核桃—小麥間作土壤養(yǎng)分與酶活性的變化

沈永濤，張勝昔，岳長江，王淼

（1.蘭州市南北兩山環(huán)境綠化工程種苗管理站，甘肅 蘭州 730030；2.蘭州市南北兩山環(huán)境綠化工程指揮部，甘肅 蘭州 730030）

退耕還林工程中，一些立地條件較好的地塊還為經(jīng)濟林，同時在林木行間種植農(nóng)作物以充分利用地力。林農(nóng)間作構(gòu)成簡單的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)，在解決農(nóng)林“爭地”矛盾、改善生態(tài)環(huán)境、調(diào)節(jié)氣候等方面起到了重要作用[1]。研究表明，農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)對于土壤理化性質(zhì)及酶活性等方面均有一定的影響作用，但種植年限對農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)土壤酶和土壤養(yǎng)分的變化情況尚不明確。

甘肅省隴南市為核桃Juglans regia、小麥Triticum aestivu適生區(qū)，在退耕還林工程中核桃—小麥間作模式比較普遍。為此，以甘肅省隴南市成縣核桃—小麥復(fù)合系統(tǒng)為對象，測定研究其土壤養(yǎng)分和土壤酶活性隨間作時間的變化規(guī)律，以期為農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)經(jīng)營提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 土壤取樣

試驗地設(shè)于甘肅省隴南市成縣南山核桃示范基地。該基地2002年開始實施退耕還林工程，陸續(xù)建立起以核桃—小麥間作為主的栽培方式。選取間作3、7、12 a的退耕地設(shè)置樣地，以未退耕還林小麥地為對照，各4塊樣地。樣地長30 m，寬20 m，立地條件相近，互不相鄰，土地耕作管理相似。核桃株距3 m，行距4 m，冠幅4.6 m，產(chǎn)量3 750 kg/hm2；小麥種植帶寬2 m，產(chǎn)量5 625 kg/hm2。所選樣地均有超過50年的耕作歷史，退耕還林前連續(xù)種植冬小麥。

采用“S”型布點法在樣地中采取土壤樣品[2]，取樣深度0～30 cm。每個樣地6個樣點，核桃行內(nèi)、行間（小麥種植帶）各3個；多樣點樣品混合為一份，自封袋封裝土樣帶回實驗室。土壤樣品風(fēng)干、過篩（0.15 cm、1.00 cm）后測定養(yǎng)分和酶活性。2019年3月6日采集土壤樣品，2019年3月20日室內(nèi)測定。

1.2 測定方法

土壤速效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提后，采用鉬銻抗比色法進行其含量的測定；全氮測定采用開氏消煮法；有機質(zhì)測定采用油浴加熱K2Cr2O7容量法[3]。

磷酸苯二鈉比色法測定土壤堿性磷酸酶活性；苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定土壤脲酶活性；采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶活性；高錳酸鉀溶液滴定法測定土壤過氧化氫酶活性[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分變化

由表1可知，間作3、7年的樣地有機質(zhì)含量與對照無統(tǒng)計學(xué)差異，而間作12年的樣地有機質(zhì)含量與對照相比顯著升高，說明隨時間的延伸核桃—小麥間作能增加土壤有機質(zhì)。

表1 核桃-小麥間作土壤理化性質(zhì)特征

間作3、7年的樣地全氮含量與對照組相比顯著下降，間作12年全氮含量與對照以及間作3、7年無統(tǒng)計學(xué)差異，說明核桃—小麥間作對土壤全氮有影響。間作3、7年的樣地土壤全氮測定值小于對照，但間作12年的樣地土壤全氮測定值又接近對照，說明核桃—小麥間作降低土壤全氮水平，并隨間作年限呈一定回升趨勢。速效磷的含量在小麥單作、復(fù)合種植3年和7年樣地中變化并不規(guī)律，而在12年樣地中則較對照顯著增加。

2.2 土壤酶活性變化

2.2.1 脲酶活性

脲酶是水解尿素肥料的唯一酶類，廣泛存在于土壤中，可以將酰胺態(tài)有機氮化物水解轉(zhuǎn)化為植物可以直接吸收利用的無機氮化物，其活性在某些方面反映了土壤供氮能力與水平[5]。由圖1可知，核桃—小麥間作土壤脲酶活性隨著種植年限的增長呈先降低后升高的趨勢，在第7年達到最低值，與對照相比，第3年、第7年差異較大，且具有顯著性；第12年土壤脲酶較對照增長不顯著，但與第3年、第7年相比差異顯著。

圖1 不同種植年限核桃—小麥農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)土壤脲酶活性變化

2.2.2 堿性磷酸酶活性

磷酸酶是一種水解性酶，其活性高低直接影響著土壤中有機磷的分解轉(zhuǎn)化及其生物有效性，是評價土壤磷素生物轉(zhuǎn)化方向與強度的指標[6]。由圖2可知，隨著復(fù)合年限的增加，對照、3年林和7年林土壤堿性磷酸酶活性無顯著差異，呈現(xiàn)出不規(guī)則變化，這與土壤速效磷變化趨勢相同，再次印證了土壤中磷素的分布并不規(guī)則。復(fù)合12年土壤磷酸酶活性相對于其他三組樣地有了顯著的增加，這也與土壤速效磷的分布相似，說明長時間的復(fù)合增加了土壤磷的分解和供應(yīng)。

圖2 不同種植年限核桃—小麥農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)土壤堿性磷酸酶活性變化

2.2.3 蔗糖酶活性

蔗糖酶對增加土壤中易溶性營養(yǎng)物質(zhì)起著重要作用，因為它能直接被植物吸收的蔗糖分解成葡萄糖和果糖，同時也為微生物的繁殖提供養(yǎng)分，反映了土壤中生物活性的強弱及物質(zhì)轉(zhuǎn)化的速度[7]。由圖3可知，土壤中蔗糖酶活性隨著年限的增加呈先上升的趨勢，復(fù)合經(jīng)營3年明顯高于其他各組樣地，而后又有所下降。這可能是由于小麥單作和核桃—小麥復(fù)合種植3年樣地中，小麥留茬與核桃枯落物混合分解，增加了蔗糖酶活性。

圖3 不同種植年限核桃—小麥農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)土壤蔗糖酶活性變化

3 結(jié)論與討論

土壤酶活性都是評價土壤生物性質(zhì)的一個重要方面。雖然土壤酶含量非常低，但是土壤酶具有不可替代的功能，與生物地化循環(huán)的趨勢和程度密切相關(guān)，直接影響著土壤生產(chǎn)性能。大量的研究表明，農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)與單作系統(tǒng)相比能改善土壤狀況，提高土壤酶的活性[9]。本研究表明，隨著種植年限的增長，相較于對照，核桃—小麥間作土壤酶活性的變化不盡相同，其中脲酶和堿性磷酸酶變化趨勢為先降低后升高；蔗糖酶呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。

綜上所述，土壤養(yǎng)分和酶活性受作物種類、管理措施、生長期、連作、微生物、理化性質(zhì)等因素的影響，變化情況多樣。