有機(jī)種植對(duì)溫室土壤有機(jī)碳庫(kù)和酶活性的影響

仝利紅，蔣 珊，祝 凌，柳夏艷，呂貽忠*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100193； 2.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092）

20世紀(jì)90年代后，設(shè)施大棚在華北地區(qū)迅猛發(fā)展，現(xiàn)已成為華北地區(qū)蔬菜長(zhǎng)期有效市場(chǎng)供給的關(guān)鍵［1］。人們?yōu)榱俗非蟾弋a(chǎn)、高效，大量的化肥和農(nóng)藥投入到溫室內(nèi)，溫室土壤現(xiàn)已出現(xiàn)了連作障礙、病蟲害多、鹽漬化等諸多問題，不僅影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)，還導(dǎo)致土壤退化及一系列生態(tài)和環(huán)境問題［2-3］。有機(jī)種植是可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)模式中的經(jīng)典，它通過協(xié)調(diào)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的平衡，采取一系列可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)技術(shù)，保證了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

土壤有機(jī)碳庫(kù)是影響土壤肥力和環(huán)境的重要因素，提高土壤有機(jī)碳庫(kù)的含量及固定量對(duì)于提高土壤肥力和生產(chǎn)力、減緩溫室效應(yīng)具有重要意 義［4-5］。有機(jī)種植是遵照有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，在生產(chǎn)中不采用基因工程獲得的生物及其產(chǎn)物，不使用化學(xué)合成的農(nóng)藥、化肥、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、飼料添加劑等物質(zhì)，遵循自然規(guī)律和生態(tài)學(xué)原理，協(xié)調(diào)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的平衡，采用一系列可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)技術(shù)以維持持續(xù)穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系的一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。有機(jī)種植大量有機(jī)肥的施用，顯著提高了土壤中有機(jī)質(zhì)含量。Gattinger等對(duì)全球范圍內(nèi)典型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候區(qū)有機(jī)與常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的74組數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)全面的對(duì)比分析。分析結(jié)果表明，有機(jī)系統(tǒng)具有增加和固定土壤有機(jī)碳的潛力，且被認(rèn)為是減少溫室氣體的一個(gè)重要措施［2］?；钚杂袡C(jī)碳與土壤肥力、土壤養(yǎng)分、作物生物效應(yīng)相關(guān)性比總有機(jī)碳與它們的相關(guān)性更好，并且對(duì)土地利用方式、有機(jī)肥等反映最敏感［6-7］，因此活性有機(jī)碳可作為反映土壤肥力質(zhì)量的敏感指標(biāo)［8］，而相對(duì)比較穩(wěn)定的土壤腐殖質(zhì)含量和結(jié)構(gòu)決定有機(jī)碳的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及固碳潛力。土壤酶活性對(duì)于土壤性質(zhì)的微小變化極其敏感，不僅參與有機(jī)碳的循環(huán)周轉(zhuǎn)，而且可被吸附在有機(jī)碳組分上與其形成復(fù)合物，從而保護(hù)其免于被快速分解，可作為土壤質(zhì)量變化的敏感指標(biāo)［9］。有機(jī)種植由于有機(jī)肥的大量施用且禁止使用任何化學(xué)農(nóng)藥，進(jìn)而為土壤微生物創(chuàng)造了更適宜的生存環(huán)境，促使土壤生物多樣性增加，最終影響了土壤酶活性。

目前關(guān)于華北地區(qū)設(shè)施大棚的研究多集中在蔬菜產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分含量及溫室氣體排放等方面，而關(guān)于有機(jī)種植對(duì)溫室土壤有機(jī)碳累積、組分轉(zhuǎn)化及土壤質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)尚少見報(bào)道。本研究以河北曲周長(zhǎng)期定位試驗(yàn)不同種植方式的溫室蔬菜大棚為基礎(chǔ)，對(duì)華北地區(qū)長(zhǎng)期有機(jī)、綠色和常規(guī)種植模式下設(shè)施大棚土壤有機(jī)碳各組分含量、碳儲(chǔ)量和酶活性的變化特征進(jìn)行研究分析并運(yùn)用主成分進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，旨在揭示有機(jī)種植下土壤有機(jī)碳庫(kù)的轉(zhuǎn)變機(jī)制，為培肥土壤、穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

本試驗(yàn)為日光溫室蔬菜生產(chǎn)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，于2002年3月在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)曲周實(shí)驗(yàn)站（36°52′N， 115°01′E）進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)站位于河北省邯鄲市曲周縣北部，屬溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年均降水量604 mm。長(zhǎng)期定位試驗(yàn)設(shè)計(jì)常規(guī)種植（CP）、綠色無公害種植（GP）、有機(jī)種植（OP）3種日光溫室蔬菜生產(chǎn)模式，供試作物為番茄和芹菜輪作，試驗(yàn)分為3個(gè)溫室大棚處理，每個(gè)溫室占地面積約為0.04 hm2（長(zhǎng)52 m，寬7 m），每個(gè)大棚內(nèi)分3個(gè)小區(qū)作為重復(fù)，原始土壤為鹽化潮褐土。試驗(yàn)前土壤有機(jī)質(zhì)16.94 g·kg-1，全氮1.24 g·kg-1，全磷1.61 g·kg-1，pH為7.68，砂粒含量54.11%，粉粒含量28.45%，粘粒含量17.44%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

常規(guī)種植（CP）：采用常規(guī)管理方式，施用化肥為主，少量施用有機(jī)肥?；适┯昧繛? t·hm-2·季-1，有機(jī)肥用量為13.4 t·hm-2·季-1；病蟲害防治采用常規(guī)化學(xué)防治。化肥中氮肥為尿素、磷肥為過磷酸鈣、鉀肥為氯化鉀，混合比例為3∶4∶5。

綠色無公害種植（GP）：以有機(jī)肥為主，用量為29.6 t·hm-2·季-1，化肥 用量 為2 t·hm-2·季-1；病蟲害防治以生物防治為主，病蟲害嚴(yán)重時(shí)使用低毒低殘留的化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治。化肥中氮肥為尿素、磷肥為過磷酸鈣、鉀肥為氯化鉀，混合比例為3∶4∶5。

有機(jī)種植（OP）：只施用有機(jī)肥，有機(jī)肥施用量為59.2 t·hm-2·季-1；病蟲害防治以人工防治和物理防治為主，不施用任何化學(xué)農(nóng)藥及激素類物質(zhì)。有機(jī)肥經(jīng)高溫堆腐形成，原料有牛糞、雞糞、農(nóng)作物秸稈等有機(jī)廢棄物。

3個(gè)溫室均采用大水漫灌，試驗(yàn)期間每個(gè)大棚分別灌溉了13次。

1.3 土壤樣品采集

土壤樣品于2018年5月分別在CP、GP和OP 3個(gè)大棚內(nèi)進(jìn)行取樣，每個(gè)大棚分為3個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)內(nèi)按S形布點(diǎn)取樣，分別采集0～20 cm的土壤，每5個(gè)點(diǎn)為一個(gè)混合樣，混合均勻后按四分法取舍，保留1 kg左右，一部分用塑封袋帶回實(shí)驗(yàn)室，一部分用鋁盒4℃保存帶回實(shí)驗(yàn)室。用一部分鮮土測(cè)定土壤可溶性有機(jī)碳、微生物量碳和土壤酶活性，風(fēng)干土樣測(cè)定土壤的基本理化性質(zhì)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 土壤基本理化性質(zhì)測(cè)定

土壤pH采用pH計(jì)測(cè)定（水土比2.5∶1）；采用中性乙酸銨浸提法測(cè)定土壤陽(yáng)離子交換量（CEC）；電導(dǎo)儀測(cè)定（水土比5∶1）電導(dǎo)率；濕篩法測(cè)定土壤團(tuán)聚體含量；含水量采用烘干法；土壤容重采用環(huán)刀法；土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、有效磷均采用農(nóng)化分析常規(guī)分析方法 測(cè)定［10］。

1.4.2 土壤有機(jī)碳組分測(cè)定

土壤腐殖質(zhì)碳組分含量測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化法：首先采用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定土壤腐殖質(zhì)全碳含量，而后用0.1 mol·L-1焦磷酸鈉和0.1 mol·L-1氫氧化鈉的混合溶液（pH為13）為浸提劑，按照水土比為10∶1浸提土壤，收集濾液，測(cè)定胡敏酸和富里酸總量及胡敏酸的含量，差值法得富里酸和胡敏素含量［11］。

可溶性有機(jī)碳（DOC）測(cè)定方法：取10 g新鮮土樣，按水土比5∶1混勻，震蕩1 h后離心，上清液過0.45 μm濾膜后用總有機(jī)碳分析儀測(cè)定待測(cè)液中的總有機(jī)碳即為DOC。易氧化有機(jī)碳（EOC）采用333 mol·L-1高錳酸鉀氧化土壤，在波長(zhǎng)565 nm下用分光光度計(jì)比色法測(cè)定易氧化有機(jī)碳［12］。土壤微生物量碳（MBC）采用氯仿熏蒸-硫酸鉀浸提法［11］：取25 g新鮮土樣置于真空干燥器內(nèi)進(jìn)行氯仿熏蒸，同時(shí)另取25 g新鮮土樣做空白對(duì)照，用0.5 mol·L-1硫酸鉀浸提、震蕩、過濾后用總有機(jī)碳分析儀測(cè)定待測(cè)液中的總有機(jī)碳即為MBC。顆粒有機(jī)碳（POC）采用偏磷酸鈉提取顆粒有機(jī)碳，然后用重鉻酸鉀-硫酸外加熱法測(cè)定［13］。

1.4.3 土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量計(jì)算

土壤碳儲(chǔ)量計(jì)算公式如下［14］：

1.4.4 土壤酶活性測(cè)定

脲酶活性（以NH3-N計(jì)，mg·g-1·24 h-1）測(cè)定：采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法；蔗糖酶和纖維素酶活性測(cè)定均采用3，5-二硝基水楊酸比色法；過氧化氫酶測(cè)定采用容量法［15］。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2016整理后，采用SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA），用最小顯著性差異法（LSD）進(jìn)行多重比較（P=0.05或0.01）。采用Matlab進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植方式對(duì)蔬菜產(chǎn)量和土壤特性的影響

作物產(chǎn)量是用來衡量土壤肥力的關(guān)鍵指標(biāo)，有機(jī)肥的施用對(duì)于蔬菜產(chǎn)量的提升具有明顯優(yōu)勢(shì)。如圖1所示，無論是在春季還是在秋季，OP處理的蔬菜產(chǎn)量均高于GP和CP處理，而GP與OP在春季蔬菜產(chǎn)量存在顯著差異，秋季則無顯著差異，這可能與施肥量及蔬菜生長(zhǎng)期有關(guān)。與CP相比，OP和GP春季蔬菜產(chǎn)量分別提高了62.28%和30.51%；秋季蔬菜產(chǎn)量則分別提高了22.02%和 17.70%。

圖1 不同種植方式對(duì)春季和秋季蔬菜產(chǎn)量的影響

表1為不同種植方式對(duì)土壤主要屬性及功能的影響。有機(jī)種植顯著改善了土壤結(jié)構(gòu)，提高了土壤養(yǎng)分含量及利用率。有機(jī)肥的輸入提供了大量膠結(jié)劑，促進(jìn)了土壤團(tuán)聚作用，其中大團(tuán)聚體的增加尤為明顯，與CP相比，OP處理大團(tuán)聚體含量增加了216.38%，這將顯著改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響土壤容重和保水性能。與CP相比，OP使土壤含水量提高了293.04%、容重降低了26.15%，通氣性和保水性的改善將間接影響土壤養(yǎng)分的有效性。OP模式下全氮提高了107.36%，全磷也有小幅度提升，與此同時(shí)土壤CEC也提高了36.40%，說明OP模式下，土壤具有較強(qiáng)的供肥潛力，GP各項(xiàng)指標(biāo)的改善程度僅次于OP。3種處理中土壤pH都在7左右，表現(xiàn)為中性，土壤EC在CP和OP中也無明顯差異。

表1 不同種植方式對(duì)土壤特性的影響

2.2 不同種植方式對(duì)土壤碳庫(kù)的影響

2.2.1 不同種植方式對(duì)土壤有機(jī)碳的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤固相的重要組成部分，是反映土壤肥力質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，其含量變化還直接影響土壤碳庫(kù)水平，從而對(duì)全球碳收支平衡造成深刻影響。圖2為不同種植方式下土壤有機(jī)碳含量，結(jié)果表明，相較于CP，OP和GP使土壤有機(jī)碳含量顯著增加，分別提高了105.53%和37.36%。圖2所示為長(zhǎng)期不同種植方式下0～20 cm土層有機(jī)碳儲(chǔ)量。OP處理中有機(jī)碳儲(chǔ)量最高，為67.37 t·hm-2。 與CP相比，OP使土壤碳儲(chǔ)量提高了51.14%。研究結(jié)果表明，有機(jī)種植不僅顯著增加了土壤有機(jī)碳含量，且增加了土壤碳儲(chǔ)量，是提高土壤肥力、增加土壤碳儲(chǔ)量最有效的種植方式。

圖2 不同種植方式對(duì)土壤有機(jī)碳含量及有機(jī)碳儲(chǔ)量的影響

2.2.2 不同種植方式對(duì)土壤活性有機(jī)碳組分的影響

活性有機(jī)碳分子量低、有效性較高，可作為反映土壤肥力質(zhì)量的敏感指標(biāo)。主要包括易氧化有機(jī)碳（EOC）、微生物量碳（MBC）、顆粒機(jī)碳（POC）和可溶性有機(jī)碳（DOC）。研究表明，各活性有機(jī)碳組分含量都在OP處理中達(dá)到最高，GP次之；OP使活性有機(jī)碳組分提高了109.30%～230.27%（圖3）。有機(jī)種植使土壤活性有機(jī)碳含量成倍增加，主要是由于有機(jī)肥中含有大量的活性組分能夠促進(jìn)土壤中活性有機(jī)碳的積累，而且有機(jī)管理能夠促進(jìn)土壤微生物活性，加快了活性有機(jī)碳組分的轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)了土壤活性有機(jī)碳組分的顯著增加。活性有機(jī)碳的大量增加，能顯著提高土壤養(yǎng)分含量及利用率，從而提高土壤肥力質(zhì)量。

圖3 不同種植方式對(duì)土壤可溶性有機(jī)碳、微生物量、顆粒有機(jī)碳和易氧化有機(jī)碳的影響

2.2.3 不同種植方式對(duì)土壤腐殖質(zhì)碳組分的影響

腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)的主要存在形態(tài)，含有復(fù)雜的大分子抗降解物質(zhì)，主要有胡敏酸（HA）、富里酸（FA）和胡敏素（HM），其在土壤中分配比例及結(jié)構(gòu)變化決定了有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性及固碳潛力。圖4所示，HA、FA和HM的含量均在OP中最高。與CP相比，OP中的腐殖質(zhì)碳組分提高了91.61%～128.37%。有機(jī)種植顯著增加了土壤腐殖質(zhì)含量，且各組分含量也隨之增加，這主要是由于有機(jī)種植土壤中含有大量生物活性物質(zhì)加速了土壤腐殖化進(jìn)程，從而使土壤腐殖質(zhì)碳組分含量顯著增加。腐殖物質(zhì)的顯著增加不僅能夠改善土壤理化性狀，而且提高了土壤有機(jī)質(zhì)抗分解的能力，從而使固定在土壤中的有機(jī)碳庫(kù)容量顯著增加。

圖4 不同種植方式對(duì)土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素的影響

2.3 不同種植方式對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶作為生化反應(yīng)的催化劑，能夠促進(jìn)土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)和轉(zhuǎn)化，其活性的高低能夠反映土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的強(qiáng)弱，對(duì)評(píng)價(jià)土壤肥力水平有重要意義。圖5所示，蔗糖酶在3種栽培方式中無明顯差異，而與CP相比，過氧化氫酶、脲酶和纖維素酶活性均在OP中顯著增加，分別提高了48.51%、68.39%和109.72%。有機(jī)種植由于顯著增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，為微生物生長(zhǎng)繁殖提供了大量的養(yǎng)分及酶促底物，從而使土壤酶活性得到提高，而蔗糖酶活性在3種種植方式中無明顯差異，這可能是由于土壤類型和有機(jī)肥種類的不同所造 成的。

圖5 不同種植方式對(duì)土壤過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶和纖維素酶活性的影響

綜上所述，長(zhǎng)期有機(jī)種植改善了土壤結(jié)構(gòu)，有機(jī)碳各組分含量均顯著增加，土壤酶活性同樣得到提高，從而使土壤肥力及土壤有機(jī)碳庫(kù)容量得到顯著提高。土壤有機(jī)碳累積受有機(jī)物投入量和降解速率的雙重影響。有機(jī)肥投入量的增加及有機(jī)管理方式不僅提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，且改善了土壤結(jié)構(gòu)，有利于土壤養(yǎng)分高效周轉(zhuǎn)和生物活躍，使有機(jī)碳在較高水平下進(jìn)行周轉(zhuǎn)；而土壤大團(tuán)聚體的增加是土壤結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要標(biāo)志，不僅保護(hù)土壤有機(jī)碳免于分解、提高土壤有機(jī)碳含量，而且改善了土壤的通氣性和保水能力，使酶促反應(yīng)的條件得到優(yōu)化，酶活性同樣得到提高。分析可知，土壤有機(jī)碳含量增加及土壤團(tuán)聚體的閉蓄作用是提高土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的主要原因。

2.4 主成分分析

為科學(xué)評(píng)價(jià)不同種植方式對(duì)土壤質(zhì)量的影響，對(duì)土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)共23個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了主成分分析，計(jì)算主成分綜合得分并進(jìn)行排序。分析結(jié)果表明，PC1貢獻(xiàn)率為74.19%、PC2貢獻(xiàn)率為10.35%、PC3貢獻(xiàn)率為5.79%，3個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)90.33%，涵蓋了土壤各指標(biāo)的大部分信息，基本解釋了數(shù)據(jù)的全部變異。圖6所示是各因子在主成分空間中的載荷圖（左）和綜合得分圖（右）。圖6可以看出，PC1以全氮、CEC、有機(jī)碳組分和土壤酶等20個(gè)指標(biāo)為影響因子，包含了土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)，貢獻(xiàn)率為74.19%，解釋了樣本74.19%的總方差，其中PC1與EC、<0.25 mm團(tuán)聚體、容重呈負(fù)相關(guān)，而與其他指標(biāo)呈正相關(guān)。說明良好的土壤結(jié)構(gòu)是土壤養(yǎng)分高效周轉(zhuǎn)和生物活躍的基礎(chǔ)，使有機(jī)碳儲(chǔ)量在較高水平下進(jìn)行循環(huán)，并表現(xiàn)為有機(jī)碳儲(chǔ)量的擴(kuò)大。圖6所示，OP綜合得分最高為5.53、GP為?1.28、CP為?4.25，由綜合得分可知OP>GP>CP，由此可見，有機(jī)種植在改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤養(yǎng)分含量及轉(zhuǎn)化效率、增加土壤固碳量等方面優(yōu)于綠色和常規(guī) 種植。

圖6 主成分分析結(jié)果（左為主成分載荷圖，右為主成分綜合得分）

3 討論

由于有機(jī)種植進(jìn)行大量有機(jī)肥的投入且配合有機(jī)管理方式，不僅提高了土壤有機(jī)物含量及土壤微生物活性、加快了養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，并且能促進(jìn)地上部植物的生長(zhǎng)，使植物與土壤形成良好的互作。本研究表明，有機(jī)種植顯著提高了土壤有機(jī)碳庫(kù)容量，改善了土壤結(jié)構(gòu)，提高了含水量及養(yǎng)分含量且增強(qiáng)了土壤保肥及緩沖性能。與常規(guī)相比，有機(jī)種植使土壤有機(jī)碳、各組分含量及碳儲(chǔ)量顯著增加，其中有機(jī)碳總量提高了1倍、有機(jī)碳組分則提高了1～2倍，土壤碳儲(chǔ)量擴(kuò)增了0.5倍。這與前人研究結(jié)果一致［16-18］。大量研究表明，溫室土壤由于有機(jī)肥的施用不僅能顯著改善土壤結(jié)構(gòu)、提高肥力，增加作物產(chǎn)量并改善其品質(zhì)，而且還能夠調(diào)節(jié)溫室土壤連作障礙［19-21］。有機(jī)肥施入土壤后能夠促進(jìn)有機(jī)碳和礦物顆粒結(jié)合形成有機(jī)無機(jī)復(fù)合物，有利于改善土壤結(jié)構(gòu)并促進(jìn)腐殖質(zhì)的積累，而且有機(jī)肥中含有芳構(gòu)化程度較低而活性較高的腐殖酸類物質(zhì)，同時(shí)可改變土壤中腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，并增加其腐殖化程度，有利于土壤碳的固定，對(duì)于保持土壤肥力及穩(wěn)定碳庫(kù)具有重要意義［22-24］。梁堯［25］研究表明，有機(jī)栽培對(duì)土壤有機(jī)碳的積累首先是對(duì)其活性組分的積累。高洪軍等［26］研究表明長(zhǎng)期高量有機(jī)肥對(duì)腐殖質(zhì)積累效果最為顯著。有機(jī)種植增加了溫室土壤有機(jī)碳組分含量及促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成和穩(wěn)定，進(jìn)而提高了土壤碳庫(kù)儲(chǔ)量。

土壤酶活性對(duì)于施肥及管理方式反映極其敏感。有機(jī)種植能夠顯著增加土壤有機(jī)碳尤其是活性有機(jī)碳及土壤微生物的數(shù)量，并為微生物生長(zhǎng)繁殖提供了大量的養(yǎng)分及酶促底物，從而使土壤酶活性得到提高［27-30］。本研究結(jié)果與之相同，有機(jī)種植顯著增加了土壤過氧化氫酶、脲酶和纖維素酶活性，而蔗糖酶活性則無明顯變化。有機(jī)種植顯著提高了土壤過氧化氫酶和脲酶、磷酸酶等酶的活 性［31-32］，尤其是長(zhǎng)期施用有機(jī)肥對(duì)于提高土壤蔗糖酶活性最為明顯［33］。相反，也有研究表明，隨著有機(jī)肥施肥年限的增加，土壤脲酶、蛋白酶和過氧化氫酶活性顯著提高，而多酚氧化酶和蔗糖酶活性無明顯差異［34］。這可能是由于土壤類型和有機(jī)肥種類不同所造成的。葉俊等［35］通過對(duì)露地及溫室環(huán)境下有機(jī)和常規(guī)蔬菜栽培土壤中酶活性的對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)有機(jī)生產(chǎn)能夠提高參與土壤碳氮循環(huán)的酶活性。

主成分分析能夠客觀準(zhǔn)確地篩選出土壤屬性的變異性［36-37］。為科學(xué)評(píng)價(jià)不同種植方式對(duì)溫室土壤質(zhì)量的影響，本研究通過主成分分析對(duì)不同種植方式下土壤質(zhì)量進(jìn)行定量化評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，PC1與EC、<0.25 mm團(tuán)聚體、容重呈負(fù)相關(guān)，而與其他指標(biāo)呈正相關(guān)。說明良好的土壤結(jié)構(gòu)是提高土壤肥力、增加土壤碳庫(kù)儲(chǔ)量的基礎(chǔ)。綜合得分可知OP>GP>CP，由此可見，有機(jī)種植是改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤養(yǎng)分含量及轉(zhuǎn)化效率、增加土壤固碳量最有效的措施。

4 結(jié)論

與常規(guī)相比，綠色和有機(jī)種植由于有機(jī)肥的施入，改善了土壤結(jié)構(gòu)，提高了土壤含水量及土壤養(yǎng)分含量且增強(qiáng)了土壤保肥及緩沖性能，使溫室大棚內(nèi)蔬菜產(chǎn)量增加并且有機(jī)種植的提升效果更加顯著。

相較于常規(guī)種植，有機(jī)種植顯著增加了土壤有機(jī)碳組分含量及有機(jī)碳儲(chǔ)量，綠色種植次之。其中，有機(jī)種植使土壤有機(jī)碳總量提高了1倍，有機(jī)碳組分則提高了1～2倍，土壤碳儲(chǔ)量擴(kuò)增超過了50%。同時(shí)，有機(jī)種植顯著提高了土壤過氧化氫酶、脲酶、纖維素酶活性，而蔗糖酶活性無明顯差異。主成分分析結(jié)果表明，有機(jī)種植在改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤養(yǎng)分含量及轉(zhuǎn)化效率、增加土壤固碳量等方面優(yōu)于綠色和常規(guī)種植，有機(jī)種植是溫室內(nèi)提高土壤質(zhì)量的有效措施。