衡水市周邊桃園土壤有機(jī)質(zhì)及酶活性變化特征

石宗琳

（衡水學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院 河北 衡水 053000）

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中重要的組成成分，對果樹的產(chǎn)量有著很大影響，對土壤結(jié)構(gòu)的形成和土壤物理狀況的改善起著決定性作用[1]。土壤有機(jī)質(zhì)含量的高低體現(xiàn)了土壤生產(chǎn)力的水平，在提高土壤肥力和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用[2]。土壤酶是由土壤微生物、植物根系分泌物及動植物殘?bào)w、遺骸分解釋放于土壤中的一類具有催化能力的生物活性物質(zhì)[3]，參與土壤中一切生物化學(xué)過程，是土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動中最為活躍的生物活性物質(zhì)，對提高土壤肥力具有重要作用[4]，也是土壤生物質(zhì)量變化的敏感指標(biāo)[5，6]。土壤酶活性的高低可表征土壤中生物化學(xué)過程的強(qiáng)度和方向，是觀察土壤肥力的重要指標(biāo)[7～9]。

目前對果園的施肥方式大多以化肥為主，農(nóng)家肥投入量較少，化肥的長期使用以及不合理的管理模式導(dǎo)致果園土壤肥力下降、生物學(xué)性質(zhì)退化等問題逐步顯現(xiàn)[8]，其中以土壤中有機(jī)質(zhì)及酶活性變化較為敏感。隨著種植年限的增長，對果園土壤質(zhì)量也會產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響果樹的產(chǎn)量和品質(zhì)[10]。本文通過選取典型樣地，分析不同園齡桃園土壤有機(jī)質(zhì)及酶活性變化特征，探究桃樹種植對土壤質(zhì)量的影響，以期為桃園土壤的科學(xué)管理提供合理依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 位于河北省東南部。屬大陸季風(fēng)氣候區(qū)，為溫暖半干旱型氣候，年平均氣溫為12.7℃，年平均降水量為496.4 mm，年蒸發(fā)量1 295.7～2 621.4 mm，年平均日照時(shí)數(shù)為2 642.8 h，年平均降雪日數(shù)為8.1d。海拔高度20m左右。主要的土壤類型為潮土。

1.2 樣品采集。采樣地點(diǎn)位于衡水市桃城區(qū)侯劉馬村，采樣時(shí)間為2018年7月。選取了種植1年、3年、5年和7年的桃園土壤為研究對象，選擇3個(gè)相同種植年限的桃園為重復(fù)，對每一個(gè)桃園按蛇形分布法進(jìn)行采樣點(diǎn)的設(shè)定，分別按0～20 cm、20～40 cm、40～70 cm、70～100 cm對4個(gè)土層進(jìn)行采樣。把采集的同一塊桃園內(nèi)相同土層深度的樣品進(jìn)行混合，然后將種植年限相同的同一深度的樣品進(jìn)行混合，用四分法將混合后樣品保留500 g左右裝入采樣袋，共有16個(gè)土壤樣品。采集樣品的同時(shí)記錄桃園的種植時(shí)間、地理經(jīng)緯度等信息。挑出土壤樣品里的植物根須和雜質(zhì)，將土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，等待自然風(fēng)干。對風(fēng)干后土樣研磨，研磨后用四分法取適量土樣分別過0.25 mm篩和1 mm篩，保存于密封袋中，用于相關(guān)指標(biāo)測定。

1.3 指標(biāo)測定。土壤有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀外加熱法測定[10]，土壤酶活性測定參照關(guān)松茚的方法[3]，其中脲酶活性用靛酚藍(lán)比色法測定，以24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克數(shù)表示；堿性磷酸酶活性用磷酸苯二鈉測定，以24 h后1 g土壤中酚的毫克數(shù)表示；蔗糖酶活性用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，以24 h后1 g土壤葡萄糖的毫克數(shù)表示；過氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法測定，以20 min后1 g土壤中的0.1N高錳酸鉀的毫升數(shù)表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理用Excel 2016完成，數(shù)據(jù)結(jié)果采用Spss25進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析。

圖1 桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量變化

2 結(jié)果與分析

2.1 桃園土壤有機(jī)質(zhì)變化特征。從圖1可以看出，隨著種植年限的增加，不同土層的有機(jī)質(zhì)含量大致呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢。在0～100cm土層，桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量在5年齡時(shí)含量最高，達(dá)9.54～21.62 g/kg，但在7年齡時(shí)桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量下降明顯。20～100 cm土層范圍，1、3和5年齡桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量相差不大。40～100 cm范圍，與5年齡相比，7年齡桃園土層有機(jī)質(zhì)含量分別減少了5.38 g/kg和7.26 g/kg。0～100 cm土層范圍內(nèi)，桃園有機(jī)質(zhì)平均含量變化趨勢為 7年＜1年＜3年＜5年。7年齡桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量下降，可能是由于果樹屬于盛果期，對土壤養(yǎng)分的消耗量大于有機(jī)物的投入量，因此要注重盛果期果樹有機(jī)肥的投入。垂直方向上，除7年齡桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量隨土層深度的增加而減少，其他桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量均隨土層深度的增加呈現(xiàn)先減小后增加的變化趨勢。表層0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量15.88～21.62 g/kg，顯著高于其他土層，這是由于表層土壤受現(xiàn)代培肥影響較大[1]。20～40 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)下降明顯，但40～100 cm種植前5年桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量出現(xiàn)緩慢上升趨勢，可能是根系分泌物增加了土壤中有機(jī)質(zhì)的含量。

2.2 桃園土壤脲酶變化特征。由圖2可以看出，桃園土壤脲酶活性大致隨種植年限的增加呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢。5年齡桃園土壤脲酶活性最高，7年齡脲酶活性最低，0～100cm土層脲酶活性平均值變化趨勢為7年＜1年＜3年＜5年，其中表層0～20cm土層5年比7年桃園活性高出17.23%。桃園土壤脲酶活性隨土層深度的增加不斷降低，相同年限的桃園土壤脲酶活性，隨深度的增加呈現(xiàn)出不斷降低的趨勢(3年桃園在70～100 cm土層活性略有升高)，0～20 cm土層脲酶活性顯著高于其他土層，在20 cm以下土壤脲酶活性差別不大。

圖2 桃園土壤脲酶活性變化

2.3 桃園土壤堿性磷酸酶變化特征。由圖3可知，隨著種植年限的增加，土壤表層0～20 cm土壤堿性磷酸酶活性在前5年不斷升高，7年齡呈現(xiàn)下降趨勢。在20～70 cm土層堿性磷酸酶活性變化為增-減-增的趨勢，70～100 cm土層磷酸酶活性隨種植時(shí)間增長表現(xiàn)為先降低后升高。0～100 cm范圍桃園土壤磷酸酶活性平均值變化趨勢為1年＜7年＜3年＜5年。垂直剖面上，桃園土壤堿性磷酸酶活性在0～20 cm土層明顯高于其他土層，20～100 cm土層范圍差別不大。

圖3 桃園土壤堿性磷酸酶活性變化

2.4 桃園土壤蔗糖酶變化特征。由圖4可看出隨著種植年限的增加，桃園土壤蔗糖酶活性在表層0～20 cm呈現(xiàn)減-增-減的變化趨勢，20～40 cm土層蔗糖酶活性呈現(xiàn)出逐年遞減趨勢，40～100 cm土壤蔗糖酶活性呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢。0～100cm范圍桃園土壤蔗糖酶活性平均值變化趨勢為7年＜1年＜5年＜3年。垂直剖面上，桃園土壤蔗糖酶活性大致隨土層深度的增加而降低，0～20 cm蔗糖酶活性明顯高于其他土層，3年桃園在70～100 cm土層范圍土壤蔗糖酶活性又出現(xiàn)明顯升高的趨勢。

圖4 桃園土壤蔗糖酶活性變化

2.5 桃園土壤過氧化氫酶變化特征。由圖5可以看出，隨著種植年限增加，0～20 cm土層范圍桃園土壤過氧化氫酶呈現(xiàn)減-增-減的變化趨勢，20～40 cm土層范圍持續(xù)遞增，40～100 cm范圍先增加后減小。0～100 cm范圍桃園土壤過氧化氫酶活性平均值變化趨勢為7年＜3年＜5年＜1年。垂直剖面上來看，1年齡和5年齡桃園土壤過氧化氫酶隨土層深度的增加呈現(xiàn)先減小后增加的變化趨勢，20～40cm土層含量最低，70～100 cm土層含量最高。3年齡和7年齡隨土層深度增加呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢，3年桃園土壤過氧化氫酶活性在40～70 cm土層最高，7年桃園土壤過氧化氫酶活性在20～40 cm土層活性最高。過氧化氫酶活性降低說明土壤解毒能力減弱，7年齡桃園土壤過氧化氫酶活性在深層下降，將導(dǎo)致果園土壤內(nèi)部毒素積累，威脅果樹生長。

圖5 桃園土壤過氧化氫酶活性變化

2.6 各指標(biāo)間相關(guān)性分析。由表1可看出有機(jī)質(zhì)與脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶之間相互呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.01)，過氧化氫酶與其他有機(jī)質(zhì)和酶活性指標(biāo)沒有顯著相關(guān)性；脲酶與磷酸酶和蔗糖酶相關(guān)性顯著，數(shù)據(jù)在0.01水平相關(guān)性極顯著；磷酸酶與蔗糖酶之間相關(guān)性顯著。說明有機(jī)質(zhì)含量與大多數(shù)酶的活性具有相關(guān)性，過氧化氫酶含量不僅在時(shí)間和空間上變化不大，且與有機(jī)質(zhì)和其他酶活性相關(guān)性不顯著。

表1 桃園土壤有機(jī)質(zhì)與酶活性之間相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

3.1 土壤有機(jī)質(zhì)含量隨種植年限的增加呈現(xiàn)出先增加后減少的變化趨勢，隨著土層深度的增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量先減少，到40cm以后有機(jī)質(zhì)含量又有所增加。

3.2 隨著種植年限增加，脲酶活性、堿性磷酸酶活性和蔗糖酶活性都表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，過氧化氫酶活性變化不大，7年桃園土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性均有所降低。土壤酶在不同深度表現(xiàn)出來的活性不同，脲酶活性、磷酸酶活性、蔗糖酶活性在表層0～20 cm土層活躍，隨著土壤深度增加，脲酶和蔗糖酶活性越來越低。

3.3 土壤有機(jī)質(zhì)、脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶兩兩之間相關(guān)性呈現(xiàn)出極顯著水平，過氧化氫酶與其他指標(biāo)相關(guān)性不顯著，蔗糖酶與其他指標(biāo)均有相關(guān)性。