張童 劉宇飛 隋心 宋福強(qiáng)

摘要：為揭示土地利用方式對(duì)土壤質(zhì)量的影響，以黑龍江西部3種土地利用方式的土壤為研究對(duì)象，測(cè)定土壤理化性質(zhì)及酶活性。結(jié)果表明：土地利用方式會(huì)引起土壤理化性質(zhì)的改變，農(nóng)田砂粒含量高于森林和草原，粘粒含量上層和下層都是草原>森林>農(nóng)田。全磷和硝態(tài)氮差異顯著，農(nóng)田>森林>草原。不同土層土壤養(yǎng)分（有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮）的變化規(guī)律一致，均呈現(xiàn)上層>下層。不同土地利用方式土壤酶活有顯著的變化，但變化規(guī)律不一致。相關(guān)性分析表明，土壤養(yǎng)分與酶活性呈顯著或極顯著相關(guān)，說(shuō)明土壤養(yǎng)分可能是導(dǎo)致土壤酶活性差異的主要原因，并且可能會(huì)影響黑龍江省西部地區(qū)C、N等的循環(huán)。

關(guān)鍵詞：土地利用方式；土壤質(zhì)量；黑龍江省西部；土壤理化性質(zhì)；土壤酶活；相關(guān)性分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S154.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：cjas20190700110

Land Use Patterns： Effects on Soil Physical and Chemical Properties and Enzyme Activities in the Western Heilongjiang

Zhang Tong1，2， Liu Yufei1，2， Sui Xin1，2， Song Fuqiang1，2

（1Heilongjiang Key Laboratory of Ecological Restoration and Resource Utilization for Cold Region/School of Life Sciences，

Heilongjiang University， Harbin 150080， Heilongjiang， China；2Engineering Research Center of Agricultural Microbiology Technology， Ministry of Education， Heilongjiang University， Harbin 150080， Heilongjiang， China）

Abstract： The paper aims to reveal the impact of land use patterns on soil quality. Taking soils of 3land use patterns in western Heilongjiang as research objects， we determined the soil physical and chemical properties and enzyme activities. The results showed that： the land use patterns caused the change of soil physical and chemical properties： the sand content of farmland was higher than that of forest and grassland； the clay content of upper and lower layers were grassland>forest>farmlan； the differences between total phosphorus and nitrate nitrogen were significant， farmland>forest>grassland； the change rules of soil nutrients （SOC， TN， TP， NH4+-N， NO3-- N） in different soil layers were consistent， showing upper layer>lower layer； there were significant changes in soil enzyme activities in different land use patterns， but the changes were inconsistent. Correlation analysis showed that： the soil nutrient and enzyme activity showed significant or extremely significant correlation， indicating that soil nutrients might be the main cause of differences in soil enzyme activities， and might affect the circulation of C and N in the western Heilongjiang.

Keywords： Land Use Patterns； Soil Quality； Western Heilongjiang； Soil Physical and Chemical Properties； Soil Enzyme Activity； Correlation analysis

0引言

土壤作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，是物質(zhì)循環(huán)、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞的核心區(qū)域[1]，可與水、氣和植物相互作用從而影響環(huán)境，又可以反映人類(lèi)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)所導(dǎo)致的生物地球化學(xué)循環(huán)的變化過(guò)程[2]。不同的土地利用方式在反映人類(lèi)利用土地各種活動(dòng)目的的同時(shí)，也影響著土壤性質(zhì)的變化和和土壤生態(tài)系統(tǒng)[3]。土地利用是人類(lèi)干預(yù)土壤質(zhì)量最重要、最直接的活動(dòng)，它通過(guò)不同物質(zhì)的時(shí)空配置和循環(huán)，干擾和調(diào)整土壤生物化學(xué)循環(huán)過(guò)程，改變?cè)型寥赖臓I(yíng)養(yǎng)循環(huán)強(qiáng)度、總量和路徑以及土壤生物的代謝活動(dòng)，從而使土壤供應(yīng)作物的營(yíng)養(yǎng)水平發(fā)生變化，并且導(dǎo)致土壤生物學(xué)質(zhì)量的改變[4-5]。

土壤酶是由土壤微生物分泌的具有高效性的活性物質(zhì)，作為重要的蛋白質(zhì)生物催化劑，在土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)分解以及其循環(huán)和合成過(guò)程中扮演著重要的角色[6-7]，可以客觀地評(píng)價(jià)土壤生物活性和土壤肥力。酶活性的大小也反映了土壤中各種生化反應(yīng)的強(qiáng)度和方向，對(duì)土壤肥力的演變具有重要影響[8]。土壤脲酶、蔗糖、FDA水解酶等活性能夠表征土壤氮、磷、碳等養(yǎng)分的循環(huán)狀況，蛋白酶能水解各種蛋白質(zhì)及肽類(lèi)等化合物為氨基酸，因此其活性與植物N素的吸收有極其重要的關(guān)系[9]，脫氫酶、過(guò)氧化物酶等活性與土壤腐殖化過(guò)程、生物呼吸強(qiáng)度緊密相關(guān)[10-11]。

馬志敏等[12]對(duì)黑河荒漠綠洲區(qū)不同土地利用方式下的土壤肥力狀況的研究表明，長(zhǎng)期人為的耕作及農(nóng)田的不斷擴(kuò)張是土壤肥力退化的主要原因；敖登高娃等[13]對(duì)內(nèi)蒙古土地利用方式對(duì)土壤質(zhì)量的研究表明，林地轉(zhuǎn)變?yōu)楦貢r(shí)，土壤質(zhì)量明顯下降，土壤生態(tài)環(huán)境趨向退化；草地轉(zhuǎn)變?yōu)楣嗄玖值睾土值?，土壤質(zhì)量改善；彭木等[14]對(duì)大慶松嫩平原地區(qū)研究結(jié)果表明，不同土地利用方式對(duì)土壤理化性質(zhì)、酶活產(chǎn)生了有積極的影響，但是變化規(guī)律不同，土壤酶活性和土壤理化性質(zhì)之間相關(guān)性顯著，可以反映土壤質(zhì)量。合理的土地利用方式，即可改善土壤結(jié)構(gòu)，還可提高土壤肥力；王振芬[15]對(duì)三江平原濕地研究發(fā)現(xiàn)，不同土壤利用方式，其有機(jī)碳、酶活性也將發(fā)生相應(yīng)的改變，土壤養(yǎng)分在不同區(qū)域也呈現(xiàn)顯著差異。不合理的土地利用方式，不僅會(huì)導(dǎo)致土壤肥力下降，還使得生態(tài)環(huán)境趨向惡化。

東北地區(qū)土壤是中國(guó)最肥沃的地區(qū)，具有悠久的農(nóng)耕歷史，也是中國(guó)重要的產(chǎn)糧區(qū)之一。其土壤理化性質(zhì)及肥力對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。黑龍江省位于中國(guó)東北，該區(qū)域主要是平原地區(qū)，主要以森林和草原生態(tài)系統(tǒng)為主。然而，隨著人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量森林和草原被開(kāi)墾成農(nóng)田，使得目前農(nóng)田面積逐漸擴(kuò)大，森林和草原面積逐漸減少。因此，了解不同土地利用類(lèi)型土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性的改變以及如何影響東北地區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的改變就顯得十分重要。因此，本研究選擇黑龍江省西部地區(qū)3種不同土地利用方式的土壤，對(duì)其土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性的變化趨勢(shì)開(kāi)展研究，旨在揭示不同土地利用方式對(duì)土壤養(yǎng)分及質(zhì)量影響的作用，其結(jié)果對(duì)該區(qū)域土地經(jīng)營(yíng)模式及預(yù)測(cè)區(qū)域土壤質(zhì)量變化具有一定的意義。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

研究樣地設(shè)在黑龍江省西部齊齊哈爾市梅里斯區(qū)（123°35′E，47°31′N(xiāo)），平均海拔146 m，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，冬季寒冷少雪，平均氣溫2.3℃。平均降水量454 mm，但降水時(shí)間較集中，多在5—9月。封凍期在11月上旬，解凍期在5月上旬。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)在該地區(qū)選擇的3種土地利用方式分別是：（1）草原，面積大約為500 m×800 m，植被主要為羊草[Leymus chinensis （Trin.） Tzvel.]、貝加爾針茅（Stipa baicalensis Roshev.）；（2）農(nóng)田，在20年前草原上墾殖而成的農(nóng)田，面積大約為200 m×300 m，種植作物主要為玉米，每年進(jìn)行機(jī)器翻耕1次，春季施加史丹利玉米復(fù)合肥（N+P2O5+K2O≥40%）35 kg/hm2，6月中旬肥15 kg/hm2；（3）森林面積大約為300 m×600 m，為20年生的楊樹(shù)純?nèi)斯ち?，作為研究樣地?/p>

1.2.2樣品的采集2018年8月7日，分別在不同土地利用方式的樣地內(nèi)設(shè)置3塊標(biāo)準(zhǔn)地（50 m×50 m），共計(jì)9塊標(biāo)準(zhǔn)地。在每塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)采用五點(diǎn)混合取樣法，利用土壤取樣器分別取0～10 cm、10～20 cm 2個(gè)土層深度的土壤樣品，各層土樣混合均勻后，立即放入自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)去除土壤樣品中的根莖，一部分自然風(fēng)干后磨碎，并過(guò)2 mm篩，用于土壤理化性質(zhì)和酶活性的測(cè)定。

1.2.3土壤樣品理化性質(zhì)的測(cè)定

（1）土壤含水率的測(cè)定。將盛有新鮮土樣的鋁盒在分析天平上稱(chēng)重，精確至0.01 g，將盒蓋傾斜放在鋁盆上，置于已預(yù)熱至10℃±2℃的恒溫干燥箱中烘8 h，取出稱(chēng)重計(jì)算。

（2）土壤pH值。采用水土比為2.5：1的酸度計(jì)測(cè)定。

（3）土壤機(jī)械組成。采用密度計(jì)法測(cè)定。

（4）土壤有機(jī)質(zhì)。采用德國(guó)Elementar公司生產(chǎn)的vario TOC儀測(cè)定土壤有機(jī)碳含量。

（5）全氮。稱(chēng)取0.25 g過(guò)0.149的篩子，加入2 g硫酸鋅和硫酸銅混合后的加速劑和5 mL濃H2SO4進(jìn)行消煮，定容過(guò)濾，用連續(xù)流動(dòng)分析儀進(jìn)行測(cè)定。

（6）硝態(tài)氮、銨態(tài)氮。稱(chēng)6 g過(guò)2 mm篩的風(fēng)干土，加入1 mol/L氯化鉀溶液10 mL，震蕩1 h后過(guò)濾，用連續(xù)流動(dòng)分析儀進(jìn)行測(cè)定。

（7）全磷。硫酸-高氯酸酸溶-鉬銻抗比色法測(cè)定[16]。

1.2.4土壤酶活性的測(cè)定采用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的試劑盒，測(cè)定土壤樣品中的土壤脲酶（SUE）、FDA水解酶、土壤過(guò)氧化物酶（S-POD）、土壤酸性蛋白酶（S-ACPT）、土壤蔗糖酶（S-SC）、土壤脫氫酶（sDHA）活性，具體方法按照說(shuō)明書(shū)嚴(yán)格進(jìn)行操作。

1.2.5數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)分析采用Excel 2013。數(shù)據(jù)均用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)度量的方差分析，土地利用方式和土層及交互作用對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響。利用單因素方差分析檢測(cè)土地利用方式和土壤深度對(duì)土壤理化的影響，利用Duncan檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較，采用Pearson相關(guān)性分析土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)性。利用軟R語(yǔ)言中的Vegan軟件包對(duì)不同土地利用方式下的土壤理化性質(zhì)和酶活性進(jìn)行典范對(duì)應(yīng)分析（canonical correspondence analusis， CCA）。

2結(jié)果與分析

2.1不同土地利用方式的機(jī)械組成

分析和對(duì)比了不同土地利用方式下土壤粒徑分布，從表1可以看出，3種土地利用方式的土壤粒徑都是以砂粒占主導(dǎo)，粒徑含量：砂粒>粘粒>粉粒。通過(guò)多重比較分析發(fā)現(xiàn)，3種不同的土地利用方式下土壤粒徑出現(xiàn)一些顯著性差異，砂粒含量上層（0～10 cm）和下層（10～20 cm）都是農(nóng)田>森林>草原，三者之間存在顯著性差異；粉粒含量在上層土壤中森林>農(nóng)田>草原，在下層中是農(nóng)田>森林>草原，三者之間存在顯著性差異；粘粒含量上層和下層都是草原>森林>農(nóng)田，三者之間存在顯著性差異。

2.2不同土地利用方式土壤養(yǎng)分含量的特征

對(duì)不同土地利用方式的土壤基本理化性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定（見(jiàn)表2）。該地區(qū)酸堿度都在pH 8.9以上。除草原pH、草原和農(nóng)田全磷、森林硝態(tài)氮在上層（0～10 cm）和下層（10～20 cm）存在顯著性差異（P<0.05）外，其余各指標(biāo)在上層和下層土壤中沒(méi)有顯著性差異。森林上層含水率大約在16.5%，是高于草原和農(nóng)田，并且與草原和農(nóng)田存在顯著性差異（P<0.05），而草原與農(nóng)田含水率接近沒(méi)有顯著性差異；上層土壤中3種土地利用方式的pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、銨態(tài)氮都沒(méi)有顯著性差異；在上層土壤中農(nóng)田全磷含量高于森林和草原，存在顯著性差異（P<0.05），而森林和草原并沒(méi)有顯著性差異；在上層土壤中硝態(tài)氮含量農(nóng)田>森林>草原，并且三者都存在顯著性差異。

在下層土壤中3種土地方式的含水率、有機(jī)質(zhì)、全氮、銨態(tài)氮顯著性差異與上層中一樣，森林含水率仍然高于草原和農(nóng)田，并且存在顯著性差異（P<0.05），而3種土地方式的有機(jī)質(zhì)、全氮、銨態(tài)氮含量仍接近，沒(méi)有存在顯著性差異。下層土壤中草原的pH、全磷高于森林和農(nóng)田，并且存在顯著性差異（P<0.05），而森林和農(nóng)田沒(méi)有顯著性差異；下層土壤中農(nóng)田的硝態(tài)氮含量高于森林和草原，存在顯著性差異（P<0.05），而森林和草原沒(méi)有顯著性差異。

2.3不同土地利用方式的土壤酶活性特征

圖1a為森林、草原、農(nóng)田3種土地利用方式的土壤樣品中FDA水解酶活性。從中可以看出，3種土地利用方式上、下層土壤的FDA水解酶活性都存在顯著性差異，草原FDA水解酶活性較森林和農(nóng)田是顯著增高，并且草原上、下層FDA水解酶活性接近為120μmol/（d·g），沒(méi)有顯著性差異，而在森林和農(nóng)田當(dāng)中FDA水解酶活性上層是高于下層的，并且存在顯著性差異。

圖1b為森林、草原、農(nóng)田3種土地利用方式的土壤樣品中過(guò)氧化物酶活性。從中可以看出，3種土地利用方式過(guò)氧化物酶活性穩(wěn)定在80～98 mg/（d·g），上層沒(méi)有存在顯著性差異，下層也沒(méi)有顯著性差異，上層中草原最高，森林最低；下層中草原最高，農(nóng)田最低。并且3種土地方式的上層和下層過(guò)氧化物酶活性也接近，沒(méi)有明顯的差異。

圖1c為森林、草原、農(nóng)田3種土地利用方式的土壤樣品中脲酶活性。從中可以看出，在上層土壤中森林、農(nóng)田的脲酶活性是高于草原，存在顯著性差異，而森林與農(nóng)田脲酶活性是接近的，沒(méi)有顯著性差異。在下層土壤中3種土地方式脲酶活性表現(xiàn)和上層一樣，都是森林與農(nóng)田脲酶活性接近并且高于草原。每種土地方式的上層和下層脲酶活性接近，沒(méi)有明顯差異。

圖1d為森林、草原、農(nóng)田3種土地利用方式的土壤樣品中酸性蛋白酶活性。從中可以看出，酸性蛋白酶活性在上層土壤中農(nóng)田明顯高于森林和草原，其活性高于50%，具有顯著性差異，而森林和草原酸性蛋白酶活性接近，沒(méi)有明顯差異。在下層土壤中3種土地方式酸性蛋白酶活性大小就近，活性分別為11.82 mg/（d·g）、12.90 mg/（d·g）、10.83 mg/（d·g）。草原的酸性蛋白酶活性下層是高于上層，并且存在顯著性差異，森林酸性蛋白酶活性也是下層高于上層，但沒(méi)有存在顯著性差異，而在農(nóng)田中酸性蛋白酶活性是上層高于下層。

圖1e為森林、草原、農(nóng)田3種土地利用方式的土壤樣品中脫氫酶活性。從中可以看出，在上層土壤中脫氫酶活性森林是高于草原、農(nóng)田，森林高于草原的40%，高于農(nóng)田的52%，具有顯著性差異，草原與農(nóng)田脫氫酶活性接近沒(méi)有顯著性差異，分別為43.79μg/（d·g）、35.89μg/（d·g）。在下層土壤中脫氫酶活性是農(nóng)田高于森林、草原，具有顯著性差異，森林與草原脫氫酶活性接近沒(méi)有顯著性差異。森林的上層脫氫酶活性高于下層32%，具有顯著性差異，草原和農(nóng)田的上下層脫氫酶活性接近，沒(méi)有顯著性差異。

圖1f為森林、草原、農(nóng)田3種土地利用方式的土壤樣品中蔗糖酶活性。從中可以看出，蔗糖酶活性在上層和下層土壤中3種土地方式都都十分接近，分析發(fā)現(xiàn)沒(méi)有存在顯著性差異，每種土地方式的上層蔗糖酶活性都高于下層，但是差值不大，沒(méi)有明顯差異。

2.4土壤酶活性與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析

由表3可以看出，F(xiàn)DA水解酶在下層土壤中與pH存在顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.743；脲酶在下層土壤中與pH存在極顯著的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.888；酸性蛋白酶在上層土壤中與全磷存在極顯著的正相關(guān)，與硝態(tài)氮存在顯著正相關(guān)，在下層土壤中與銨態(tài)氮存在極顯著負(fù)相關(guān)；脫氫酶在上層土壤中與含水率存在極顯著的正相關(guān)，在下層土壤中與有機(jī)質(zhì)和全氮存在顯著的正相關(guān)；過(guò)氧化物酶和蔗糖酶與基本理化性質(zhì)都沒(méi)有存在顯著的相關(guān)性。

通過(guò)CCA分析可知（見(jiàn)圖2），此分析的土地利用方式與環(huán)境因子的總解釋率為87.04%。3種土地利用類(lèi)型在土層上并沒(méi)有顯著的差異，但是3種土地利用類(lèi)型上差異顯著，從圖2可以看出，森林和草原土壤樣品分異性比較明顯，而農(nóng)田樣品較為集中。蛋白酶、FDA水解酶、pH、過(guò)氧化物酶、蔗糖酶、SOC、TN與草原土壤存在正相關(guān)性，尤其是蛋白酶和FDA水解酶與草原土壤正相關(guān)性較高；FDA水解酶、蛋白酶、TP、脲酶與多數(shù)農(nóng)田存在正相關(guān)性，而且這幾種酶與農(nóng)田相關(guān)性都較高，可能是農(nóng)田的每年翻耕增加了土壤酶的活性。TP、脲酶、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、含水率、脲酶與森林存在顯著正相關(guān)。發(fā)現(xiàn)這幾種酶的活性較土壤理化性質(zhì)都與土地利用方式存在顯著的相關(guān)性。

3討論

3.1土地利用方式對(duì)土壤機(jī)械組成的影響

土壤機(jī)械組成及分布特征是重要的物理屬性，對(duì)土壤水熱條件、肥力狀況、養(yǎng)分循環(huán)等過(guò)程發(fā)揮著重要作用[17]。土壤機(jī)械組成的變化對(duì)于不同土地里利用方式下的表現(xiàn)是不同的，這是因?yàn)橥寥罊C(jī)械組成會(huì)受到植物根系、土壤微生物、凋落物質(zhì)量的影響。在本研究的土壤機(jī)械組成中，3種土地利用方式都是以砂粒含量占據(jù)著主導(dǎo)地位，其次是粘粒，粉粒含量相對(duì)較低。不同土地利用方式下土壤粒徑出現(xiàn)一些顯著性差異，砂粒含量森林≈農(nóng)田>草原；粉粒含量農(nóng)田>森林>草原；粘粒含量草原>森林>農(nóng)田。草原的粘粒含量是遠(yuǎn)大于森林和農(nóng)田的，可能是由于本研究區(qū)土地原始為草原，生長(zhǎng)多是1年生草本植物，覆蓋度高，且草本的地上生物量和地下生物量大于森林和草原的地下生物量，在成土過(guò)程中腐殖質(zhì)化作用有利于母質(zhì)的風(fēng)化[18]。森林粘粒和粉粒含量都是高于農(nóng)田，這是由于本區(qū)的人工森林種植年限較短，森林對(duì)細(xì)顆粒的聚集小于草原，但是相對(duì)于農(nóng)田也會(huì)使土壤細(xì)化。砂粒含量是農(nóng)田高于森林和草原，說(shuō)明長(zhǎng)期種植開(kāi)墾的土地會(huì)導(dǎo)致土壤沙化，引起土壤質(zhì)量下降。

3.2土地利用方式對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

不同的土地利用方式對(duì)土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生了一定的影響，在本研究中，3種土地利用方式含水率是森林>草原>農(nóng)田，其中森林與草原、農(nóng)田存在顯著差異，這與李慧[19]的研究一致，森林的蓄水能力是高于草原和農(nóng)田的。不同土地利用方式的pH沒(méi)有顯著差異，但農(nóng)田pH是相對(duì)小于森林和草原，可能受施肥的影響，農(nóng)田長(zhǎng)期大量施用復(fù)合肥以及半腐熟的有機(jī)肥料可能會(huì)降低土壤pH。該地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低，并且同一地塊內(nèi)的不同土層的有機(jī)質(zhì)含量均為由上而下呈遞減趨勢(shì)，主要原因土壤表層微生物含量較深層豐富，溫度也高于深層等原因，致使有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生的比較多[20]。有機(jī)質(zhì)含量草原>森林>農(nóng)田，農(nóng)田常年種植農(nóng)作物，對(duì)有機(jī)質(zhì)的利用較多，所以有機(jī)質(zhì)含量較低。3種土地利用方式全氮含量順序大小和有機(jī)質(zhì)含量同樣，是由于有機(jī)質(zhì)的分解釋放出氮，使得全氮的含量增加，且隨土層深度增加而降低，這與呂薇等研究結(jié)果一致[21]。土壤全磷表層和下層土壤含量都是農(nóng)田>森林>草原，這可能與當(dāng)?shù)厥┘拥牧追视嘘P(guān)。土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是土壤速效氮的2種主要形式，它們一起被作為土壤營(yíng)養(yǎng)診斷的氮素營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)。該地區(qū)銨態(tài)氮含量森林>草原>農(nóng)田，硝態(tài)氮含量農(nóng)田>森林>草原。土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量主要來(lái)源于土壤有機(jī)氮的氨化和硝化等由土壤微生物進(jìn)行的礦化作用，因此其含量的高低受土壤有機(jī)質(zhì)含量、微生物種類(lèi)和土壤環(huán)境條件如土壤溫度、濕度和鹽堿度等的多重影響[22]。

3.3土地利用方式對(duì)土壤酶活性的影響

由于土壤酶活性與土壤化學(xué)性質(zhì)均系土壤的內(nèi)在因素，因此人們通常認(rèn)為二者之間存在著十分密切的相互關(guān)。在復(fù)雜的土壤環(huán)境里，重要的土壤酶如FDA水解酶、過(guò)氧化物酶、脲酶、蔗糖酶、蛋白酶和脫氫酶等，與土壤化學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系可能還需要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。

FDA水解酶主要來(lái)源于微生物細(xì)胞及部分動(dòng)植物殘?bào)w的分解，它可以被酯酶、蛋白酶及脂肪酶等多種非專(zhuān)一性酶水解，酶解終產(chǎn)物為有色的熒光素（fluorescein）[23]。其活性能夠很好地反映土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化及土壤中微生物的活性，被認(rèn)為是土壤健康質(zhì)量的生物學(xué)指標(biāo)之一[24]。雖然FDA水解酶早已被發(fā)現(xiàn)，但是針對(duì)土壤FDA水解酶的研究較少[25]。在本研究中，F(xiàn)DA水解酶與土壤下層pH存在顯著的正相關(guān)，王校常[26]研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DA水解酶與土壤pH存在顯著的負(fù)相關(guān)，曹永昌[27]在秦嶺地帶研究發(fā)現(xiàn)FDA水解酶與土壤pH也存在顯著負(fù)相關(guān)，但他們共同特點(diǎn)是當(dāng)?shù)赝寥罏樗嵝酝寥?，而本研究中該地區(qū)為堿性土壤，土壤的酸堿性可能對(duì)FDA水解酶活性產(chǎn)生影響，這個(gè)也可以對(duì)其進(jìn)一步的研究。并且通過(guò)CCA分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DA水解酶活性與農(nóng)田和草原具有較高的正相關(guān)性，這與許云翔[28]研究結(jié)果一致，農(nóng)田中由于施加化肥和秸稈還田原因，使得FDA水解酶活性增強(qiáng)。

過(guò)氧化物酶能利用由于微生物活動(dòng)和某些氧化酶的作用而在土壤中形成的過(guò)氧化氫和其他有機(jī)過(guò)氧化物中的氧，氧化土壤有機(jī)物質(zhì)，催化多種芳香族化合物（苯酚、取代酚、苯胺、多環(huán)芳烴等）的氧化反應(yīng)，在腐殖質(zhì)的形成中具有重要作用[29]。本研究中3種土地方式過(guò)氧化物酶活性都相接近，并且上下層活性也接近，沒(méi)有顯著性差異。過(guò)氧化物酶與土壤理化沒(méi)有顯著性相關(guān)，這與梁毅[30]的研究基本一致，在張英英[30]的研究中同樣發(fā)現(xiàn)，過(guò)氧化物酶活性與土壤理化性質(zhì)相關(guān)性不大。但岳中輝[31]在松嫩草原研究發(fā)現(xiàn)過(guò)氧化物酶與土壤理化性質(zhì)存在一定的顯著性相關(guān)，所以關(guān)于土壤過(guò)氧化物酶活性有待進(jìn)一步研究。

脲酶直接參與土壤中含氮有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化，其活性與土壤氮素、pH直接相關(guān)[32]。脲酶在草原中的活性相對(duì)較低，可能與草原的氮含量低有關(guān)。脲酶活性在下層土壤中與pH呈極顯著性負(fù)相關(guān)，這與侯彥會(huì)等人研究一致，與pH呈顯著負(fù)相關(guān)，其活性強(qiáng)度的變化隨土壤肥力降低和土壤堿化程度的升高而降低，說(shuō)明土壤脲酶活性可以作為表征土壤肥力的指標(biāo)。通過(guò)CCA分析發(fā)現(xiàn)，脲酶與森林相關(guān)性較高，因?yàn)樯种型寥烙袡C(jī)質(zhì)含量較高，這與張曉曦[33]和王文臺(tái)[34]研究結(jié)果部分相似，脲酶活性提高可能提供了腐殖質(zhì)形成的一些前體物質(zhì)或者提供了有機(jī)質(zhì)分解的養(yǎng)分條件。3種土地方式脲酶活性上下層差異不大，可能是由于上下層兩距離差距不大，沒(méi)有明顯差異。

蛋白酶是土壤有機(jī)氮水解為氨基酸過(guò)程中重要的酶，能夠?qū)⒌鞍踪|(zhì)、肽類(lèi)分解為氨基酸，參與調(diào)節(jié)生物的氮素代謝，是促進(jìn)土壤氮循環(huán)的重要組分[35]。本研究中酸性蛋白酶活性森林和草原下層低于上層，隨著土層的增加蛋白酶活性逐漸增加，10～20 cm的土壤層蛋白酶活性最高，這與聶素梅等[36]研究結(jié)果一致。在農(nóng)田當(dāng)中酸性蛋白酶活性上層高于下層，而且上層土壤中與全磷呈極顯著性正相關(guān)、與銨態(tài)氮含量呈顯著性正相關(guān)，原因是農(nóng)田施肥較多、植物殘?bào)w及微生物分布較多，其養(yǎng)分含量高，故酸性蛋白酶活性高，這與雷明等[37]研究結(jié)果類(lèi)似。

土壤脫氫酶屬于胞內(nèi)酶，其活性可以作為土壤微生物氧化還原系統(tǒng)的指標(biāo)，它從一定的基質(zhì)中析出氫或氫的供體而進(jìn)行氧化作用，反映土壤微生物新陳代謝的整體活性，可以作為微生物氧化還原能力的指標(biāo)。在本研究中脫氫酶活性在上層土壤中森林顯著高于草原和農(nóng)田，通過(guò)CCA分析，脫氫酶活性與森林具有正相關(guān)性，與含水率有極顯著性正相關(guān)，可能是森林含水率和土壤微生物活性較高的原因。在下層土壤中脫氫酶活性農(nóng)田高于森林和草原，并與有機(jī)質(zhì)、全氮含量呈顯著性正相關(guān)，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)和全氮是影響脫氫酶的主要因素，這也與鄭佳玉[38]的研究結(jié)果一致。

蔗糖酶是土壤中又一廣泛存在的酶，其活性對(duì)土壤有機(jī)碳的礦化起決定作用，是土壤中碳循環(huán)的關(guān)鍵酶，該酶受其底物的誘導(dǎo)作用。本研究中3種不同土地利用方式蔗糖酶活性沒(méi)有明顯差異，三者十分接近。但是上層土壤蔗糖酶活性是全部高于下層，說(shuō)明蔗糖酶活性是隨深度增加而減小，這與劉紅梅等[39]研究結(jié)果一致。在0～10 cm土層，水熱條件和通氣狀況良好，微生物代謝活躍，呼吸強(qiáng)度加大，從而使此土層的蔗糖酶活性較高。從相關(guān)性分析看，蔗糖酶活性與土壤理化性質(zhì)沒(méi)有顯著性相關(guān)。

4結(jié)論

不同的土地利用方式會(huì)導(dǎo)致土壤機(jī)械組成和理化性質(zhì)發(fā)生改變，耕地相對(duì)于林地和草地的砂粒含量明顯增加，粘粒減少，土壤含水量也明顯下降，土壤pH也明顯降低，并對(duì)土壤中一些酶活性也引起不同的改變。土壤土地利用方式的改變所導(dǎo)致的土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性的改變可能會(huì)影響黑龍江省西部地區(qū)C、N等的循環(huán)。對(duì)于該地區(qū)來(lái)講，土壤含水量對(duì)于維持該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能十分重要，當(dāng)原始草地轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)期耕作農(nóng)田時(shí)，會(huì)導(dǎo)致土壤旱化、沙化，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降。

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