兩種草地類型土壤酶活性與土壤養(yǎng)分關(guān)系的研究

侯鈺榮，魏 鵬，楊淑君，李 超，任玉平，李學(xué)森，史 偉，李 莉

（新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，烏魯木齊830011）

兩種草地類型土壤酶活性與土壤養(yǎng)分關(guān)系的研究

侯鈺榮，魏 鵬，楊淑君，李 超，任玉平，李學(xué)森，史 偉，李 莉

（新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，烏魯木齊830011）

為了了解禾草+草原苔草+雜類草和伊犁絹蒿+角果藜2種草地類型土壤酶活性與肥力的關(guān)系，采用野外取樣與室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行偏相關(guān)和新復(fù)極差分析，揭示了2種草地類型土壤酶活性和土壤肥力特性，結(jié)果顯示：（1）伊犁絹蒿+角果藜類型和禾草+苔草+雜類草類型相同，隨著土層加深，土壤肥力含量逐漸減少，但總體來說，禾草+苔草+雜類草類型土壤肥力明顯高于伊犁絹蒿+角果藜類型；土壤蔗糖酶活性明顯高于土壤脲酶活性和土壤磷酸酶活性，且磷酸酶活性最低；隨著土層的加深，三種酶活性也逐漸下降，酶活性季節(jié)間差異明顯，主要表現(xiàn)為7月15日酶活性最高；（2）在伊犁絹蒿+角果藜類型和禾草+苔草+雜類草類型中，不僅土壤酶活性與土壤肥力之間存在顯著相關(guān)性，而且土壤肥力內(nèi)部指標(biāo)之間也存在顯著相關(guān)性，偶爾達(dá)極顯著相關(guān)性。

土壤酶活性；土壤養(yǎng)分；伊犁絹蒿+角果藜；禾草+草原苔草+雜類草

10.16863 /j.cnki.1003-6377.2016.05.011

引言

隨著草地利用方式和利用強度的改變，草地土壤趨于貧瘠化，人們僅看到植被低矮、稀疏等表征現(xiàn)象，而忽略了草地土壤退化是草地草地退化的根本，土壤中進(jìn)行的各種生物化學(xué)過程的強度和方向，一般以土壤酶活性來表示，土壤酶活性是反映土壤品質(zhì)和壤肥力狀況的活性指標(biāo)[1-2,4]。草地類型土壤酶活性和肥力狀況不明，是導(dǎo)致草地利用者肆用草地的原因之一[5-7]。本研究以伊犁絹蒿+角果藜類型和禾草+苔草+雜類草類型2種類型的草地為研究對象，以酶活性和肥力為切入點，系統(tǒng)研究二者之間的關(guān)系，揭示土壤酶活性和肥力的特性，進(jìn)一步闡明草地土壤酶活性與肥力的關(guān)系，為新疆草地的健康發(fā)展提供理論支持。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆昌吉市阿什里哈薩克民族鄉(xiāng)的低山地帶和中山地帶，海拔1 200～2200 m，伊犁絹蒿+角果藜類型分布在低山地帶，屬于典型的荒漠草地，地形起伏，全年以干燥氣候為主，降水量遠(yuǎn)小于蒸發(fā)量，冬季長達(dá)4-5個月，積雪較厚。土層薄且有礫石，植被有退化跡象。禾草+苔草+雜類草類型分布在中山帶，屬于典型的山地草甸草地，草場植物種類主要有梯牧草、鵝觀草、洽草、早熟禾、針茅、草原苔草、賴草、老鸛草、糙蘇、萎菱菜、火絨草、米奴草、飛蓬、龍膽草等，植被總蓋度90％。利用天數(shù)一般為90 d/年，作為夏季草場利用。夏場全年降水量較大，氣候涼爽。試驗區(qū)于2010年7月進(jìn)行圍欄保護(hù)。

1.2研究方法

1.2.1 試驗設(shè)計與取樣方法

在前期工作的基礎(chǔ)上，選擇禾草+草原苔草+雜類草和伊犁絹蒿+角果藜2個草地類型作為研究對象，依據(jù)地形變化，在兩種草地類型的樣地內(nèi)各選擇5條典型樣帶，每樣帶內(nèi)設(shè)5條樣線，間隔距離為5 m，每樣線上設(shè)樣方10個，在春季（5月15～20日）、夏季（7月15～20日）和秋季（9月15～20日）定期進(jìn)行土壤樣品的采集，取樣深度為30 cm，每10 cm為一層，每份土壤取樣500～1 000 g，將每樣線上的土壤樣品按土層混合，自然風(fēng)干后，剔除植物根系等雜物，采用四分法取適量土壤樣品，風(fēng)干后過篩。用于測定土壤酶活性指標(biāo)和土壤養(yǎng)分指標(biāo)。

1.2.2 測定指標(biāo)及方法[3]

酶活性指標(biāo)選擇脲酶活性、磷酸酶活性、蔗糖酶活性，依次用靛酚藍(lán)比色法、磷酸苯二鈉比色法、3,5-二硝基水楊酸比色法測定。有機質(zhì)、全氮用元素分析儀測定、全磷用高氯酸-硫酸-鉬銻抗比色法、堿解氮用堿解擴(kuò)散硼酸吸收法、有效磷用0.5mol/L碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法。每一測定指標(biāo)3次重復(fù)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel2007和SPSS17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1土壤肥力特征分析

2.1.1 伊犁絹蒿+角果藜類型草地土壤肥力特征分析

由表1可知，隨著土層加深，土壤肥力指標(biāo)含量逐漸減少，即各土層肥力指標(biāo)含量0～10 cm＞10～20 cm＞20～30 cm，且差異性復(fù)雜。5月15日和7月15日，土壤全氮含量在0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm之間差異不顯著，9月15日，0～10 cm與10～20 cm和0～10 cm與20～30cm差異顯著（P≤0.05）。5月15日，堿解氮含量在0～10 cm與20～30 cm差異極顯著（P≤0.01），7月15日，0～10 cm與10～20 cm和0～10 cm與20～30 cm之間差異顯著（P≤0.01）。在整個生長期，0～10 cm與20～30 cm之間全磷含量差異顯著（P≤0.05），0～10 cm與10～20 cm和20～30 cm之間有效磷含量差異極顯著（P≤0.01）。有機質(zhì)含量主要表現(xiàn)為5月15日，0～10 cm與10～20 cm和20～30 cm含量差異顯著（P≤0.05），7月15日，各土層之間有機質(zhì)含量差異不顯著，9月15日，0～10 cm含量與20～30 cm含量差異極顯著（P≤0.01）。

表1 伊犁絹蒿+角果藜類型草地土壤肥力特征分析

2.1.2 禾草+苔草+雜類草類型草地土壤肥力特征分析

由表2可知，與伊犁絹蒿+角果藜類型草地相同，隨著土層加深，土壤肥力指標(biāo)含量逐漸減少，即各土層肥力指標(biāo)含量0～10 cm＞10～20 cm＞20～30 cm，但總體來說，禾草+苔草+雜類草類型草地土壤肥力明顯高于荒漠草地。5月15日和7月15日，全氮含量在0～10 cm與10～20 cm和20～30 cm之間差異極顯著（P≤0.01），9月15日，各土層之間差異極顯著（P≤0.01）。

5月15日，堿解氮含量在0～10 cm與10～20 cm和20～30 cm之間差異極顯著（P≤0.01），7月15日，堿解氮含量在0～10 cm與10～20 cm和20～30 cm之間差異極顯著（P≤0.01），10～20 cm與20～30 cm之間差異顯著（P≤0.05）。5月15日，全磷含量在各土層之間差異不顯著，7月15日和9月15日，0～10 cm與10～20 cm之間，全磷含量差異顯著（P≤0.05），0～10 cm與20～30 cm之間差異極顯著（P≤0.01）。有效磷含量在0～10 cm與10～20 cm和20～30 cm之間差異極顯著（P≤0.01）。5月15日，有機質(zhì)含量在0～10 cm與10～20 cm和20～30 cm之間差異極顯著（P≤0.01），7月15日，有機質(zhì)含量在0～10 cm與10～20 cm之間差異顯著（P≤0.05），10～20 cm與20～30 cm之間差異極顯著（P≤0.01），9月15日，有機質(zhì)含量0～10 cm與10～20 cm和20～30 cm之間差異極顯著（P≤0.01），10～20 cm與20～30 cm之間差異顯著（P≤0.05）。

表2 禾草+苔草+雜類草類型土壤肥力特征分析

2.2土壤酶活性特征分析

2.2.1 伊犁絹蒿+角果藜類型草地土壤酶活性特征分析

由表3可知，伊犁絹蒿+角果藜類型草地土壤蔗糖酶活性明顯高于土壤脲酶活性和土壤磷酸酶活性，而磷酸酶活性最低；隨著土層的加深，各酶活性也逐漸下降，除5月15日0～10 cm土層的磷酸酶活性；5月15日～9月15日，脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性在各土層之間差異極顯著（P≤0.01），除5月15日0～10 cm與10～20 cm之間蔗糖酶活性差異顯著（P≤0.05）。由表4可知，酶活性季節(jié)間差異明顯，均表現(xiàn)為7月15日酶活性最高，除20～30 cm的蔗糖酶活性以5月15日最高。隨著季節(jié)推移，脲酶活性在各土層間差異極顯著（P≤0.01），蔗糖酶活性在各土層間差異極顯著（P≤0.01），除5月15日0～10 cm與10～20 cm間差異顯著（P≤0.05）。隨著土層的加深，脲酶活性、蔗糖酶活性和磷酸酶活性在各季節(jié)間差異有些達(dá)極顯著（P≤0.01）。

表3 伊犁絹蒿+角果藜類型草地土壤酶活性在不同土層間的差異分析

表4 伊犁絹蒿+角果藜類型草地土壤酶活性在不同季節(jié)間的差異分析

2.2.2 禾草+苔草+雜類草類型草地土壤酶活性特征分析

由表5和表6可知，與伊犁絹蒿+角果藜類型草地土壤酶活性特性相同，土壤蔗糖酶活性明顯高于土壤脲酶活性和土壤磷酸酶活性，而磷酸酶活性最低；隨著土層的加深，各酶活性也逐漸下降，酶活性季節(jié)間差異明顯，均表現(xiàn)為7月15日酶活性最高。

表5 禾草+苔草+雜類草類型草地土壤酶活在不同土層間的性差異分析

表6 禾草+苔草+雜類草類型草地土壤酶活性不同季節(jié)間的差異性分析

2.3土壤酶活性與土壤肥力特征相關(guān)性分析

由表7和表8可知，無論是伊犁絹蒿+角果藜類型草地，還是禾草+苔草+雜類草類型草地，不僅土壤酶活性與土壤肥力之間有相關(guān)性，而且土壤肥力內(nèi)部指標(biāo)之間也存在相關(guān)性?；哪莸刂校瑝A解氮與全氮、全磷、有效磷、有機質(zhì)、脲酶、蔗糖酶之間呈顯著正相關(guān)性（P≤0.05），有效磷與脲酶之間呈極顯著正相關(guān)（P≤0.01），有機質(zhì)與蔗糖酶之間呈顯著正相關(guān)（P≤0.05）。在禾草+苔草+雜類草類型草地中，堿解氮與全磷和磷酸酶之間呈顯著正相關(guān)（P≤0.05），有效磷與有機質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P≤0.05），與脲酶和磷酸酶呈顯著正相關(guān)關(guān)系，有機質(zhì)與蔗糖酶呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P≤0.05）。

表7 伊犁絹蒿+角果藜類型草地土壤酶活性與土壤肥力相關(guān)性分析

表8 禾草+苔草+雜類草類型草地土壤酶活性與土壤肥力相關(guān)性分析

3 討論

伊犁絹蒿+角果藜類型和禾草+苔草+雜類草類型相同，隨著土層加深，土壤肥力指標(biāo)含量逐漸減少，即各土層肥力指標(biāo)含量0～10 cm＞10～20 cm＞20～30 cm，但總體來說，草甸草地土壤肥力明顯高于荒漠草地。

伊犁絹蒿+角果藜類型和禾草+苔草+雜類草類型相同，土壤蔗糖酶活性明顯高于土壤脲酶活性和土壤磷酸酶活性，且磷酸酶活性最低；隨著土層的加深，三種酶活性也逐漸下降，酶活性季節(jié)間差異明顯，主要表現(xiàn)為7月15日酶活性最高。

在伊犁絹蒿+角果藜類型和禾草+苔草+雜類草類型中，不僅土壤酶活性與土壤肥力之間存在顯著相關(guān)性，而且土壤肥力內(nèi)部指標(biāo)之間也存在顯著相關(guān)性，偶爾達(dá)極顯著相關(guān)性。

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Study on the Relationship Between Soil Enzyme Activity and Soil Nutrient in Two Types of Grasslands

HOU Yu-rong,WEIPeng,YANG Shu-jun,LIChao,REN Yu-ping,LIXue-sen,SHIWei,LILi
（Grassland Research Institute of Xinjiang Academy of Animal Science,Urumqi830000,China）

In order to understand the relationship between soil enzyme activity and soil nutrient in the two types of grasslands,that is,Grass+Carex+Forbs and Seriphidium transiliense+Ceratocarpus arenarius,the paper,by use of the method of field sampling and indoor analysis,analyses partial correlation and new multiple range of the data,reveals the soil enzyme activity and soil nutrient characteristics,the results show: (1)The type of Seriphidium transiliense+Ceratocarpus arenarius and Grass+Carex+Forbs remains the same，and the soil fertility decreases gradually with deeper soil layer,however,the fertility of Grass+Carex+Forbs is significantly higher than that of Seriphidium transiliense+Ceratocarpusarenarius,the soil sucrose enzyme activityactivity is obviously higher than the urese activity and soil phosphatsae activity,and the phosphatase activity is the lowest;With the deepening of soil layer,the three activities also decrease with obvious difference between different seasons,ofwhich the activity on July 15 is highest;(2)In the Grass+Carex+ Forbs and Seriphidium transiliense+Ceratocarpus arenarius,the obvious correlation lies in not only between soil enzyme activities and soil fertility,but also between soil fertility internal indicators,occasionally reaching a extremely correlation.

soil enzyme activity;soil nutrient;Seriphidium transiliense+Ceratocarpus arenarius; Grass+Carex+Forbs

S158

：A

：1003－6377（2016）05－0057-07

自治區(qū)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項“飼料選育、土壤酶活性和耐鹽根瘤菌對牧草響應(yīng)機制的研究”（KY2015014）”；“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃課題“新疆天山北坡草原牧區(qū)‘生產(chǎn)生態(tài)生活’配套保障技術(shù)與適應(yīng)性管理研究”。

侯鈺榮（1982-），女，副研究員，博士后，主要從事草地生態(tài)研究工作。E-mail：houyurong0994@126.com

2016-05-20

：2016-06-24