養(yǎng)分；土壤酶活性；剖面分布；黃土丘陵區(qū)中圖分類號(hào)：S158 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-2175（2008）05-2050-09土地利用作

3、為人類利用土地各種活動(dòng)的綜合反映，是影響土壤肥力變化最普遍、最直接、最深刻的因素1。由于在不同土地利用類型下，地面覆被不同，對(duì)土壤養(yǎng)分的富集和再分配作用，以及減少水土流失引起的養(yǎng)分流失的作用不同，進(jìn)而會(huì)對(duì)土壤酶活性和養(yǎng)分及其在土壤剖面上的分布產(chǎn)生影響。以往多數(shù)研究主要集中在利用土壤物理2-3和化學(xué)屬性4-5來(lái)表征土地利用類型對(duì)土壤質(zhì)量的影響。但是，土壤中所進(jìn)行的生物和生物化學(xué)過(guò)程之所以能夠持續(xù)進(jìn)行，得益于土壤中酶的催化作用。同時(shí),土壤酶在與有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分循環(huán)等相關(guān)的催化反應(yīng)中起到重要作用6。許多研究表明，土壤酶活性可以指示土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)性以及農(nóng)業(yè)實(shí)踐引起的土壤質(zhì)量的變化7-9。本

4、研究區(qū)位于陜北黃土高原北部米脂縣境內(nèi)，這里不僅水蝕和風(fēng)蝕并存，而且人口密度大（200人·km-2）,可耕地面積少。目前，有關(guān)研究區(qū)不同土地利用類型下土壤酶活性和養(yǎng)分特征的研究尚未見報(bào)道。本文基于對(duì)不同土地利用類型及同一土地利用類型不同土壤剖面層次的四種酶活性和有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷的分析，探討研究區(qū)十種典型土地利用類型對(duì)土壤酶活性和養(yǎng)分特征的影響，其研究結(jié)果對(duì)于合理利用土壤資源、培肥地力、減少養(yǎng)分流失具有重要的意義，并可以評(píng)價(jià)多年來(lái)在該研究區(qū)實(shí)施退耕還林等水土保持工程對(duì)土壤的改良作用。1 材料與方法1.1 樣點(diǎn)位置研究區(qū)樣點(diǎn)主要布設(shè)在泉家溝和艾家峁（見表1），其隸屬于米脂縣橋河

5、岔鄉(xiāng)的兩個(gè)自然村。多年平均降水422 mm，年平均氣溫8.4 ，年平均蒸發(fā)量1 557 mm，干燥度3.74。全年降水分布極不均勻，年最高降水量達(dá)704.8 mm，最低降水量186.1 mm。79三個(gè)月平均降水量為291.1 mm，占全年總降水量的64.5 ，汛期降雨多為大雨和暴雨。1.2 樣品采集與分析 根據(jù)土地利用類型和分布地點(diǎn)的代表性，選擇的樣地類型分別為農(nóng)地、側(cè)柏、果園、仁用杏、苜蓿、油松、楊樹、荒地、檸條和刺槐。2007年9月底10月初進(jìn)行土壤樣品采集。每個(gè)樣地按S型布設(shè)5個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)挖取土壤剖面，每個(gè)剖面分05 cm，510 cm，1020 cm, 2040 cm四層采集，將每

6、層采集的5個(gè)樣點(diǎn)土壤樣品混合均勻，按四分法分三袋裝，帶回實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)干后過(guò)1 mm和0.25 mm篩。過(guò)1 mm篩的土樣用于測(cè)定土壤酶活性、速效磷和堿解氮，過(guò)0.25 mm篩的土樣用于測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)和全氮。每一測(cè)定項(xiàng)目做三個(gè)重復(fù)，兩個(gè)平行。所有試驗(yàn)在中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕和旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。在野外利用羅盤測(cè)定樣地的坡向和坡度，利用便攜式GPS測(cè)定樣地的海拔和經(jīng)緯度。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀硫酸氧化法10，土壤全氮采用開氏（J. Kjedahl）消煮法，速效磷采用0.5 mol·L-1 NaHCO3浸提一鉬銻抗比色法11，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法12。轉(zhuǎn)化酶用

7、3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，脲酶用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定，堿性磷酸酶用苯磷酸二鈉比色法測(cè)定，過(guò)氧化氫酶用KMnO4滴定法測(cè)定。四種酶活性分別以葡萄糖mg·g-1·d-1，酚mg·kg-1·d-1，(NH3)-N mg·kg-1·d-1和0.1 mol·L-1高錳酸鉀毫升數(shù)（空白與試驗(yàn)測(cè)定的差）表示。表1 土壤樣地描述Table 1 the descriptive of the soil sampling sites地點(diǎn)退耕時(shí)間（yr）樣地類型坡向/坡度海拔/m經(jīng)度/緯度泉家溝1983楊樹(populus)北偏東35&

8、#176;/30°1014E 110°1550/N 37°46291983刺槐(Robinia pseudoacacia)北偏東55/30°1030E 110°1549/N 37°46291970檸條(Caragana Korshinskii)正東/32°1030E 110°1610/N 37°46042004苜蓿(Medicago sativa)北偏西50°/25°1003E 110°1607/N 37°46251998荒地正北/20°1054E 110

9、°1551/N 37°46271983油松(Pinus tabulaeformis)北偏東35°/22°1004E 110°1551/N 37°46291993仁用杏(Armeniaca)北偏東10°/33°1008E 110°1553/N 37°4628艾家峁1958側(cè)柏(Platycladus orientalis)北偏東24°/18°1020E 110°1734/N 37°46371986果園北偏東65°/0°1030E 110&

10、#176;1734/N 37°4637農(nóng)地北偏東70°/28°1018E 110°1733/N 37°46371.3 統(tǒng)計(jì)分析所有結(jié)果以風(fēng)干土質(zhì)量為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。本文給出了六個(gè)重復(fù)的算術(shù)平均值及其標(biāo)準(zhǔn)偏差。利用SPSS13.0進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。應(yīng)用最小顯著性差異（LSD）檢驗(yàn)不同土地利用類型和同一土地利用下土壤剖面四個(gè)層次土壤酶活性和養(yǎng)分特征的差異顯著性，具有相同字母者代表0.05水平差異不顯著。2 結(jié)果與討論2.1 土地利用類型對(duì)土壤酶活性的影響表2 不同土地利用類型下表層土壤酶活性特征Table 2 Topsoil enzyme a

11、ctivities in various landuse types土地利用類型轉(zhuǎn)化酶葡萄糖/(mg·g-1·d-1)堿性磷酸酶酚/(mg·kg-1·d-1)脲酶NH3-N/(mg·kg-1·d-1)過(guò)氧化氫酶0.1 mol·L-1KMnO4 ml農(nóng)地5.67h ±0.821057.47i±47.04688.60f±109.055.48g±0.44側(cè)柏地20.57de±1.962452.56b±31.092563.60ab±274.4914.30a

12、7;0.32果園10.03g ±1.601146.00h±106.401878.00cd±104.986.93 f±0.37仁用杏地25.20b ±0.872276.52 d±28.871755.80d±114.868.75c±0.22苜蓿地20.97d ±0.902023.97f±41.351236.60e±63.727.05ef±0.57油松地23.47c ±2.072365.90c±58.762315.20b±98.117.90d±

13、;0.15楊樹地32.67a ±1.822582.28a±38.292682.20a±193.199.57b±0.40荒地19.20e ±0.752076.67ef±76.792060.80c±190.539.17bc±0.72檸條地13.08f ±0.0871892.47g±69.322439.40b±158.577.59de±0.22刺槐地33.13a ±1.732144.63e±44.022428.80b±48.887.35def±

14、;0.45土壤酶在土壤生物化學(xué)過(guò)程中，特別是在有機(jī)質(zhì)的分解和氮、磷的活化過(guò)程中具有重要作用13。不同土地利用類型對(duì)表層（05 cm）土壤酶活性有明顯影響（見表2）。表2列出了10種土地利用類型表層土壤四種酶活性的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和差異顯著性檢驗(yàn)結(jié)果。由表2可知，農(nóng)地表層土壤四種酶活性最低，轉(zhuǎn)化酶，堿性磷酸酶，脲酶和過(guò)氧化氫酶活性分別為5.67，1057.47，688.60和5.48。各樣地土壤剖面各土層之間酶活性的分布特征見圖1。轉(zhuǎn)化酶活性在刺槐地和楊樹地表層較高，分別為農(nóng)地表層土壤的5.84和5.76倍。其在仁用杏地、油松地、苜蓿地、側(cè)柏地、荒地、檸條地和果園分別為農(nóng)地的4.44、4.14、

15、3.70、3.63、3.39、2.31和1.77倍。LSD檢驗(yàn)表明，轉(zhuǎn)化酶活性除在刺槐和楊樹地，苜蓿和側(cè)柏地以及側(cè)柏和荒地之間差異不顯著外，在其余各樣地之間，其差異均達(dá)到顯著性水平。同一土地利用類型下土壤剖面各層次之間的LSD檢驗(yàn)表明，轉(zhuǎn)化酶活性在農(nóng)地1020 cm處最高，但其在農(nóng)地土壤剖面四個(gè)層次之間其差異不顯著；而在其余各樣地，表層土壤轉(zhuǎn)化酶活性均顯著大于其下部各土層。堿性磷酸酶活性在楊樹地和側(cè)柏地較高，分別為農(nóng)地的2.44和2.32倍。在油松地、仁用杏地、刺槐地、荒地、苜蓿地、檸條地和果園，表層土壤堿性磷酸酶活性分別為農(nóng)地的2.24、2.15、2.03、1.96、1.91、1.79和1.

16、08倍。表層土壤堿性磷酸酶活性除在刺槐地和荒地以及荒地和苜蓿地之間差異不顯著外，在其余各樣地之間差異均顯著。土壤剖面不同土層之間的LSD檢驗(yàn)表明，土壤堿性磷酸酶活性在農(nóng)地1020和510 cm，510和2040 cm以及荒地510，1020和2040 cm差異不顯著；其余8個(gè)樣地堿性磷酸酶活性隨土層的加深而降低，且土壤剖面各土層之間的差異顯著。圖1 4種酶活性在不同土地利用下土壤剖面上的分布特征Fig. 1 the profile characteristics of the four soil enzyme activities in various landuse types（a: 堿性磷

17、酸酶; b: 轉(zhuǎn)化酶; c: 脲酶; d: 過(guò)氧化氫酶）(a: alkaline phosphatase; b: invertase glucose; c: urease; d: catalase )脲酶活性在楊樹地和側(cè)柏地較高，分別為農(nóng)地的3.90和3.72倍。在檸條地、刺槐地、油松地、荒地、果園、仁用杏地、苜蓿地，脲酶活性分別為農(nóng)地的3.54、3.53、3.36、2.99、2.73、2.55和1.80倍，其中，脲酶活性在楊樹和側(cè)柏地，側(cè)柏、檸條、刺槐和油松地，荒地和果園以及果園和仁用杏地之間差異不顯著。脲酶活性在土壤剖面各土層之間的LSD檢驗(yàn)表明，農(nóng)地1020和2040 cm脲酶活性較高，

18、分別為1015.20和974.20，而510和05 cm脲酶活性較低，分別為818.60和688.60，且1020和2040 cm以及510和05 cm之間脲酶活性差異不顯著。脲酶活性除在果園05和510 cm，在油松地510和1020 cm以及在荒地510，1020和2040 cm差異不顯著外，在其余各樣地土壤剖面不同層次之間差異顯著。過(guò)氧化氫酶活性在側(cè)柏地最高，為農(nóng)地的2.61倍，而在楊樹地、荒地、仁用杏地、油松地、檸條地、刺槐地、苜蓿地和果園，過(guò)氧化氫活性分別為農(nóng)地的1.75、1.67、1.60、1.44、1.39、1.34、1.29和1.26倍。各土地利用類型中，過(guò)氧化氫酶活性在楊樹地

19、和荒地，荒地和仁用杏地，油松、檸條和刺槐地，檸條、刺槐和苜蓿地，刺槐、苜蓿和果園之間差異不顯著。過(guò)氧化氫酶活性在荒地僅次于側(cè)柏地和楊樹地，并且，其在荒地與楊樹地之間的差異不顯著。這與邱莉萍等14研究得出撂荒未翻耕地表層過(guò)氧化氫酶活性大于林地的結(jié)論相似。過(guò)氧化氫酶活性在土壤剖面各層次之間的LSD檢驗(yàn)表明，在各土地利用類型中，土壤過(guò)氧化氫酶活性在表層最高，除在農(nóng)地和荒地外，隨土層深度的增加，其活性降低。過(guò)氧化氫酶活性在農(nóng)地土壤剖面各層次之間差異不顯著；在果園、苜蓿和油松地，其在510和1020 cm差異不顯著；在仁用杏和檸條地，其在1020和2040 cm差異不顯著；在荒地和刺槐地，其在510，1

20、020和2040 cm差異不顯著。過(guò)氧化氫酶活性在側(cè)柏和楊樹地土壤剖面不同土層之間差異達(dá)顯著水平。表3 不同土地利用類型下表層土壤養(yǎng)分含量Table 3 Topsoil nutrient contents in various landuse types土地利用類型有機(jī)質(zhì)/%全氮/%堿解氮/(mg·kg-1)速效磷/(mg·kg-1)農(nóng)地0.5072 j±0.00390.0294 i±0.001823.47 f±2.655.22 bc±1.33側(cè)柏地1.6335 b±0.04570.0813 b±0.002659.

21、12b±6.602.25 ef±0.63果園0.7270 h±0.02990.0437 g±0.003132.84 e±1.066.64 a±0.71仁用杏地1.2525 e±0.04350.0651 d±0.004550.53 c±4.495.09 c±1.18苜蓿地0.6367 i±0.03740.0337 h±0.001430.89 e±2.094.05 d±0.38油松地1.3880 d±0.06120.0655d±0.0024

22、51.95 c±2.401.80 f±0.20楊樹地1.6857 a±0.06230.0867a±0.002568.50 a±4.871.71 f±0.27荒地地1.1287 f±0.01040.0592 e±0.001255.83b±1.561.57 f±0.12檸條地0.9597 g±0.02260.0514 f±0.001744.1d±2.025.99 ab±0.55刺槐地1.4797 c±0.02370.0769 c±0.003

23、565.37a±1.462.71 e±0.32以上分析可知，幾種林地土壤酶活性普遍較高，這是因?yàn)榱值刂参锏蚵湮锖透捣置谖锊粌H使微生物大量繁殖，豐富了土壤酶的來(lái)源，同時(shí)這些凋落物的分解和根系的生理代謝過(guò)程也向土壤釋放多種酶。而農(nóng)地和果園由于地表無(wú)覆被物，土壤養(yǎng)分含量少，對(duì)土壤微生物的繁衍不利，其土壤酶活性也因此較低。2.2 土壤養(yǎng)分特征土地利用類型不同，則地表覆蓋及人為干擾影響程度不同，直接影響土壤養(yǎng)分物質(zhì)的輸入和輸出，進(jìn)而深刻影響土壤的養(yǎng)分貯量和養(yǎng)分有效性等肥力狀況4。表3列出了不同土地利用類型下表層土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、全氮和堿解氮含量。土壤有機(jī)質(zhì)含量在楊樹地最高，為1.

24、6857%，在農(nóng)地最低，為0.5072%；與農(nóng)地相比，有機(jī)質(zhì)含量在楊樹地、側(cè)柏地、刺槐地、油松地、仁用杏地、荒地、檸條地、果園和苜蓿地分別增加了232.4 %、222.06 %、191.74 %、173.66 %、146.94 %、122.54 %、89.22 %、43.34 %和25.53 %，并且各樣地之間的差異均顯著。土壤全氮含量與有機(jī)質(zhì)含量大小順序完全相同，與農(nóng)地相比，在楊樹地、側(cè)柏地、刺槐地、油松地、仁用杏地、荒地、檸條地、果園和苜蓿地，全氮含量分別增加了194.90 %、176.53 %、161.56 %、122.79 %、121.43 %、101.36 %、74.83 %、48.

25、64 %和14.63 %。有機(jī)質(zhì)含量除在油松和仁用杏地之間差異不顯著外，其余各樣地之間差異均顯著。與農(nóng)地相比，在楊樹地、刺槐地、側(cè)柏地、荒地、油松地、仁用杏地、檸條地、果園和苜蓿地，堿解氮含量分別增加了191.86 %、178.53 %、151.90 %、137.88 %、121.35 %、115.30 %、87.90 %、39.92 %和31.61 %，堿解氮在楊樹和刺槐地，側(cè)柏和荒地，油松和仁用杏地以及果園和苜蓿地之間差異不顯著。堿解氮和有機(jī)質(zhì)、全氮含量在各樣地之間的大小順序基本相同，這說(shuō)明三者之間呈現(xiàn)很好的相關(guān)性。 一般認(rèn)為黃綿土表層有機(jī)質(zhì)含量為0.45%0.80 %，十種土地利用類型中

26、，除農(nóng)地、果園和苜蓿地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量在0.507 2%0.7270 %之間外，其余七種土地利用類型表層土壤有機(jī)質(zhì)含量在0.959 7%1.685 7%之間。其中，楊樹、側(cè)柏、刺槐、油松和仁用杏地五種林地表層土壤有機(jī)質(zhì)含量高，邱莉萍等14也認(rèn)為土壤有機(jī)質(zhì)在農(nóng)地含量最低，在林地含量最高。這主要是由于林草地枯枝落葉比較豐富,可以有效減少?gòu)搅?使得表層的養(yǎng)分含量很高，特別是有機(jī)質(zhì)和全氮尤為明顯15。而果園和農(nóng)地表面無(wú)草被覆蓋，且作物生長(zhǎng)過(guò)程中吸收利用了大量的土壤養(yǎng)分，作物收獲后未留下殘茬，返還到土壤中的有機(jī)物很少，其土壤有機(jī)質(zhì)含量比較低14。鞏杰等16研究認(rèn)為灌木林地的有機(jī)質(zhì)含量高于油松林地和山杏

27、林地，而本文得出檸條地僅高于果園、苜蓿地和農(nóng)地，這主要是由于當(dāng)?shù)貦帡l于1970年栽種，部分已經(jīng)枯死，地面覆蓋度低的原因。以上分析說(shuō)明植被對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)明顯的積累作用, 同時(shí)也說(shuō)明多年的植樹造林工程對(duì)坡地養(yǎng)分流失有明顯的減緩作用。各樣地表層土壤速效磷含量大小順序依次為：果園檸條地農(nóng)地仁用杏地苜蓿地刺槐地側(cè)柏地油松地楊樹地荒地。其中，速效磷在果園和檸條地，檸條和農(nóng)地，農(nóng)地和仁用杏地，刺槐和側(cè)柏地以及側(cè)柏、油松、楊樹和荒地之間差異不顯著。陸安祥等17得出果園和農(nóng)地的速效磷含量低于菜地而高于草地和林地的結(jié)論。安韶山等18也認(rèn)為與農(nóng)地、天然草地、人工草地和灌木林地相比，果園的速效磷含量最高，并認(rèn)為果園與農(nóng)

28、地磷含量高與作物生產(chǎn)過(guò)程中的施肥及田間管理等措施有關(guān)；也有研究認(rèn)為16,19速效磷在不同的土地利用類型下沒(méi)有顯著的差異。圖2為有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷在土壤剖面上的分布特征?？梢钥闯?不同土地利用類型下土壤養(yǎng)分含量變化基本上呈現(xiàn)出隨著土壤剖面深度的增加而降低的規(guī)律。有機(jī)質(zhì)含量在農(nóng)地各土層排序依次為1020 cm（0.5602）2040 cm (0.509 8) 05 cm (0.507 2)510 cm (0.497 8), 其中，后三層之間差異不顯著。有機(jī)質(zhì)含量在荒地各土層排序依次為：05 cm (1.128 7)2040 cm (0.652 2)1020 cm（0.622 7）510

29、cm (0.601 2)，且其在各層次之間差異顯著，其中，有機(jī)質(zhì)含量在2040 cm和1020 cm高于510 cm，這與采樣時(shí)發(fā)現(xiàn)20 cm土層處有約10 cm厚的草根有關(guān)。其余7種土地利用類型土壤有機(jī)質(zhì)含量均隨土層深度的增加而降低,并且各層之間的差異達(dá)顯著水平。全氮在農(nóng)地各土層的排序依次為：1020 cm（0.030 3）05 cm (0.029 4)510 cm (0.028 5)2040 cm (0.027 4)，且其在四個(gè)土層間差異不顯著。全氮在油松510 cm和1020 cm差異不顯著。全氮在荒地土壤剖面各土層排序依次為：05 cm (0.059 2) > 2040 cm (

30、0.035 5) >1020 cm（0.034 8）=510 cm (0.034 8)，后三層之間差異不顯著。土壤全氮含量在其余各樣地均隨土層深度的增加而降低，且各土層之間差異顯著。堿解氮在農(nóng)地表層大于下部各土層，但其在各土層之間的差異不顯著；而堿解氮在其余九個(gè)樣地表層均顯著大于下部土層。在側(cè)柏、仁用杏和刺槐地，堿解氮在1020、2040 cm之間的差異不顯著；堿解氮在油松地510、1020 cm之間，以及在荒地510、1020和2040 cm之間的差異不顯著；堿解氮在苜蓿、楊樹以及檸條地在剖面各層次之間差異均達(dá)到顯著性水平。速效磷除在油松地1020 cm土層大于510 cm土層外，其余

31、各樣地速效磷均隨土層深度的增加而降低。速效磷在農(nóng)地和楊樹地510、1020 cm以及1020、2040 cm之間，在側(cè)柏、仁用杏、油松、荒地和刺槐地510、1020和2040 cm之間，在苜蓿、果園和檸條地1020和2040 cm之間差異不顯著。土壤酶活性和養(yǎng)分在土壤剖面上的分布表明，土層深度對(duì)土壤酶活性和土壤養(yǎng)分有影響。除農(nóng)地外，其余各土地利用類型下表層土壤酶活性和養(yǎng)分均大于下部土層，這和zhang yongmei等8研究認(rèn)為土壤轉(zhuǎn)化酶、酸性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶活性和土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮、速效磷在020 cm處高于2040 cm處相一致。土壤酶活性及其養(yǎng)分的分布模式表明，土壤有

32、機(jī)質(zhì)的分解速率及養(yǎng)分循環(huán)依賴于土層深度，這主要是由于枯枝落葉或植物殘?bào)w在地表聚集的原因。另外，由于農(nóng)地翻耕、播種、施肥等因素，層次之間的土壤各屬性差異小。2.3 土壤酶活性和土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性分析轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶、脲酶、過(guò)氧化氫酶活性以及有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮之間的相關(guān)性（見表4）均達(dá)到極顯著水平。速效磷與過(guò)氧化氫酶、有機(jī)質(zhì)、全氮的相關(guān)性不顯著，與堿性磷酸酶活性呈極顯著正相關(guān)，與轉(zhuǎn)化酶和脲酶活性呈顯著性正相關(guān)。堿性磷酸酶活性與有機(jī)質(zhì)和全氮成極顯著正相關(guān)，這是由于有機(jī)質(zhì)會(huì)吸附大量的有機(jī)磷，進(jìn)而增加堿性磷酸酶活性，這與前人的研究結(jié)論20相一致。除過(guò)氧化氫酶與速效磷不相關(guān)外，其余三種酶活性與土壤有

33、機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和堿解氮顯著相關(guān)，這表明土壤酶對(duì)土壤肥力的形成非常重要，不僅提供了植物所需要的養(yǎng)分，并可積累有機(jī)物質(zhì)8。有機(jī)質(zhì)和全氮含量相關(guān)系數(shù)為0.987，Liu Cunqi等20也發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)和全氮存在正相關(guān)性。王國(guó)梁等21研究認(rèn)為土壤全氮含量與土壤有機(jī)質(zhì)的含量有很好的相關(guān)性, 并可以用線性關(guān)系式表示，這充分證明了土壤全氮來(lái)源于有機(jī)質(zhì)。另外，有機(jī)質(zhì)與四種酶活性以及堿解氮也呈極顯著正相關(guān)，可以認(rèn)為有機(jī)質(zhì)是土壤養(yǎng)分和酶活性的源和庫(kù)。2.4 土壤恢復(fù)指數(shù)圖2 土壤養(yǎng)分在不同土地利用下土壤剖面上的分布特征Fig. 2 the profile characteristics of the four

34、soil nutrients in various landuse types（a: 有機(jī)質(zhì); b: 全氮; c: 堿解氮; d: 速效磷）（a: organic matter; b: total nitrogen; c: alkali-hydrolyzed nitrogen; d: available phosphorus）許多學(xué)者14,19-22以林地為對(duì)照，分別計(jì)算了其它土地利用類型下的土壤退化指數(shù)。本文引用土壤恢復(fù)指數(shù)，即以農(nóng)地為對(duì)照，計(jì)算土壤各屬性在其它土地利用類型與農(nóng)地之間的差異，最后將各屬性的差異求和平均，以定量描述由于各種植被恢復(fù)措施對(duì)土壤的改良作用。本文選取轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶

35、、脲酶、過(guò)氧化氫酶、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷計(jì)算土壤恢復(fù)指數(shù)（見圖3）。從圖3可知：與農(nóng)地相比，所有樣地表層土壤恢復(fù)最為明顯，其中楊樹、刺槐和側(cè)柏地恢復(fù)指數(shù)分別達(dá)到1.921、1.700和1.653；仁用杏、油松、荒地、檸條、苜蓿、果園恢復(fù)指數(shù)分別為：1.385、1.241、1.115、0.963、0.651、0.554。510 cm各樣地恢復(fù)指數(shù)明顯降低，但各土地利用類型下土壤恢復(fù)指數(shù)為正值。果園、苜蓿、檸條和刺槐地在1020 cm和2040 cm，以及側(cè)柏和楊樹地在2040 cm恢復(fù)指數(shù)為負(fù)值。這主要是由于植物根系對(duì)下層土壤中養(yǎng)分吸收利用后又以有機(jī)物的形式累積在土壤表面，而當(dāng)?shù)貧夂蚋珊?/p>

36、，養(yǎng)分不易向下淋溶，且樣地沒(méi)有人為翻動(dòng)過(guò)程。表4 土壤酶活性和養(yǎng)分之間的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients among soil enzyme activities and soil nutrient項(xiàng)目轉(zhuǎn)化酶堿性磷酸酶脲酶過(guò)氧化氫酶有機(jī)質(zhì)全氮堿解氮速效磷轉(zhuǎn)化酶1.000堿性磷酸酶0.910*1.000脲酶0.781*0.842*1.000過(guò)氧化氫酶0.445*0.616*0.555*1.000有機(jī)質(zhì)0.894*0.919*0.893*0.643*1.000全氮0.895*0.920*0.885*0.653*0.987*1.000堿解氮0.909*0.92

37、9*0.903*0.629*0.975*0.967*1.000速效磷0.350*0.453*0.395*0.1220.3120.2580.320*1.000注：*：0.01水平上顯著相關(guān)；*：0.05水平上顯著相關(guān)圖3 不同土地利用類型下的土壤恢復(fù)指數(shù)Fig. 3 soil restoration index under various landuse types不同土地利用類型通過(guò)植被及其枯枝落葉以及根系統(tǒng)和根際分泌物對(duì)土壤酶活性及養(yǎng)分產(chǎn)生影響。五種林地對(duì)土壤表層的改良作用較永久性荒地、檸條和苜蓿地明顯。其中，楊樹、油松與刺槐為同齡樹種,對(duì)土壤改良作用的順序?yàn)闂顦浯袒庇退?，鄭順安?3也得出

38、刺槐對(duì)土壤改良的效果大于同齡油松的結(jié)論。但油松對(duì)1020 cm和2040 cm土壤的改良作用優(yōu)于楊樹和刺槐，這可能是由于三個(gè)樹種所輸入的植物殘?bào)w及其根系的差異造成。3 結(jié)論本文探討了農(nóng)地、側(cè)柏地、果園、仁用杏地、苜蓿地、油松地、楊樹地、荒地、檸條地和刺槐地十種土地利用類型以及各土地利用類型下土壤剖面四個(gè)層次的土壤轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶活性及有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和速效磷分布特征，得出如下結(jié)論：（1）十種土地利用類型表層土壤中，農(nóng)地土壤速效磷含量較高（僅次于果樹和檸條地），而轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶活性和有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮含量卻最低。楊樹、側(cè)柏、刺槐、仁用杏和油松五種林

39、地的土壤酶活性和有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮含量普遍較高，說(shuō)明植被恢復(fù)使水土流失得到一定的控制。另外，除農(nóng)地外，其它九種土地利用類型土壤表層轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶、脲酶（除果園）、過(guò)氧化氫酶、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和速效磷含量均顯著大于底層，說(shuō)明植被恢復(fù)過(guò)程中，對(duì)土壤酶活性和養(yǎng)分具有一定的表聚性。（2）四種酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷之間，除過(guò)氧化氫酶與速效磷不相關(guān)外，其它各養(yǎng)分和酶活性之間均達(dá)顯著相關(guān)。表明土壤酶對(duì)土壤肥力的形成非常重要，并可認(rèn)為有機(jī)質(zhì)是土壤養(yǎng)分和酶活性的源和庫(kù)。（3）與農(nóng)地相比，植被恢復(fù)對(duì)05 cm土壤培肥作用明顯，而同齡樹種中，楊樹對(duì)土壤的恢復(fù)效果大于刺槐和油松。植被恢復(fù)對(duì)

40、510 cm土壤培肥作用明顯降低 ,而果園、苜蓿、檸條和刺槐地在1020 cm和2040 cm，以及側(cè)柏和楊樹地在2040 cm恢復(fù)指數(shù)為負(fù)值。致謝：感謝中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕和旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳小利老師，吳瑞雯老師在室內(nèi)分析中給予的幫助。感謝西北農(nóng)林科技大學(xué)校外管理中心米脂試驗(yàn)站王延平老師在樣地選取中給予的幫助。參考文獻(xiàn)：1 朱祖祥. 土壤學(xué)M. 北京: 農(nóng)業(yè)出版社, 1983: 276-279.Zhu Zuxiang. Soil Science. Beijing: Agriculture Press, 1983: 276-279.2 劉夢(mèng)云, 常慶瑞, 岳慶玲

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