魏振榮,劉國彬,薛萐,4,李鵬,4

(1.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所西北農(nóng)林科技大學(xué),712100,陜西楊凌;2.中國科學(xué)院研究生院,100049,北京;3.陜西高速綠化有限公司,710054;4.西安理工大學(xué),710048：西安)

黃土丘陵區(qū)人工灌木林土壤酶特征

魏振榮1,2,3,劉國彬1,薛萐1,4,李鵬1,4

(1.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所西北農(nóng)林科技大學(xué),712100,陜西楊凌;2.中國科學(xué)院研究生院,100049,北京;3.陜西高速綠化有限公司,710054;4.西安理工大學(xué),710048：西安)

采用時空互代法,以侵蝕環(huán)境下黃土丘陵區(qū)不同林齡的人工灌木林為研究對象,選取坡耕地和天然次生側(cè)柏林為對照,分析了植被恢復(fù)過程中土壤酶的演變特征,并在此基礎(chǔ)上提出了土壤酶綜合評價指數(shù),分析了其變化過程。結(jié)果表明：侵蝕環(huán)境下的坡耕地改造為灌木林后,脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、纖維素酶、過氧化氫酶活性顯著增加,并隨種植年限增長逐漸升高,相同林齡的沙棘林酶活性高于檸條林;多酚氧化酶活性顯著降低;淀粉酶活性變化規(guī)律不明顯。相關(guān)性分析表明：除淀粉酶、脲酶外,蔗糖酶、磷酸酶、過氧化氫酶、纖維素酶相互之間呈顯著正相關(guān)(P＜0.05),與多酚氧化酶活性呈顯著負相關(guān);蔗糖酶、磷酸酶、過氧化氫酶、纖維素酶、多酚氧化酶和土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮等主要養(yǎng)分因子的相關(guān)性顯著。坡耕地由于人為活動干擾,土壤酶指數(shù)較低,改造為灌木林后隨種植年限的延長顯著增加,但是仍顯著低于該地區(qū)植被破壞前頂級群落(天然次生側(cè)柏林)。土壤酶指數(shù)可以表征各種酶活性大小的綜合作用,能夠全面客觀地反映生態(tài)過程中土壤酶活性的演變過程。

人工灌木林;土壤酶活性;土壤酶指數(shù);黃土丘陵區(qū)

黃土丘陵區(qū)地形破碎,土壤結(jié)構(gòu)疏松,自然植被破壞,是我國嚴重的水土流失區(qū)之一,該區(qū)也是國家退耕還林(草)及生態(tài)建設(shè)的重點區(qū)域?；謴?fù)植被是該區(qū)水土保持與生態(tài)建設(shè)的重要措施,植被的恢復(fù)除有效保持水土,減少土壤侵蝕外,同時可以通過土壤 -植物復(fù)合系統(tǒng)的功能改善以提高土壤質(zhì)量。土壤酶是高分子有機物催化分解的一類具有蛋白質(zhì)性質(zhì)的生物催化劑,主要來源于土壤微生物的活動、植物根系分泌物和腐解的動植物殘體[1],參與土壤中各種有機質(zhì)的分解、合成與轉(zhuǎn)化,以及無機物質(zhì)的氧化與還原等過程,是土壤生態(tài)系統(tǒng)代謝的一類重要動力,在很大程度上反映土壤物質(zhì)循環(huán)與轉(zhuǎn)化的強度,常被用來反應(yīng)土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的預(yù)警和敏感指標(biāo)[2-3]。人工林可通過次生演替恢復(fù)土壤性質(zhì)和維持土壤肥力[4-6],從而達到重建動植物物種和恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)健康,是黃土丘陵區(qū)植被恢復(fù)的主要途徑。目前針對該區(qū)域植被恢復(fù)演替過程中土壤質(zhì)量的演變過程已有部分研究[7-9],但是相對于土壤理化性質(zhì)的變異過程,對土壤酶活性的演變過程相對較少,從而制約了對植被恢復(fù)過程中土壤生化活性變化規(guī)律的認識;因此,筆者以黃土丘陵區(qū)主要人工造林樹種檸條(Caragana korshinkii,CA)和沙棘 (Hippophae rhamnoides,HR)為研究對象,從土壤酶學(xué)角度研究侵蝕環(huán)境下人工灌木林促進生態(tài)恢復(fù)過程中土壤酶活性的演變過程,為人工灌木林促進生態(tài)恢復(fù)效果評價、土壤質(zhì)量管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于陜西省安塞縣紙坊溝流域(E 109°13′46″～ 109°16′03″,N 36°46′42″～ 36°46′28″),該區(qū)地形破碎,溝壑縱橫,屬黃土高原丘陵溝壑地貌,暖溫帶半干旱季風(fēng)氣候,海拔 1010～1 400m,年均氣溫 8.8℃,年均降水量 505.3mm。土壤類型以黃土母質(zhì)上發(fā)育而成的黃綿土為主,抗沖抗蝕能力差,植被類型處于暖溫帶落葉闊葉林向干草原過渡的森林草原帶。紙坊溝流域是中國科學(xué)院安塞水土保持試驗站生態(tài)恢復(fù)定位試驗研究小流域。該流域生態(tài)系統(tǒng)先后經(jīng)歷嚴重破壞期(1938—1958年)、繼續(xù)破壞期(1959—1973年)、不穩(wěn)定期(1974— 1983年)、穩(wěn)定恢復(fù)改善期(1984—1990年)和良性生態(tài)初步形成期(1991年至今)。經(jīng)過 30多年的水土流失綜合治理,通過林草植被和工程等措施建設(shè),有效遏制了該流域的土壤侵蝕,成功地恢復(fù)了退化生態(tài)系統(tǒng),林地面積從 1980年的不足 5%到超過 40%,流域生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)進入良性循環(huán)階段[10]。

應(yīng)用時空互代法在流域內(nèi)選擇營造和管理方法一致,土壤與成土母質(zhì)類型相同,栽植前均為坡耕地的坡向坡位相似的人工檸條林為研究對象,這種方法雖然無法保證不同時空的氣候等外界環(huán)境的恒定,但是卻可以取得較長期時間尺度的研究結(jié)果,是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域中被普遍采用的研究方法,所選樣點分別為檸條林 7年 (CA 7)、13年 (CA13)、20年(CA 20)、25年 (CA25)、30年 (CA30)和沙棘林 15年(HR15)、25年(HR25),同時為了研究植被恢復(fù)程度,選取坡耕地(sloping cropland,CK)和天然次生側(cè)柏林(Platycladus orientailis L.,PO)為對照樣地,其基本特征如表 1。

表 1 樣地基本特征Tab.1 Description of the samp ling plots

2 材料與方法

2.1 樣品采集及分析

2005年 7月下旬,在各試驗樣地按 S型選取 6點,用土鉆法取 0～20 cm混合土樣,重復(fù) 3次,土壤有機碳(TOC)采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測定,全氮(TN)采用半微量凱氏法測定,采用 pH計測 pH值 (m(水 )∶m(土 )=2.5∶1),土壤全磷 (TP)采用碳酸鈉熔融-鉬銻抗比色法(島津 2401-紫外可見分光光度計,日本產(chǎn))測定,速效磷采用 Olsen法測定,速效鉀采用乙酸銨提取-火焰光度法測定。具體結(jié)果見參考文獻[9]。蔗糖酶用 3,5-二硝基水楊酸比色法測定,以 24 h后 1 g土壤中含有的葡萄糖質(zhì)量(mg)表示;淀粉酶用 3,5-二硝基水楊酸比色法測定,以 24 h后 1 g土壤中含有的麥芽糖質(zhì)量(mg)表示;纖維素酶用硝基水楊酸比色法測定,活性以 72 h后 10g土壤生成的葡萄糖質(zhì)量(mg)表示;脲酶用靛酚比色法測定,活性以 24h后 1 g土壤中 NH3-N的質(zhì)量(mg)表示;堿性磷酸酶用磷酸苯二鈉比色法測定,以 1 g土壤中 24 h后苯酚的質(zhì)量(mg)表示;過氧化氫酶用滴定法(0.1mol/L的標(biāo)準(zhǔn) KMnO4滴定)測定,活性以 1g土壤 20min后消耗 0.1mol/LKM-nO4體積(mL)表示;多酚氧化酶用碘量滴定法測定,酶活性用滴定相當(dāng)于 1 g土壤慮液的 0.01mol/L I2的體積(mL)[1]表示。

2.2 土壤酶指數(shù)

土壤酶種類繁多,每一種酶在土壤中起著不同的作用,單一的酶類在反映土壤酶的變化存在很大的片面性。為了全面揭示不同林齡人工灌木林土壤酶活性的變化規(guī)律,在各種酶的基礎(chǔ)上,進一步采用加權(quán)和法計算土壤酶指數(shù)(soil enzymes index;ISE)。為了消除評價指標(biāo)量綱的不同對因子荷載的影響,需要將指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化,使實測值轉(zhuǎn)換為介于 0～1之間的數(shù)值,實現(xiàn)指標(biāo)量綱歸一化。由于土壤因子變化具有連續(xù)性質(zhì),故各評價指標(biāo)采用連續(xù)性質(zhì)的隸屬度函數(shù),并從主成分因子負荷量值的正負性,確定隸屬度函數(shù)分布的升降性。這與各因子對植被的效應(yīng)相符合,如對于土壤多酚氧化酶等采用降型分布函數(shù),而對于其他酶采用升型分布函數(shù)。升型分布函數(shù)和降型分布函數(shù)的計算公式如下：

式中：Vi為升型酶 i活性的隸屬度值;Vj為降型酶 j活性的隸屬度值;xi為酶 i的活性值;xj為酶j的活性值;ximax和 ximin分別為土壤酶 i活性的最大值和最小值;xjmax和 xjmin分別為土壤酶 j活性的最大值和最小值。

由于土壤屬性和活性因子的狀況與重要性通常不同,所以常用權(quán)重系數(shù)來表示各個因子的重要性程度。本研究中,基于轉(zhuǎn)換后隸屬度矩陣進行主成分分析,計算各因子主成分的貢獻率和累計貢獻率,利用主成分分析因子負荷量,計算各因子作用的大小,確定它們的權(quán)重(通過計算各個公因子方差占公因子方差總和的比例,將權(quán)重值轉(zhuǎn)換為 0～1的數(shù)值)。

式中：Wi為酶 i指標(biāo)權(quán)重;Ci為公因子方差;C為公因子方差之和。

在各指標(biāo)量綱歸一化以及權(quán)重的基礎(chǔ)上,采用加權(quán)和法計算土壤酶指數(shù)。

式中：ISE為土壤酶指數(shù);Wi為土壤酶 i的權(quán)重;Vi為酶 i活性的隸屬度值。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

差異顯著性采用 SAS 6.12軟件中的單因素方差分析(ANOVA)方法分析,數(shù)據(jù)為 3個重復(fù)的平均值,相關(guān)分析均采用 SAS 6.12軟件中相關(guān)分析(CORR)方法分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤酶活性變化趨勢

3.1.1 蔗糖酶 人工灌木林土壤蔗糖酶活性變化趨勢見圖 1,可以看出：坡耕地種植檸條林 13 a后,蔗糖酶活性增幅達到顯著水平,隨后逐漸增高,25 a達到最大值,較坡耕地增加 179%,但僅為天然側(cè)柏林的 53%,30a時略有下降,與 20 a無明顯差異;種植 15 a的沙棘林后蔗糖酶活性顯著高于坡耕地,25 a時為相同林齡檸條林的 123%,為天然側(cè)柏林的67%。土壤蔗糖酶對碳素轉(zhuǎn)化起著重要的作用,受土壤微生物種群、呼吸速率等生物化學(xué)活性的影響[2]。安韶山等[11]和胡斌等[12]研究表明生態(tài)恢復(fù)可以增加土壤蔗糖酶活性,薛萐等[9]研究表明坡耕地營造灌木林后,隨著植被物種和生物量增加,為土壤中微生物提供的營養(yǎng)物質(zhì)增多,微生物代謝增強,蔗糖酶活性明顯提高,土壤肥力得到改善,但是和天然林相比,不論是植被生物量和微生物量都存在一定的差異,因此蔗糖酶活性顯著低于側(cè)柏林。

圖 1 人工灌木林下土壤蔗糖酶活性演變Fig.1 Changes of soil saccharase activity in shrub plantation

3.1.2 脲酶 坡耕地營造灌木林后,土壤脲酶活性增加顯著(圖 2)。其中營造檸條林 13 a后,脲酶活性增幅達到顯著水平,并隨著林齡的增大逐漸升高,25～30 a達到最大值,較坡耕地增加 198% ～213%,與天然側(cè)柏林無顯著差異;種植 15 a的沙棘林雖然較坡耕地有所增加,但是增幅未達到顯著水平,25 a后較坡耕地增加 128%,但是顯著低于相同林齡的檸條林和天然側(cè)柏林。安韶山等[13]認為植被恢復(fù)可以提高土壤脲酶活性,且依賴于有機質(zhì)的存在,當(dāng)有機質(zhì)含量增加時,酶積極參與其轉(zhuǎn)化分解過程,活性提高。何斌等[14]對廣西馬占相思(Acaciamangium)人工林 3個不同年齡階段的土壤脲酶活性進行了研究,發(fā)現(xiàn)脲酶活性基本上呈現(xiàn) 11年生 ＞7年生 ＞4年生,即隨樹木年齡的增加土壤酶活性增強。本研究與其結(jié)果相似,這間接說明了隨著植被的生長,土壤脲酶的增加促進了土壤氮素的供給,特別是檸條等植被可以形成固氮菌,從而固定了更多的空氣中的氮素,促進了氮素的循環(huán)。

圖 2 人工灌木林下土壤脲酶活性演變Fig.2 Changes of soil urease activity in shrub p lantation

3.1.3 堿性磷酸酶 由于黃土高原土壤呈堿性,此處重點研究土壤堿性磷酸酶活性的變化,結(jié)果表明坡耕地營造灌木林后,堿性酸酶活性顯著增加(圖3)。種植檸條 13 a后較坡耕地增幅達到顯著水平,隨后波動式上升,25 a時達到最大值,較坡耕地增加363%,但僅為天然側(cè)柏林的 78.8%;種植 15 a的沙棘林較坡耕地顯著增加,但增幅較檸條小,25 a時僅為檸條的 73%,側(cè)柏林的 58%。磷是植物生長的主要營養(yǎng)元素之一,在土壤中 95%的磷是以遲效性狀態(tài)存在,當(dāng)全磷含量低于 0.8 g/kg時,土壤常出現(xiàn)磷供應(yīng)不足。譚芳林等[15]研究發(fā)現(xiàn)沿海沙地濕地松(Pinuselliottii)林土壤磷酸酶活性隨林齡的增大而降低,本研究結(jié)果與之相反,這可能與不同地區(qū)的土壤條件有關(guān)。與沿海濕地林相比,黃土丘陵區(qū)氣候干燥,土壤水分極其缺乏,土壤中有機磷向無機磷轉(zhuǎn)化緩慢,從而造成土壤磷素貧瘠,隨著植被恢復(fù)的進行,土壤條件有所改善,使磷酸酶活性明顯增強,從而為植物提供了更多可利用的無機磷酸鹽,提高了磷素的有效性,緩解了該地區(qū)土壤有效磷的貧乏狀態(tài)。

圖 3 人工灌木林下土壤堿性磷酸酶活性演變Fig.3 Changes of soil alkaline phosphatase activity in shrub p lantation

3.1.4 淀粉酶 坡耕地退耕營造灌木林后淀粉酶活性變化不明顯(圖 4),與坡耕地和天然側(cè)柏林無顯著差異。周瑋等[16]研究發(fā)現(xiàn)不同林齡花椒(Zanthoxylum bungeanum)林土壤淀粉酶活性隨著林齡的增加而呈上升趨勢,而邰繼承等[17]研究發(fā)現(xiàn),隨著恢復(fù)年限的延長,5年生苜蓿(Medicago sativa)草地的淀粉酶均相應(yīng)低于 2年生紫花苜蓿地?？梢钥闯?目前對植被恢復(fù)中土壤淀粉酶活性變化規(guī)律結(jié)論不一,這主要是由于影響酶活性的因素非常復(fù)雜,土壤質(zhì)地、水熱條件、養(yǎng)分豐缺、植被組成等均是其可能原因,而不同的研究由于實驗設(shè)計的不同,也會造成試驗結(jié)果的差異。

圖 4 人工灌木林下土壤淀粉酶活性演變Fig.4 Changes of soil amylase activity in shrub plantation

3.1.5 纖維素酶 如圖 5所示,坡耕地營造灌木林后,纖維素酶活性增加明顯。種植檸條 13 a時增加達到顯著水平,25 a時達到最大值,較坡耕地增加70%,但僅為天然側(cè)柏林的 48%,30 a時有所下降;種植沙棘后纖維素酶活性亦顯著增加,增幅較檸條快,恢復(fù) 25 a的沙棘高出相同林齡的檸條林 8%,為側(cè)柏林的 65%。楊海君等[18]、談嫣蓉等[19]研究表明土壤生態(tài)系統(tǒng)的退化可以導(dǎo)致土壤纖維素酶活性降低。本研究認為坡耕地改造為灌木林后,歸還到土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)增多,這為微生物提供了充足的碳源和氮源,促使了纖維素酶活性增強,從而促進纖維素分解,為植物生長提供了更好的可利用物質(zhì),土壤質(zhì)量得到恢復(fù)。

圖 5 人工灌木林下土壤纖維素酶活性演變Fig.5 Changes of soil cellulase activity in shrub p lantation

3.1.6 過氧化氫酶 坡耕地營造灌木林后,過氧化氫酶活性顯著增加(圖 6)。種植檸條 7a后過氧化氫酶活性增加達到顯著水平,隨后隨林齡的增大逐漸增加并趨于穩(wěn)定,20～25 a較坡耕地增加 52%～74%,但顯著低于天然側(cè)柏林,25 a后略有降低;15 a的沙棘林過氧化氫酶活性較坡耕地略有增長,但增幅并未達到顯著水平,25 a后增幅達到顯著水平,高出相同林齡的檸條 19%,和天然側(cè)柏林無顯著差異。何斌等[20]和周瑋等[16]分別對不同林齡相思樹(Acacia confusa)和花椒(Zanthoxylum bungeanum)人工林土壤過氧化氫酶進行了研究,結(jié)果均發(fā)現(xiàn)高林齡人工林土壤過氧化氫酶顯著高于低林齡,本文也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。由此可以推斷坡耕地種植灌木林后,植被生物量增大,枯枝落葉增多,土壤中營養(yǎng)物質(zhì)變豐富,促進了土壤生化代謝能力增強,同時產(chǎn)生了更多的過氧化氫等有毒物質(zhì),過氧化氫酶活性隨之增強,從而有效地緩解生物氧化作用對土壤和生物體的破壞能力,促進有機質(zhì)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。

圖 6 人工灌木林下土壤過氧化氫酶活性演變Fig.6 Changes of soil catalase activity in shrub plantation

3.1.7 多酚氧化酶 坡耕地改造為灌木林后多酚氧化酶活性顯著降低(圖 7),在種植檸條 7a后降幅達到顯著水平,隨后呈緩慢降低的趨勢,25 a時達到最小值,較坡耕地降低 33%,高出天然側(cè)柏林的58%;15 a的沙棘林多分氧化酶活性顯著低于坡耕地,隨林齡的增大降幅較快,25 a的沙棘僅為相同年限檸條 66%,和側(cè)柏林沒有顯著差異。鄭華等[21]認為隨著生態(tài)恢復(fù)多酚氧化酶活性呈降低趨勢,與本研究結(jié)果一致,而李傳榮等[22]和張詠梅等[23]則得出相反的結(jié)論,由于凋落物的分解途徑較為復(fù)雜,導(dǎo)致研究結(jié)果差異性的原因還有待于進一步研究。

圖 7 人工灌木林下土壤多酚氧化酶活性演變Fig.7 Changes of soil polyphenol oxidase activity in shrub plantation

3.2 土壤酶活性與養(yǎng)分的相互耦合關(guān)系

相關(guān)性分析(表 2)表明,除淀粉酶、脲酶外,蔗糖酶、磷酸酶、過氧化氫酶、纖維素酶相互之間具有較強的正相關(guān),與多酚氧化酶活性顯著負相關(guān)(P＜0.05,P＜0.01),脲酶與磷酸酶、蔗糖酶相關(guān)性達到顯著或極顯著水平。蔗糖酶、磷酸酶、過氧化氫酶、纖維素酶、多酚氧化酶和土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮具有顯著相關(guān)性;與速效鉀相關(guān)性相對較弱,僅脲酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶、蔗糖酶與速效鉀相關(guān)性達到顯著水平;全磷和速效磷含量和酶活性相對較弱,僅淀粉酶和全磷、速效磷,蔗糖酶和全磷,多酚氧化酶和速效磷相關(guān)性達到顯著水平。以上結(jié)果說明,不同種類的酶活性由于其在土壤中參與的生化反應(yīng)作用不同,造成和土壤不同養(yǎng)分因子之間的相關(guān)性具有一定差異性,因此,通過酶活性來間接反映或預(yù)測某些營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化情況以及土壤肥力的一般狀況,具有可行性,但也具有一定的缺陷。

表 2 土壤酶活性與養(yǎng)分因子相關(guān)性分析Tab.2 Correlation coefficient between soil enzyme activities and characteristics of soil

3.3 土壤酶指數(shù)

為了克服不同酶活性在反映坡耕地改造為灌木林后土壤屬性演變過程的片面性,采用土壤酶指數(shù)作為酶因子的綜合作用表征,從而客觀、全面地反映土壤酶活性的變化過程。研究表明,ISE在種植檸條林前 7a顯著升高,隨后逐步增加,25a達到最大值,為坡耕地的 15倍,為天然側(cè)柏林的 63%,隨后有所降低;15 a的沙棘林 ISE較坡耕地顯著增加,隨后逐漸增加,25 a后顯著高于相同林齡的檸條林,但顯著低于側(cè)柏(圖 8)。坡耕地由于不合理的人為活動,導(dǎo)致水土流失加劇,土壤酶活性相對較低,營造灌木林后,耕種過程中對土壤機械破壞消失,土壤結(jié)構(gòu)漸趨穩(wěn)定,有效積累了土壤養(yǎng)分,加之隨著植被生物量的增加,大量的枯枝落葉歸還土地中,顯著地增加了土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)來源,促進了微生物的代謝活動,從而提高了土壤酶的活性,ISE增加,但是和天然林相比,恢復(fù)后的土壤 ISE仍顯著低于該區(qū)域天然側(cè)柏林頂級群落時的水平,這間接證明了相對于天然林的破壞作用,生態(tài)恢復(fù)的效果要緩慢的多。

圖 8 人工灌木林下土壤酶指數(shù)演變Fig.8 Change in soil enzymes index of shrub plantation

4 結(jié)論

1)侵蝕環(huán)境下的坡耕地改造為灌木林后,土壤酶活性顯著改善,具體表現(xiàn)為：脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、纖維素酶、過氧化氫酶活性較坡耕地顯著增加,并隨林齡逐漸增大,相同林齡的沙棘林酶活性高于檸條林;多酚氧化酶活性顯著降低;淀粉酶活性變化規(guī)律不明顯。

2)相關(guān)性表明,除淀粉酶、脲酶外,蔗糖酶、磷酸酶、過氧化氫酶、纖維素酶相互之間相關(guān)性顯著,與多酚氧化酶活性顯著負相關(guān)(P＜0.05,P＜0.01),蔗糖酶、磷酸酶、過氧化氫酶、纖維素酶、多酚氧化酶和土壤有機質(zhì)、全氮、堿解氮等主要養(yǎng)分因子具有較高的相關(guān)性。

3)侵蝕環(huán)境下的坡耕地由于人為活動干擾,土壤酶指數(shù)較低,改造為灌木林后隨林齡的增大明顯增加,但是仍顯著低于該地區(qū)植被破壞前頂級群落(天然次生側(cè)柏林)。土壤酶指數(shù)可以表征各種酶活性大小的綜合作用,能夠全面客觀地反映生態(tài)過程中的土壤酶活性的演變過程。

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Soil enzym e activities of shrub plantation in Loess Hilly Region

Wei Zhenrong1,2,3,Liu Guobin1,Xue Sha1,4,Li Peng1,4

(1.Institute of Soil and Water Conservation,Chinese Academy of Sciences＆Ministry ofWater Resources Northwest A＆F University,712100,
Yangling,Shaanxi;2.Graduate School of the Chinese Academy of Sciences,100049,Beijing;3.Shaanxi Highway Green Co.Ltd.710054,Xi'an;4.Xi'an University of Technology,710048,X i'an：China)

In order to reveal changes of soil enzyme activity after revegetation in Loess Plateau,shrub p lantation at different ages on Loess Hilly Region was chosen,slope cropland and Platycladus orientailis L.stand wereselected as control at the same time.In addition,soil enzymes index wasalsoput forward.The results showed thatafter revegetation,soil urease,phosphatases,saccharase,cellulase and catalase,respectively increased compared to the slope cropland.Enzyme activity in Hippophae rhamnoides Linn.stand is higher than that in Caragana korshinskii Kom stand at the same ages.Soil polyphenol oxidase decreased with years and amylase did not change significantly.The relationships analysis showed that except urease and amylase,significantly positive relationship were observed among phosphatase,saccharase,cellulase,catalase but negative with polyphenol oxidase,which were also significantly correlated with soil fertility factors such asorganicmatter,totalnitrogen and available nitrogen.It can be concluded that poor soil enzyme activity of slope cropland under erosive environment owing to human cultivation activities was improved greatly after plantation,but still lower than that of Platycladus orientailis L.stand,the climax community before vegetation destruction.Soilenzyme index can be used as biological indicators for assessing soilquality.

shrub plantation;soil enzyme activity;soilenzyme index;Loess Hilly Region

2009-11-19

2010-10-20

國家自然科學(xué)基金重點資助項目“黃土丘陵區(qū)自然植被演替過程根際微生物響應(yīng)及其效應(yīng)分析”(40801094);西北農(nóng)林科技大學(xué)青年項目資助計劃“生態(tài)恢復(fù)過程土壤微生物根際效應(yīng)及其多樣性研究”(QN2009080)

魏振榮(1974—),女,博士,講師。主要研究方向：水土保持與植被恢復(fù)。E-mail：wei_zhenrong@163.com

(責(zé)任編輯：程 云)