司志國，俞小鵬，白玉杰，俞元春3，關(guān)慶偉

(1. 南京林業(yè)大學 森林資源與環(huán)境學院，江蘇 南京 210037；2. 河南職業(yè)技術(shù)學院，河南 鄭州 450046；3.土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室，中國科學院南京土壤研究所，江蘇 南京 210008；4.徐州市市政園林局，江蘇 徐州 221018)

徐州城市綠地表層土壤酶活性及其影響因素

司志國1,2，俞小鵬1，白玉杰1，俞元春1,3，關(guān)慶偉1

(1. 南京林業(yè)大學 森林資源與環(huán)境學院，江蘇 南京 210037；2. 河南職業(yè)技術(shù)學院，河南 鄭州 450046；3.土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室，中國科學院南京土壤研究所，江蘇 南京 210008；4.徐州市市政園林局，江蘇 徐州 221018)

采集徐州市不同功能區(qū)0～20 cm和20～40 cm土壤樣品進行室內(nèi)分析，對土壤酶活性與理化性質(zhì)的相關(guān)性進行了研究。結(jié)果表明，總孔隙度、毛管空隙度、田間持水量及pH值對城市綠地土壤酶活性沒有影響，土壤密度能顯著抑制磷酸酶及蔗糖酶的活性，非毛管空隙度能顯著提高磷酸酶、過氧化氫酶及蔗糖酶的活性,自然含水量影響過氧化氫酶活性；速效磷能顯著抑制過氧化氫酶和過氧化物酶的活性，速效鉀能顯著提高脲酶和過氧化物酶的活性，水解性氮和有機質(zhì)對脲酶、磷酸酶及蔗糖酶有顯著影響，陽離子交換量對磷酸酶和蔗糖酶有顯著影響；脲酶和過氧化物酶顯著負相關(guān)，與蔗糖酶、磷酸酶呈極顯著正相關(guān)，過氧化氫酶和磷酸酶呈顯著正相關(guān)，與多酚氧化酶呈極顯著負相關(guān)；磷酸酶與蔗糖酶之間呈極顯著相關(guān)關(guān)系。本研究結(jié)果表明，土壤理化性質(zhì)對土壤酶活性及土壤酶活性之間均有不同程度的相關(guān)性，說明土壤理化性質(zhì)對土壤酶有一定的影響，土壤酶作為評價土壤質(zhì)量指標是可行的。

城市綠地；表層土壤；酶活性；相關(guān)性；徐州市

城市綠地土壤是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分和園林植物生長的載體，其質(zhì)量的好壞直接影響到綠地質(zhì)量和綠化效果。因此，城市綠地土壤越來越受到學者的重視，相關(guān)研究不斷增多[1-3]。土壤酶作為土壤環(huán)境的重要組成部分，對土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量流動及土壤肥力的形成起著重要作用[4-5]，土壤酶活性與土壤肥力的關(guān)系已經(jīng)成為土壤酶學的研究重點之一[6-9]。長期以來，對于土壤酶的研究，大多集中在耕作土壤[10-12]。關(guān)于城市綠地土壤的相關(guān)研究還不多見，主要有單奇華[13]、盧瑛[14]、程東祥[15]、薛文悅[16]等學者對其進行了研究。本文以徐州城市綠地土壤為研究對象，對綠地土壤酶活性與理化性質(zhì)相關(guān)性進行了分析，并探討了將其作為土壤肥力評價指標的可能性，為土壤酶作為監(jiān)測城市綠地土壤健康生物學指標提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

徐州市地處江蘇省西北部，北緯33°43′～34°58′，東經(jīng) 116°22′～ 118°40′，屬暖溫帶濕潤半濕潤氣候。日照時數(shù)為2 268.2 h，平均氣溫14.5℃，平均降水量841.2 mm，無霜期209 d。植被為闊葉落葉林，但目前區(qū)內(nèi)以側(cè)柏林為主[17]。

1.2 樣地設(shè)置與樣品采集

依據(jù)國家城市綠地劃分標準（CJJ/T85-2002），結(jié)合徐州市綠地實際情況，將徐州市綠地劃分為6種類型，即附屬綠地，公園綠地、生產(chǎn)綠地、道路綠地、防護綠地和街頭綠地。根據(jù)所處城市主要功能區(qū)不同，每種綠地設(shè)置4～5個標準地，共28個，每個樣地分別多點采集0～20 cm和20～40 cm土壤混合樣品，3次重復，共采集土壤樣品168個，其中生產(chǎn)樣地18個，其他樣地各30個，同時調(diào)查土壤的背景情況、利用現(xiàn)狀和人為干擾狀況等。

1.3 土壤理化性質(zhì)的測定[18-19]

土壤孔隙度、土壤密度、土壤持水量：環(huán)刀法；土壤自然含水量：烘干法；土壤pH：pH計法；土壤有機質(zhì)：重鉻酸鉀外加熱法；水解性氮：堿解—擴散法；有效磷：碳酸氫鈉浸提鉬藍比色法；速效鉀：1 mol·L-1乙酸銨浸提—火焰光度法；陽離子交換量（CEC）：1 mol·L-1乙酸銨交換法（pH 7.0）。

1.4 土壤酶活性的測定[20]

脲酶：靛酚比色法，以24 h內(nèi)每千克土中生成銨態(tài)氮的毫克數(shù)來表示；磷酸酶：磷酸苯二鈉比色法，24 h內(nèi)每克土中生成的P2O5毫克數(shù)表示；蔗糖酶：二硝基水楊酸比色法，以24小時1 g土的葡萄糖毫克數(shù)來表示；多酚氧化酶：碘量滴定法，每克土中消耗的0. 01 mol·L-1I2的毫升數(shù)表示；過氧化物酶：碘量滴定法，每克土中消耗的0. 01 mol·L-1I2的毫升數(shù)表示；淀粉酶：二硝基水楊酸比色法，24 h后1g土壤中麥芽糖（maltose） 的毫克數(shù)表示；過氧化氫酶：高錳酸鉀滴定法，以每克土的0.1 mol的高錳酸鉀的mL數(shù)來表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型綠地土壤酶活性

從表1可以看出，尿酶活性平均值為6.37 mg·kg-1、過氧化氫酶平均值為 1.97 mL·g-1、磷酸酶平均值為 2.38 mg·g-1、蔗糖酶平均值為 0.20 mg·g-1、過氧化物酶平均值為5.93 ml·g-1、多酚氧化酶平均值為0.10 mL·g-1。多重比較結(jié)果表明，不同類型綠地土壤尿酶、過氧化物酶之間沒有顯著差異；街頭綠地和道路綠過氧化氫酶活性低于其他幾種綠地類型，主要原因在于過氧化氫酶與非毛管孔隙度及自然含水量呈顯著正相關(guān)，而街頭綠地和道路綠地非毛管孔隙度和自然含水量低于其他幾種綠地類型；防護綠地磷酸酶活性和其他幾種綠地類型有顯著差異，磷酸酶活性較高，主要原因在于磷酸酶和土壤密度呈顯著負相關(guān)，和非毛管孔隙度、水解性氮、陽離子交換量、有機質(zhì)呈顯著正相關(guān)，這和防護綠地土壤密度較小，非毛管孔隙度、水解性氮、陽離子交換量、有機質(zhì)較高是一致的；多酚氧化酶比較復雜，附屬綠地、街頭綠地和道路綠地之間沒有顯著差異，防護綠地、公園綠地和生產(chǎn)綠地沒有顯著差異。

2.2 土壤物理性質(zhì)與土壤酶活性相關(guān)性分析

土壤酶活性與土壤物理性質(zhì)相關(guān)分析表明（見表2），總孔隙度、毛管空隙度及田間持水量對測定的這幾種酶活性沒有影響，但劉艷[3]等人認為總孔隙度對脲酶、過氧化氫酶及磷酸酶活性有抑制作用，田間持水量對脲酶及過氧化氫酶有促進作用；土壤密度和磷酸酶及蔗糖酶呈極顯著負相關(guān)，對尿酶、過氧化氫酶、過氧化物酶、多酚氧化酶活性沒有影響，這與耿玉清[6]等學者對北京八達嶺地區(qū)土壤酶活性研究結(jié)果不同，他們認為土壤密度對脲酶、過氧化物酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶及淀粉酶活性均有顯著相關(guān)性；非毛管空隙度能顯著提高磷酸酶、過氧化氫酶及蔗糖酶的活性；自然含水量除了對過氧化氫酶有影響外，對其他幾種酶活性沒有影響，程東祥[15]研究認為，自然含水率對多酚氧化酶有促進作用，對脲酶、過氧化物酶及過氧化氫酶沒有影響。

表1 不同類型綠地土壤酶活性?Table 1 Soil enzyme activity in different types green land

表2 土壤物理性質(zhì)與土壤酶活性相關(guān)關(guān)系?Table 2 Correlation among soil enzyme activity and soil physical properties

2.3 土壤化學性質(zhì)與土壤酶活性之間相關(guān)性分析

從表3可以看出，pH值對測定的幾種酶活性沒有影響，這與程東祥[15]、吳際友[21]等人的研究結(jié)果一致，但盧瑛[14]等人研究認為pH值對尿酶、磷酸酶及蔗糖酶有促進作用，單奇華[13]等人認為pH值與過氧化氫酶呈極顯著正相關(guān)；速效磷能顯著抑制過氧化氫酶和過氧化物酶的活性，但與脲酶、磷酸酶、蔗糖酶及多酚氧化酶沒有顯著相關(guān)關(guān)系；速效鉀能顯著提高脲酶和過氧化物酶的活性，對其他幾種脲酶沒有顯著影響；水解性氮和有機質(zhì)對脲酶、磷酸酶及蔗糖酶有顯著影響，對過氧化氫酶、過氧化物酶及多酚氧化酶沒有影響；陽離子交換量對磷酸酶和蔗糖酶有顯著影響，對其他幾種酶沒有影響。本研究與其他學者的研究結(jié)果有相同之處，也有不同之處。例如，劉艷等人對北京市崇文區(qū)綠地土壤酶活性研究表明，速效磷與脲酶及磷酸酶沒有相關(guān)性，這與本研究的結(jié)果相同，本研究表明速效磷對過氧化氫酶有顯著影響，這與劉艷[3]、耿玉清[6]等人的研究相反，說明僅通過線性相關(guān)分析確定土壤質(zhì)量的酶學評價指標也有值得商榷之處。

表3 土壤酶活性與土壤化學性質(zhì)相關(guān)關(guān)系?Table 3 Correlation among soil enzyme activity and soil chemical properties

2.4 土壤酶活性之間的相關(guān)性分析

對6種綠地土壤酶活性相關(guān)分析表明（見表4），脲酶和過氧化物酶顯著負相關(guān)，與蔗糖酶、磷酸酶呈極顯著正相關(guān)，過氧化氫酶和磷酸酶呈顯著正相關(guān)，與多酚氧化酶呈極顯著負相關(guān)；磷酸酶與蔗糖酶之間呈極顯著相關(guān)關(guān)系。分析表明，各種酶促反應(yīng)既是專性的又是相互聯(lián)系相互影響的[22]。

表4 土壤酶之間相關(guān)關(guān)系?Table 4 Correlations among soil enzymes

3 結(jié)論與討論

（1）本文研究的目的是分析不同綠地土壤酶活性及酶的影響因素。結(jié)果顯示：土壤理化性質(zhì)與土壤酶活性及土壤酶活性之間均有不同程度的相關(guān)性，說明土壤理化性質(zhì)對土壤酶有一定的影響，土壤酶作為評價土壤質(zhì)量是可行的。

（2）土壤酶對外源有機物的腐解轉(zhuǎn)化與理化性狀的演化都起著重要作用，是土壤生物和生物化學過程的驅(qū)動力。國內(nèi)外學者對土壤酶學進行了大量研究，但關(guān)于城市綠地土壤酶活性的研究并不多見，國內(nèi)主要是盧瑛[14]、薛文悅[16]、單奇華[13]等學者的研究。但不同的學者研究結(jié)果并不完全相同，許多研究表明某些酶與土壤理化性質(zhì)相關(guān)性不顯著，說明僅通過線性相關(guān)分析確定土壤質(zhì)量的酶學評價指標也有值得商榷之處。

（3）在當前幾乎所有的城市中，大多數(shù)擁有自然土壤的地方都已被破壞，其成土母質(zhì)、氣候、地貌和植被等所有自然成土因素都遭受了劇烈變化，使得城市綠地土壤變得復雜多樣，在加上影響土壤酶活性的因素較多，例如：土壤理化性質(zhì)、土壤類型、植被類型、施肥及耕作措施、農(nóng)藥及氣候條件等。此外，土壤酶與土壤理化性質(zhì)相關(guān)性的結(jié)論可能不適合極端的環(huán)境條件[23]，例如李以康等對三江源區(qū)高寒草甸退化對土壤養(yǎng)分和土壤酶活性影響進行了研究，結(jié)果表明高寒草甸的土壤酶活性與營養(yǎng)成分含量之間相關(guān)不顯著。鑒于應(yīng)用土壤酶活性作為土壤質(zhì)量評價指標時影響因素較多，采用酶活性作為評價城市綠地土壤質(zhì)量指標時，應(yīng)對其綜合考慮。

[1] 朱 純，熊詠梅，蘇志堯，等.不同城市化進程綠地土壤的空間異質(zhì)性[J].中南林業(yè)科技大學學報,2011, 31(1):47-53.

[2] 包兵,吳 丹,胡艷燕,等.重慶主城區(qū)市街綠地土壤肥力質(zhì)量評價及管理對策[J].西南大學學報，2007,29(11)：100-105.

[3] 劉 艷,王 成,彭鎮(zhèn)華.北京市崇文區(qū)不同類型綠地土壤酶活性及其與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系[J].東北林業(yè)大學學報，2010, 38(4):66-70.

[4] Schloter M, Dillyo, Munch J C. Indicators for evaluating soil quality[J]. Agric ecosyst environ, 2009,98:255-262.

[5] 曹 慧,孫 輝,楊 浩,等.土壤酶活性及其對土壤質(zhì)量的指示研究進展[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學報, 2003, 9(1):105-109.

[6] 陳彩虹,葉道碧.種人工林土壤酶活性與養(yǎng)分的相關(guān)性研究[J].中南林業(yè)科技大學學報, 2010,30(6):64-68.

[7] 鄭詩樟,肖青亮,吳蔚東,等.丘陵紅壤不同人工林型土壤微生物類群、酶活性與土壤理化性狀關(guān)系的研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2008,16(1):57-61.

[8] Badiane N N Y, Chotte J L, Pateae, et al. Use of soil enzyme activities to monitor soil quality in natural and improved fallows in semi-arid tropical regions[J]. Applied soil ecology,2009,18:229-238.

[9] Singhk P, Mandaltn,Tripathi S K. Patterns of restoration of soil physicochemical properties and microbial biomass in different landslide sites in the sal forest ecosystem of Nepal Himalaya[J].Ecological engineering,2008,17:385-401.

[10] 劉建新. 不同農(nóng)田土壤酶活性與土壤養(yǎng)分相關(guān)關(guān)系研究. 土壤通報，2009，35(4)：523-525.

[11] 馬寧寧,李天來,武春成.長期施肥對設(shè)施菜田土壤酶活性及土壤理化性狀的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學報,2010,21(7):1766-1771.

[12] 范君華,劉 明,張建華.南疆膜下滴灌棉田土壤酶活性與土壤養(yǎng)分的關(guān)系[J].棉花學報 ，2010，22(4)：367-371.

[13] 單奇華,余 健,俞元春,等. 城市林業(yè)土壤酶活性及對土壤肥力的指示作用[J]. 城市環(huán)境與城市生態(tài), 2007,20(40)：4-9.

[14] 盧 瑛, 馮 宏, 甘海華.廣州城市公園綠地土壤肥力及酶活性特征[J].水土保持學報， 2007，21(1)：160-163

[15] 程東祥,王婷婷,包國章.長春城市土壤酶活性及其影響因[J].東北師大學報：自然科學版， 2010,42(2):137-142.

[16] 薛文悅,戴 偉,王樂樂,等.北京山地幾種針葉林土壤酶特征及其與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系[J]. 北京林業(yè)大學學報，2009,31(4): 90-96.

[17] 關(guān)湘雯，張海平.徐州水利志[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2004.

[18] 中華人民共和國林業(yè)部科技司編. 林業(yè)標準匯編[S]. 北京：中國林業(yè)出版社，2002.

[19] 魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社,2000.

[20] 關(guān)松蔭.土壤酶及其研究法[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1986.

[21] 吳際友,葉道碧,王旭軍.長沙市城郊森林土壤酶活性及其與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性[J].東北林業(yè)大學學報，2010,38(03):97-99.

[22] 陳雙林, 郭子武, 楊清平. 毛竹林土壤酶活性變化的海拔效應(yīng)[J].生態(tài)學雜志, 2010,29(3):529-533.）

[23] 李以康,韓 發(fā),冉 飛,等.三江源區(qū)高寒草甸退化對土壤養(yǎng)分和土壤酶活性影響的研究[J].中國草地學報,2008,30(4):51-58.

Soil enzyme activity of urban green land in Xuzhou city and its inf l uencing factors

SI Zhi-guo1,2, YU Xiao-peng1, BAI Yu-jie1, YU Yuan-chun1,3, GUAN Qing-wei1
(1. College of Forest Resources and Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China; 2. Henan Vocational and Technical College, Zhengzhou 450046, Henan, China; 3.State Key Lab. of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, Jiangsu, China; 4. Xuzhou Municipal Bureau of Urban Utilities and Landscaping,Xuzhou 450046, Jiangsu, China)

The soil samples collected from Xuzhou different functional areas in 0 to 20 cm and 20 to 40 cm soil layers were determined.The correlation between soil enzyme activity and physicochemical property was studied. The results show that total porosity, capillary porosity, fi eld moisture capacity, fi eld moisture capacity and pH didn’t have effects on soil enzyme activity of urban green space, the soil density obviously inhibited the activity of phosphatase and sucrose enzyme, the non-capillary porosity obviously promotee the activity of phosphatase, catalase and sucrose enzyme, and the soil’s natural water content had an effect on the activity of peroxidase; the available phosphorus obviously suppressed the activity of catalase and peroxidase, available phosphorus obviously raised the activity of urease and peroxidase, available nitrogen and organic matter had an obvious effect on Urease, phosphatase and sucrose enzyme, cation exchange capacity had obvious effects on phosphatase and sucrose enzyme; the urease were obviously negative correlated with peroxidase,obviously positive correlated with sucrose enzyme and phosphatase, catalase was obviously positive correlated with phosphatase, and obviously negative correlated with polyphenol oxidase; thr phosphatase was obviously correlated with sucrose enzyme. The fi ndings show that soil physical and chemical properties were correlated with soil enzyme activity and the soil enzyme activities themselves were correlated each other at different degree, and it means that soil physical and chemical properties has a certain effect on soil enzyme, thus soil enzyme as soil quality index is feasible.

urban green land; surface soil; enzyme activity; correlation; Xuzhou city

S731

A

1673-923X(2013)02-0073-04

2012-11-10

國家自然科學基金項目（31270664）；土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室（中國科學院南京土壤研究所）開放基金（Y052010006）；徐州市國家生態(tài)園林城市創(chuàng)建項目（XCT2010-011）；江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃資助項目（CXZZ12-0541）；江蘇高校優(yōu)勢學科建設(shè)工程資助項目

司志國（1978-），男，河南長垣人，博士研究生，講師，主要從事城市綠地土壤研究；E-mail：S197726@163.com

俞元春（1961-），男，教授，博士生導師，主要從事森林土壤研究；E-mail：ycyu@njfu.com.cn

[本文編校：羅 列]