典型黑土区水土保持林土壤酶活性研究

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为了系统的阐述黑土区林地土壤土壤酶活性的特征。本文首先以典型黑土区天然次生林土壤为研究对象,通过不同土层土壤酶活性及养分等指标的测定、计算和分析,研究了未受干扰黑土土壤酶活性及养分的垂直变化;在此基础上,选择不同土地利用类型土壤为研究对象,通过测定和分析过氧化氢酶、脱氢酶、多酚氧化酶等酶活性指标,探讨了土地利用类型对土壤酶活性的影响;同时研究了不同林分类型和不同林龄落叶松人工林土壤酶活性及养分等的变化规律,揭示了黑土区不同恢复模式土壤酶活性与养分的变化特征。研究结果可为黑土区植被恢复效果评价提供参考依据。结果表明:0~200cm土层范围内,未经开垦干扰黑土土壤有机质、水解氮、硝态氮、铵态氮及有效磷含量均随土层深度的增加而降低;土壤多酚氧化酶和碱性磷酸酶活性的变化范围分别为3.08~3.63ml/(g·24h)、3.66~9.77mg/(g·24h),且随土层深度的增加逐渐降低;土壤过氧化氢酶、脱氢酶、蔗糖酶活性分别在6.88~10.71ml/(g·24h)、7.38~45.93μg/g·24h)、0.29~2.29mg/(g·24h)之间,在垂直空间上表现为0-60cm随土层加深逐渐降低,60~200cm土层范围内随土层先升高后降低,并以0-20cm土层最高;土壤总体酶活性表现出相似的变化趋势,且以0-20cm土层土壤酶活性较高,土壤代谢强,物质转化快,而160~200cm土层土壤酶活性较弱。可以认为,未经开垦干扰黑土0-20cm土层土壤酶活性与土壤养分较高,随着土壤深度的增加,酶活性及养分含量逐渐降低。0-20cm土层范围内,水曲柳人工林和杨树人工林土壤有机质、水解氮、铵态氮含量显著高于天然林、撂荒地和耕地,而有效磷、硝态氮的含量则以耕地最高。土壤过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶及碱性磷酸酶活性表现为为水曲柳人工林、杨树人工林较高,耕地次之,天然林、撂荒地较低,而土壤多酚氧化酶活性以耕地显著高于林地、撂荒地。土壤养分含量与酶活性相关性结果表明,不同土地利用类型土壤土壤有机质、水解氮、铵态氮等养分含量均与酶活性表现出显著地相关关系。可以认为,水曲柳人工林、杨树人工林更有利于土壤养分的累积与释放,以及土壤酶活性的提高。黑土区水土保持林0-40cm土层范围内,土壤养分及土壤酶活性均随着土壤深度加深而显著降低。土壤有机质及水解氮含量表现为水曲柳人工林、杨树人工林较高,撂荒地、樟子松人工林次之,落叶松人工林较低;土壤过氧化氢酶、脱氢酶、蔗糖酶、脲酶及碱性磷酸酶活性均表现为林地显著高于撂荒地,而土壤多酚氧化酶活性各样地间无显著差异。可以认为水土保持林更有利于土壤生化过程,为动植物的生长提供有利的环境条件,有提高土壤肥力的作用,并以阔叶林的作用最为显著。0-20cm土层,落叶松人工林土壤有机质、水解氮及有效磷含量随林龄的增大而逐渐升高,且28a生后落叶松人工林土壤主要养分含量显著高于撂荒地(p<0.05)。与撂荒地相比,36a生落叶松人工林土壤蔗糖酶酶活性较高,而土壤其他酶活性在种植28a后就表现为林地高于撂荒地。不同林龄落叶松人工林土壤过氧化氢酶、脱氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶及总体酶活性指标均表现出随林龄的增加先逐渐升高后降低,而多酚氧化酶则呈上升趋势。相关分析表明,土壤过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶、碱性磷酸酶活性与土壤养分因子呈现显著地相关性,而土壤多酚氧化酶及蔗糖酶活性与其他酶活性指标和养分指标的相关性未达显著水平。综上可以认为,36a生落叶松人工林能够显著提高土壤酶活性;总体酶活性指标也能较全面地反映了土壤酶随植被恢复的演变特征,可以作为一种土壤质量评价方法。
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