兩種邊坡生態(tài)修復(fù)模式土壤肥力與酶活性的變化

薛海龍, 許文年, 劉大翔

(1.三峽大學(xué) 生物與制藥學(xué)院，湖北 宜昌 443002； 2.土木與建筑學(xué)院, 湖北 宜昌 443002；3.三峽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心, 湖北 宜昌 443002)

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兩種邊坡生態(tài)修復(fù)模式土壤肥力與酶活性的變化

薛海龍1,3, 許文年2,3, 劉大翔2,3

(1.三峽大學(xué) 生物與制藥學(xué)院，湖北 宜昌 443002； 2.土木與建筑學(xué)院, 湖北 宜昌 443002；3.三峽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心, 湖北 宜昌 443002)

[目的] 研究不同修復(fù)技術(shù)處理對(duì)邊坡土壤酶活性的長(zhǎng)期影響，以期為土壤地力培育提供理論依據(jù)。 [方法] 以向家壩水電站工程擾動(dòng)區(qū)代表性的天然次生林以及人工次生林為基礎(chǔ)，測(cè)定不同坡位以及坡向土壤酶活性，探討土壤酶活性的變化規(guī)律，分析酶活性與其他肥力因子間的相互關(guān)系。 [結(jié)果] 不論陰坡還是陽(yáng)坡，兩種林地坡面地形部位(上坡位、中坡位、下坡位)，除土壤pH值降低以外，下坡位肥力因子均顯著提高1.1倍以上，酶活性水平與肥力因子變化基本一致。除過(guò)氧酶活性增長(zhǎng)不顯著外，磷酸酶活性增長(zhǎng)91.67%～116.67%，脲酶活性增長(zhǎng)5.3%～30.01%，蔗糖酶活性增長(zhǎng)1.38～1.56倍；陰坡各項(xiàng)指標(biāo)均高于陽(yáng)坡，除過(guò)氧酶以外，都增長(zhǎng)顯著。相關(guān)性分析表明，兩種修復(fù)技術(shù)下，堿性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶兩兩之間的正相關(guān)關(guān)系均達(dá)到極顯著水平，但與過(guò)氧化氫酶活性之間相關(guān)性均不顯著。 [結(jié)論] 研究區(qū)肥力因子總體上呈現(xiàn)空間分布不均勻，沿著坡體從上至下依次增加，北坡高南坡低的趨勢(shì)，說(shuō)明坡位坡向影響著土壤內(nèi)環(huán)境的變化進(jìn)程，因此對(duì)于此類邊坡坡頂和陽(yáng)面的二次修復(fù)，適當(dāng)追肥可以更好地進(jìn)行地力培育和生態(tài)修復(fù)。

生態(tài)修復(fù); 向家壩水電站; 酶活性; 肥力因子; 相關(guān)性分析

文獻(xiàn)參數(shù)： 薛海龍, 許文年, 劉大翔.兩種邊坡生態(tài)修復(fù)模式土壤肥力與酶活性的變化[J].水土保持通報(bào)，2016,36(4)：182-187.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2016.04.032

大型水利水電工程的興建必然會(huì)對(duì)工程區(qū)極其脆弱的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，威脅社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[1]。解決上述問題通常采用人工方式修復(fù)，相關(guān)研究也大多集中于先鋒物種配置與群落組成[2]、生物多樣性、植被演替規(guī)律[3-4]，修復(fù)后水土保持效益和單一生態(tài)修復(fù)土壤肥力的定性分析[5]等方面，這些研究主要集中在邊坡本身，對(duì)不同修復(fù)土壤在同一地區(qū)不同坡位坡向肥力因子后期對(duì)比分析的研究相對(duì)較少。其中對(duì)于在土壤中能夠反映各種生物化學(xué)過(guò)程強(qiáng)度和方向的酶活性的研究雖有所涉及，但大多不很全面。目前，已經(jīng)有許多的有關(guān)于土壤剖面酶活性以及不同坡位對(duì)酶活性的影響的研究。前幾年，Qin等[6]在對(duì)北盤江喀斯特峽谷區(qū)的研究中得出了土壤酶活性會(huì)隨著植被類型的不同而表現(xiàn)出差異性的規(guī)律。周瑋、Zhao等[7-8]則在對(duì)云屋山和馬尾松林邊坡的研究中發(fā)現(xiàn)了酶活性呈現(xiàn)出較明顯的垂直分布特征。近兩年還有些學(xué)者進(jìn)行研究[9-10]，得到了酶活性隨坡位坡向變化而表現(xiàn)出來(lái)的空間分布規(guī)律的結(jié)論。但此類研究都是針對(duì)于一個(gè)地區(qū)單一坡體進(jìn)行研究，因此存在一定的局限性，且涉及到同一地區(qū)同類坡地不同修復(fù)模式邊坡坡位和坡向與土壤酶活性變化規(guī)律的關(guān)系方面的對(duì)比研究很少。為此，本研究以西南地區(qū)重大水利水電樞紐工程—向家壩水電站工程擾動(dòng)區(qū)天然次生林以及人工次生林邊坡土壤為研究對(duì)象，分析邊坡不同坡位和坡向土壤酶活性的變化規(guī)律，為大型水利水電工程擾動(dòng)區(qū)人工植被修復(fù)技術(shù)的選取和護(hù)坡綠化技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)，同時(shí)為一個(gè)集修復(fù)技術(shù)、基材配制與植被選擇三位一體體系的建立提供依據(jù)和可靠支撐。

1　研究區(qū)概況

金沙江向家壩水電站位于滇東北最北端，地處金沙江與橫江(又名關(guān)河)交匯的三角地帶，該區(qū)屬南亞熱帶干熱季風(fēng)氣候，是典型的干熱河谷地區(qū)，干熱少雨，年均氣溫21～23 ℃，年均降雨量896.2 mm。其中6—11月降雨占全年降雨量的90%以上，年蒸發(fā)量在2 500～3 000 mm，年均相對(duì)濕度81%左右，年日照時(shí)數(shù)2 200 h左右。植被類型主要以灌木林、草叢為主，覆蓋度高的森林植被較少。土壤的垂直地帶性分布特點(diǎn)明顯，海拔由低至高大致為：紅壤—黃壤—黃棕壤—棕壤。庫(kù)區(qū)各類土壤土層普遍較薄，且土壤的質(zhì)地粗糙，土壤的有機(jī)質(zhì)含量普遍偏低。

2　材料與方法

2.1采樣邊坡種類及特征

天然次生林是指最初的天然植被遭到破壞后，再次自然生長(zhǎng)繁衍所形成的天然植被群落。本研究對(duì)象中的天然次生林選自向家壩壩址退化喬木林邊坡，土壤類型為黃棕壤，基本農(nóng)化性質(zhì)較好，適宜于植被生長(zhǎng)?，F(xiàn)覆蓋植被以小喬木(山礬、柃木)，灌木(紅花繼木、鹽膚木、黃梔子、烏藥等)，草叢(芒、白茅、藎草等)植被類型為主。人工次生林是指本地的天然植被退化或者被破壞后，通過(guò)植被修復(fù)技術(shù)人為改良土壤性質(zhì)，促使植被快速恢復(fù)而形成的植物群落。本研究對(duì)象中的人工次生林也選自向家壩壩址退化喬木林邊坡，但退化情況較為嚴(yán)重。土壤質(zhì)地粗糙，有機(jī)質(zhì)含量偏低，不適宜于植被生長(zhǎng)，后期只能通過(guò)人工噴施植被混凝土層達(dá)到生態(tài)恢復(fù)的目的。由于植被混凝土中加入了水泥和有機(jī)質(zhì)，既增強(qiáng)了基材強(qiáng)度、提高了抗侵蝕性、加大與坡面的黏結(jié)性，又為植被的恢復(fù)提供了優(yōu)良的生長(zhǎng)環(huán)境?，F(xiàn)覆蓋植被已恢復(fù)到較好水平，以小灌木(紅花繼木、映山紅等)，草叢(芒)植被類型為主。

2.2土壤樣品采集

采集兩種邊坡土壤進(jìn)行試驗(yàn)研究。取土前，先將邊坡表面干土輕輕鏟除，表面鏟平，盡量不要給下部土壤施加壓力，以免被壓實(shí)。首先，用環(huán)刀取土，取邊坡上中下坡位以及陰陽(yáng)坡向土壤，每個(gè)層次取3個(gè)重復(fù)樣，以備測(cè)定土壤容重、含水量、總孔隙度以及pH值等指標(biāo)。然后再采用分層次多點(diǎn)取樣法，每個(gè)層次采樣量1 kg，采樣時(shí)將土鉆垂直壓入土壤中，至鉆頭深度達(dá)到刻線20 cm處時(shí)停止，這時(shí)土鉆中充滿20 cm的土壤。將土鉆取出，去除上面10 cm土壤，將下面10 cm土壤裝入布袋或塑料袋中，貼上標(biāo)簽，做好記錄。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)反復(fù)按四分法棄取，留取適量土樣，進(jìn)行土壤理化性質(zhì)和酶活性的測(cè)定。

2.3測(cè)定方法

2.3.1土壤理化性質(zhì)測(cè)定[11]pH值采用電位法，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法，全氮采用凱氏定氮法，全磷采用氫氧化鈉熔融—鉬銻抗比色法，全鉀采用氫氧化鈉熔融—火焰光度法，速效氮采用堿解擴(kuò)散法，速效磷采用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提—比色法。

2.3.2土壤酶活性測(cè)定[12]過(guò)氧化氫酶活性測(cè)定用高錳酸鉀滴定法，脲酶活性測(cè)定用苯酚鈉比色法，蔗糖酶活性測(cè)定用3,5-二硝基水楊酸比色法，堿性磷酸酶活性測(cè)定用磷酸苯二鈉比色法。文中所測(cè)得的數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3　結(jié)果與分析

3.1兩種修復(fù)模式對(duì)土壤肥力的影響

不同修復(fù)技術(shù)引發(fā)土壤在生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分等的改變，影響很多生態(tài)過(guò)程。因此檢測(cè)土壤的肥力因子可以反映邊坡防護(hù)技術(shù)中生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)狀態(tài)，主要包括pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷等方面(表1)。

表1　研究區(qū)不同坡位和坡向基材肥力因子含量情況

由表1可以看出，土壤肥力水平整體趨勢(shì)表現(xiàn)為:人工次生林地>天然次生林地。除土壤pH值降低以外，無(wú)論是天然次生林還是人工次生林的邊坡，肥力水平總體上均隨著距坡頂距離的增大而提高，陰坡普遍高于陽(yáng)坡。天然次生林土壤中作為生物源的有機(jī)質(zhì)在下坡位的含量是上坡位的1.41倍，全氮和全鉀在下坡位的含量分別高于上坡位68.60%和66.05%，下坡位速效氮以及速效磷含量較上坡位分別提高了1.17和1.25倍。發(fā)生這種變化的原因可能是區(qū)域的多雨和濕潤(rùn)氣候，以及長(zhǎng)期的沖刷作用使許多物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素經(jīng)水分滲透和地表徑流由坡頂向坡腳遷移造成的[13]，即下坡位是其他坡位水土流失的一個(gè)匯。全磷在不同坡位和坡向上并未表現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律，受坡位以及坡向的影響也不顯著，可能與其受坡面微地形的影響有關(guān)。pH值則沿著坡面向下逐漸降低，下坡位平均值低至7.21，受坡位影響顯著，原因可能是下坡位植被生長(zhǎng)茂盛，表層根系分布較多，根系呼吸產(chǎn)生的二氧化碳、根系分泌的有機(jī)酸和氫離子及凋落物分解過(guò)程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)致使土壤pH值降低。人工次生林土壤中有機(jī)質(zhì)在下坡位的含量高于上坡位10.91%，全鉀和全氮在下坡位的含量分別是上坡位的1.18和1.43倍，下坡位速效氮以及速效磷含量較上坡位分別提高了6.2%和45.4%。全磷在不同坡位和坡向上也并未表現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律，受坡位以及坡向的影響仍舊不顯著。pH值則沿著坡面向下逐漸降低，下坡位平均值低至8.15，但所有坡位pH值均超過(guò)了8.0，造成種種現(xiàn)象的原因可以歸為：該修復(fù)模式下土壤基材中摻入了水泥，使得土壤中在引入綠化添加劑的情況下仍呈弱堿性。

3.2兩種修復(fù)模式對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶活性反映了土壤中各種生物化學(xué)過(guò)程的強(qiáng)度和方向，是區(qū)域土壤肥力評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一，同時(shí)也是土壤自凈能力評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。測(cè)定相應(yīng)酶的活性，可以間接地了解某種物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)化情況。

3.2.1兩種修復(fù)模式對(duì)土壤堿性磷酸酶活性的影響如圖1所示，天然次生林土壤堿性磷酸酶活性高于人工次生林，表現(xiàn)為：下坡>中坡>上坡。人工次生林土壤堿性磷酸酶活性較天然次生林變化極顯著，其變化范圍為0.000 6～0.002 3 U/g，陰、陽(yáng)坡的下坡位土壤酶活性分別高出上坡位91.67%和116.67%。同時(shí)，人工次生林的上坡位土壤堿性磷酸酶活性陰陽(yáng)坡均最低，原因一方面是土壤本身就缺磷，另外水泥的加入也在一定程度上限制了酶的活性，導(dǎo)致堿性磷酸酶活性降低。

圖1　兩種修復(fù)模式土壤堿性磷酸酶活性隨坡位和坡向的變化

3.2.2兩種修復(fù)模式對(duì)土壤脲酶活性的影響如圖2所示，脲酶活性大小均表現(xiàn)為：下坡>中坡>上坡，天然次生林土壤脲酶活性高于人工次生林。無(wú)論是陰坡還是陽(yáng)坡，脲酶活性的變化均不顯著，陰坡、陽(yáng)坡分別只提高了30.01%和24.08%以及10.35%和5.3%。

研究結(jié)果證明，坡位以及坡向?qū)ν寥离迕富钚缘挠绊懖伙@著。

圖2　兩種修復(fù)模式土壤脲酶活性隨坡位和坡向的變化

3.2.3兩種修復(fù)模式對(duì)土壤蔗糖酶活性的影響由圖3可以看出，天然次生林土壤蔗糖酶活性高于人工次生林，天然次生林坡位以及坡向?qū)φ崽敲富钚缘挠绊懢伙@著，人工次生林坡位以及坡向?qū)φ崽敲富钚缘挠绊憛s極顯著。無(wú)論是陰坡還是陽(yáng)坡，蔗糖酶活性大小整體均還表現(xiàn)為：下坡>中坡>上坡，陰坡的下坡位較上坡位提高了1.56倍，陽(yáng)坡的下坡位較上坡位提高了1.38倍。說(shuō)明坡位以及坡向和加入的水泥都會(huì)對(duì)蔗糖酶活性有極顯著的影響。

3.2.4兩種修復(fù)模式對(duì)土壤過(guò)氧化氫酶活性的影響如圖4所示，兩種修復(fù)模式處理之間無(wú)顯著性差異。無(wú)論是上坡位還是下坡位，陰坡還是陽(yáng)坡，過(guò)氧化氫酶活性大小均沒有發(fā)生顯著變化，說(shuō)明土壤過(guò)氧化氫酶活性受水泥加入的影響不顯著，之前的研究結(jié)果也表明，過(guò)氧化氫酶活性受酸堿類型物質(zhì)的影響較小[14]。

圖3　兩種修復(fù)模式土壤蔗糖酶活性隨坡位和坡向的變化

圖4　兩種修復(fù)模式土壤過(guò)氧化氫酶活性隨坡位和坡向的變化

綜上所述，兩種修復(fù)模式中土壤酶活性整體表現(xiàn)的為：天然次生林>人工次生林，其原因主要是人工次生林土壤基材中加入了水泥，水泥在遇水后產(chǎn)生了氫氧化鈣，使土壤pH值大為提高，在這種高pH值水平下，脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶的活性受到抑制，這可能是因?yàn)槊傅鞍谆钚灾行牡馁|(zhì)子移變基團(tuán)的離子化作用或脫離子化作用的可逆反應(yīng)，或是酶在強(qiáng)堿性環(huán)境下發(fā)生不可逆失活的緣故[15]，表現(xiàn)為：下坡位>上坡位，原因與土壤化學(xué)性質(zhì)變化的原因基本一致，而且土壤酶活性受到土壤生物生存環(huán)境的影響也較為明顯，含水率影響著植物蒸騰、地表蒸發(fā)、地表徑流和土壤水分交換，是生命活動(dòng)的基本條件。含水量不同對(duì)土壤中空氣含量產(chǎn)生較大影響，而土壤水、空氣是土壤生物生存的重要環(huán)境條件，通過(guò)影響土壤生物進(jìn)一步對(duì)土壤酶活產(chǎn)生影響[16]。而下坡位土壤含水量高于上坡位，在一定程度上可以反映出下坡位土壤水肥條件優(yōu)于上坡位[17]，水肥條件良好促使土壤微生物活動(dòng)增強(qiáng)，對(duì)土壤物質(zhì)的分解速率加快，酶活性增強(qiáng)，表現(xiàn)為：陰坡>陽(yáng)坡，這與日照對(duì)水分蒸發(fā)的影響有關(guān)，而且陰坡的植物根系較陽(yáng)坡扎得更深，更有利于涵養(yǎng)水分，水分影響土壤生物生存環(huán)境進(jìn)而影響土壤酶活性。

3.3土壤肥力指標(biāo)相關(guān)性分析

土壤酶之間相關(guān)性分析的結(jié)果表明(表2)，土壤酶活性之間存在明顯的相關(guān)關(guān)系。堿性磷酸酶與脲酶、堿性磷酸酶與蔗糖酶、脲酶與蔗糖酶之間的正相關(guān)關(guān)系均達(dá)到極顯著水平(p<0.01)，這與前人研究結(jié)果一致[18]。土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶活性與過(guò)氧化氫酶活性之間也存在正相關(guān)關(guān)系，但不顯著(p>0.05)。由此可見，催化養(yǎng)分循環(huán)的幾大酶系之間是相互緊密聯(lián)系的，共同調(diào)控土壤的物質(zhì)循環(huán)和生態(tài)循環(huán)平衡[19]。

土壤酶與土壤基本性質(zhì)相關(guān)性分析表明(表2)，土壤堿性磷酸酶活性分別與土壤全鉀和速效磷含量正相關(guān)，相關(guān)性在兩種修復(fù)模式下均達(dá)到顯著或極顯著水平；與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效氮含量負(fù)相關(guān)，相關(guān)性在兩種修復(fù)模式下也均達(dá)到顯著或極顯著水平。土壤脲酶活性與pH值、全鉀、速效磷之間存在顯著或極顯著正相關(guān)；與全磷和速效氮顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。土壤蔗糖酶活性與全氮、全磷正相關(guān)，與全氮相關(guān)性顯著與全磷相關(guān)性不顯著；與pH值、速效磷之間負(fù)相關(guān)，在人工次生林中相關(guān)性極顯著，在天然次生林中僅與速效磷相關(guān)性極顯著。

土壤過(guò)氧化氫酶與pH、全鉀、速效磷之間存在正相關(guān)關(guān)系，天然次生林中與pH、全鉀相關(guān)性極顯著，人工次生林中不顯著；與速效磷相關(guān)性均不顯著，與有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效氮之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，在天然次生林中，與全氮、全磷、速效氮相關(guān)性顯著，與有機(jī)質(zhì)相關(guān)性不顯著；在人工次生林中，與有機(jī)質(zhì)、全氮相關(guān)性顯著；與全磷、速效氮相關(guān)性不顯著。

表2　土壤肥力指標(biāo)之間相關(guān)性分析

注：*表示相關(guān)性顯著， **表示相關(guān)性極顯著。

4　結(jié) 論

(1) 除土壤pH值沿著坡面向下逐漸降低以外，兩種修復(fù)模式邊坡肥力因子總體上均隨著距坡頂距離的增大而提高，陰坡普遍高于陽(yáng)坡。有機(jī)質(zhì)、全鉀和全氮在下坡位的含量均高于上坡位，下坡位速效氮以及速效磷含量較上坡位有顯著提高，全磷在不同坡位和坡向上并未表現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律，受坡位以及坡向的影響不顯著。綜上所述，土壤肥力因子受邊坡坡位以及坡向的影響較大，因此建議在后期修復(fù)工程中基材的配制與植被的配置必須考慮的更加系統(tǒng)，由點(diǎn)及面，力求做到因地制宜，使修復(fù)效果最大化。

(2) 兩種修復(fù)模式下土壤酶活性，除過(guò)氧化氫酶活性無(wú)明顯差異以外，土壤堿性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性隨著坡位與坡向的不同均表現(xiàn)出顯著的差異性，表現(xiàn)為：下坡位>上坡位，陰坡>陽(yáng)坡，其次堿性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶的活性均表現(xiàn)為：天然次生林>人工次生林，而過(guò)氧化氫酶活性變化不大。上述結(jié)論說(shuō)明人工次生林土壤微生物水平偏低，建議有必要向基材土壤中添加有益微生物菌劑以提高基材微生物量來(lái)提升土壤酶活性，或者通過(guò)植物的選擇搭配來(lái)改良土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)與環(huán)境，為微生物量及酶活性的提高提供適宜條件。

(3) 相關(guān)性分析表明，兩種修復(fù)模式下，堿性磷酸酶與脲酶、堿性磷酸酶與蔗糖酶、脲酶與蔗糖酶之間的正相關(guān)關(guān)系均達(dá)到極顯著水平，土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶活性與過(guò)氧化氫酶活性之間也存在正相關(guān)關(guān)系，但不顯著。上述分析說(shuō)明了土壤酶之間是通過(guò)相互影響，相互協(xié)作共同發(fā)揮作用的，缺一不可，因此在邊坡修復(fù)工程的后期對(duì)基材土壤中酶的跟蹤研究與及時(shí)補(bǔ)充是非常必要和重要的。

(4) 邊坡修復(fù)方式多種多樣，修復(fù)技術(shù)也越來(lái)越成熟。為了保證生態(tài)修復(fù)效果最大化，邊坡修復(fù)工程中基材配方的優(yōu)化和植被的選擇就成為重點(diǎn)考慮的問題。如何在降低工程成本的基礎(chǔ)上，保證土壤與植物生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的持續(xù)性與穩(wěn)定性則尤為重要。本文對(duì)已修復(fù)邊坡土壤生理生化以及生物指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，研究了各指標(biāo)的變化規(guī)律和相關(guān)性，指出了邊坡修復(fù)過(guò)程中的不足，為二次修復(fù)工作中更有針對(duì)性的改良和優(yōu)化提供依據(jù)。本研究還存在諸多像邊坡樣本的篩選，土樣的采集等方面的問題，如何建立更加有效的邊坡修復(fù)模式仍舊是今后研究的重點(diǎn)。

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Changes of Soil Fertility and Enzyme Activity on Different Standing Conditions Under Two Slope Ecological Restoration Patterns

XUE Hailong1，2, XU Wennian2,3, LIU Daxiang2,3

(1.CollegeofBiotechnologyandPharmaceutical,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang,Hubei443002,China; 2.CollegeofCivilEngineeringandArchitecture,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang,Hubei443002,China; 3.CollaborativeInnovationCenterforGeo-hazardsandEco-environmentinThreeGorgesArea,HubeiProvince,Yichang,Hubei443002,China)

[Objective] The long-term effects of ecological rehabilitation patterns on soil enzyme activity on different standing conditions was studied to provide theory for soil cultivation and remediation. [Methods] A secondary forest and an artificial forest in disturbed area of Xiangjiaba hydropower station were selected as studying sites to measure soil enzyme activities in different slope position and slope exposure and to analyze the relationships between enzymatic activity and other fertility factors. [Results] Except of soil pH value, nutrition level in the lower slope was relatively high in comparison with that at upper and middle slope positions, it was 1.1 times or higher of the levels of the latter two positions. The changes of enzymatic activity was coincided with the indices of soil fertility along different slope positions. Excepting for the slight change of peroxide enzyme activity, other enzymes were all obvious. Among which, phosphatase activity at lower slop position increased 91.67%～116.67% in contrast with the one at upper position urease activity increased 5.3%～5.3%, and invertase activity increased 1.38～1.56 times. In terms of the enzymatic changes of slope exposure, except of peroxide enzyme, other enzymatic activates in shady slope behaved better than the ones in sunny slope. Correlation analysis showed that the correlations between alkaline phosphatase, urease and invertase were significant with each other. The correlations of catalase were not significant with the above three enzymes. [Conclusion] For soil fertility factors, an overall increasing trend from up slope to down slope, and a comparative high in northern slope exposure were both tested. Implying that standing condition can affect the process of soil internal environment. Therefore, for the remediation of upper slope and sunny slope, appropriate fertilization might make the cultivation of soil fertility and the ecological habitation better.

ecological restoration; Xiangjiaba hydropower station; enzyme activity; fertility factor; correlation analysis

2015-10-26

2016-01-28

長(zhǎng)江科學(xué)院開放研究基金資助項(xiàng)目“植被混凝土加筋系統(tǒng)微生物腐蝕行為與機(jī)理”(CKWV2015205/KY); 三峽大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金(KJ2014B038); 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51278281); 湖北省教育廳優(yōu)秀中青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃項(xiàng)目(T201304)

薛海龍(1989—),男(漢族),新疆自治區(qū)阿克蘇市人,碩士研究生,研究方向?yàn)樯鷳B(tài)恢復(fù)與生態(tài)工程。E-mail:15549309903@163.com。

劉大翔(1987—),男(漢族),湖北省潛江市人,博士,講師,主要從事生態(tài)修復(fù)技術(shù)方面的研究。E-mail:liudaxiang004@163.com。

A

1000-288X(2016)04-0182-06

S152, S158