渭北旱塬果園土壤肥力及酶活性的調查研究

楊 靜，張俊鵬，邢 蕾

(1.咸陽職業技術學院，陜西 咸陽 712000；2.咸陽市土壤肥料工作站，陜西 咸陽 712000)

陜西地處中國內陸腹地，是中國農耕文明的重要發祥地，也是中國最大的蘋果主產區，陜西蘋果產量的比重占全國1/4，渭北的黃土高原地區具有世界上公認的蘋果生產最佳條件，也是我國農業部確定的中國蘋果品牌產業帶的重點區域[1,2]。經過多年發展，蘋果產業已是陜西省農村經濟的優勢產業[1,3]，為當地農業發展做出了不可磨滅的貢獻。

土壤是果樹生長的基礎，土壤的質量水平關系著果樹的產量和果園的結果品質。目前，果業生產中各地很多果園的土壤質量不高，很大程度上影響了果業發展水平的提升。這是一個值得高度重視的問題。目前，已有不少學者從土壤的生理生化性質方面開展研究[4～6]。殷瑞敬等認為采用土壤耕作和覆蓋均能提高果園土壤酶活性且以翻耕+秸稈覆蓋效果最好，可以提高土壤酶活性及改善土壤微環境[7,8]。我們調查研究了渭北旱塬長武地區果園土壤的酶和肥力之間的關系，發現果園土壤肥力指標的發展演變規律，以期對果園的健康有序發展提供很好的理論參考和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗區位于陜西省長武縣，其位于渭北與隴東高原結合部的過渡地帶，年均氣溫10.5℃，無霜期171 d。年平均降水量為584 mm，季節性分布不均，7-9月降水占全年降水量的55%。供試土壤為黃蓋粘黑壚土，土壤肥力水平較低，鉀素豐富，氮、磷俱缺[9]。分別采集了果園土壤5～20 cm(25個土樣)和20～40 cm(25個土樣)的混合土樣，過1 mm尼龍篩，測定所有土樣的肥力指標和酶活性。

1.2 測定方法

土壤理化性質參照常規方法進行分析：pH采用電位法，有機質采用重鉻酸鉀容量法，全磷采用酸溶-鉬銻抗比色法，速效磷采用Olsen法，全氮和堿解氮采用火焰光度計法，全鉀和速效鉀采用火焰光度計法，全量氮磷鉀在測定前需要用濃硫酸進行消煮[10]。

土壤過氧化氫酶：容量法；脫氫酶：TTC法；磷酸酶：磷酸苯二鈉比色法；轉化酶：3，5-二硝基水楊酸比色法；脲酶：靛酚藍比色法[11]。

1.3 數據處理

數據處理采用Microsoft Excel 2007和IBM SPSS Statistics 22統計軟件。

2 結果與分析

2.1 土樣理化性質分析

土壤有機質含量是土壤肥力重要的綜合性指標之一[12]，土壤中各種元素及理化性質都會受到有機質深刻的影響。由表1可以看出，在5～20 cm土層有機質平均水平為11.59 g·kg-1，變幅為5.43～16.46 g·kg-1。在20～40 cm土層，有機質平均水平為9.58 g·kg-1，變幅5.43～12.86 g·kg-1。可以看出長武地區果園土壤有機質處于中等水平。果園土壤表層有機質含量是下層的1.2倍，這是由于土壤表層含有大量的動植物及微生物等有機體。我國無公害蘋果技術規程要求土壤有機質含量要達到15g·kg-1以上[13]，因此提高此地區果園土壤肥力是有必要的。這也與黎青慧、田霄鴻所得結論一致[14]。5～20 cm土層的全氮含量是20～40 cm土層的1.1倍，這是由于土壤中的氮素絕大部分為有機結合態，無機形態的氮僅占全氮的1%～5%所以一般認為土壤全氮與有機質含量呈顯著正相關。按照參考標準速效鉀和速效磷都處于高水平。

2.2 土壤酶活性的分析

土壤酶屬于十分敏感的生化指標，周圍環境或管理因素的變化尤其會影響其活性，除此之外，土壤酶還具有很強的時效性。土壤酶活性分布特征見表2，除過氧化氫酶以外，其他四種酶都呈現出20～40 cm土層比5～20 cm土層變異系數大，且酶活性低于5～10 cm土層，表明在果園土壤中20～40 cm土層酶活性受環境影響較大。

2.3 土壤酶活性與理化性質相關性分析

土壤酶參與著土壤生態系統中一切生物化學過程[15]，在土壤營養物質的循環和能量的轉化過程中起著重要作用,酶活性具有相對的穩定性[16,17]，其活性可以反映土壤生物化學過程的強度和方向。

如表3所示，在5～20 cm土層過氧化氫酶活性與土壤全鉀含量、土壤pH呈顯著或極顯著正相關；脫氫酶、磷酸酶、轉化酶、脲酶活性都與土壤有機質、全氮、堿解氮含量呈顯著或極顯著正相關；脲酶與pH呈極顯著負相關，說明土壤的酸堿度對土壤酶的活性可以產生不小的影響，所以說我們采用的非緩沖液法比緩沖液法更能體現土壤中各種酶活性的真實水平。

表1 供試土樣養分分布情況

表2 供試土樣的酶活性分布特征

表3 土壤酶活性與土壤理化性質相關分析(5～20 cm)

注： *p<0.05;**p<0.01。

由表4可知，在20～40 cm土層過氧化氫酶活性與土壤速效磷含量呈顯著負相關；脫氫酶活性與土壤有機質含量呈極顯著正相關；磷酸酶活性與土壤有機質含量、土壤堿解氮、全鉀含量呈顯著或極顯著正相關；脲酶活性與土壤有機質含量、堿解氮、全鉀、全氮、速效磷、全磷呈顯著或極顯著正相關，與pH呈極顯著負相關。這表明土壤酶對土壤肥力的形成非常重要，不僅提供了植物所需要的養分，還可積累有機物質。這一結果與樊軍，郝明德等[18]研究該地區得出的結論是一致的。過氧化氫酶與土壤肥力因子沒有很好的關系是因為施入肥料中陰離子對過氧化氫酶的輔基的封阻[19]。這方面的解釋有待進一步詳盡的研究。從土壤酶與肥力因子的相關性分析結果可以發現，脫氫酶、磷酸酶、轉化酶、脲酶可以反映黃土旱塬黑壚土肥力水平的差異。

2.4 酶活性之間的相關性分析

土壤酶活性之間相關性分析如表5、表6所示，在0～20 cm土層，過氧化氫酶、脫氫酶、磷酸酶、轉化酶之間都達到顯著或極顯著正相關；脲酶與轉化酶有顯著的相關性。在20～40 cm土層，脫氫酶、磷酸酶、轉化酶相互呈顯著或極顯著正相關；脲酶與磷酸酶呈極顯著正相關；而過氧化氫酶與其它四種酶均沒有很好的相關性。磷酸酶、脫氫酶、轉化酶、脲酶之間很好的相互關系也與土壤酶酶促土壤中含氮有機物、糖類等物質分解產生速效氮和有機質是相吻合的。這與前人的研究是一致的[17,20～22]。

表4 土壤酶活性與土壤理化性質相關分析(20～40 cm)

注： *p<0.05;**p<0.01。

表5 果園土壤酶活性之間相關分析(5～20 cm)

注： *p<0.05;**p<0.01。

表6 果園土壤酶活性之間相關分析(20～40cm)

注： *p<0.05;**p<0.01。

3 結論

(1)筆者研究中酶活性的測定，我們采取了非緩沖液法，此法能更好的反映了土壤酶的實際情況。

(2)通過有機質的分級可以看出長武地區果園土壤有機質處于中等水平，因此提高此地區果園土壤肥力是有必要的。

(3)從酶活性的分頻圖上，可以看出酶活性在土壤剖面的分布確實存在一定的差異性。隨土層加深磷酸酶、脲酶活性下降表現比較明顯；脫氫酶和轉化酶活性隨剖面變化相比磷酸酶和脲酶較差，只達到52%、60%；而過氧化氫酶活性沒有明顯的變化趨勢。

(4)該地區果園土壤中除蔗糖酶以外，其他四種酶活性的變異系數都表現出表層土大于下層土。表明果園20～40 cm土層中土壤酶對肥力變化尤為敏感。另一方面也說明在探討和研究果園土壤酶和土壤肥力的關系時，應適當加深研究的土層。五種酶變異系數大小為：脲酶>脫氫酶>蔗糖酶>磷酸酶>過氧化氫酶。說明在長期的管理措施下不同果園脲酶、脫氫酶、磷酸酶、蔗糖酶這四種酶活性變化較大，表明這四種酶比過氧化氫酶對田間土壤肥力變化更為敏感。

(5)在5～20 cm土層，脫氫酶、轉化酶、磷酸酶與有機質、全氮之間均達到顯著甚至極顯著相關；在20～40 cm土層中，磷酸酶、脫氫酶、脲酶轉、化酶與有機質、堿解氮之間達到顯著甚至極顯著相關。這表明脫氫酶、磷酸酶、轉化酶、脲酶可以反映黃土旱塬黑壚土肥力水平的差異。