衡水市周邊桃園土壤有機質及酶活性變化特征

石宗琳

（衡水學院生命科學學院 河北 衡水 053000）

土壤有機質是土壤中重要的組成成分，對果樹的產量有著很大影響，對土壤結構的形成和土壤物理狀況的改善起著決定性作用[1]。土壤有機質含量的高低體現了土壤生產力的水平，在提高土壤肥力和促進農業可持續發展等方面發揮著重要作用[2]。土壤酶是由土壤微生物、植物根系分泌物及動植物殘體、遺骸分解釋放于土壤中的一類具有催化能力的生物活性物質[3]，參與土壤中一切生物化學過程，是土壤生態系統中物質循環和能量流動中最為活躍的生物活性物質，對提高土壤肥力具有重要作用[4]，也是土壤生物質量變化的敏感指標[5，6]。土壤酶活性的高低可表征土壤中生物化學過程的強度和方向，是觀察土壤肥力的重要指標[7～9]。

目前對果園的施肥方式大多以化肥為主，農家肥投入量較少，化肥的長期使用以及不合理的管理模式導致果園土壤肥力下降、生物學性質退化等問題逐步顯現[8]，其中以土壤中有機質及酶活性變化較為敏感。隨著種植年限的增長，對果園土壤質量也會產生影響，進而影響果樹的產量和品質[10]。本文通過選取典型樣地，分析不同園齡桃園土壤有機質及酶活性變化特征，探究桃樹種植對土壤質量的影響，以期為桃園土壤的科學管理提供合理依據。

1 材料與方法

1.1 位于河北省東南部。屬大陸季風氣候區，為溫暖半干旱型氣候，年平均氣溫為12.7℃，年平均降水量為496.4 mm，年蒸發量1 295.7～2 621.4 mm，年平均日照時數為2 642.8 h，年平均降雪日數為8.1d。海拔高度20m左右。主要的土壤類型為潮土。

1.2 樣品采集。采樣地點位于衡水市桃城區侯劉馬村，采樣時間為2018年7月。選取了種植1年、3年、5年和7年的桃園土壤為研究對象，選擇3個相同種植年限的桃園為重復，對每一個桃園按蛇形分布法進行采樣點的設定，分別按0～20 cm、20～40 cm、40～70 cm、70～100 cm對4個土層進行采樣。把采集的同一塊桃園內相同土層深度的樣品進行混合，然后將種植年限相同的同一深度的樣品進行混合，用四分法將混合后樣品保留500 g左右裝入采樣袋，共有16個土壤樣品。采集樣品的同時記錄桃園的種植時間、地理經緯度等信息。挑出土壤樣品里的植物根須和雜質，將土壤樣品帶回實驗室，等待自然風干。對風干后土樣研磨，研磨后用四分法取適量土樣分別過0.25 mm篩和1 mm篩，保存于密封袋中，用于相關指標測定。

1.3 指標測定。土壤有機質含量用重鉻酸鉀外加熱法測定[10]，土壤酶活性測定參照關松茚的方法[3]，其中脲酶活性用靛酚藍比色法測定，以24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克數表示；堿性磷酸酶活性用磷酸苯二鈉測定，以24 h后1 g土壤中酚的毫克數表示；蔗糖酶活性用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，以24 h后1 g土壤葡萄糖的毫克數表示；過氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法測定，以20 min后1 g土壤中的0.1N高錳酸鉀的毫升數表示。

1.4 數據處理。數據處理用Excel 2016完成，數據結果采用Spss25進行相關統計分析。

圖1 桃園土壤有機質含量變化

2 結果與分析

2.1 桃園土壤有機質變化特征。從圖1可以看出，隨著種植年限的增加，不同土層的有機質含量大致呈現先增加后減少的變化趨勢。在0～100cm土層，桃園土壤有機質含量在5年齡時含量最高，達9.54～21.62 g/kg，但在7年齡時桃園土壤有機質含量下降明顯。20～100 cm土層范圍，1、3和5年齡桃園土壤有機質含量相差不大。40～100 cm范圍，與5年齡相比，7年齡桃園土層有機質含量分別減少了5.38 g/kg和7.26 g/kg。0～100 cm土層范圍內，桃園有機質平均含量變化趨勢為 7年＜1年＜3年＜5年。7年齡桃園土壤有機質含量下降，可能是由于果樹屬于盛果期，對土壤養分的消耗量大于有機物的投入量，因此要注重盛果期果樹有機肥的投入。垂直方向上，除7年齡桃園土壤有機質含量隨土層深度的增加而減少，其他桃園土壤有機質含量均隨土層深度的增加呈現先減小后增加的變化趨勢。表層0～20 cm土壤有機質含量15.88～21.62 g/kg，顯著高于其他土層，這是由于表層土壤受現代培肥影響較大[1]。20～40 cm土層土壤有機質下降明顯，但40～100 cm種植前5年桃園土壤有機質含量出現緩慢上升趨勢，可能是根系分泌物增加了土壤中有機質的含量。

2.2 桃園土壤脲酶變化特征。由圖2可以看出，桃園土壤脲酶活性大致隨種植年限的增加呈現出先升高后降低的變化趨勢。5年齡桃園土壤脲酶活性最高，7年齡脲酶活性最低，0～100cm土層脲酶活性平均值變化趨勢為7年＜1年＜3年＜5年，其中表層0～20cm土層5年比7年桃園活性高出17.23%。桃園土壤脲酶活性隨土層深度的增加不斷降低，相同年限的桃園土壤脲酶活性，隨深度的增加呈現出不斷降低的趨勢(3年桃園在70～100 cm土層活性略有升高)，0～20 cm土層脲酶活性顯著高于其他土層，在20 cm以下土壤脲酶活性差別不大。

圖2 桃園土壤脲酶活性變化

2.3 桃園土壤堿性磷酸酶變化特征。由圖3可知，隨著種植年限的增加，土壤表層0～20 cm土壤堿性磷酸酶活性在前5年不斷升高，7年齡呈現下降趨勢。在20～70 cm土層堿性磷酸酶活性變化為增-減-增的趨勢，70～100 cm土層磷酸酶活性隨種植時間增長表現為先降低后升高。0～100 cm范圍桃園土壤磷酸酶活性平均值變化趨勢為1年＜7年＜3年＜5年。垂直剖面上，桃園土壤堿性磷酸酶活性在0～20 cm土層明顯高于其他土層，20～100 cm土層范圍差別不大。

圖3 桃園土壤堿性磷酸酶活性變化

2.4 桃園土壤蔗糖酶變化特征。由圖4可看出隨著種植年限的增加，桃園土壤蔗糖酶活性在表層0～20 cm呈現減-增-減的變化趨勢，20～40 cm土層蔗糖酶活性呈現出逐年遞減趨勢，40～100 cm土壤蔗糖酶活性呈現先上升后下降的變化趨勢。0～100cm范圍桃園土壤蔗糖酶活性平均值變化趨勢為7年＜1年＜5年＜3年。垂直剖面上，桃園土壤蔗糖酶活性大致隨土層深度的增加而降低，0～20 cm蔗糖酶活性明顯高于其他土層，3年桃園在70～100 cm土層范圍土壤蔗糖酶活性又出現明顯升高的趨勢。

圖4 桃園土壤蔗糖酶活性變化

2.5 桃園土壤過氧化氫酶變化特征。由圖5可以看出，隨著種植年限增加，0～20 cm土層范圍桃園土壤過氧化氫酶呈現減-增-減的變化趨勢，20～40 cm土層范圍持續遞增，40～100 cm范圍先增加后減小。0～100 cm范圍桃園土壤過氧化氫酶活性平均值變化趨勢為7年＜3年＜5年＜1年。垂直剖面上來看，1年齡和5年齡桃園土壤過氧化氫酶隨土層深度的增加呈現先減小后增加的變化趨勢，20～40cm土層含量最低，70～100 cm土層含量最高。3年齡和7年齡隨土層深度增加呈現出先增加后降低的變化趨勢，3年桃園土壤過氧化氫酶活性在40～70 cm土層最高，7年桃園土壤過氧化氫酶活性在20～40 cm土層活性最高。過氧化氫酶活性降低說明土壤解毒能力減弱，7年齡桃園土壤過氧化氫酶活性在深層下降，將導致果園土壤內部毒素積累，威脅果樹生長。

圖5 桃園土壤過氧化氫酶活性變化

2.6 各指標間相關性分析。由表1可看出有機質與脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶之間相互呈現極顯著正相關關系(P＜0.01)，過氧化氫酶與其他有機質和酶活性指標沒有顯著相關性；脲酶與磷酸酶和蔗糖酶相關性顯著，數據在0.01水平相關性極顯著；磷酸酶與蔗糖酶之間相關性顯著。說明有機質含量與大多數酶的活性具有相關性，過氧化氫酶含量不僅在時間和空間上變化不大，且與有機質和其他酶活性相關性不顯著。

表1 桃園土壤有機質與酶活性之間相關性分析

3 結論與討論

3.1 土壤有機質含量隨種植年限的增加呈現出先增加后減少的變化趨勢，隨著土層深度的增加，土壤有機質含量先減少，到40cm以后有機質含量又有所增加。

3.2 隨著種植年限增加，脲酶活性、堿性磷酸酶活性和蔗糖酶活性都表現為先升高后降低的趨勢，過氧化氫酶活性變化不大，7年桃園土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性均有所降低。土壤酶在不同深度表現出來的活性不同，脲酶活性、磷酸酶活性、蔗糖酶活性在表層0～20 cm土層活躍，隨著土壤深度增加，脲酶和蔗糖酶活性越來越低。

3.3 土壤有機質、脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶兩兩之間相關性呈現出極顯著水平，過氧化氫酶與其他指標相關性不顯著，蔗糖酶與其他指標均有相關性。