魏小星

(青藏高原優(yōu)良牧草種質資源研究省級重點實驗室，青海大學畜牧獸醫(yī)科學院，青海 西寧 810016)

?

青海湖東沙化治理過程中土壤酶活性及養(yǎng)分含量特征

魏小星

(青藏高原優(yōu)良牧草種質資源研究省級重點實驗室，青海大學畜牧獸醫(yī)科學院，青海 西寧 810016)

本研究以青海湖東沙化治理區(qū)建植5年所形成的披堿草(Elymusdahuricus)、堿茅(Puccinelliadistans)和早熟禾(Poaannua)栽培草地為研究對象，通過測定土壤有機質、氮、磷、鉀養(yǎng)分含量以及脲酶、過氧化氫酶和轉化酶活性，探討了在高寒干旱沙化生態(tài)系統(tǒng)中不同草本植物作用下土壤養(yǎng)分和土壤酶的變化特征及其相互關系。結果表明，1)人工治沙植被作用下，土壤養(yǎng)分和土壤酶活性均顯著提高(P<0.05)；2)早熟禾在青海湖區(qū)域治沙過程中對土壤有機質、堿解氮、速效磷、全鉀和速效鉀的改良效果顯著(P<0.05)；3)在3種栽培草地處理下土壤脲酶活性在表層土壤中普遍顯著高于流動沙丘對照(P<0.05)，披堿草和早熟禾栽培草地的脲酶活性較高，0-20 cm土層中土壤過氧化氫酶活性在3個栽培草地中均顯著高于對照(P<0.05)，且早熟禾栽培草地中土壤過氧化氫酶活性最高，土壤轉化酶在各栽培草地間差異不顯著(P>0.05)；4)各栽培草地中土壤脲酶和過氧化氫酶普遍與土壤中的碳氮磷養(yǎng)分存在顯著相關性(P<0.05)，可以作為沙化治理過程中評價土壤恢復的有效指標。

沙化治理；脲酶；過氧化氫酶；有機質

氣候變化和人類活動等諸多因素引起的干旱地區(qū)土地沙化，已經(jīng)成為全球關注的生態(tài)環(huán)境熱點問題[1-2]。青海省地處我國沙漠化面積最大、海拔最高的沙漠地帶，沙化面積約占全省國土面積的16.6%，且在不斷擴大[3-4]。1956-2000年間青海湖流域沙漠化面積以每年18.1 km2的速度增加，2005-2006年移動沙丘以每年23.9 m的速度移動，青海湖流域已成為青海省沙化治理的重點地區(qū)[5]。

人工固沙草地在建植3～5年后，植物-土壤的補償性生長與反饋形成固沙草地初級生態(tài)系統(tǒng)，其防風固沙的核心是植物-土壤界面的反饋與補償作用驅動地面植物群落的進化以及沙質土壤的改良[6]。土壤酶作為土壤的組成部分，在有機質轉化和養(yǎng)分循環(huán)中起重要作用，與土壤理化性質息息相關，不僅能反映土壤中生物代謝和物質轉化情況，還能較好地反映土壤的表觀肥力[7-8]。土壤養(yǎng)分是沙化治理過程中植物生長的基礎，植物的生存以及生長發(fā)育所需的養(yǎng)分很大程度上依賴于酶促反應分解的產(chǎn)物。土壤酶在干旱貧瘠土壤中具有很強的抗逆性，可在不利于作物生長的逆境條件下調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分轉化[9-14]。近幾年，對不同生境及不同干擾下土壤酶的活性及影響因素研究很多，其中包括沙地、荒漠、草原、山地、丘陵、濱海濕地和水陸交錯帶等不同生境[15-21]，以及施肥、輪作、免耕、退耕、秸稈還田、補播、微灌和刈割等農(nóng)藝措施[22-29]，還有諸如演替、氮沉降和增溫等生態(tài)過程[30]?？傮w來說，在沙化治理過程中土壤酶的研究較少，在沙化恢復過程中土壤酶和養(yǎng)分的特征變化及土壤養(yǎng)分的形成與土壤酶之間的關系仍然不是很明確。

本研究以青海湖東沙化治理區(qū)建植5年所形成的披堿草(Elymusdahuricus)、堿茅(Puccinelliadistans)和早熟禾(Poaannua)栽培草地為研究對象，測定人工治沙植被下土壤酶活性以及土壤理化性質的變化，以期揭示沙化地區(qū)栽培草地生態(tài)系統(tǒng)中植物-土壤界面中土壤酶、土壤理化性質受植物的響應及反饋作用，為進一步研究綜合、科學的固沙技術提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地位于青海省海南州共和縣青海湖湖東,地理坐標為30°01′46″ N、100°19′46″ E，海拔3 010 m，風向以北風和西北風為主，風速多在2～3 m·s-1，年降水量為300 mm 左右，年平均蒸發(fā)量1 100 mm左右，原生植被平均蓋度為5%～6%。

1.2 試驗設計及樣品采集

2008年在青海湖東流動沙丘試驗地上設置六角形空心磚(直徑25 cm)沙障條帶，沙障條帶高度30 cm、間距100 cm、東西走向(與試驗區(qū)風向垂直)；在沙障條帶內(nèi)種植披堿草(Ely處理)、堿茅(Puc處理)、早熟禾(Poa處理)，種植時間為當年6月。每個處理面積1.2 hm2，播量(Ely：45 kg·hm-2,Puc：15 kg·hm-2,Poa：20 kg·hm-2)，條播，施有機肥400 kg·hm-2、磷酸二銨100 kg·hm-2作為基肥，播種深度2.5 cm。試驗區(qū)采取了嚴格的禁牧和管理措施,2013年將試驗區(qū)內(nèi)每個處理設置6個重復小區(qū),每個小區(qū)面積0.2 hm2。對照區(qū)(CK)是自2008 年以來就禁牧的流動沙丘。

2013-2015年連續(xù)3年對試驗區(qū)沙障內(nèi)Ely、Puc、Poa處理及CK分層采集0-10、10-20和20-30 cm的土壤樣品,采集時間為每年9月份，采用多點混合采樣,每個處理6次重復。土樣用自封袋帶回實驗室風干,過0.2 mm后用于土壤養(yǎng)分和酶活性測定。

1.3 土壤理化性質及酶活性測定

采用半微量凱氏定氮法測定全氮,鉬銻抗比色法測定全磷,酸溶法(HF-HClO4)測定全鉀,堿解擴散法測定堿解氮,碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定速效磷,乙酸銨浸提法測定速效鉀,重鉻酸鉀-外加熱法測定土壤有機質[31]。

表1 2013-2015年試驗地植被情況Table 1 Plant characteristics in experimental field from 2013 to 2015

過氧化氫酶采用滴定法測定,其活性以單位土重的30 min內(nèi)消耗的高錳酸鉀升數(shù)表示。土壤脲酶采用擴散法測定,其活性以1 g土壤在37 ℃培養(yǎng)15 h釋放的NH3-N的毫克數(shù)表示。轉化酶采用滴定法測定,其活性以1 g土壤的硫代硫酸鈉毫升數(shù)表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用SPSS 17.0方差分析,用Tukey法進行多重比較(P<0.05)。使用SigmaPlot 12.0進行作圖 。

2 結果

2.1 不同栽培草地處理下土壤的養(yǎng)分含量變化情況

2.1.1 土壤有機質含量對栽培草地處理的響應 在0-10 cm土層,3個栽培草地處理有機質含量表現(xiàn)為Poa>Puc>Ely>CK,且差異達到顯著水平(P<0.05),Poa處理有機質含量最高,達到1.97 g·kg-1；10-20 cm土層,3個處理的土壤有機質含量高于對照,其中Poa處理的土壤有機質含量最高,達到了2.02 g·kg-1,顯著高于Puc和Ely處理(P<0.05)；20-30 cm土層,各處理有機質含量與對照差異不顯著(P>0.05)(圖1)。

Ely和Puc處理有機質含量隨著土層深度增加逐漸降低,但差異不顯著(P>0.05)；Poa處理下有機質含量隨著土層深度的增加呈先升高再降低的趨勢,差異顯著(P<0.05)(圖1)。

2.1.2 土壤氮素含量對栽培草地處理的響應 在0-10 cm土層,3個栽培草地處理土壤中全氮含量均顯著高于對照(P<0.05),3個處理全氮含量表現(xiàn)為Ely>Poa>Puc，3個處理堿解氮含量表現(xiàn)為Poa>Puc>Ely,其中Poa處理堿解氮含量顯著高于Ely、Puc處理及對照(P<0.05),達到62.54 mg·kg-1；在10-20 cm土層,3個栽培草地處理土壤全氮含量表現(xiàn)為Puc和Poa顯著高于Ely和對照(P<0.05),堿解氮含量各處理間均差異不顯著(P>0.05)；20-30 cm土層,3個處理全氮和堿解氮含量均與對照差異不顯著(P>0.05)(圖2)。

圖1 植被類型對土壤有機質含量的影響Fig.1 Effect of vegetation type on soil organic matter content

注：圖中不同大寫字母表示同一土層不同處理間差異顯著(P<0.05),不同小寫字母表示同一處理不同土層間差異顯著(P<0.05)。圖2、圖3和圖4同。

Note: Different capital letters in the same soil layer indicate significant difference in different treatments at the 0.05 level, whereas different lowercase letters indicate in the same treatment indicate significant difference amon different soil layers at the 0.05 level; similarly for Table 2, Table 3, and Table 4.

3個栽培草地處理間全氮含量在各土層變化不顯著(P>0.05)；Ely和Puc處理堿解氮含量隨著土層深度的增加呈先升高再降低的趨勢(P<0.05)，Poa處理土壤堿解氮含量隨土壤深度的增加逐漸降低的趨勢(P<0.05)(圖2)。

2.1.3 土壤磷素含量對栽培草地處理的響應 不同植被類型下,土壤全磷含量差異不顯著(P>0.05)；在0-10、10-20 cm土層,3個栽培草地處理土壤速效P含量均顯著高于對照(P<0.05),3個處理間速效磷含量Poa>Puc>Ely,其中Poa處理在0-10 cm土層速效磷含量達到2.95 mg·kg-1,在10-20 cm土層達到4.89 mg·kg-1,顯著高于對照(P<0.05)(圖3)。

3個栽培草地處理土壤全磷含量在各土層差異不顯著(P>0.05)；3個處理速效磷含量隨著土層深度的增加呈先升高再降低趨勢,在10-20 cm土層中達到最大(P<0.05)(圖3)。

2.1.4 土壤鉀元素含量對栽培草地處理的響應 3個栽培草地處理下土壤全鉀含量差異不顯著(P>0.05)；3個處理速效鉀含量在0-10、10-20 cm土層均顯著高于對照(P<0.05),3個處理間速效鉀含量表現(xiàn)為Poa>Puc>Ely；在20-30 cm土層Poa處理速效鉀含量顯著高于其它處理(P<0.05),達到51.54 mg·kg-1(圖4)。

圖2 植被類型對土壤全氮和堿解氮含量的影響 Fig.2 Effect of vegetation type on the amounts of total nitrogen and available nitrogen in soil

圖3 植被類型對土壤全磷和速效磷含量的影響Fig.3 Effect of vegetation type on total and available phosphorus amounts in soil

3個栽培草地處理間全鉀含量在各土層差異不顯著(P>0.05)；速效鉀含量在Ely、Puc處理3個土層深度差異不顯著(P>0.05),Poa處理隨土層深度的增加呈升高趨勢(P<0.05)(圖4)。

2.2 不同栽培草地處理下土壤酶活性的變化特征

2.2.1 栽培草地處理對土壤脲酶活性的影響 不同土層土壤脲酶活性對處理均具有明顯的響應。具體表現(xiàn)為，2013年，0-10 cm土層土壤脲酶活性在Ely和Poa處理下均顯著高于CK(P<0.05)(表2),10-20 cm土層土壤脲酶活性在Ely、Puc和Poa處理下均顯著高于CK(P<0.05)，20-30 cm土層土壤脲酶活性只有在Poa處理下顯著高于CK(P<0.05)。2014年，0-10和10-20 cm土層土壤脲酶活性Poa處理顯著高于CK(P<0.05)。2015年，0-30 cm各土層均表現(xiàn)為3個處理顯著高于CK(P<0.05)。

2.2.2 不同栽培草地處理下土壤過氧化氫酶活性變化特征 2013年，0-10和10-20 cm土層土壤過氧化氫酶活性在3個處理下均顯著高于CK(P<0.05)(表2)，且3個處理間Poa 處理下土壤過氧化氫酶活性最高；20-30cm土層，土壤過氧化氫酶活性在不同處理之間差異均不顯著(P>0.05)。2014年，0-10 cm土層土壤過氧化氫酶活性3個處理均顯著高于CK(P<0.05);10-20 cm土層，土壤過氧化氫酶活性顯著高于CK(P<0.05)。2015年，0-20 cm土層均為3個處理顯著高于CK(P<0.05)。

表2 2013-2015年土壤脲酶活性、過氧化氫酶活性和轉化酶活性比較Table 2 Different activities of urease，catalase and invertase in soil from 2013 to 2015

注：不同的小寫字母代表同一年份同一土層不同處理間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters in the same soil layer and the same year indicate significant difference among different experiments at the 0.05 level.

2.2.3 不同栽培草地處理下土壤轉化酶活性變化特征 3年的結果均顯示，0-30 cm土層中,Poa、Ely和Puc這3個處理對土壤轉化酶沒有明顯影響(P>0.05)(表2)；3個處理中Puc和Ely對土壤轉化酶影響最大,但差異不顯著(P>0.05)。

2.3 不同栽培草地處理土壤酶與養(yǎng)分相關性分析

為了探討不同栽培草地處理土壤酶活性與土壤養(yǎng)分各因子之間的關系，本研究對二者進行了相關性分析(表3-表5)。Ely處理下，在0-10 cm土層，土壤脲酶與土壤各養(yǎng)分間相關性不顯著(P>0.05)；10-20cm土層，土壤脲酶與土壤全磷和全鉀含量顯著正相關(P<0.05)；20-30 cm土層，土壤脲酶與土壤有機質極顯著正相關(P<0.01)，與土壤堿解氮顯著正相關(P<0.05)，與全磷顯著負相關。在0-10 cm土層過氧化氫酶與土壤速效磷極顯著正相關(P<0.01)，與土壤速效鉀顯著正相關(P<0.05)。轉化酶在0-10 cm土層與堿解氮，在20-30 cm土層與土壤有機質呈顯著正相關(P<0.05)(表3)。

表3 披堿草處理土壤酶活性與養(yǎng)分之間的相關系數(shù)Table 3 Correlation coefficients for enzyme activity in soil with Elymus dahuricus experiment and soil nutrient

注：**表示極顯著相關(P<0.01)，*表示顯著相關(P<0.05)。表4、表5同。

Note: ** and * indicate significant correlation at the 0.01 and 0.05 level, respectively; similarly for Table 4 and Table 5.

Puc處理下(表4)，0-20 cm土層，土壤脲酶與土壤各養(yǎng)分之間無顯著相關性(P>0.05)，在20-30 cm土層，土壤脲酶與土壤有機質和全鉀極顯著正相關(P<0.01)，與土壤堿解氮顯著正相關(P<0.05)，與速效鉀顯著負相關(P<0.05)。0-10 cm土層，土壤過氧化氫酶與速效磷和速效鉀極顯著正相關(P<0.01)；10-20 cm土層，土壤過氧化氫酶與土壤全鉀極顯著負相關(P<0.01)；20-30 cm土層，其與土壤速效磷顯著負相關(P<0.05)。土壤轉化酶除在10-20 cm土層與土壤堿解氮顯著正相關(P<0.05)，在20-30 cm土層除與土壤有機質顯著正相關外，其它均無顯著性(P>0.05)。

Poa處理下(表5)，土壤脲酶與土壤堿解氮在0-10 cm土層顯著正相關(P<0.05)，與速效鉀顯著負相關(P<0.05)；在10-20cm土層，脲酶與堿解氮和全磷極顯著正相關(P<0.01)，與全氮顯著正相關(P<0.05)，與速效磷極顯著負相關(P<0.01)；在20-30 cm土層，脲酶與土壤有機質、堿解氮、全鉀和速效鉀極顯著正相關(P<0.01)。過氧化氫酶在0-10 cm土層與土壤速效磷極顯著正相關(P<0.01)，與土壤全鉀顯著負相關(P<0.05)；10-20 cm土層除與土壤全磷顯著正相關(P<0.05)，與土壤速效磷極顯著負相關(P<0.01)。土壤轉化酶除在0-10和20-30 cm土層與堿解氮分別極顯著(P<0.01)和顯著正相關(P<0.05)，在10-20 cm土層與土壤有機質和全鉀顯著正相關(P<0.05)外，與其它均無顯著相關性(P>0.05)。

表4 堿茅處理土壤酶活性與養(yǎng)分之間的相關系數(shù)Table 4 Correlation coefficients for enzyme activity in soil with Puccinellia distance experiment and soil nutrients

表5 早熟禾處理土壤酶活性與養(yǎng)分之間的相關系數(shù)Table 5 Correlation coefficients for enzyme activity in soil with Poa annua experiment and soil nutrients

3 討論與結論

3.1 不同固沙草種對沙土理化性質改良作用

設置沙障能夠在流動沙丘中建植披堿草、堿茅、早熟禾栽培草地并形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，草地固沙生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)的核心是植物界面-土壤界面的反饋與補償作用驅動地面植物的進化以及沙質土壤的改良[32-37]。不同草本植物的種植影響著土壤有機質的生產(chǎn)，土壤有機質與全氮、速效磷、速效鉀含量等密切相關，有機質含量及其存在狀況深刻地影響著土壤理化性質及生物學性質[38-39]。本研究與以往固沙植被對沙化土壤理化性質的改善或類似生境的研究結果是一致的，在利用紅柳(Tamarixramosissima)對川西北沙化草地進行生態(tài)修復過程中，隨著修復年限的增加，各土層土壤有機質、全氮和堿解氮含量逐漸增加，表層土壤養(yǎng)分增幅高于底層[40]。在采用圍欄禁牧、布設沙障和補播草種方式進行沙化土壤的恢復過程中發(fā)現(xiàn)，3年后植被恢復、土壤氮素得以積累，土壤理化性質得到很大改善，植被對土壤氮素含量有顯著的影響[41]。在本研究中，通過前期有機肥等養(yǎng)分向沙質土壤的施入和植被的建植，各處理的植物界面對土壤界面中有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀含量普遍提高，改良效應集中在0-20 cm土層，沙質土壤養(yǎng)分狀況得到改善，其改良效果為Poa>Puc>Ely，且3種草本植物改良效果間有顯著性差異，推測應該與不同植物的根系生長特性、根系在沙土中的分布及根系分泌物相關。

3.2 不同固沙草種對土壤酶活性的影響

土壤酶主要來源于植物、微生物和土壤動物，其中植物來源主要依靠植物根系向外分泌酶類，土壤酶活性與地表植被、植被根際間具有一定的相關性[42-44]。土壤酶參與了土壤中所有的生化反應，是土壤有機質分解和養(yǎng)分循環(huán)的主要生物學機制，其活性反映了土壤中各種生物化學過程的方向和強度。土壤脲酶、轉化酶和過氧化氫酶廣泛存在于土壤中，且是土壤中碳、氮、磷和鉀素循環(huán)的關鍵酶。因此，研究土壤中酶活性對探討不同草本植物對沙土的改良作用程度具有重要意義。在本研究中，Ely、Puc、Poa共3個栽培草地處理均顯著提高了土壤的酶活性，Poa處理效果最顯著，這說明隨著生境的改善，荒漠區(qū)土壤酶活性逐漸提高。主要原因是植被建植后，土壤的理化性質包括土壤養(yǎng)分含量增加、養(yǎng)分有效性提高和土壤穩(wěn)定性增強等，這些為微生物的生存創(chuàng)造了適宜的條件，從而有利于增加土壤酶的活性[45]。

3.3 土壤酶活性及對土壤理化性質影響

在本研究中，脲酶與土壤有機質、全氮、堿解氮、全磷、速效磷、全鉀和速效鉀顯著正相關,并集中體現(xiàn)在0-20 cm植物根系較密集的土層；過氧化氫酶在Ely處理下在0-10 cm土層與土壤速效磷極顯著正相關；在Puc處理下在0-10 cm土層與速效磷和速效鉀極顯著正相關，在10-20 cm土層與土壤全鉀極顯著負相關，過氧化氫酶與其它養(yǎng)分之間復雜的關系，可能是因為土壤中有機質的增加不僅會影響與之相關的過氧化氫酶活性，而且還會礦化其它養(yǎng)分，即一種養(yǎng)分的供應在調(diào)控另一種養(yǎng)分的礦化方面發(fā)揮一定的作用；土壤轉化酶對豐富土壤中能被植物和微生物利用的可溶性營養(yǎng)物質起著重要作用，它與土壤中的全碳和全氮含量正相關，是土壤中碳循環(huán)的重要指標。本研究中，轉化酶與土壤有機質呈現(xiàn)顯著的正相關關系，與其它營養(yǎng)成分之間無顯著相關性，可能與沙化土地環(huán)境(溫度、濕度等)及沙化土壤恢復階段相關，有待進一步研究。

土壤養(yǎng)分與土壤酶活性之間存在非常密切而復雜的關系，已有研究表明，土壤酶活性與土壤養(yǎng)分含量之間均具有明顯的平行性，其活性大小往往與土壤營養(yǎng)呈正相關關系[46-49]。在沙化治理過程中，有機質往往在沙質土壤改良中起著重要作用，有機質含量增加，不僅增加了土壤中酶促底物的主要供源，還可以作為土壤的有機載體，保持土壤酶的活性和穩(wěn)定性，其轉化分解過程會促使酶活性提高，土壤酶同時也驅動著土壤中各種生物化學反應，參與土壤中N、P、K等營養(yǎng)因素的循環(huán)。

不同草原植被下草甸土的土壤酶活性隨著土壤微生物的增加不斷增強，且與有機質、全氮和全磷之間呈指數(shù)正相關關系。黑土和暗棕壤的土壤脲酶、磷酸酶、轉化酶、過氧化氫酶活性與土壤有機質、全氮、全磷、堿解氮、速效磷含量的相關性均達顯著水平[50]。土壤酶與土壤養(yǎng)分之間的這種顯著相關性，說明土壤酶作為土壤有機質分解和養(yǎng)分轉化循環(huán)的催化劑，與土壤養(yǎng)分含量和微生物生物量之間密切相關。

References:

[1] Food and Agriculture Organization of the United Nations.Sustainable development of drylands and combating desertification.Rome，1993.

[2] 閻德仁,武智雙.沙質荒漠化土壤生態(tài)恢復研究展望.內(nèi)蒙古林業(yè)科技,1998 (增刊):58-61. Yan D R,Wu Z S.Prospect of research on ecological restoration of sandy desertification soil.Inner Mongolia Forestry Science&Technology,1998(S):58-61.(in Chinese)

[3] 李長明,方順寶.青海省沙區(qū)特點及其治理模式.中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃,2003,22(1):14-17. Li C M,Fang S B.Desert region features and control patterns in Qinhai Province.Central South Forest Inventory and Planning,2003,22(1):14-17.(in Chinese)

[4] 劉拓.我國荒漠化防治現(xiàn)狀及對策.發(fā)展研究,2009(3):65-68.

[5] 成聰聰.布袋沙障對流動沙丘植被恢復及土壤性質的影響.呼和浩特：內(nèi)蒙古師范大學碩士學位論文,2014. Cheng C C.Effects of sandbag sand barrier on traveling dune’s vegetation restoration and physicochemical properties of soil.Master Thesis.Huhhot:Inner Mongolia Normal University,2014.(in Chinese)

[6] 安樹青,王崢峰,朱學雷,劉志禮,洪必恭,趙儒林.土壤因子對次生森林群落演替的影響.生態(tài)學報,1997,17(1):45-50. An S Q,Wang Z F,Zhu X L,Liu Z L,Hong B G,Zhao R L.Effects of soil factors on the secondary succession of forest community.Acta Ecologica Sinica,1997,17(1):45-50.(in Chinese)

[7] 楊小波,張?zhí)伊?吳慶書.海南瓊北地區(qū)不同植被類型物種多樣性與土壤肥力的關系.生態(tài)學報,2002,22(2):190-196. Yang X B,Zhang T L,Wu Q S.The relationship between biodiversity and soil fertility characteristics on abandoned fields in the tropical region of Southern China.Acta Ecologica Sinica,2002,22(2):190-196.(in Chinese)

[8] 陳玉福,董鳴.毛烏素沙地景觀的植被與土壤特征空間格局及其相關分析.植物生態(tài)學報,2001,25(3):265-269. Chen Y F,Dong M.Spatial pattern and correlation of vegetation characteristics and soil properties in the Mu US sandy desert.Acta Phytoecologica Sinica,2001,25(3):265-269.(in Chinese)

[9] 文海燕,趙哈林.退化沙質草地植被與土壤分布特征及相關分析.干旱區(qū)研究,2004,21(1):76-80. Weng H Y,Zhao H L.Analysis on the distribution and correlation of the vegetation characteristics and soil properties over the degenerated sandy grasslands.Arid Zone Research,2004,21(1):76-80.(in Chinese)

[10] 陳鵬,初雨,顧峰雪,張遠東,潘曉玲.綠洲-荒漠過渡帶景觀的植被與土壤特征要素的空間異質性分析.應用生態(tài)學報,2003,14(6):904-908. Chen P,Chu Y,Gu F X,Zhang Y D,Pan X L.Spatial heterogeneity of vegetation and soil characteristics in oasis-desert ecotone.Chinese Journal of Applied Ecology,2003,14(6):904-908.(in Chinese)

[11] Li X R,Zhang Z S,Zhang J G,Wang X P,Jia X H.Association between vegetation patterns and soil properties in the southeastern Tengger desert,China.Arid Land Research and Management,2004,18:1-15.

[12] Bell S S,Fonseca M,Motten L B.Linking restoration and landscape ecology.Restoration Ecology,1997,5(4):318-323．

[13] Bradshaw A.Future minesite restoration involves a broader approach.Ecological Engineering,2001,17:87-90．

[14] Cairns J.Setting ecological restoration goals for technical feasibility and scientific validity.Ecological Engineering,2000,15:171-180．

[15] 楊英,耿玉清,黃桂林,趙恒毅,周紅娟.青海小泊湖區(qū)沼澤化草甸、草甸和沙地的土壤酶活性.濕地科學,2016,14(1):21-26. Yang Y,Geng Y Q,Huang G L,Zhao H Y,Zhou H J.Soil enzyme activities in marshy meadow and sands soil in Small Mooring Lake,Qinghai.Wetland Science,2016,14(1):21-26.(in Chinese)

[16] 舒媛媛,黃俊勝,趙高卷,包維楷,李根前,龐學勇.青藏高原東緣不同樹種人工林對土壤酶活性及養(yǎng)分的影響,生態(tài)學報,2016,36(2):394-402． Shu Y Y,Huang J S,Zhao G J,Bao W K,Li G Q,Pang X Y.Effects of afforestation with different tree species on soil enzyme activities and nutrient content in eastern Qinghai-Tibetan Plateau China.Acta Ecologica Sinica,2016,36(2):394-402．(in Chinese)

[17] 肖海兵,李忠武,聶小東,馬文明,黃斌,陸銀梅.南方紅壤丘陵區(qū)土壤侵蝕-沉積作用對土壤酶活性的影響.土壤學報,2016,53(4):881-890. Xiao H B,Li Z W,Nie X D,Ma W M,Huang B,Lu Y M.Effects of soil erosion and deposition on soil enzyme activity in hilly red soil regions of South China.Acta Pedologica Sinica,2016,53(4):881-890.(in Chinese)

[18] 陳曉麗,王根緒,楊燕,楊陽.山地森林表層土壤酶活性對短期增溫及凋落物分解的響應.生態(tài)學報,2015,35(21):7071-7079． Chen X L,Wang G X,Yang Y,Yang Y.Response of soil surface enzyme activities to short-term warming and litter decomposition in a mountain forest.Acta Ecologica Sinica,2015,35(21):7071-7079．(in Chinese)

[19] 黃利東,汪麗軍,王月.植被類型對濱海濕地土壤酶活性的影響研究.土壤通報,2015,46(6):1447-1452. Huang L D,Wang L J,Wang Y.Effects of vegetation type on soil enzyme activities in coastal marsh.Chinese Journal of Soil Science,2015,46(6):1447-1452.(in Chinese)

[20] 楊文彬,耿玉清,王冬梅.漓江水陸交錯帶不同植被類型的土壤酶活性.生態(tài)學報,2015,35(14):4604-4612． Yang W B,Geng Y Q,Wang D M.The activities of soil enzyme under different vegetation types in Li River riparian ecotones.Acta Ecologica Sinica,2015,35(14):4604-4612．(in Chinese)

[21] 賈曉紅,李新榮,肖洪浪.沙坡頭地區(qū)農(nóng)田灌溉和施肥對氮淋溶量影響的研究.中國沙漠,2005,25(3):385-390. Jia X H,Li X R,Xiao H L.Effect of irrigation and fertilization on nitrogen leach loss in field of arid Shapotou area.Journal of Desert Research,2005,25(3):385-390.(in Chinese)

[22] 王文鋒,李春花,黃紹文,高偉,唐繼偉.不同施肥模式對設施菜田土壤酶活性的影響.應用生態(tài)學報,2016,27(3):873-882. Wang W F,Li C H,Huang S W,Gao W,Tang J W.Effects of different fertilization patterns on soil enzyme activities in greenhouse vegetable field.Chinese Journal of Applied Ecology,2016,27(3):873-882.(in Chinese)

[23] 王潤蓮,張志棟,劉景輝,劉慧軍,趙寶平. 免耕不同處理對土壤養(yǎng)分、土壤酶活性及燕麥產(chǎn)量的影響,作物雜志,2016,172(3):134-138. Wang R L,Zhang Z D,Liu J H,Liu H J,Zhao B P.Effects of no-tillage with stubble mulch on soil nutrients,soil enzyme activities and oat yield.Crops,2016,172(3):134-138.(in Chinese)

[24] 萬忠梅,吳景貴.土壤酶活性影響因子研究進展.西北農(nóng)林科技大學學報:自然科學版,2005,33(6):87-92. Wan Z M,Wu J G.Study progress on factors affecting soil enzyme activity，Journal of Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry:Nature Science Edition,2005,33(6):87-92.(in Chinese)

[25] 張明智,牛文全,許健,李元.微灌與播前深松對根際土壤酶活性和夏玉米產(chǎn)量的影響．應用生態(tài)學報,2016,27(6):1925-1934. Zhang M Z,Niu W Q,Xu J,Li Y.Influences of micro-irrigation and subsoiling before planting on enzyme activity in soil rhizosphere and summer maize yield．Chinese Journal of Applied Ecology,2016,27(6):1925-1934.(in Chinese)

[26] 梁國鵬,Houssou A.Albert,吳會軍,武雪萍,蔡典雄,高麗麗,李景,王碧勝,李生平.施氮量對夏玉米根際和非根際土壤酶活性及氮含量的影響.應用生態(tài)學報,2016,27(6):1917-1924. Liang G P,Houssou A A,Wu H J,Wu X P,Cai D X,Gao L L,Li J,Wang B S,Li S P.Soil nitrogen content and enzyme activities in rhizosphere and non-rhizosphere of summer maize under different nitrogen application rates.Chinese Journal of Applied Ecology,2016,27(6):1917-1924.(in Chinese)

[27] 張旭龍,馬淼,吳振振,張志政,高睿,石靈玉.不同油葵品種對鹽堿地根際土壤酶活性及微生物群落功能多樣性的影響.生態(tài)學報,2017,37(5):1-10 Zhang X L,Ma M,Wu Z Z,Zhang Z Z,Gao R,Shi L Y.Effects ofHelianthusannuusvarieties on rhizosphere soil enzyme activities and microbial community functional diversity of saline-alkali land in Xinjiang.Acta Eclogica Sinica,2017,37(5):1-10.(in Chinese)

[28] 張鵬,趙洋,黃磊,胡宜剛,韓旭.植被重建對露天煤礦排土場土壤酶活性的影響.生態(tài)學報,2016,36(9):2715-2723． Zhang P,Zhao Y,Huang L,Hu Y G,Han X.Effect of revegetation on soil extracellular enzyme activity in the dumping site of an open-pit coal mine in Heidaigou.Acta Ecologica Sinica,2016,36(9):2715-2723．(in Chinese)

[29] 孟慶英,張春峰,張娣,朱寶國,王囡囡,賈會彬,郭泰,高雪冬.秸稈還田方式對土壤酶及大豆產(chǎn)量的影響.土壤通報,2015,46(3):642-647. Meng Q Y,Zhang C F,Zhang D,Zhu B G,Wang N N,Jia H B,Guo T,Gao X D.Effects of straw returning patterns on soil enzyme activities and yield of soybean.Chinese Journal of Soil Science,2015,46(3):642-647.(in Chinese)

[30] 劉星,汪金松,趙秀海.模擬氮沉降對太岳山油松林土壤酶活性的影響.生態(tài)學報,2015,35(14):4613-4624． Liu X,Wang J S,Zhao X H.Effects of simulated nitrogen deposition on the soil enzyme activities in aPinustabulaeformisforest at the Taiyue Mountain.Acta Ecologica Sinica,2015,35(14):4613-4624．(in Chinese)

[31] 鮑士丹.土壤農(nóng)化分析.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1999:25-76.

[32] Mortimore M.Dryland development:Success stories from West Africa.Environment:Science and Policy for Sustainable Development,2005,47(1):8-21．

[33] 譚明亮,段爭虎,陳小紅.流沙地恢復過程中土壤特性演變研究.中國沙漠,2008,28(4):685-689. Tan M L,Duan Z H,Chen X H.Study on soil property evolution in recovery process of moving sand land.Journal of Desert Research,2008,28(4):685-689.(in Chinese)

[34] Babaev A G.Desert Problems and Desertification in Central Asia:The researches of the Desert Institute.Springer Verlag,1999．

[35] 李新榮,張景光,劉立超,陳懷順,石慶輝.我國干旱沙漠地區(qū)人工植被與環(huán)境演變過程中植物多樣性的研究.植物生態(tài)學報,2000,24(3):257-261. Li X R,Zhang J G,Liu L C,Chen H S,Shi Q H.Plant diversity in the process of succession of artificial vegetation types and environment in an arid desert region of China.Acta Phytoecologica Sinica,2000,24(3):257-261.(in Chinese)

[36] 賈曉紅,李新榮,王新平,樊恒文,趙金龍.流沙固定過程中土壤性質變異初步研究.水土保持報,2003,17(4):46-50. Jia X H,Li X R,Wang X P,Fan H W,Zhao J L.Study of spatial heterogeneity of soil property in processes of shifting sand fixation in southeaster Tengger Desert.Journal of Soil and Water Conservation,2003,17(4):46-50.(in Chinese)

[37] 趙哈林,蘇永中,張華,趙麗婭,周瑞蓮.灌叢對流動沙地土壤特性和草本植物的影響.中國沙漠,2007,27(2):223-227. Zhao H L,Su Y Z,Zhang H,Zhao L Y,Zhou R L.Multiple effects of shrub on soil properties and under story vegetation in Horqin Sand Land,Inner Mongolia.Journal of Desert Research,2007,27(2):223-227. (in Chinese)

[38] 楊維西.試論我國北方地區(qū)人工植被的土壤干化問題.林業(yè)科學,1996,32(1):78-84. Yang W X.The preliminary discussion on soil desiccation of artificial vegetation in the northern regions of China.Scientia Silvae Sinicae,1996,32(1):78-84.(in Chinese)

[39] 肖洪浪,李新榮,宋耀選,李守忠.土壤-植被系統(tǒng)演變對生物防沙工程的影響.林業(yè)科學,2004,40(1):24-30. Xiao H L,Li X R,Song Y X,Li S Z.Impact of evolvement of soil-plant system on engineering of mobile sand dunes control.Scientia Silvae Sinicae,2004,40(1):24-30.(in Chinese)

[40] 王新平,康爾泗,張景光,李新榮.草原化荒漠帶人工固沙植叢區(qū)土壤水分動態(tài).水科學進展,2004,15(2):216-222. Wang X P,Kang E S,Zhang J G,Li X R.Soil moisture dynamics in an artificially re-vegetated desert area.Advances in Water Science,2004,15(2):216-222.(in Chinese)

[41] 彭佳佳,胡玉福,肖海華,蔣雙龍.生態(tài)修復對川西北沙化草地土壤有機質和氮素的影響.干旱區(qū)資源與環(huán)境,2015,29(5):149-153. Peng J J，Hu Y F，Xiao H H，Jiang S L.Influences of ecological restoration on soil organic matter and nitrogen in desertification grassland in the northwestern Sichuan.Journal of Arid Land Resources and Environment,2015,29(5):149-153.(in Chinese)

[42] 蒲琴,胡玉福,蔣雙龍,何劍鋒,舒向陽,楊澤鵬.不同生態(tài)治理措施下高寒沙化草地土壤氮素變化特征.草業(yè)學報,2016,25(7):24-33. Pu Q,Hu Y F,Jiang S L,He J F,Shu X Y,Yang Z P.Soil nitrogen characteristics of grassland on sandy soil undergoing vegetation restoration.Acta Prataculturas Sinica,2016,25(7):24-33.(in Chinese)

[43] 楊航宇,劉艷梅,王廷璞.荒漠區(qū)生物土壤結皮對土壤酶活性的影響.土壤學報,2015,52(3):654-664. Yang H Y,Liu Y M,Wang T P.Effects of biological soil crusts on soil enzyme activities in desert area activities in desert area.Acta Pedologica Sinica,2015,52(3):654-664.(in Chinese)

[44] 王娟,谷雪景,趙吉.羊草草原土壤酶活性對土壤肥力的指示作用.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2006,25(4):934-938. Wang J,Gu X J,Zhao J.Function of soil enzyme activities in indicating soil fertility inLeymuschinensissteppe.Journal of Agro-Environment Science,2006,25(4):934-938.(in Chinese)

[45] 焦曉光,魏丹,隋躍宇.長期施肥對黑土和暗棕壤土壤酶活性及土壤養(yǎng)分的影響.土壤通報,2011,42(3):698-703. Jiao X G,Wei D,Sui Y Y.Effects of long-term fertilization on the soil enzyme activities and soil nutrients of the black and dark brown soils.Chinese Journal of Soil Science,2011,42(3):698-703.(in Chinese)

[46] 蔡立佳,徐永剛,宇萬太,胡寶柱,吳亞西.下遼河平原楊樹連載對土壤養(yǎng)分、微生物生物量和酶活性的影響.生態(tài)學雜志,2013,32(2):337-343. Cai L J,Xu Y G,Yu W T,Hu B Z,Wu Y X.Effects of continuous planting poplar on the soil nutrient contents,microbial biomass,and enzyme activities in lower reaches of Liaohe River plain.Northeast China.Chinese Journal of Ecology,2013,32(2):337-343.(in Chinese)

[47] 高雪峰,韓國棟,張功,趙萌莉,盧萍.荒漠草原不同放牧強度下土壤酶活性及養(yǎng)分含量的動態(tài)研究.草業(yè)科學,2007,24(2):10-13. Gao X F,Han G D,Zhang G,Zhao M L,Lu P.Study on dynamics of soil enzyme activity and nutrient of desert steppe under different grazing intensities.Pratacultural Science,2007,24(2):10-13.(in Chinese)

[48] 李瑩,曾曉琳,游明鴻,劉金平,蔡撿.5種川西北沙化地草本植物生態(tài)適應策略的差異性.草業(yè)科學,2016,33(5):843-850. Li Y,Zeng X L,You M H,Liu J P,Cai J.Differences of ecological adaptation strategies of 5 herbs from the desertified grassland in the northwest Sichuan.Pratacutural Science,2016,33(5):843-850.(in Chinese)

[49] 馬文文,姚拓,靳鵬,王國基,張玉霞.荒漠草原2種植物群落土壤微生物及土壤酶特征.中國沙漠,2014,34(1):176-183. Ma W W,Yao T,Jin P,Wang G J,Zhang Y X.Characteristics of microorganisms and enzyme activity under two plant communities in desert steppe.Journal of Desert Research,2014,34(1):176-183.(in Chinese)

[50] 周禮凱,張志明,曹承綿.土壤酶活性的總體在評價土壤肥力水平中的作用.土壤學報,1983,20(4):28-34. Zhou L K,Zhang Z M,Cao C M.The role of the totality of soil enzyme activities in the evaluation of the level of soil fertility.Acta Pedologiga Sinica,1983,20(4):28-34.(in Chinese)

(責任編輯 武艷培)

Soil nutrient content and the activities of soil enzymes during the desertification restoration process to the east of Qinghai Lake

Wei Xiao-xing
(Key Laboratory of Superior Forage Germplasm in the Qinghai-Tibetan Plateau, Academy of Animal Science and Veterinary Medicine of Qinghai University, Xining 810016, China)

This study focused on the artificial grasslands established with three different plant speciesElymusdahuricus(Ely),Puccinelliadistans(Puc) andPoaannua(Poa) for five years to control desertification to the east of Qinghai Lake. To assess the effects of these three artificial grasslands on sand soil nutrient content, soil enzyme activities and their relationships, we analysed soil nutrient (nitrogen, phosphorous, and potassium) and organic matter contents, as well as the activities of three soil enzymes, namely, urease, catalase, and invertase. The results showed that: 1) soil nutrient and soil enzyme activity were significantly improved after the grasses were planted. 2) Compared with the other two treatments, Poa had significant effects on improving soil organic matter, available nitrogen, available phosphorus, total potassium, and available potassium. The soil nutrient content had a significant positive relationship with soil urease activity. 3) Soil urease activity was much greater in the Ely and Poa treatments, and the activities in all the three treatments were higher than the control in the surface soil layer. In the 0-20 cm soil layer, the activities of soil catalase in the three treatments were higher than that in the control, with Poa showing the highest activity. All three treatments showed no significant effect on the activity of soil invertase. 4) The activities of soil urease and catalase both had a general significant relationship with soil nutrient content, which could be taken as the effective index for the measurement of desertification control process.

desertification control; urease; catalase; invertase; organic matter; nitrogen; phosphorus; potassium

Wei Xiao-xing E-mail:wuiko@163.com

2016-06-12 接受日期：2016-09-01

青海省青藏高原優(yōu)良牧草種質資源利用重點實驗室(2017-ZJ-Y12)；青海湖流域沙化土地綜合治理技術集成示范(2016-HZ-822)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項資金(CARS-35-41)

魏小星(1985-)，男，青海西寧人，助理研究員，碩士，主要從事牧草栽培育種研究。E-mail：wuiko@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0319

S812.2;S154.2

A

1001-0629(2017)07-1408-11

魏小星.青海湖東沙化治理過程中土壤酶活性及養(yǎng)分含量特征.草業(yè)科學,2017,34(7)：1408-1418.

Wei X X.Soil nutrient content and the activities of soil enzymes during the desertification restoration process to the east of Qinghai Lake.Pratacultural Science，2017,34(7)：1408-1418.