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摘要 [目的]为了研究黑麦草草茬还田对酸化水稻土质量的影响。[方法] 采用室内培养模拟酸雨淋溶条件的方法（pH分别为3.5、4.5和5.5， 并以pH 6.5为对照）。[结果] 在模拟酸雨环境下，水稻土中有机质、全氮、全磷和速效磷含量在黑麦草草茬还田后随pH的下降有不同程度增加，但增幅有限。然而，土壤活性有机碳、微生物量氮则呈现相反的变化趋势，微生物量碳、磷随酸雨pH先升高后减低。强酸（pH≤3.5）抑制了黑麦草草茬还田后水稻土壤中过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶和酸性磷酸酶活性。[结论]酸雨能在短时间内加速黑麦草草茬分解腐烂和养分释放。
关键词 模拟酸雨；水稻土；黑麦草草茬；酶
中图分类号 S154.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）19-066-04
酸雨是指pH小于5.6的大气降水，主要包括湿沉降（如酸雨、酸雪、酸雾、酸霜） 和干沉降（如SO2、NOX、HCl等气体酸化性物）。酸雨能改变土壤理化和生物学性状，对土壤生态系统产生不容忽视的危害[1-3]。具体表现：长期酸雨淋溶会降低土壤pH，使得土壤有机质含量减少；削减土壤中微生物总量，减弱土壤微生物的氨化作用；影响土壤酶活性；造成土壤贫瘠。目前，酸雨与全球气候变暖、臭氧层破坏并列为当今世界的三大生态环境灾难。近年来，我国长江以南的广大东北地区已成为继欧洲和北美以外的第三大酸雨区之一[4-6]。据相关报道，酸雨污染每年给我国造成的经济损失超过1 100亿元[7]。
长江以南广大地区是我国重要的农业生产基地。丰富的水热资源为水稻生产提供良好的自然条件，承担着保障人口不断增长的粮食安全问题的重大责任。但是，该地区又恰好是酸性土壤的分布区，再加上近年来酸雨频繁发生，很多地方已出现土壤酸化现象，导致土壤质量退化。众多研究发现，冬闲田草茬还田可显著改善土壤理化性状，提高土壤对酸化的缓冲能力。线琳等[8-9]发现，绿肥还田可显著提高土壤的含磷量。周开芳等[10]证实，豆科冬绿肥还田提高了土壤中氮、磷和钾的含量。戴志刚[11]研究表明，油菜还田能够提高土壤有机质含量，且土壤有机质含量与油菜还田量呈正比关系。连续两年紫云英和油菜翻压还田后土壤有机质比冬闲-稻模式下提高1.2%～1.4%，良好地缓解土壤酸化进程[12]。
黑麦草是一种公认的优质牧草种资源，因其优良的丰产性、抗逆性、高品质、广泛的适应性、较高的饲料转化率、类型多用途广而深受广大牧草育种生产工作者的衷爱。我国南方冬闲田面积大。利用冬闲田种植发展黑麦草，种草养畜，具有显著的社会效益、经济效益和生态效益。肖小平等[13]研究表明，黑麦草覆盖还田显著提高土壤总有机碳和活性有机碳含量。徐明岗等[14]研究证实，黑麦草还田能提高土壤中全氮和碱解氮含量。张文平等[15]研究黑麦草翻压还田对植烟土壤微生物量及土壤酶活性的影响时，发现黑麦草还田后，土壤中微生物量碳、氮含量和脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶的活性会在一定范围内随黑麦草翻压量的提高而增加。但是，目前涉及黑麦草草茬还田改良酸化水稻土质量的研究鲜有报道。采用室内模拟培养方法，笔者研究了模拟对黑麦草草茬还田后水稻土质量的影响，旨在为水稻田可持续健康发展提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 研究区域概况 试验在湖南农业大学草业科学研究所进行。该研究所位于湖南省长沙市芙蓉区农大路1号（113 E，28.21 N），气候属亚热带季风性湿润气候。试验前，所选土壤为具有代表性的南方红壤性水稻土。
1.2 土样的采集 供试土样采自湖南农业大学耘园水稻田中0～20 cm的表层土壤。剔除土样中石粒和草根等杂物，自然风干后过3 mm筛。
1.3 供试草茬的处理 黑麦草草茬于2013年4月采自湖南农业大学耘园试验基地。采回草茬烘干后用剪刀剪成2～3 cm长的小段，用聚乙烯封口袋密封保存，备用。品种为四倍体一年生黑麦草。
1.4 试验方法 使用塑料盆（上口内直径为21 cm、下口内直径为15 cm、高为18.5 cm），分别装入3 kg供试土壤样品和10 g黑麦草草茬，搅拌，混合均匀。装完土样后，在土样表面再放置一层玻璃纤维以防喷洒酸雨时土粒溅出。
根据长沙市近年来酸雨污染特征与酸沉降水平[16]，用纯硫酸和硝酸按摩尔比3∶1配制模拟酸雨母液，用蒸馏水稀释配制成pH分别为3.5、4.5和5.5酸性水溶液。酸雨处理试验包括3个人工模拟酸雨处理（pH 3.5、pH 4.5、pH 5.5）和1个对照（蒸馏水，pH 6.5左右）。每个处理3次重复。模拟降雨按照当地多年平均降雨量进行喷淋，每48 h淋溶1次，每次每盆均匀淋溶450 ml，持续40 d。40 d后，采集土壤表层0～5 cm。将土壤样品分为两份，一份立即放在4 ℃冰箱中用于测定微生物量指标和土壤酶活性，另一份自然风干后用于测定土壤基本理化性质。
1.5 指标测定与方法 pH用pHS-3C计测定。土壤理化性质采用常规分析方法[17]测定。有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法测定，全氮采用半微量凯氏定氮法测定，全磷采用HClO4-H2SO4消煮-钼锑抗比色法测定，速效氮采用碱解扩散法测定，速效磷采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定，微生物量碳、氮、磷采用氯仿熏蒸提取法测定[18]。蛋白酶活性采用茚三酮比色法测定，酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠法测定，过氧化氢酶活性采用高猛酸钾滴定法测定，脲酶活性采用靛酚蓝比色法[19]测定。
1.6 数据处理与分析 采用Microsoft Excel 2007和SPSS18.0对试验数据进行统计和分析。
2 结果与分析
2.1 土壤pH的变化 由表1可知，在模拟酸雨淋溶40 d后，各处理中土壤pH均较原始土有小幅下降，其中pH 3.5处理降幅最大，从6.07下降为6.03，但各处理间均无显著差异（P>0.05）。这说明短时期的酸雨淋溶会造成土壤pH略微下降，原因是水稻土壤对酸雨有缓冲作用。但是，在黑麦草草茬还田后，各处理水稻土壤的pH较无草茬还田（冬闲）均有小幅升高，各处理间仍均无显著差异（P>0.05）。这说明黑麦草草茬还田后水稻土壤具有良好的缓冲能力。 2.2 土壤有机质、活性有机碳和微生物量碳含量的变化 土壤有机质是土壤的重要组成部分，是土壤肥力的物质基础，也是评价土壤肥力高低的重要指标之一。其大小可以影响作物的产量和品质。由表2可知，与pH 6.5（CK）相比，不同pH酸雨淋溶（pH 3.5、pH 4.5、pH 5.5）后土壤有机质含量分别增加了11.45%、8.02%和1.15%；但是，各处理间均无显著差异。这表明水稻土添加黑麦草草茬后，土壤有机质含量随酸雨pH的降低呈升高趋势，但在短时期内没有明显的影响。这表明一定程度的酸化使得黑麦草秸秆腐解速度加快。
土壤活性有机碳是指土壤有机质的活性部分，是土壤中易被微生物分解矿化、有效性较高且对植物养分供应有着最直接作用的那部分碳元素。与pH 6.5（CK）相比，不同pH酸雨淋溶（pH 3.5、pH 4.5、pH 5.5）后土壤活性有机碳含量降低了2.85%、1.43%和5.71%，但各处理间差异均不显著。这说明添加黑麦草草茬后，在短时期内不同pH的酸雨淋溶对水稻土活性有机碳的影响不大。
微生物量碳是土壤中易利用的养分库和氮矿化的动力，与土壤中的碳、氮、磷、硫等养分循环有密切关系。其变化可反映土壤肥力变化及土壤的污染情况。由表2可知，经过酸雨淋溶处理后，微生物量碳含量随pH降低呈先升高后下降的趋势，其中pH 4.5、pH 3.5均与pH 5.5间差异显著（P<0.05）。可见，弱酸（pH≥4.5）胁迫可以促进土壤微生物量碳的活性，而在强酸（pH<4.5）胁迫下微生物量碳活性受到抑制，与有机质和活性有机碳等指标变化相比，此时微生物碳更为敏感。
2.3 土壤全氮全氮、速效氮和微生物量氮含量的变化 全氮是指土壤中有机氮和无机氮之和。由表3可知，与pH 6.5（CK）相比，土壤全氮含量在不同pH酸雨淋溶（pH 3.5、pH 4.5和pH 5.5）后增加11.45%～1.53%，其中在pH 3.5的处理下增幅最大。各处理全氮含量间均无显著差异。在添加黑麦草草茬后，水稻土全氮含量随酸雨pH降低呈升高趋势，但在短时期内增幅有限。其变化趋势与有机质含量一致，说明土壤全氮含量与有机质含量有着密切的相关性。
速效氮就是可以被植物根系吸收和利用的氮元素，包括游离态和水溶态的一些氨态氮、硝态氮。与pH 6.5（CK）相比，土壤速效氮含量在不同pH酸雨淋溶（pH 3.5、pH 4.5和pH 5.5）后分别增加了20.85%、3.76%和11.08%， pH 3.5和pH 5.5与pH 6.5（CK）间差异显著（P<0.05）。可见，水稻土中添加黑麦草草茬后，一定程度的酸雨使得土壤速效氮含量降低，但高酸度的酸雨反而使得土壤速效氮含量有一定程度的提高。
微生物量氮是土壤氮元素中较活跃的组成成分之一，其含量能在一定程度上反映土壤的肥力状况。与pH 6.5（CK）相比，土壤微生物量氮含量在不同pH酸雨淋溶后均有所下降。其中，微生物量氮在pH 5.5处理下降幅最大，降低了19.99%，pH 6.5（CK）和pH 5.5有显著差异（P<0.05）。 可见，酸雨对水稻土壤微生物量氮的活性有抑制作用。
2.4 土壤全磷、速效磷和微生物量磷含量的变化 磷是植物生长发育过程中所必需的营养元素，也是植物生长过程中的主要限制营养因子之一。土壤全磷量即磷的总贮量，包括有机磷和无机磷两大类。由表4可知，土壤全磷含量随酸雨pH的降低呈略微增加趋势，其变化趋势与有机质一致。
速效磷是土壤中可以被植物吸收的磷组成部分，包括全部的水溶性磷、部分吸附态磷和有机磷。与pH 6.5（CK）相比，土壤速效磷含量在不同pH酸雨淋溶（pH 3.5、pH 4.5和pH 5.5）后分别增加了17.54%、11.68%和12.56%，3个处理与pH 6.5（CK）均有显著差异（P<0.05）。其变化趋势与土壤全磷类似，但增幅稍大。
微生物量磷是土壤有机磷中较活跃的部分。与pH 6.5（CK）相比，微生物量磷在不同pH酸雨淋溶后的变化趋势与微生物量碳一致，即随pH的降低呈先升高后下降。可见，弱酸（pH≥5.5）胁迫可以促进土壤微生物量磷的活性，而随酸雨酸度增强（pH<5.5），微生物量磷活性受到抑制。
2.5 土壤中蛋白酶活性、酸性磷酸酶活性、过氧化氢酶活性、脲酶活性的变化 土壤酶是土壤生态系统的物质和能量转化中的催化剂。它可以催化土壤中的一切生物和化学反应，反映土壤中所有生化过程的强度和方向，故土壤各种酶的活性能作为土壤肥力的指标。
土壤蛋白酶活性反映土壤中氮素的转化情况。由表5可知，蛋白酶活性在pH 4.5情况下活性最高，在pH 3.5情况下活性最低，各处理间无显著差异。
磷酸酶反映土壤中磷的转化情况。酸性磷酸酶活性的变化趋势为随pH的下降而下降，在pH 3.5情况下活性最低，其中pH 6.5（CK）与pH 3.5差异显著（P<0.05）。
过氧化氢酶参与生物的呼吸代谢，同时可以消除在呼吸过程中产生的对活细胞有害的过氧化氢。过氧化氢酶活性与好氧微生物数量、土壤肥力有密切联系。它可以表示土壤氧化过程的强度。过氧化氢酶活性在pH 4.5情况下最高，pH 3.5和pH 5.5情况下活性最低，其中pH 6.5（CK）与pH 3.5、pH 5.5两个处理间差异显著（P<0.05）。
土壤脲酶广泛存在于土壤中，能够催化土壤中尿素分解生成氨、二氧化碳和水，对提高氮素利用率及促进土壤氮素循环具有重要作用。脲酶活性大小顺序为pH 6.5（CK）=pH 4.5>pH 5.5>pH 3.5，各处理间均无显著差异。
虽然酸雨淋溶黑麦草草茬还田的水稻土后各处理间的差异都不大，但在强酸（pH<4.5）胁迫下土壤中上述4种酶的活性均受到抑制。
3 结论与讨论
张俊平等[20]研究发现，土壤本身对酸雨具有一定的缓冲性能，只有强酸（pH<4.5）淋溶才会加大土壤的酸化趋势。该研究表明，经过40 d模拟酸雨淋溶，土壤pH有所下降，但降幅均不显著。经酸雨淋溶后土壤pH的下降幅度在一定程度上可以反映土壤缓冲性能[21]。徐华勤等[22]研究表明，酸雨淋溶赤红壤旱地土40 d后，土壤pH略有降低，体现土壤的缓冲性能，但其土壤pH的降幅较该试验大一些，可见水稻土酸雨的缓冲性能比旱地土更大。肖孔操[23]研究表明，紫云英、稻草和油菜还田都能在一定程度提高酸性土壤pH。该试验发现，黑麦草草茬还田也有相同的作用。 朱雪竹等[24]研究表明，短时间内酸雨对土壤中作物秸秆的分解影响显著，能加速作物秸秆养分释放。研究证实，在短期内，利用同属禾本科的稻草还田的土壤养分均有不同程度的提高，其中土壤有机质含量、全氮含量分别提高了2.3%、1.2%，速效磷含量是冬闲处理的0.5倍[25]。该研究同样发现，经过模拟酸雨环境，水稻土中有机质、全氮、全磷和速效磷含量在黑麦草草茬还田后随pH的下降有不同程度的增加，但增幅都十分有限。这可能与酸雨能在短时间内加速黑麦草草茬分解腐烂和养分释放有关。然而，土壤活性有机碳、微生物量氮则呈现相反的变化趋势，微生物量碳、磷则随酸雨pH先升高后减低。这可能是因为土壤微生物活动适宜的pH是中性的。徐华勤等[26]研究发现，随酸雨pH的降低，土壤微生物量磷的变化趋势呈先升高后降低，当酸雨pH≥4.0时，酸雨胁迫可促进微生物量磷活性；当强酸（pH<4.0）淋溶时，微生物量磷活性受到抑制。试验表明，当酸雨pH≥5.5时，酸雨胁迫促进土壤微生物量碳、磷的活性；当酸雨达到一定强度（pH<5.5），随着酸性的增强，微生物量碳、磷活性受到抑制。出现这种差异的原因可能是试验土壤中施加了黑麦草草茬。
研究表明，土壤酶活性受土壤pH的影响极显著，尤其是在酸性和碱性土壤中。细菌和植物分泌的胞外酶活性的最适pH是中性和碱性[27]。张萍华等[28]研究发现，当pH小于4时，酸雨对过氧化氢酶、脲酶和蛋白酶活性有明显的抑制作用。研究中，在强酸（pH≤3.5）淋溶条件下，黑麦草草茬还田后水稻土壤中过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶和酸性磷酸酶的活性均受到抑制。
参考文献
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关键词 模拟酸雨；水稻土；黑麦草草茬；酶
中图分类号 S154.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）19-066-04
酸雨是指pH小于5.6的大气降水，主要包括湿沉降（如酸雨、酸雪、酸雾、酸霜） 和干沉降（如SO2、NOX、HCl等气体酸化性物）。酸雨能改变土壤理化和生物学性状，对土壤生态系统产生不容忽视的危害[1-3]。具体表现：长期酸雨淋溶会降低土壤pH，使得土壤有机质含量减少；削减土壤中微生物总量，减弱土壤微生物的氨化作用；影响土壤酶活性；造成土壤贫瘠。目前，酸雨与全球气候变暖、臭氧层破坏并列为当今世界的三大生态环境灾难。近年来，我国长江以南的广大东北地区已成为继欧洲和北美以外的第三大酸雨区之一[4-6]。据相关报道，酸雨污染每年给我国造成的经济损失超过1 100亿元[7]。
长江以南广大地区是我国重要的农业生产基地。丰富的水热资源为水稻生产提供良好的自然条件，承担着保障人口不断增长的粮食安全问题的重大责任。但是，该地区又恰好是酸性土壤的分布区，再加上近年来酸雨频繁发生，很多地方已出现土壤酸化现象，导致土壤质量退化。众多研究发现，冬闲田草茬还田可显著改善土壤理化性状，提高土壤对酸化的缓冲能力。线琳等[8-9]发现，绿肥还田可显著提高土壤的含磷量。周开芳等[10]证实，豆科冬绿肥还田提高了土壤中氮、磷和钾的含量。戴志刚[11]研究表明，油菜还田能够提高土壤有机质含量，且土壤有机质含量与油菜还田量呈正比关系。连续两年紫云英和油菜翻压还田后土壤有机质比冬闲-稻模式下提高1.2%～1.4%，良好地缓解土壤酸化进程[12]。
黑麦草是一种公认的优质牧草种资源，因其优良的丰产性、抗逆性、高品质、广泛的适应性、较高的饲料转化率、类型多用途广而深受广大牧草育种生产工作者的衷爱。我国南方冬闲田面积大。利用冬闲田种植发展黑麦草，种草养畜，具有显著的社会效益、经济效益和生态效益。肖小平等[13]研究表明，黑麦草覆盖还田显著提高土壤总有机碳和活性有机碳含量。徐明岗等[14]研究证实，黑麦草还田能提高土壤中全氮和碱解氮含量。张文平等[15]研究黑麦草翻压还田对植烟土壤微生物量及土壤酶活性的影响时，发现黑麦草还田后，土壤中微生物量碳、氮含量和脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶的活性会在一定范围内随黑麦草翻压量的提高而增加。但是，目前涉及黑麦草草茬还田改良酸化水稻土质量的研究鲜有报道。采用室内模拟培养方法，笔者研究了模拟对黑麦草草茬还田后水稻土质量的影响，旨在为水稻田可持续健康发展提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 研究区域概况 试验在湖南农业大学草业科学研究所进行。该研究所位于湖南省长沙市芙蓉区农大路1号（113 E，28.21 N），气候属亚热带季风性湿润气候。试验前，所选土壤为具有代表性的南方红壤性水稻土。
1.2 土样的采集 供试土样采自湖南农业大学耘园水稻田中0～20 cm的表层土壤。剔除土样中石粒和草根等杂物，自然风干后过3 mm筛。
1.3 供试草茬的处理 黑麦草草茬于2013年4月采自湖南农业大学耘园试验基地。采回草茬烘干后用剪刀剪成2～3 cm长的小段，用聚乙烯封口袋密封保存，备用。品种为四倍体一年生黑麦草。
1.4 试验方法 使用塑料盆（上口内直径为21 cm、下口内直径为15 cm、高为18.5 cm），分别装入3 kg供试土壤样品和10 g黑麦草草茬，搅拌，混合均匀。装完土样后，在土样表面再放置一层玻璃纤维以防喷洒酸雨时土粒溅出。
根据长沙市近年来酸雨污染特征与酸沉降水平[16]，用纯硫酸和硝酸按摩尔比3∶1配制模拟酸雨母液，用蒸馏水稀释配制成pH分别为3.5、4.5和5.5酸性水溶液。酸雨处理试验包括3个人工模拟酸雨处理（pH 3.5、pH 4.5、pH 5.5）和1个对照（蒸馏水，pH 6.5左右）。每个处理3次重复。模拟降雨按照当地多年平均降雨量进行喷淋，每48 h淋溶1次，每次每盆均匀淋溶450 ml，持续40 d。40 d后，采集土壤表层0～5 cm。将土壤样品分为两份，一份立即放在4 ℃冰箱中用于测定微生物量指标和土壤酶活性，另一份自然风干后用于测定土壤基本理化性质。
1.5 指标测定与方法 pH用pHS-3C计测定。土壤理化性质采用常规分析方法[17]测定。有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法测定，全氮采用半微量凯氏定氮法测定，全磷采用HClO4-H2SO4消煮-钼锑抗比色法测定，速效氮采用碱解扩散法测定，速效磷采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定，微生物量碳、氮、磷采用氯仿熏蒸提取法测定[18]。蛋白酶活性采用茚三酮比色法测定，酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠法测定，过氧化氢酶活性采用高猛酸钾滴定法测定，脲酶活性采用靛酚蓝比色法[19]测定。
1.6 数据处理与分析 采用Microsoft Excel 2007和SPSS18.0对试验数据进行统计和分析。
2 结果与分析
2.1 土壤pH的变化 由表1可知，在模拟酸雨淋溶40 d后，各处理中土壤pH均较原始土有小幅下降，其中pH 3.5处理降幅最大，从6.07下降为6.03，但各处理间均无显著差异（P>0.05）。这说明短时期的酸雨淋溶会造成土壤pH略微下降，原因是水稻土壤对酸雨有缓冲作用。但是，在黑麦草草茬还田后，各处理水稻土壤的pH较无草茬还田（冬闲）均有小幅升高，各处理间仍均无显著差异（P>0.05）。这说明黑麦草草茬还田后水稻土壤具有良好的缓冲能力。 2.2 土壤有机质、活性有机碳和微生物量碳含量的变化 土壤有机质是土壤的重要组成部分，是土壤肥力的物质基础，也是评价土壤肥力高低的重要指标之一。其大小可以影响作物的产量和品质。由表2可知，与pH 6.5（CK）相比，不同pH酸雨淋溶（pH 3.5、pH 4.5、pH 5.5）后土壤有机质含量分别增加了11.45%、8.02%和1.15%；但是，各处理间均无显著差异。这表明水稻土添加黑麦草草茬后，土壤有机质含量随酸雨pH的降低呈升高趋势，但在短时期内没有明显的影响。这表明一定程度的酸化使得黑麦草秸秆腐解速度加快。
土壤活性有机碳是指土壤有机质的活性部分，是土壤中易被微生物分解矿化、有效性较高且对植物养分供应有着最直接作用的那部分碳元素。与pH 6.5（CK）相比，不同pH酸雨淋溶（pH 3.5、pH 4.5、pH 5.5）后土壤活性有机碳含量降低了2.85%、1.43%和5.71%，但各处理间差异均不显著。这说明添加黑麦草草茬后，在短时期内不同pH的酸雨淋溶对水稻土活性有机碳的影响不大。
微生物量碳是土壤中易利用的养分库和氮矿化的动力，与土壤中的碳、氮、磷、硫等养分循环有密切关系。其变化可反映土壤肥力变化及土壤的污染情况。由表2可知，经过酸雨淋溶处理后，微生物量碳含量随pH降低呈先升高后下降的趋势，其中pH 4.5、pH 3.5均与pH 5.5间差异显著（P<0.05）。可见，弱酸（pH≥4.5）胁迫可以促进土壤微生物量碳的活性，而在强酸（pH<4.5）胁迫下微生物量碳活性受到抑制，与有机质和活性有机碳等指标变化相比，此时微生物碳更为敏感。
2.3 土壤全氮全氮、速效氮和微生物量氮含量的变化 全氮是指土壤中有机氮和无机氮之和。由表3可知，与pH 6.5（CK）相比，土壤全氮含量在不同pH酸雨淋溶（pH 3.5、pH 4.5和pH 5.5）后增加11.45%～1.53%，其中在pH 3.5的处理下增幅最大。各处理全氮含量间均无显著差异。在添加黑麦草草茬后，水稻土全氮含量随酸雨pH降低呈升高趋势，但在短时期内增幅有限。其变化趋势与有机质含量一致，说明土壤全氮含量与有机质含量有着密切的相关性。
速效氮就是可以被植物根系吸收和利用的氮元素，包括游离态和水溶态的一些氨态氮、硝态氮。与pH 6.5（CK）相比，土壤速效氮含量在不同pH酸雨淋溶（pH 3.5、pH 4.5和pH 5.5）后分别增加了20.85%、3.76%和11.08%， pH 3.5和pH 5.5与pH 6.5（CK）间差异显著（P<0.05）。可见，水稻土中添加黑麦草草茬后，一定程度的酸雨使得土壤速效氮含量降低，但高酸度的酸雨反而使得土壤速效氮含量有一定程度的提高。
微生物量氮是土壤氮元素中较活跃的组成成分之一，其含量能在一定程度上反映土壤的肥力状况。与pH 6.5（CK）相比，土壤微生物量氮含量在不同pH酸雨淋溶后均有所下降。其中，微生物量氮在pH 5.5处理下降幅最大，降低了19.99%，pH 6.5（CK）和pH 5.5有显著差异（P<0.05）。 可见，酸雨对水稻土壤微生物量氮的活性有抑制作用。
2.4 土壤全磷、速效磷和微生物量磷含量的变化 磷是植物生长发育过程中所必需的营养元素，也是植物生长过程中的主要限制营养因子之一。土壤全磷量即磷的总贮量，包括有机磷和无机磷两大类。由表4可知，土壤全磷含量随酸雨pH的降低呈略微增加趋势，其变化趋势与有机质一致。
速效磷是土壤中可以被植物吸收的磷组成部分，包括全部的水溶性磷、部分吸附态磷和有机磷。与pH 6.5（CK）相比，土壤速效磷含量在不同pH酸雨淋溶（pH 3.5、pH 4.5和pH 5.5）后分别增加了17.54%、11.68%和12.56%，3个处理与pH 6.5（CK）均有显著差异（P<0.05）。其变化趋势与土壤全磷类似，但增幅稍大。
微生物量磷是土壤有机磷中较活跃的部分。与pH 6.5（CK）相比，微生物量磷在不同pH酸雨淋溶后的变化趋势与微生物量碳一致，即随pH的降低呈先升高后下降。可见，弱酸（pH≥5.5）胁迫可以促进土壤微生物量磷的活性，而随酸雨酸度增强（pH<5.5），微生物量磷活性受到抑制。
2.5 土壤中蛋白酶活性、酸性磷酸酶活性、过氧化氢酶活性、脲酶活性的变化 土壤酶是土壤生态系统的物质和能量转化中的催化剂。它可以催化土壤中的一切生物和化学反应，反映土壤中所有生化过程的强度和方向，故土壤各种酶的活性能作为土壤肥力的指标。
土壤蛋白酶活性反映土壤中氮素的转化情况。由表5可知，蛋白酶活性在pH 4.5情况下活性最高，在pH 3.5情况下活性最低，各处理间无显著差异。
磷酸酶反映土壤中磷的转化情况。酸性磷酸酶活性的变化趋势为随pH的下降而下降，在pH 3.5情况下活性最低，其中pH 6.5（CK）与pH 3.5差异显著（P<0.05）。
过氧化氢酶参与生物的呼吸代谢，同时可以消除在呼吸过程中产生的对活细胞有害的过氧化氢。过氧化氢酶活性与好氧微生物数量、土壤肥力有密切联系。它可以表示土壤氧化过程的强度。过氧化氢酶活性在pH 4.5情况下最高，pH 3.5和pH 5.5情况下活性最低，其中pH 6.5（CK）与pH 3.5、pH 5.5两个处理间差异显著（P<0.05）。
土壤脲酶广泛存在于土壤中，能够催化土壤中尿素分解生成氨、二氧化碳和水，对提高氮素利用率及促进土壤氮素循环具有重要作用。脲酶活性大小顺序为pH 6.5（CK）=pH 4.5>pH 5.5>pH 3.5，各处理间均无显著差异。
虽然酸雨淋溶黑麦草草茬还田的水稻土后各处理间的差异都不大，但在强酸（pH<4.5）胁迫下土壤中上述4种酶的活性均受到抑制。
3 结论与讨论
张俊平等[20]研究发现，土壤本身对酸雨具有一定的缓冲性能，只有强酸（pH<4.5）淋溶才会加大土壤的酸化趋势。该研究表明，经过40 d模拟酸雨淋溶，土壤pH有所下降，但降幅均不显著。经酸雨淋溶后土壤pH的下降幅度在一定程度上可以反映土壤缓冲性能[21]。徐华勤等[22]研究表明，酸雨淋溶赤红壤旱地土40 d后，土壤pH略有降低，体现土壤的缓冲性能，但其土壤pH的降幅较该试验大一些，可见水稻土酸雨的缓冲性能比旱地土更大。肖孔操[23]研究表明，紫云英、稻草和油菜还田都能在一定程度提高酸性土壤pH。该试验发现，黑麦草草茬还田也有相同的作用。 朱雪竹等[24]研究表明，短时间内酸雨对土壤中作物秸秆的分解影响显著，能加速作物秸秆养分释放。研究证实，在短期内，利用同属禾本科的稻草还田的土壤养分均有不同程度的提高，其中土壤有机质含量、全氮含量分别提高了2.3%、1.2%，速效磷含量是冬闲处理的0.5倍[25]。该研究同样发现，经过模拟酸雨环境，水稻土中有机质、全氮、全磷和速效磷含量在黑麦草草茬还田后随pH的下降有不同程度的增加，但增幅都十分有限。这可能与酸雨能在短时间内加速黑麦草草茬分解腐烂和养分释放有关。然而，土壤活性有机碳、微生物量氮则呈现相反的变化趋势，微生物量碳、磷则随酸雨pH先升高后减低。这可能是因为土壤微生物活动适宜的pH是中性的。徐华勤等[26]研究发现，随酸雨pH的降低，土壤微生物量磷的变化趋势呈先升高后降低，当酸雨pH≥4.0时，酸雨胁迫可促进微生物量磷活性；当强酸（pH<4.0）淋溶时，微生物量磷活性受到抑制。试验表明，当酸雨pH≥5.5时，酸雨胁迫促进土壤微生物量碳、磷的活性；当酸雨达到一定强度（pH<5.5），随着酸性的增强，微生物量碳、磷活性受到抑制。出现这种差异的原因可能是试验土壤中施加了黑麦草草茬。
研究表明，土壤酶活性受土壤pH的影响极显著，尤其是在酸性和碱性土壤中。细菌和植物分泌的胞外酶活性的最适pH是中性和碱性[27]。张萍华等[28]研究发现，当pH小于4时，酸雨对过氧化氢酶、脲酶和蛋白酶活性有明显的抑制作用。研究中，在强酸（pH≤3.5）淋溶条件下，黑麦草草茬还田后水稻土壤中过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶和酸性磷酸酶的活性均受到抑制。
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