三江平原草甸土水田土壤酶活性的演变特征

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1.1 研究区概况

供试土壤采自三江平原黑龙江省东部水稻主产区黑龙江省曙光农场（SG），其位于红兴隆管理局西部、桦南县境内;处于松花江下游完达山余脉延续地带，海拔108～204 m，属寒温带大陆性季风气候，年平均气温2.7 ℃，有效积温2 400～2 500 ℃，全年平均降雨量535.1 mm，无霜期125～135 d，平均日照时数2 313.7 h。采样地土壤类型为草甸土;具体概况见表1。

1.2 样品采集

土壤采集时间为2015年10月10日—11月10日水稻收获后，每个采样点随机选取同一土壤类型、水田垦殖年限为0～40年样地5块，样地面积一般在1 000 m2以上，在每一块样地中选取3个代表性的位置（即3次重复），挖掘出1 m土壤剖面，确定耕层、犁底层厚度，按土壤耕层（TL）、犁底层（PL）和心土层上部20 cm（SL）采集剖面样品，取各土层鲜样低温保存，用于土壤生物学性质分析。同时以同样方式采集邻近旱田土壤（视为栽培水稻零年的稻田）作为对照。

1.3 样品处理和分析方法

1.3.1

样品处理。采用常规方法采集土样，并记录土壤深度、经纬度、海拔、天气、土壤类型、黑土层厚度、土壤水分状况、土壤颜色、地势、亚铁反应以确保土壤发生层和土壤亚类的一致性。土壤样品装无菌袋带回实验室后风干、粉碎，过1 mm筛后保存样品。

1.3.2

分析方法。土壤脲酶活性采用靛酚蓝比色法测定;土壤磷酸酶活性采用改进的苯磷酸二钠法测定;土壤过氧化氢酶活性采用紫外分光光度法测定;土壤转化酶活性采用3，5二硝基水杨酸比色法测定[7]。

1.4 数据分析

试验数据均采用Microsoft Excel 2016进行整理和分析。

2 结果与分析

2.1 草甸土水田对土壤脲酶活性的影响

由图1可知，草甸土随垦殖年限增加脲酶活性呈降低趋势;从垦殖年限看，草甸土在垦殖为水田第10年时脲酶活性均显著降低;从土层看其脲酶活性为耕层大于犁底层;在耕层，草甸土脲酶活性随垦殖年限增加显著降低;在犁底层，草甸土在种稻20年后显著下降;在心土层，草甸土脲酶活性随垦殖年限增加呈持续递减趋势。

2.2 草甸土水田对磷酸酶活性的影响

由图2可知，草甸土随垦殖年限增加磷酸酶活性存在差异;从垦殖年限看，垦殖为水田第10年时，草甸土耕层磷酸酶活性明显降低;从土层看，在耕层，草甸土均随垦殖年限增加呈降低趋势;在犁底层，草甸土随垦殖年限增加规律性不显著;在心土层，其变化规律基本保持稳定。

2.3 草甸土水田对过氧化氢酶活性的影响

由图3可知，草甸土随垦殖年限增加过氧化氢酶活性存在差异;从垦殖年限看，与旱田相比，草甸土在垦殖10年后，过氧化氢酶活性显著升高;从土层看，犁底层与耕层过氧化氢酶活性表现出高度的一致性，并在20年时达到最高值;在心土层，草甸土随垦殖年限增加均呈降低趋势。

2.4 草甸土水田对转化酶活性的影响

由图4可知，草甸土随垦殖年限增加转化酶活性存在差异;从垦殖年限看，与旱田相比，草甸土在垦殖10年后，各层转化酶活性显著升高;从土层看，在耕层，草甸土随垦殖年限增加呈降低趋势，在犁底層，草甸土耕层转化酶活性变化与犁底层变化趋势相反;在心土层，草甸土基本保持稳定。

3 讨论

该研究结果表明，草甸土土壤脲酶活性随垦殖年限增加变化趋势不一致，草甸土犁底层脲酶活性在垦殖10年时表现增加趋势，这可能与土壤本质属性有关。草甸土发育于冲积母质，成土母质主要有岩石风化的残积物和坡积物，是受地下水或潜水影响的半水成土壤[8-9]，在旱田开垦为水田后，随垦殖年限增加，长期或季节性积水，土壤氮素累积，脲酶活性增加。

从磷酸酶活性变化趋势看，草甸土呈降低趋势，这说明该试验所选择地点草甸土养分受磷酸酶活性影响大，种植水稻后提高了土壤有机磷的供应状况;在种稻第10年时，草甸土磷酸酶活性显著降低，这说明水田垦殖年限增加降低了磷酸酶的生物活性，不利于有机磷的分解矿化作用;草甸土犁底层在垦殖第10年时，磷酸酶活性呈降低趋势，主要是因为草甸土有机质在犁底层的含量降低，土壤微生物及其活性均较低，因此，土壤磷酸酶活性和数量也均较低，这与于群英[10]研究结果一致。

从过氧化氢酶活性变化趋势看，草甸土在垦殖为水田第10年时耕层和犁底层土过氧化氢酶活性均呈增加趋势，心土层则反之，这主要是由于随垦殖年限增加，过氧化氢酶可提高土壤的解毒作用，促使耕层和犁底层微生物活跃，数量增多，土壤含水量提高，加之地表聚集着大量枯枝落叶，积累了较多腐殖质，有充分的营养源，水热条件和通气状况良好，使微生物生长旺盛，代谢活跃，有利于土壤呼吸和微生物活动，而在心土层，土壤体积质量变大，孔隙度变小，限制微生物正常活动;且有机质含量也随土层加深而下降，土壤通气状况不良，微生物数量减少，限制了土壤生物的代谢产酶能力，从而使耕层和犁底层的过氧化氢酶活性高于心土层，这与刘淑慧等[11]的研究结果一致。

从转化酶活性变化趋势看，草甸土在耕层变化特征趋势尤其显著。随垦殖年限增加，草甸土开垦为水田后相较于旱田转化酶活性有显著降低趋势，原因有可能是草甸土本身黑土层较厚，腐殖质含量高，开垦为水田后，水热条件和通气状况改变，腐殖质含量和微生物呼吸强度降低，作为有机物分解的转化酶，其活性必然随之降低[12]。草甸土犁底层转化酶活性在垦殖第10年时均呈增加趋势之后逐渐降低，主要是由于随种植年限的延长，土壤营养状况逐步得到改善，转化酶活性随垦殖年限增加而提高，但由于试验区在开垦为水田前，自然植被种类贫乏，群落结构简单，因此在垦殖初期转化酶活性较高，随年限增长逐渐降低[13]。总之，水田在垦殖过程中，不仅受土壤酶活性的影响，还受土壤物理性质和化学性质的影响，因此，在今后研究过程中，需要根据不同的土壤理化性质及其他影响因素进行研究，正确了解土壤与水田的规律。

4 结论

草甸土在垦殖为水田后，随垦殖年限增加土壤酶活性存在显著差异。草甸土在各土层随垦殖年限增加脲酶活性均呈下降趋势;草甸土磷酸酶活性在各土层随垦殖年限增加均呈上升趋势;草甸土种稻后过氧化氢酶活性在耕层呈显著增加趋势;草甸土转化酶活性在耕层显著降低。总体而言，随垦殖年限增加，草甸土开垦为水田后，对土壤酶活性有显著影响，不同土壤影响速率不同。

参考文献

[1] 黑龙江省统计局，国家统计局黑龙江调查总队.黑龙江统计年鉴[M].北京：中國统计出版社，2016.

[2] 龚子同，张甘霖，陈志诚.土壤发生与系统分类[M].北京：科学出版，2007.

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[4] 王巍巍，魏春雁，张之鑫，等.不同种稻年限盐碱地水田表层土壤酶活性变化及其与土壤养分关系[J].东北农业科学，2016，41（4）：43-48.

[5] 王巍巍.不同种稻年限苏打盐碱地水田土壤酶活性变化及其与养分含量关系[D].长春：吉林农业大学，2016.

[6] 肖永兰，袁正平，张杨珠，等.不同耕作制对水田土壤酶活性的影响[J].湖南农学院学报，1991，17（S1）：260-266.

[7] 关松荫.土壤酶及其研究法[M].北京：农业出版社，1986.

[8] 王东升，张婷，晁宇.离子强度和离子类型对土霉素在草甸土中被吸附的影响[J].生态环境学报，2014，23（5）：870-875.

[9] 黑龙江省土地管理局，黑龙江省土壤普查办公室.黑龙江土壤[M].北京：农业出版社，1992.

[10] 于群英.土壤磷酸酶活性及其影响因素研究[J].安徽技术师范学院学报，2001，15（4）：5-8.

[11] 刘淑慧，康跃虎，万书勤，等.松嫩平原盐碱草地主要植物群落土壤酶活性研究[J].土壤，2012，44（4）：601-605.

[12] 赵仁竹，汤洁，梁爽，等.吉林西部盐碱田土壤蔗糖酶活性和有机碳分布特征及其相关关系[J].生态环境学报，2015，24（2）：244-249.

[13] 窦超银，康跃虎，莫家玉，等.地下水浅埋区重度盐碱地滴灌不同种植年限对土壤酶活性的影响[J].土壤，2010，42（5）：807-814.