植被更替及植果年限對土壤有機質和酶活性的影響

摘要 ? ?土壤有機質及酶活性是反映植被更替對土壤質量作用與影響較為敏感的指標，對分析制約地區蘋果產業可持續發展因素具有重要意義。在彬縣果區土壤及地形條件與管理水平基本一致的條件下，以農田土壤（對照）與8年（幼齡）、21年（老齡）果園為研究對象，研究其0～40 cm土層深度內的有機質、過氧化氫酶活性、脲酶活性、堿性磷酸酶活性的變化趨勢。結果表明，土壤有機質、脲酶和堿性磷酸酶活性隨土層深度的增加而減少。在0～40 cm土層范圍內，農田演替為果園，降低了土壤有機質含量、過氧化氫酶和堿性磷酸酶活性，增加了土壤脲酶活性。隨著種植年限的增加，有機質含量在0～20 cm土層出現累積趨勢，過氧化氫酶活性減少，而堿性磷酸酶和脲酶在剖面上呈現不同程度的遞減趨勢。因此，在0～40 cm土層植被更替及植果年限對土壤生物質量影響明顯，可能會對果樹生長產生影響。

關鍵詞 ? ?土壤有機質;土壤酶活性;果園;植被更替;植果年限

中圖分類號 ? ?S154.2;S661.1 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）19-0177-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Effect ?of ?Vegetation ?Replacement ?and ?Planting ?Years ?on ?Soil ?Organic ?Matter ?and ?Enzyme ?Activity

SHI Zong-lin

（Department of Biology，Hengshui University，Hengshui Hebei 053000）

Abstract ? ?Soil organic matter and enzyme activity are sensitive indexes to reflect the effect and influence of vegetation replacement on soil quality，which have great significance for analyzing the factors restricting the sustainable development of regional apple industry.The 0-40 cm soil depth in farmland （control），8-year-old（young） and 21-year-old（old） apple orchards in Bin County were collected，where the terrain condition and management level were under the same conditions，to study the change trend of the soil organic matter content and the activities of catalase，urease and alkaline phosphatase.The results showed that the soil organic matter content and the activities of urease and alkaline phosphatase decreased with the increasing of soil depth. Within the 0-40 cm soil depth，the farmland converting to orchard reduced the content of soil organic matter and activities of catalase and alkaline phosphatase，but increased the urease activities.With the increasing of planting years，the organic matter content in 0-20 cm soil depth showed a cumulative trend，and catalase activity decreased，while activities of alkaline phosphatase and urease showed a decreasing trend to different degrees in profile.Therefore，vegetation replacement and fruit planting years have obvious effects on soil biological quality in 0-40 cm soil depth，which may affect the growth of fruit trees.

Key words ? ?soil organic matter;soil enzyme activity;orchard;vegetation replacement;planting year

土壤酶是一種生物活性物質，其具有催化能力，通過土壤中的微生物等活動分解釋放到土壤中[1]，在有機物分解和養分循環過程中起著重要的生化作用[2]。通常一個土壤生態系統的功能可以通過分析土壤酶活性進行評價，以土壤酶活性分析預測土壤質量變化[3]，通過分析土壤質量變化既可以快速分析出土壤管理措施的優劣[4]和土地利用變化引起的土壤變化[5]，又可作為土壤質量的潛在指示因子[6-7]。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[8]。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[9]。

目前，國內有關果園土壤酶活性的研究較為豐富，但大多集中在不同施肥[10]、耕作[11-13]及覆蓋措施[14-15]等方面，植果期間果園土壤酶活性變化特征等方面研究罕見報道。我國的蘋果主產區渭北旱源的傳統土壤管理方式使該地區土壤結構遭到破壞[10]，水分蒸發嚴重，土壤肥力大量流失，導致該地區蘋果產業發展遇到嚴重的瓶頸[13]。同時，由于果園系統的特殊性，為了維持水果的產量，勢必大量投入化肥、農藥，進而導致土壤質量惡化[16]。因此，研究果園土壤酶等變化，可以有利于保持土壤質量，最終促進果業可持續發展。

通過研究不同園齡果園土壤剖面上土壤有機質及酶活性的變異，分析土壤酶活性和土壤有機質之間的變化規律，評判當前果園管理措施下果園的土壤肥力變化和土壤質量的變化，最終為果業生產和提高果園土壤肥力提供一定的理論指導。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試驗地概況

試驗地在陜西省渭北蘋果主產區彬縣。該縣位于咸陽市西北部，地處東經107°49′～108°22′、北緯34°51′～35°17′之間，屬渭北旱塬塬梁溝壑區，為典型的大陸性暖溫帶半干旱氣候。該地區平均海拔約為1 108 m，無霜期較短，僅180 d，年降雨量較少，年平均降水量僅為579 mm，晝夜溫差較大，土壤多為黑壚土，土壤腐殖質層多超過1 m。由于該地區的氣候土壤特點適宜蘋果種植，是渭北旱塬地區的典型代表。

1.2 ? ?采樣及分析方法

試驗于2014年5月在彬縣植果歷史相對較長的新民鎮進行，在采集土樣前對果園的果樹品種、種植密度、施肥量果園面積等基本情況進行調查。分別選擇相同自然生態條件的8年、21年的蘋果園（樹種為紅富士，生長健康，樹勢中等）作為研究對象，每個園齡各選2個果園作為試驗重復，并在當地選擇土壤條件相似的農田為對照。用土鉆分別按10 cm間距在各果園樹冠投影面距樹干2/3處，按照0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm的間距依次逐層用土鉆采取土壤剖面樣品，并按照田間農化樣品采樣的基本原則，把同一個果園內的3株果樹下所采集的土樣混勻，帶回實驗室風干、磨細，備用。土壤有機質測定過0.25 mm篩，土壤酶活性測定過1 mm篩。

1.3 ? ?測定項目與方法

土壤有機質的測定采用重鉻酸鉀外加熱法[17]。土壤酶活性的測定采用關松蔭的方法[1]，即脲酶用靛酚藍比色法，以NH3-N mg/g土表示（24 h）;堿性磷酸酶用磷酸苯二鈉比色法，以酚mg/g土表示（24 h）;過氧化氫酶用KMnO4滴定法，以0.02 mol/L KMnO4 mL/g土表示。

1.4 ? ?數據處理

試驗相關數據采用Excel 2007和SAS軟件進行處理及統計分析。

2 ? ?結果與分析

2.1 ? ?植被更替及植果年限對果園土壤有機質的影響

有機質是土壤養分的重要來源，其含量多少是衡量土壤肥力高低的重要指標。土壤中有機質含量的消長情況取決于有機物的投入與土壤條件與環境條件的變化。一般情況下，果園土壤因翻耕而產生的擾動次數少于農田，有利于有機質累積[16]。受黑壚土發育歷史進程及特征的影響，無論農田還是果園，0～40 cm范圍內土壤有機質含量均隨土層深度增加而遞減（表1），表層土壤受現代培肥影響，有機質含量相對較高。

農田與果園相比，農田土壤有機質含量顯著高于果園土壤（P<0.05），這與劉夢云等[18]和Shi等[19]的研究結果一致，表明植被更替導致土壤有機質含量減少。這是因為土地利用方式的改變引起有機碳輸入量及土壤中有機碳周轉速率的變化，且與農田、果園的施肥方式和管理措施有關。為了預防果園病蟲害的發生，每年實行清園，即將果樹的落葉、殘枝以及果袋等有機物料予以清除，人為地減少了果園有機質的輸入量[19]。隨著植果年限的增加，表層0～20 cm土壤有機質含量呈增加趨勢，而20～40 cm土層的有機質含量反而減少，且均未達到顯著水平，說明植果期間土壤質量在不同土層呈現不同的變化趨勢。

2.2 ? ?植被更替及植果年限對果園土壤過氧化氫酶活性的影響

過氧化氫酶是土壤抗氧化能力的一個重要評價指標，其高低可以代表土壤的解毒能力[1]。由表1可以看出，土層深度與農田土壤過氧化氫酶活性成負相關關系;而8年果園土壤過氧化氫酶活性與土層深度的關系表現為減—增的變化趨勢，即隨著土壤深度增加先減少然后又增加;21年果園土壤過氧化氫酶活性呈現增—減—增的變化趨勢。與農田土壤相比，0～30 cm土層果園土壤過氧化氫酶活性呈現下降趨勢。隨著植果年限的增加，表層0～10 cm土層過氧化氫酶活性顯著降低，而30～40 cm土層略微增加，在其他2個土層沒有變化。說明植果年限對過氧化氫酶的影響僅表現在0～10 cm土層。

2.3 ? ?植被更替及植果年限對果園土壤脲酶活性的影響

土壤供氮水平可以通過分析土壤脲酶活性來進行評價[20]，土壤脲酶的活性受氮肥的施用量、施用深度和施用年限等方面影響。由表1可以看出，農田和果園土壤脲酶活性均隨著土層深度加深而顯著下降（P<0.05）。與農田土壤相比，0～10 cm土層果園土壤脲酶活性下降，而在10～40 cm土層，果園土壤脲酶活性均高于農田土壤，且在10～30 cm土層達到顯著水平。隨著植果年限的增加，脲酶活性在10～20 cm土層略有增加，而在20～30 cm土層顯著下降，在其他土層幾乎沒有變化。

2.4 ? ?植被更替及植果年限對果園土壤堿性磷酸酶活性的影響

在石灰性土壤中堿性磷酸酶是一類催化土壤中有機磷化合物轉化的生物酶，可加速有機磷的釋放速度[21]，其活性高低直接反映土壤有機磷的分解轉化狀況和生物有效性。由表1可以看出，農田土壤堿性磷酸酶活性隨著土層深度的增加呈現先增加后減少的變化趨勢，且各土層間差異均未達顯著水平。而果園土壤堿性磷酸酶活性均隨土層深度的增加而遞減，各土層間差異達顯著水平（P<0.05）。與農田土壤相比，各土層果園土壤過氧化氫酶活性均低于農田土壤，這與Shi等[19]研究結果一致。隨著種植年限的增加，除表層外，其他土層堿性磷酸酶活性均表現為8年果園>21年果園，這是因為幼齡果園掛果少，磷肥投入不足，而果樹對磷的需求主要依據對土壤有機磷和殘留無機磷的轉化而獲得，故土壤堿性磷酸酶活性相對較高。

3 ? ?結論

（1）本研究得出，土壤有機質含量隨土層深度的增加而降低。由農田改建為果園后，土壤有機質含量低于農田土壤。隨著植果年限的增加，表層有機質含量緩慢增加，20～40 cm土層遞減，果園土壤質量在不同土層呈現不同的變化趨勢。也進一步說明果園土壤有機質輸入量不夠，僅依靠果樹根系分泌物，有機質累積速率極為緩慢。在今后應加大果園有機物料的投入，改善果園土壤肥力質量。

（2）0～30 cm土層農田土壤過氧化氫酶活性高于果園土壤，隨著植果年限的增加，0～10 cm過氧化氫酶活性顯著降低。脲酶活性隨土層深度的增加而遞減，0～10 cm土層脲酶活性顯著高于其他土層，農田土壤脲酶活性低于果園土壤。堿性磷酸酶活性隨土層深度增加而遞減，農田土壤堿性磷酸酶活性高于果園土壤。

4 ? ?參考文獻

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