魏小星

(青藏高原優(yōu)良牧草種質(zhì)資源研究省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，青海 西寧 810016)

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青海湖東沙化治理過(guò)程中土壤酶活性及養(yǎng)分含量特征

魏小星

(青藏高原優(yōu)良牧草種質(zhì)資源研究省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，青海 西寧 810016)

本研究以青海湖東沙化治理區(qū)建植5年所形成的披堿草(Elymusdahuricus)、堿茅(Puccinelliadistans)和早熟禾(Poaannua)栽培草地為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀養(yǎng)分含量以及脲酶、過(guò)氧化氫酶和轉(zhuǎn)化酶活性，探討了在高寒干旱沙化生態(tài)系統(tǒng)中不同草本植物作用下土壤養(yǎng)分和土壤酶的變化特征及其相互關(guān)系。結(jié)果表明，1)人工治沙植被作用下，土壤養(yǎng)分和土壤酶活性均顯著提高(P<0.05)；2)早熟禾在青海湖區(qū)域治沙過(guò)程中對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、全鉀和速效鉀的改良效果顯著(P<0.05)；3)在3種栽培草地處理下土壤脲酶活性在表層土壤中普遍顯著高于流動(dòng)沙丘對(duì)照(P<0.05)，披堿草和早熟禾栽培草地的脲酶活性較高，0-20 cm土層中土壤過(guò)氧化氫酶活性在3個(gè)栽培草地中均顯著高于對(duì)照(P<0.05)，且早熟禾栽培草地中土壤過(guò)氧化氫酶活性最高，土壤轉(zhuǎn)化酶在各栽培草地間差異不顯著(P>0.05)；4)各栽培草地中土壤脲酶和過(guò)氧化氫酶普遍與土壤中的碳氮磷養(yǎng)分存在顯著相關(guān)性(P<0.05)，可以作為沙化治理過(guò)程中評(píng)價(jià)土壤恢復(fù)的有效指標(biāo)。

沙化治理；脲酶；過(guò)氧化氫酶；有機(jī)質(zhì)

氣候變化和人類活動(dòng)等諸多因素引起的干旱地區(qū)土地沙化，已經(jīng)成為全球關(guān)注的生態(tài)環(huán)境熱點(diǎn)問(wèn)題[1-2]。青海省地處我國(guó)沙漠化面積最大、海拔最高的沙漠地帶，沙化面積約占全省國(guó)土面積的16.6%，且在不斷擴(kuò)大[3-4]。1956-2000年間青海湖流域沙漠化面積以每年18.1 km2的速度增加，2005-2006年移動(dòng)沙丘以每年23.9 m的速度移動(dòng)，青海湖流域已成為青海省沙化治理的重點(diǎn)地區(qū)[5]。

人工固沙草地在建植3～5年后，植物-土壤的補(bǔ)償性生長(zhǎng)與反饋形成固沙草地初級(jí)生態(tài)系統(tǒng)，其防風(fēng)固沙的核心是植物-土壤界面的反饋與補(bǔ)償作用驅(qū)動(dòng)地面植物群落的進(jìn)化以及沙質(zhì)土壤的改良[6]。土壤酶作為土壤的組成部分，在有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分循環(huán)中起重要作用，與土壤理化性質(zhì)息息相關(guān)，不僅能反映土壤中生物代謝和物質(zhì)轉(zhuǎn)化情況，還能較好地反映土壤的表觀肥力[7-8]。土壤養(yǎng)分是沙化治理過(guò)程中植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，植物的生存以及生長(zhǎng)發(fā)育所需的養(yǎng)分很大程度上依賴于酶促反應(yīng)分解的產(chǎn)物。土壤酶在干旱貧瘠土壤中具有很強(qiáng)的抗逆性，可在不利于作物生長(zhǎng)的逆境條件下調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化[9-14]。近幾年，對(duì)不同生境及不同干擾下土壤酶的活性及影響因素研究很多，其中包括沙地、荒漠、草原、山地、丘陵、濱海濕地和水陸交錯(cuò)帶等不同生境[15-21]，以及施肥、輪作、免耕、退耕、秸稈還田、補(bǔ)播、微灌和刈割等農(nóng)藝措施[22-29]，還有諸如演替、氮沉降和增溫等生態(tài)過(guò)程[30]。總體來(lái)說(shuō)，在沙化治理過(guò)程中土壤酶的研究較少，在沙化恢復(fù)過(guò)程中土壤酶和養(yǎng)分的特征變化及土壤養(yǎng)分的形成與土壤酶之間的關(guān)系仍然不是很明確。

本研究以青海湖東沙化治理區(qū)建植5年所形成的披堿草(Elymusdahuricus)、堿茅(Puccinelliadistans)和早熟禾(Poaannua)栽培草地為研究對(duì)象，測(cè)定人工治沙植被下土壤酶活性以及土壤理化性質(zhì)的變化，以期揭示沙化地區(qū)栽培草地生態(tài)系統(tǒng)中植物-土壤界面中土壤酶、土壤理化性質(zhì)受植物的響應(yīng)及反饋?zhàn)饔?，為進(jìn)一步研究綜合、科學(xué)的固沙技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于青海省海南州共和縣青海湖湖東,地理坐標(biāo)為30°01′46″ N、100°19′46″ E，海拔3 010 m，風(fēng)向以北風(fēng)和西北風(fēng)為主，風(fēng)速多在2～3 m·s-1，年降水量為300 mm 左右，年平均蒸發(fā)量1 100 mm左右，原生植被平均蓋度為5%～6%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及樣品采集

2008年在青海湖東流動(dòng)沙丘試驗(yàn)地上設(shè)置六角形空心磚(直徑25 cm)沙障條帶，沙障條帶高度30 cm、間距100 cm、東西走向(與試驗(yàn)區(qū)風(fēng)向垂直)；在沙障條帶內(nèi)種植披堿草(Ely處理)、堿茅(Puc處理)、早熟禾(Poa處理)，種植時(shí)間為當(dāng)年6月。每個(gè)處理面積1.2 hm2，播量(Ely：45 kg·hm-2,Puc：15 kg·hm-2,Poa：20 kg·hm-2)，條播，施有機(jī)肥400 kg·hm-2、磷酸二銨100 kg·hm-2作為基肥，播種深度2.5 cm。試驗(yàn)區(qū)采取了嚴(yán)格的禁牧和管理措施,2013年將試驗(yàn)區(qū)內(nèi)每個(gè)處理設(shè)置6個(gè)重復(fù)小區(qū),每個(gè)小區(qū)面積0.2 hm2。對(duì)照區(qū)(CK)是自2008 年以來(lái)就禁牧的流動(dòng)沙丘。

2013-2015年連續(xù)3年對(duì)試驗(yàn)區(qū)沙障內(nèi)Ely、Puc、Poa處理及CK分層采集0-10、10-20和20-30 cm的土壤樣品,采集時(shí)間為每年9月份，采用多點(diǎn)混合采樣,每個(gè)處理6次重復(fù)。土樣用自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干,過(guò)0.2 mm后用于土壤養(yǎng)分和酶活性測(cè)定。

1.3 土壤理化性質(zhì)及酶活性測(cè)定

采用半微量凱氏定氮法測(cè)定全氮,鉬銻抗比色法測(cè)定全磷,酸溶法(HF-HClO4)測(cè)定全鉀,堿解擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮,碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定速效磷,乙酸銨浸提法測(cè)定速效鉀,重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)[31]。

表1 2013-2015年試驗(yàn)地植被情況Table 1 Plant characteristics in experimental field from 2013 to 2015

過(guò)氧化氫酶采用滴定法測(cè)定,其活性以單位土重的30 min內(nèi)消耗的高錳酸鉀升數(shù)表示。土壤脲酶采用擴(kuò)散法測(cè)定,其活性以1 g土壤在37 ℃培養(yǎng)15 h釋放的NH3-N的毫克數(shù)表示。轉(zhuǎn)化酶采用滴定法測(cè)定,其活性以1 g土壤的硫代硫酸鈉毫升數(shù)表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用SPSS 17.0方差分析,用Tukey法進(jìn)行多重比較(P<0.05)。使用SigmaPlot 12.0進(jìn)行作圖 。

2 結(jié)果

2.1 不同栽培草地處理下土壤的養(yǎng)分含量變化情況

2.1.1 土壤有機(jī)質(zhì)含量對(duì)栽培草地處理的響應(yīng) 在0-10 cm土層,3個(gè)栽培草地處理有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為Poa>Puc>Ely>CK,且差異達(dá)到顯著水平(P<0.05),Poa處理有機(jī)質(zhì)含量最高,達(dá)到1.97 g·kg-1；10-20 cm土層,3個(gè)處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量高于對(duì)照,其中Poa處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量最高,達(dá)到了2.02 g·kg-1,顯著高于Puc和Ely處理(P<0.05)；20-30 cm土層,各處理有機(jī)質(zhì)含量與對(duì)照差異不顯著(P>0.05)(圖1)。

Ely和Puc處理有機(jī)質(zhì)含量隨著土層深度增加逐漸降低,但差異不顯著(P>0.05)；Poa處理下有機(jī)質(zhì)含量隨著土層深度的增加呈先升高再降低的趨勢(shì),差異顯著(P<0.05)(圖1)。

2.1.2 土壤氮素含量對(duì)栽培草地處理的響應(yīng) 在0-10 cm土層,3個(gè)栽培草地處理土壤中全氮含量均顯著高于對(duì)照(P<0.05),3個(gè)處理全氮含量表現(xiàn)為Ely>Poa>Puc，3個(gè)處理堿解氮含量表現(xiàn)為Poa>Puc>Ely,其中Poa處理堿解氮含量顯著高于Ely、Puc處理及對(duì)照(P<0.05),達(dá)到62.54 mg·kg-1；在10-20 cm土層,3個(gè)栽培草地處理土壤全氮含量表現(xiàn)為Puc和Poa顯著高于Ely和對(duì)照(P<0.05),堿解氮含量各處理間均差異不顯著(P>0.05)；20-30 cm土層,3個(gè)處理全氮和堿解氮含量均與對(duì)照差異不顯著(P>0.05)(圖2)。

圖1 植被類型對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響Fig.1 Effect of vegetation type on soil organic matter content

注：圖中不同大寫字母表示同一土層不同處理間差異顯著(P<0.05),不同小寫字母表示同一處理不同土層間差異顯著(P<0.05)。圖2、圖3和圖4同。

Note: Different capital letters in the same soil layer indicate significant difference in different treatments at the 0.05 level, whereas different lowercase letters indicate in the same treatment indicate significant difference amon different soil layers at the 0.05 level; similarly for Table 2, Table 3, and Table 4.

3個(gè)栽培草地處理間全氮含量在各土層變化不顯著(P>0.05)；Ely和Puc處理堿解氮含量隨著土層深度的增加呈先升高再降低的趨勢(shì)(P<0.05)，Poa處理土壤堿解氮含量隨土壤深度的增加逐漸降低的趨勢(shì)(P<0.05)(圖2)。

2.1.3 土壤磷素含量對(duì)栽培草地處理的響應(yīng) 不同植被類型下,土壤全磷含量差異不顯著(P>0.05)；在0-10、10-20 cm土層,3個(gè)栽培草地處理土壤速效P含量均顯著高于對(duì)照(P<0.05),3個(gè)處理間速效磷含量Poa>Puc>Ely,其中Poa處理在0-10 cm土層速效磷含量達(dá)到2.95 mg·kg-1,在10-20 cm土層達(dá)到4.89 mg·kg-1,顯著高于對(duì)照(P<0.05)(圖3)。

3個(gè)栽培草地處理土壤全磷含量在各土層差異不顯著(P>0.05)；3個(gè)處理速效磷含量隨著土層深度的增加呈先升高再降低趨勢(shì),在10-20 cm土層中達(dá)到最大(P<0.05)(圖3)。

2.1.4 土壤鉀元素含量對(duì)栽培草地處理的響應(yīng) 3個(gè)栽培草地處理下土壤全鉀含量差異不顯著(P>0.05)；3個(gè)處理速效鉀含量在0-10、10-20 cm土層均顯著高于對(duì)照(P<0.05),3個(gè)處理間速效鉀含量表現(xiàn)為Poa>Puc>Ely；在20-30 cm土層Poa處理速效鉀含量顯著高于其它處理(P<0.05),達(dá)到51.54 mg·kg-1(圖4)。

圖2 植被類型對(duì)土壤全氮和堿解氮含量的影響 Fig.2 Effect of vegetation type on the amounts of total nitrogen and available nitrogen in soil

圖3 植被類型對(duì)土壤全磷和速效磷含量的影響Fig.3 Effect of vegetation type on total and available phosphorus amounts in soil

3個(gè)栽培草地處理間全鉀含量在各土層差異不顯著(P>0.05)；速效鉀含量在Ely、Puc處理3個(gè)土層深度差異不顯著(P>0.05),Poa處理隨土層深度的增加呈升高趨勢(shì)(P<0.05)(圖4)。

2.2 不同栽培草地處理下土壤酶活性的變化特征

2.2.1 栽培草地處理對(duì)土壤脲酶活性的影響 不同土層土壤脲酶活性對(duì)處理均具有明顯的響應(yīng)。具體表現(xiàn)為，2013年，0-10 cm土層土壤脲酶活性在Ely和Poa處理下均顯著高于CK(P<0.05)(表2),10-20 cm土層土壤脲酶活性在Ely、Puc和Poa處理下均顯著高于CK(P<0.05)，20-30 cm土層土壤脲酶活性只有在Poa處理下顯著高于CK(P<0.05)。2014年，0-10和10-20 cm土層土壤脲酶活性Poa處理顯著高于CK(P<0.05)。2015年，0-30 cm各土層均表現(xiàn)為3個(gè)處理顯著高于CK(P<0.05)。

2.2.2 不同栽培草地處理下土壤過(guò)氧化氫酶活性變化特征 2013年，0-10和10-20 cm土層土壤過(guò)氧化氫酶活性在3個(gè)處理下均顯著高于CK(P<0.05)(表2)，且3個(gè)處理間Poa 處理下土壤過(guò)氧化氫酶活性最高；20-30cm土層，土壤過(guò)氧化氫酶活性在不同處理之間差異均不顯著(P>0.05)。2014年，0-10 cm土層土壤過(guò)氧化氫酶活性3個(gè)處理均顯著高于CK(P<0.05);10-20 cm土層，土壤過(guò)氧化氫酶活性顯著高于CK(P<0.05)。2015年，0-20 cm土層均為3個(gè)處理顯著高于CK(P<0.05)。

表2 2013-2015年土壤脲酶活性、過(guò)氧化氫酶活性和轉(zhuǎn)化酶活性比較Table 2 Different activities of urease，catalase and invertase in soil from 2013 to 2015

注：不同的小寫字母代表同一年份同一土層不同處理間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters in the same soil layer and the same year indicate significant difference among different experiments at the 0.05 level.

2.2.3 不同栽培草地處理下土壤轉(zhuǎn)化酶活性變化特征 3年的結(jié)果均顯示，0-30 cm土層中,Poa、Ely和Puc這3個(gè)處理對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶沒(méi)有明顯影響(P>0.05)(表2)；3個(gè)處理中Puc和Ely對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶影響最大,但差異不顯著(P>0.05)。

2.3 不同栽培草地處理土壤酶與養(yǎng)分相關(guān)性分析

為了探討不同栽培草地處理土壤酶活性與土壤養(yǎng)分各因子之間的關(guān)系，本研究對(duì)二者進(jìn)行了相關(guān)性分析(表3-表5)。Ely處理下，在0-10 cm土層，土壤脲酶與土壤各養(yǎng)分間相關(guān)性不顯著(P>0.05)；10-20cm土層，土壤脲酶與土壤全磷和全鉀含量顯著正相關(guān)(P<0.05)；20-30 cm土層，土壤脲酶與土壤有機(jī)質(zhì)極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與土壤堿解氮顯著正相關(guān)(P<0.05)，與全磷顯著負(fù)相關(guān)。在0-10 cm土層過(guò)氧化氫酶與土壤速效磷極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與土壤速效鉀顯著正相關(guān)(P<0.05)。轉(zhuǎn)化酶在0-10 cm土層與堿解氮，在20-30 cm土層與土壤有機(jī)質(zhì)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)(表3)。

表3 披堿草處理土壤酶活性與養(yǎng)分之間的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficients for enzyme activity in soil with Elymus dahuricus experiment and soil nutrient

注：**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)，*表示顯著相關(guān)(P<0.05)。表4、表5同。

Note: ** and * indicate significant correlation at the 0.01 and 0.05 level, respectively; similarly for Table 4 and Table 5.

Puc處理下(表4)，0-20 cm土層，土壤脲酶與土壤各養(yǎng)分之間無(wú)顯著相關(guān)性(P>0.05)，在20-30 cm土層，土壤脲酶與土壤有機(jī)質(zhì)和全鉀極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與土壤堿解氮顯著正相關(guān)(P<0.05)，與速效鉀顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。0-10 cm土層，土壤過(guò)氧化氫酶與速效磷和速效鉀極顯著正相關(guān)(P<0.01)；10-20 cm土層，土壤過(guò)氧化氫酶與土壤全鉀極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；20-30 cm土層，其與土壤速效磷顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。土壤轉(zhuǎn)化酶除在10-20 cm土層與土壤堿解氮顯著正相關(guān)(P<0.05)，在20-30 cm土層除與土壤有機(jī)質(zhì)顯著正相關(guān)外，其它均無(wú)顯著性(P>0.05)。

Poa處理下(表5)，土壤脲酶與土壤堿解氮在0-10 cm土層顯著正相關(guān)(P<0.05)，與速效鉀顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；在10-20cm土層，脲酶與堿解氮和全磷極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與全氮顯著正相關(guān)(P<0.05)，與速效磷極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；在20-30 cm土層，脲酶與土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、全鉀和速效鉀極顯著正相關(guān)(P<0.01)。過(guò)氧化氫酶在0-10 cm土層與土壤速效磷極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與土壤全鉀顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；10-20 cm土層除與土壤全磷顯著正相關(guān)(P<0.05)，與土壤速效磷極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。土壤轉(zhuǎn)化酶除在0-10和20-30 cm土層與堿解氮分別極顯著(P<0.01)和顯著正相關(guān)(P<0.05)，在10-20 cm土層與土壤有機(jī)質(zhì)和全鉀顯著正相關(guān)(P<0.05)外，與其它均無(wú)顯著相關(guān)性(P>0.05)。

表4 堿茅處理土壤酶活性與養(yǎng)分之間的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficients for enzyme activity in soil with Puccinellia distance experiment and soil nutrients

表5 早熟禾處理土壤酶活性與養(yǎng)分之間的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficients for enzyme activity in soil with Poa annua experiment and soil nutrients

3 討論與結(jié)論

3.1 不同固沙草種對(duì)沙土理化性質(zhì)改良作用

設(shè)置沙障能夠在流動(dòng)沙丘中建植披堿草、堿茅、早熟禾栽培草地并形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，草地固沙生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)的核心是植物界面-土壤界面的反饋與補(bǔ)償作用驅(qū)動(dòng)地面植物的進(jìn)化以及沙質(zhì)土壤的改良[32-37]。不同草本植物的種植影響著土壤有機(jī)質(zhì)的生產(chǎn)，土壤有機(jī)質(zhì)與全氮、速效磷、速效鉀含量等密切相關(guān)，有機(jī)質(zhì)含量及其存在狀況深刻地影響著土壤理化性質(zhì)及生物學(xué)性質(zhì)[38-39]。本研究與以往固沙植被對(duì)沙化土壤理化性質(zhì)的改善或類似生境的研究結(jié)果是一致的，在利用紅柳(Tamarixramosissima)對(duì)川西北沙化草地進(jìn)行生態(tài)修復(fù)過(guò)程中，隨著修復(fù)年限的增加，各土層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮含量逐漸增加，表層土壤養(yǎng)分增幅高于底層[40]。在采用圍欄禁牧、布設(shè)沙障和補(bǔ)播草種方式進(jìn)行沙化土壤的恢復(fù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，3年后植被恢復(fù)、土壤氮素得以積累，土壤理化性質(zhì)得到很大改善，植被對(duì)土壤氮素含量有顯著的影響[41]。在本研究中，通過(guò)前期有機(jī)肥等養(yǎng)分向沙質(zhì)土壤的施入和植被的建植，各處理的植物界面對(duì)土壤界面中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量普遍提高，改良效應(yīng)集中在0-20 cm土層，沙質(zhì)土壤養(yǎng)分狀況得到改善，其改良效果為Poa>Puc>Ely，且3種草本植物改良效果間有顯著性差異，推測(cè)應(yīng)該與不同植物的根系生長(zhǎng)特性、根系在沙土中的分布及根系分泌物相關(guān)。

3.2 不同固沙草種對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶主要來(lái)源于植物、微生物和土壤動(dòng)物，其中植物來(lái)源主要依靠植物根系向外分泌酶類，土壤酶活性與地表植被、植被根際間具有一定的相關(guān)性[42-44]。土壤酶參與了土壤中所有的生化反應(yīng)，是土壤有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分循環(huán)的主要生物學(xué)機(jī)制，其活性反映了土壤中各種生物化學(xué)過(guò)程的方向和強(qiáng)度。土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶和過(guò)氧化氫酶廣泛存在于土壤中，且是土壤中碳、氮、磷和鉀素循環(huán)的關(guān)鍵酶。因此，研究土壤中酶活性對(duì)探討不同草本植物對(duì)沙土的改良作用程度具有重要意義。在本研究中，Ely、Puc、Poa共3個(gè)栽培草地處理均顯著提高了土壤的酶活性，Poa處理效果最顯著，這說(shuō)明隨著生境的改善，荒漠區(qū)土壤酶活性逐漸提高。主要原因是植被建植后，土壤的理化性質(zhì)包括土壤養(yǎng)分含量增加、養(yǎng)分有效性提高和土壤穩(wěn)定性增強(qiáng)等，這些為微生物的生存創(chuàng)造了適宜的條件，從而有利于增加土壤酶的活性[45]。

3.3 土壤酶活性及對(duì)土壤理化性質(zhì)影響

在本研究中，脲酶與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、速效磷、全鉀和速效鉀顯著正相關(guān),并集中體現(xiàn)在0-20 cm植物根系較密集的土層；過(guò)氧化氫酶在Ely處理下在0-10 cm土層與土壤速效磷極顯著正相關(guān)；在Puc處理下在0-10 cm土層與速效磷和速效鉀極顯著正相關(guān)，在10-20 cm土層與土壤全鉀極顯著負(fù)相關(guān)，過(guò)氧化氫酶與其它養(yǎng)分之間復(fù)雜的關(guān)系，可能是因?yàn)橥寥乐杏袡C(jī)質(zhì)的增加不僅會(huì)影響與之相關(guān)的過(guò)氧化氫酶活性，而且還會(huì)礦化其它養(yǎng)分，即一種養(yǎng)分的供應(yīng)在調(diào)控另一種養(yǎng)分的礦化方面發(fā)揮一定的作用；土壤轉(zhuǎn)化酶對(duì)豐富土壤中能被植物和微生物利用的可溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起著重要作用，它與土壤中的全碳和全氮含量正相關(guān)，是土壤中碳循環(huán)的重要指標(biāo)。本研究中，轉(zhuǎn)化酶與土壤有機(jī)質(zhì)呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，與其它營(yíng)養(yǎng)成分之間無(wú)顯著相關(guān)性，可能與沙化土地環(huán)境(溫度、濕度等)及沙化土壤恢復(fù)階段相關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

土壤養(yǎng)分與土壤酶活性之間存在非常密切而復(fù)雜的關(guān)系，已有研究表明，土壤酶活性與土壤養(yǎng)分含量之間均具有明顯的平行性，其活性大小往往與土壤營(yíng)養(yǎng)呈正相關(guān)關(guān)系[46-49]。在沙化治理過(guò)程中，有機(jī)質(zhì)往往在沙質(zhì)土壤改良中起著重要作用，有機(jī)質(zhì)含量增加，不僅增加了土壤中酶促底物的主要供源，還可以作為土壤的有機(jī)載體，保持土壤酶的活性和穩(wěn)定性，其轉(zhuǎn)化分解過(guò)程會(huì)促使酶活性提高，土壤酶同時(shí)也驅(qū)動(dòng)著土壤中各種生物化學(xué)反應(yīng)，參與土壤中N、P、K等營(yíng)養(yǎng)因素的循環(huán)。

不同草原植被下草甸土的土壤酶活性隨著土壤微生物的增加不斷增強(qiáng)，且與有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷之間呈指數(shù)正相關(guān)關(guān)系。黑土和暗棕壤的土壤脲酶、磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶、過(guò)氧化氫酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、速效磷含量的相關(guān)性均達(dá)顯著水平[50]。土壤酶與土壤養(yǎng)分之間的這種顯著相關(guān)性，說(shuō)明土壤酶作為土壤有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化循環(huán)的催化劑，與土壤養(yǎng)分含量和微生物生物量之間密切相關(guān)。

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(責(zé)任編輯 武艷培)

Soil nutrient content and the activities of soil enzymes during the desertification restoration process to the east of Qinghai Lake

Wei Xiao-xing
(Key Laboratory of Superior Forage Germplasm in the Qinghai-Tibetan Plateau, Academy of Animal Science and Veterinary Medicine of Qinghai University, Xining 810016, China)

This study focused on the artificial grasslands established with three different plant speciesElymusdahuricus(Ely),Puccinelliadistans(Puc) andPoaannua(Poa) for five years to control desertification to the east of Qinghai Lake. To assess the effects of these three artificial grasslands on sand soil nutrient content, soil enzyme activities and their relationships, we analysed soil nutrient (nitrogen, phosphorous, and potassium) and organic matter contents, as well as the activities of three soil enzymes, namely, urease, catalase, and invertase. The results showed that: 1) soil nutrient and soil enzyme activity were significantly improved after the grasses were planted. 2) Compared with the other two treatments, Poa had significant effects on improving soil organic matter, available nitrogen, available phosphorus, total potassium, and available potassium. The soil nutrient content had a significant positive relationship with soil urease activity. 3) Soil urease activity was much greater in the Ely and Poa treatments, and the activities in all the three treatments were higher than the control in the surface soil layer. In the 0-20 cm soil layer, the activities of soil catalase in the three treatments were higher than that in the control, with Poa showing the highest activity. All three treatments showed no significant effect on the activity of soil invertase. 4) The activities of soil urease and catalase both had a general significant relationship with soil nutrient content, which could be taken as the effective index for the measurement of desertification control process.

desertification control; urease; catalase; invertase; organic matter; nitrogen; phosphorus; potassium

Wei Xiao-xing E-mail:wuiko@163.com

2016-06-12 接受日期：2016-09-01

青海省青藏高原優(yōu)良牧草種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(2017-ZJ-Y12)；青海湖流域沙化土地綜合治理技術(shù)集成示范(2016-HZ-822)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金(CARS-35-41)

魏小星(1985-)，男，青海西寧人，助理研究員，碩士，主要從事牧草栽培育種研究。E-mail：wuiko@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0319

S812.2;S154.2

A

1001-0629(2017)07-1408-11

魏小星.青海湖東沙化治理過(guò)程中土壤酶活性及養(yǎng)分含量特征.草業(yè)科學(xué),2017,34(7)：1408-1418.

Wei X X.Soil nutrient content and the activities of soil enzymes during the desertification restoration process to the east of Qinghai Lake.Pratacultural Science，2017,34(7)：1408-1418.