森林土壤酶活性與土壤質(zhì)量相關(guān)性探究

曹婷婷，郭振

（陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西西安 710075）

由于林地種植方式和利用方式的差異，林地土壤酶也存在一定的差異性。土壤酶是比較敏感的指示指標(biāo)，不同有機(jī)物料的添加可以不同程度地提高土壤的酶活性[1]。

作物根系酶非常豐富，酶活性分布規(guī)律以根系為核心向四周有不同程度的減弱趨勢。研究表明，脲酶、纖維素酶的活性在不同林種下均表現(xiàn)為根際區(qū)域大于非根際區(qū)域[2]。在油茶林地中發(fā)現(xiàn)，根際的過氧化氫酶、脲酶、蛋白酶、纖維素酶活性大于非根際酶的活性[3]。楊樹刺槐混交林地的研究中也表明，非根際土壤酶活性小于根際土壤酶活性?；诖耍疚膶牧值赝寥烂傅姆N類及其與養(yǎng)分、微生物之間的相關(guān)性方面重點(diǎn)闡述森林生態(tài)系統(tǒng)和土壤酶系統(tǒng)的關(guān)系[4]。

1 酶的種類

脲酶性質(zhì)偏中性，是有機(jī)質(zhì)物質(zhì)分解的催化劑，可以加速有機(jī)物質(zhì)的分解，使其分解成為氨氮和二氧化碳。氨氮是土壤重要的氮素來源，脲酶的活性可以間接地反映土壤氮供給能力。研究者表明，混交林中土壤脲酶的活性與土壤中全氮和堿解氮呈極顯著相關(guān)[5-6]。

磷酸酶能在很大程度上加速磷化合物的水解，使其分解為無機(jī)態(tài)磷。研究表明在混交林帶中，磷酸酶活性與土壤中的速效磷呈正相關(guān)關(guān)系，與全磷呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[7-8]。

過氧化氫酶具有較強(qiáng)的氧化性，可以加速土壤中多種化合物的氧化。研究表明，過氧化氫酶與土壤肥力存在一定的相關(guān)性，但不顯著。

轉(zhuǎn)化酶主要作用于高分子化合物，為了便于植物和微生物更好地吸收和利用土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)，轉(zhuǎn)化酶會(huì)將高分子化合物進(jìn)行分解。研究表明轉(zhuǎn)化酶的活性決定了土壤的活化程度和地力水平，是學(xué)術(shù)界關(guān)注程度較高的一種酶[9-10]。

2 林地土壤酶活性與土壤質(zhì)量關(guān)系

通徑分析的本質(zhì)是將回歸自變量和因變量之間的簡單相關(guān)系數(shù)分解為直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)，這樣不但可以反映自變量對(duì)因變量的直接效應(yīng)，而且可以反映自變量之間的相互作用對(duì)因變量的間接效應(yīng)。脲酶是一種對(duì)土壤有機(jī)氮的分解和轉(zhuǎn)化起著非常重要作用的酶，是一種專一性酶，主要促使尿素生成氨、二氧化碳和水，從而被樹木吸收利用。研究人員[11-13]采用通徑分析法研究了黃河三角洲鹽堿地土壤脲酶的活性與土壤性質(zhì)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在表面上，土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀與脲酶活性的相關(guān)系數(shù)都達(dá)到顯著水平，但是它們對(duì)脲酶的直接作用都很小，一般是通過其他因素對(duì)脲酶活性的間接作用引起的。

3 土壤酶作為土壤肥力分級(jí)指標(biāo)的可行性分析

有學(xué)者提出，土壤酶可以用于土壤類型的鑒別、土壤熟化程度的鑒別及土壤肥力的評(píng)判。也有研究者表明[12]，土壤酶可以間接地作為評(píng)判土壤質(zhì)量的輔助性指標(biāo)，單純以酶的活性評(píng)判土壤肥力存在一定的不合理性。

酶的作用非常專一，只針對(duì)某一物質(zhì)發(fā)揮作用，一種酶的活性狀況只能單一地反映該分解過程中的營養(yǎng)流動(dòng)情況，不能對(duì)土壤質(zhì)量涉及的各個(gè)方面進(jìn)行全方位的評(píng)價(jià)。要將酶活性的情況與土壤肥力指標(biāo)進(jìn)行匹配，用來指示和評(píng)價(jià)土壤肥力狀況，則需要對(duì)多種酶活性的情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[14]。而且有研究表明[15]，土地利用方式的不同以及土壤中可分解營養(yǎng)基體的不同，會(huì)造成酶活性也有很大差異，因此在利用土壤酶活性評(píng)判土壤肥力時(shí)，需要分類確定作用于土壤發(fā)育過程中的關(guān)鍵酶群，并以此作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

4 土壤微生物與土壤酶的關(guān)系

在土壤質(zhì)量研究方面，酶與微生物的關(guān)系一直是研究熱點(diǎn)，土壤酶與土壤生物之間的關(guān)系復(fù)雜，兩者相輔相成，共同作用于土壤中各類營養(yǎng)物質(zhì)的降解與轉(zhuǎn)化，利用逐漸發(fā)展完善的先進(jìn)探測、檢測及監(jiān)測技術(shù)進(jìn)一步研究土壤中微生物與酶活性的相關(guān)性，解釋土壤酶與土壤微生物作用間的機(jī)理，是土壤生物探究領(lǐng)域后期的重要方向。

5 森林土壤酶研究展望

自然界的物質(zhì)循環(huán)與能量守恒關(guān)系非常復(fù)雜，且各介質(zhì)之間有著非常密切的關(guān)系，并非在單一物質(zhì)和某種酶的作用下獨(dú)立完成，而是土壤生態(tài)系統(tǒng)中不同介質(zhì)共同作用的成果。目前在土壤微觀領(lǐng)域，土壤酶活性的探究日趨得到重視，土壤酶的檢測手段及檢測方法也日趨完善，但對(duì)于更深層的理論探究尚且缺乏，其中土壤生物群里土壤酶系統(tǒng)的互動(dòng)機(jī)制研究尚未探究，對(duì)于林地及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中土壤酶與作物生長、土壤質(zhì)量、土壤微生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系也未見詳細(xì)報(bào)道，因此這將成為土壤酶功能和生態(tài)重要性研究的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。