全 文 ：施氮对荒漠化草原土壤理化性质及酶活性的影响*
苏洁琼1**摇 李新荣1 摇 鲍婧婷1,2
( 1中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙坡头沙漠研究试验站, 兰州 730000; 2中国科学院大学, 北京 100049)
摘摇 要摇 以腾格里沙漠东南缘的荒漠化草原为对象,设置添加 0、1. 75、3. 5、7 和 14 g N·m-2
·a-1 5 个氮素水平,研究了施氮对该地区土壤理化性质和土壤酶活性的影响.结果表明: 施
氮导致表层(0 ~ 10 cm)和下层(10 ~ 20 cm)土壤中总氮、NO3 - 鄄N、NH4 + 鄄N 和有效氮的累积,
土壤 pH下降,对土壤有一定的酸化作用.施氮明显抑制了土壤酶活性,且不同酶活性在氮素
投加水平、土层深度和年际间有所差异.土壤酶活性与土壤氮素水平、土壤 pH 及土壤水分之
间存在显著相关关系.
关键词摇 氮素摇 土壤酶活性摇 荒漠化草原
文章编号摇 1001-9332(2014)03-0664-07摇 中图分类号摇 Q142. 3, Q938. 1摇 文献标识码摇 A
Effects of nitrogen addition on soil physico鄄chemical properties and enzyme activities in de鄄
sertified steppe. SU Jie鄄qiong1, LI Xin鄄rong1, BAO Jing鄄ting1,2 ( 1 Shapotou Desert Experimental
Research Station , Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute, Chinese
Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China; 2University of Chinese Academy of Sciences, Beijing
100049, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(3): 664-670.
Abstract: To investigate the impacts of nitrogen (N) enrichment on soil physico鄄chemical property
and soil enzyme activities in desert ecosystems, a field experiment by adding N at 0, 1. 75, 3. 5,
7, or 14 g N·m-2·a-1 was conducted in a temperate desert steppe in the southeastern fringe of the
Tengger Desert. The results showed that N addition led to accumulations of total N, NO3 - 鄄N,
NH4 + 鄄N, and available N in the upper soil (0-10 cm) and subsoil (10-20 cm), however, reduc鄄
tions in soil pH were observed, causing soil acidification to some extent. N addition pronouncedly
inhibited soil enzyme activities, which were different among N addition levels, soil depths, and
years, respectively. Soil enzyme activities were significantly correlated with the soil N level, soil
pH, and soil moisture content, respectively.
Key words: nitrogen; soil enzyme activity; desert steppe.
*中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KZCX2鄄EW鄄301)和国
家自然科学基金项目(40930636)资助.
**通讯作者. E鄄mail: sujieqionggs@ 163. com
2013鄄04鄄17 收稿,2013鄄12鄄15 接受.
摇 摇 人类活动诱导的氮沉降增加正在深刻影响着陆
地生态系统的结构和功能,其引发的生态环境问题
已引起了人们的广泛关注[1] . 研究表明,氮沉降的
增加降低了植物物种的多样性,改变了植物群落的
物种组成,增加了植被生产力[2-4] .作为供给植被生
长的土壤系统,土壤养分、微生物群落结构和酶活性
等也在氮素的影响下发生着深刻的变化[5-6] . 在土
壤养分和有机质分解以及其循环和合成过程中,土
壤酶扮演着重要的角色,可以客观地评价土壤生物
活性和土壤肥力[7];氮素的增加在改变土壤物理和
化学属性的同时,也对土壤酶活性产生了一系列的
影响[8-11] .
氮素的增加对土壤酶活性的影响在不同生态系
统之间存在差异[12] . 当前的研究多集中在森林、草
地和农田等生态系统[5–6],荒漠地区的研究则相对
薄弱.在荒漠地区,水分是植被生长的第一限制性因
子,因此早期的研究认为荒漠生态系统对氮素响应
的敏感性较弱[13] . 但是最新的研究发现,随着全球
大气氮沉降的增加,荒漠生态系统对氮素增加的响
应十分敏感[14] . 相较于植物物种多样性、物种组成
和生产力等植物学特征的缓慢响应,土壤理化性质
和土壤酶活性对氮素增加的响应可能更加直接和迅
速.本研究以我国腾格里沙漠东南缘的典型温性荒
漠化草原为对象,通过 2010—2011 年人工添加氮素
处理,监测了该地区土壤理化性质和土壤酶活性的
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 3 月摇 第 25 卷摇 第 3 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Mar. 2014, 25(3): 664-670
动态变化及对氮增加的响应机理,以期为荒漠生态
系统土壤养分的调控和植被的恢复提供理论依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究区位于腾格里沙漠东南缘的宁夏回族自治
区中卫县中国科学院沙坡头沙漠研究试验站(简称
沙坡头站)以西 40 km 处的翠柳沟(37毅32忆 N,105毅
02忆 E),海拔 1250 m,地处阿拉善高原荒漠与荒漠草
原过渡地带,属草原化荒漠天然植被区.该地区总体
上以高原地貌为主体,多为低山丘陵,年均气温
10郾 4 益,极端最高气温 38. 1 益,极端最低气温
-25郾 1 益 .多年平均降水量为 180 mm,年内的降水
分布不均匀,主要集中在 7—9 月.该地区的年平均
风速为 2. 8 m·s-1,最大风速 19 m·s–1,每年>5
m·s-1的起沙风日在 200 d 左右. 土壤以灰漠土为
主.地下水埋深在 60 m以下,不能被植被有效利用,
降水是该地区土壤水分的唯一有效来源[15] .地带性
植被主要有:红砂(Reaumuria soongarica)、珍珠猪毛
菜(Salsola passerina)、狭叶锦鸡儿(Caragana steno鄄
phylla)、驼绒藜(Ceratoides latens)、短花针茅( Stipa
breviflora)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、多根
葱(Allium polyrhizum)、冠芒草(Enneapogon brachys鄄
tachyus)和茵陈蒿(Artemisia capillaris)等[16] .
1郾 2摇 试验设计与样品采集
2009 年 10 月,在研究区域内选择地势平坦且
植被发育较一致的区域,设定 8 个区组,每个区组包
含 5 个 2 m伊2 m的样方,每个样方之间有 2 m的缓
冲带.试验设置 5 个氮素投加水平:0、1. 75、3. 5、7
和 14 g N·m-2 · a-1,对应的处理分别为对照
(CK)、N1. 75、N3. 5、N7和 N14 [17] .氮素的投加采用随机
区组设计,即每个区组的 5 个样方随机接受任一水
平的氮素处理,氮素以 NH4NO3水溶液的形式每年
分两次投加到样方中,每次投加 1 / 2,自 2010 年开
始,每年的 5 月和 7 月中旬进行投加,将 NH4NO3溶
于蒸馏水后,按照 0. 75 L·m-2的水平进行喷洒.对
照处理喷洒等量的蒸馏水,缓冲带不施肥.
分别于 2010 年 9 月和 2011 年 9 月末进行土壤
取样,每个施氮处理随机选择 4 个样方,每个样方中
随机选取 3 个采样点,用直径 3. 5 cm 的土钻分 0 ~
10 和 10 ~ 20 cm 取样,去除根系和石块等杂物后,
带回实验室.一部分土样于 4 益冰箱中保存,用于土
壤酶活性和土壤无机氮的测定;另一部分土样风干
后,用于土壤理化性质的测定.
1郾 3摇 分析方法
1郾 3郾 1 土壤理化性质的测定摇 取风干土过 2 mm 筛
后,测定相关土壤理化性质:土壤全氮采用凯氏定氮
法(Kjeltec 1026,瑞典 FOSS Tecator 公司),土壤全
磷采用酸溶鄄钼锑抗比色法,土壤有效氮采用碱解扩
散法,土壤有机质采用重铬酸钾氧化鄄外加热法. 土
壤 pH值用土水比 1 颐 5 悬液,由 PHS鄄4 智能酸度计
测定.土壤容重用环刀法测定,土壤含水率用称量法
测 定. 土 壤 无 机 氮 的 测 定: 将 新 鲜 土 样 用
2 mmol·L-1 KCl浸提后,硝态氮含量采用酚二磺酸
比色法,铵态氮含量采用分光光度法测定[18] .
1郾 3郾 2 土壤酶活性的测定 摇 土壤脲酶活性采用苯
酚—次氯酸钠比色法,以 37 益培养 24 h后 1 g土壤
中生成的 NH3 - 鄄N的质量(mg)来表示;蔗糖酶活性
用 3, 5鄄二硝基水杨酸比色法,以 1 g土壤在 37 益培
养 24 h内释放的葡萄糖毫克数表示;脱氢酶活性用
2, 3, 5鄄氯化三苯基四氮唑(TTC)法,以 37 益培养
24 h后 1 g土壤中三苯基甲簪(TPF)的生成量(滋g)
表示;过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法,即以 1
g土消耗 0. 01 mol·L-1高锰酸钾毫升数表示[19] .
1郾 4摇 数据处理
所有数据均运用 Microsoft Excel 和 SPSS 16郾 0
软件进行整理和分析. 采用单因素方差分析( one鄄
way ANOVA )和最小显著差异法(LSD)比较不同数
据组间的差异,用 Pearson相关系数评价各因子间的
相关关系,显著性水平设定为 琢 = 0. 05. 利用 Origin
8. 0 软件作图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 氮素添加对荒漠化草原土壤理化性质的影响
于 2010 年 10 月对不同氮素投加处理下土壤的
基本理化性质进行了测定(表 1).结果表明,与对照
相比,氮素的投加显著提高了表层(0 ~ 10 cm)和下
层(10 ~ 20 cm)土壤中全氮、NO3 - 鄄N、NH4 + 鄄N 和有
效氮的含量,而对土壤中全磷含量并未产生显著的
影响.氮素的投加显著促进了土壤有机质含量的增
加,导致土壤 pH显著下降,对土壤有一定的酸化作
用,而对土壤容重的影响则不显著. 此外,高水平的
氮素投加(14 g N·m-2·a-1)可以显著降低下层土
壤的含水率.
2郾 2摇 氮素添加对荒漠化草原土壤酶活性的影响
由表 2 可以看出,不同氮素投加水平下,表层土
壤脲酶活性,以及表层和下层土壤中蔗糖酶、过氧化
氢酶和脱氢酶活性的差异均显著,而下层土壤脲酶
5663 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 苏洁琼等: 施氮对荒漠化草原土壤理化性质及酶活性的影响摇 摇 摇 摇 摇
活性的差异不显著. 随着土壤中氮素投加水平的增
加,2010 和 2011 年水解酶(脲酶、蔗糖酶)和氧化还
原酶(过氧化氢酶、脱氢酶)的活性均降低,但具体
的响应机制存在差异(图 1). 对水解酶而言,2010
年表层土壤中脲酶和蔗糖酶的活性在所有氮素投加
水平下均显著下降,而下层土壤中脲酶活性未受影
响,蔗糖酶活性则与表层土壤一致;2011 年表层和
下层土壤中脲酶和蔗糖酶的活性均是中、高肥处理
下(N7和 N14)显著降低.对氧化还原酶而言,2010 年
表层和下层土壤中过氧化氢酶和脱氢酶的活性均是
中、高肥处理下(N7和 N14)显著降低;2011 年表层土
壤中两种氧化还原酶的活性在所有氮素投加水平下
均显著下降,而下层土壤中过氧化氢酶活性仅在中、
高肥处理下(N7和 N14)显著下降,脱氢酶活性则与
其在表层土壤相一致.
2郾 3摇 土壤酶活性与土壤理化性质的相关性
由表 3 可以看出,土壤酶活性与土壤全氮、
NO3 - 鄄N、NH4 + 鄄N和有效氮均呈极显著负相关,与土
表 1摇 不同氮素添加水平下土壤基本理化性质的变化(2010 年)
Table 1摇 Physico鄄chemical properties of the experimental soil under different N treatments in 2010 (mean依SE, n=4)
土层
Soil
layer
(cm)
氮肥处理
N treatment
(g N·m-2
·a-1)
全 氮
Total N
(g·kg-1)
全 磷
Total P
(g·kg-1)
有效氮
Available N
(mg·kg-1)
硝态氮
NO3 - 鄄N
(mg·kg-1)
铵态氮
NH4 + 鄄N
(mg·kg-1)
有机质
Soil organic
matter
(g·kg-1)
pH 土壤容重
Soil bulk
density
(g·cm-3)
含水率
Soil water
content
(% )
0 ~10 0摇 0. 35依0. 03c 0. 33依0. 02a 14. 97依0. 64c 2. 46依0. 2c 0. 59依0. 02c 5. 12依0. 6b 7. 75依0. 04a 1. 42依0. 04a 2. 8依0. 1a
1. 75 0. 41依0. 02b 0. 38依0. 01a 15. 78依1. 62c 2. 39依0. 17c 0. 93依0. 07c 5. 90依0. 4b 7. 51依0. 03b 1. 43依0. 03a 2. 5依0. 3a
3. 5 0. 42依0. 01b 0. 39依0. 01a 18. 41依1. 84c 2. 66依0. 22c 1. 08依0. 11bc 7. 61依0. 9a 7. 47依0. 05b 1. 43依0. 02a 2. 5依0. 2a
7 0. 53依0. 03a 0. 41依0. 01a 22. 18依2. 06b 3. 85依0. 23b 3. 16依0. 19b 7. 29依0. 8a 7. 43依0. 06b 1. 45依0. 02a 2. 5依0. 4a
14 0. 61依0. 04a 0. 40依0. 02a 32. 81依1. 13a 7. 12依0. 68a 4. 56依0. 17a 6. 64依0. 6b 7. 32依0. 02c 1. 48依0. 04a 2. 2依0. 5a
10 ~20 0 0. 25依0. 01d 0. 28依0. 01a 4. 57依0. 51d 1. 41依0. 26c 0. 40依0. 05c 4. 33依0. 3b 7. 90依0. 9a 1. 41依0. 01a 3. 6依0. 2a
1. 75 0. 34依0. 02c 0. 32依0. 02a 9. 72依0. 80c 2. 14依0. 28c 0. 51依0. 02c 5. 69依0. 4b 7. 69依0. 01b 1. 38依0. 03a 3. 4依0. 6a
3. 5 0. 35依0. 01c 0. 33依0. 01a 12. 44依1. 61c 2. 64依0. 21b 0. 65依0. 05c 6. 29依0. 4a 7. 67依0. 04b 1. 42依0. 01a 3. 0依0. 3a
7 0. 40依0. 02b 0. 35依0. 02a 17. 38依2. 02b 3. 15依0. 26b 1. 51依0. 15b 6. 15依0. 2a 7. 53依0. 07b 1. 46依0. 04a 2. 8依0. 4ab
14 0. 57依0. 08a 0. 37依0. 03a 24. 77依1. 07a 5. 35依0. 38a 3. 96依0. 39a 5. 99依0. 4a 7. 42依0. 04c 1. 47依0. 02a 2. 0依0. 2b
同一土层同列数据后不同字母表示差异显著(P<0. 05) Different letters in the same column for a given soil layer meant significant difference at 0. 05
level.
表 2摇 不同处理土壤酶活性的单因素方差分析结果
Table 2摇 Results of one鄄way ANOVA on soil enzyme activities under different treatments
酶种类
Kinds of
soil enzyme
2010
0 ~ 10 cm
Mean
squares
F P
10 ~ 20 cm
Mean
squares
F P
2011
0 ~ 10 cm
Mean
squares
F P
10 ~ 20 cm
Mean
squares
F P
脲酶
Urease
0. 07 28. 168 <0. 001 0. 003 3. 328 0. 056 0. 003 11. 228 0. 001 0. 012 20. 702 <0. 001
蔗糖酶
Sucrase
0. 001 11. 308 0. 001 0. 001 23. 176 <0. 001 0. 001 8. 921 0. 002 0. 001 9. 247 0. 002
过氧化氢酶
Catalase
0. 103 18. 076 <0. 001 0. 052 15. 137 <0. 001 0. 57 15. 302 <0. 001 0. 699 24. 919 <0. 001
脱氢酶
Dehydrogenase
0. 429 7. 066 0. 006 0. 203 11. 386 0. 001 3. 108 10. 426 0. 001 2. 741 22. 657 <0. 001
表 3摇 土壤酶活性与土壤理化性质的相关系数
Table 3摇 Correlation coefficients between soil enzyme activities and physico鄄chemical properties
酶 种 类
Soil enzymes
土层
Soil layer
(cm)
全 氮
Total
N
全 磷
Total
P
有效氮
Available
N
硝态氮
NO3 - 鄄N
铵态氮
NH4 + 鄄N
有机质
Soil organic
matter
pH 土壤容重
Soil bulk
density
含水率
Soil water
content
脲酶 0 ~ 10 -0. 831** 0. 332 -0. 807** -0. 745** -0. 883** -0. 367 0. 851** -0. 277 0. 205
Urease 10 ~ 20 -0. 907** 0. 171 -0. 84** -0. 914** -0. 934** -0. 34 0. 683** -0. 469 0. 68**
蔗糖酶 0 ~ 10 -0. 885** 0. 234 -0. 844** -0. 784** -0. 919** -0. 353 0. 75** -0. 321 0. 167
Sucrase 10 ~ 20 -0. 764** 0. 155 -0. 802** -0. 693** -0. 682** -0. 584* 0. 746** -0. 506 0. 324
过氧化氢酶 0 ~ 10 -0. 892** 0. 452 -0. 767** -0. 778** -0. 891** -0. 562* 0. 862** -0. 476 0. 174
Catalase 10 ~ 20 -0. 878** 0. 275 -0. 866** -0. 894** -0. 929** -0. 707* 0. 697** -0. 52* 0. 782**
脱氢酶 0 ~ 10 -0. 721** 0. 374 -0. 499 -0. 433 -0. 605* -0. 361 0. 84** -0. 517* 0. 301
Dehydrogenase 10 ~ 20 -0. 829** 0. 218 -0. 872** -0. 752** -0. 688** -0. 288 0. 826** -0. 594* 0. 591*
* P<0. 05; ** P<0. 01.
666 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
图 1摇 不同处理土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性的变化
Fig. 1摇 Changes in activities of soil urease, sucrase, catalase, and dehydrogenase under different treatments.
不同小写和大写字母分别代表 2010 和 2011 年酶活性在不同氮素投加水平间的差异显著(P<0. 05) Different small and capital letters meant sig鄄
nificant difference among N addition levels in 2010 and 2011, respectively at 0. 05.
壤 pH和含水率呈正相关关系. 其中,土壤有效氮、
NO3 - 鄄N和 NH4 + 鄄N对脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的
影响较大,土壤容重与脱氢酶的关系紧密,土壤有机
质对蔗糖酶和过氧化氢酶的影响较大,而深层土壤
水分则对脲酶、脱氢酶和过氧化氢酶的影响显著.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 氮添加对土壤理化性质的影响
本研究中,外源氮素的添加改变了植物和微生
物的营养循环过程,并对土壤理化性质产生一定的
影响.土壤 pH值随氮肥水平增加有降低的趋势,这
与前人的研究结果[20-21]一致,但其降低幅度较小,
主要是因为研究区中的土壤为灰漠土,土壤中较高
的 Ca、 Mg 等对酸基离子起到了一定的缓冲作
用[14],减弱了其对土壤的酸化作用. 土壤水分随氮
素水平增加而降低,主要是施加的氮素进入土壤后,
只有溶解到土壤水溶液中转化为离子状态才能被植
物根系有效吸收利用,且氮肥含量越高,植被因生理
过程对水分的需求越大,土壤含水率越低.这种耦合
效应导致了土壤水分在高肥作用下明显降低. 土壤
中各种形态氮素含量的变化则是由于荒漠地区地表
覆盖率低、土壤水分蒸发快,较低的含水率使得枯落
物分解速率减缓,生态系统中的养分循环速率减弱,
氮素在土壤中的聚集量大、淋溶损失小,土壤的净氮
积累量高,造成土壤中各种形态氮含量的增加[22] .
另外,增氮后减缓了该地区土壤氮素的限制作用,氮
素与有机质的结合降低了土壤中的 C / N,其在影响
植被凋落物返还量的同时,也促进了土壤有机质的
7663 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 苏洁琼等: 施氮对荒漠化草原土壤理化性质及酶活性的影响摇 摇 摇 摇 摇
增加[23] .
3郾 2摇 氮添加对土壤酶活性的影响
在荒漠化草原,土壤酶活性对氮素的增加产生
了负反馈,而土壤酶活性的降低也在一定程度上体
现了土壤生态系统的退化[24] .土壤酶主要来自于植
物根系分泌物和土壤微生物的活动,作为生物催化
剂参与土壤生物化学过程. 土壤理化属性的改变必
然造成土壤酶活性的相应改变[25] .虽然在氮素的影
响下,4 种酶的活性均呈降低趋势,但其对氮增加的
响应机理并不相同.脲酶是土壤中重要的水解酶,对
土壤中尿素的分解和氮素的循环起着重要的作
用[26],研究表明,外源氮素的增加可以提高[8,27]或
者降低[9]土壤脲酶活性.本研究结果与后者的研究
结果相似,主要原因为:本试验中添加的氮肥为
NH4NO3,供给的 NO3 - 鄄N 和 NH4 + 鄄N 可以直接用于
植物和微生物的吸收利用,较低的土壤矿化即可满
足微生物的营养需求,脲酶的利用率可能降低[9] .
另外,土壤脲酶与各种形态氮素 (全氮、有效氮、
NO3 - 鄄N 和 NH4 + 鄄N)表现出显著的负相关性(表 3),
也表明土壤中各种氮素含量的增加抑制了土壤脲酶
活性的提高.蔗糖酶是表征土壤碳素循环速度的重
要指标,而过氧化氢酶则反映了土壤腐殖化和有机
质的积累程度[28] .王辉等[29]研究表明,氮素的增加
可以减缓凋落物的分解速率,导致土壤中异养微生
物可利用的碳源减小,使原本被土壤微生物利用的
碳量损失;宋学贵等[27]研究表明,土壤有机碳源的
降低将影响到微生物的活性. 荒漠生态系统中的碳
含量本底值相对较低. 当氮素添加导致土壤中可利
用基质和组成发生改变以后,碳素含量的下降速率
更快,使得土壤酶活性发生了一定的改变[30] . 脱氢
酶能酶促脱氢反应,其反应过程与土壤 pH 值和土
壤密度关系密切[31] . 一方面,氮素增加会导致土壤
酸化,使得土壤 pH 值降低;另一方面,在氮素影响
下,植物根系浅层化,导致表层土壤密度增加[32],土
壤孔隙度减少,容重增大,由此造成脱氢酶活性的降
低.由表 3 可知,在氮素的影响下,脱氢酶活性与土
壤 pH值呈显著正相关,而与容重呈显著负相关.这
也说明了土壤 pH值和容重的变化对脱氢酶活性产
生了较大的影响.
3郾 3摇 土壤酶活性在土层深度和年际间的差异
本研究表明,荒漠化草原土壤中脲酶、蔗糖酶和
过氧化氢酶的活性均随着土层深度的增加而降低.
这与前人的研究结果一致[33],即在养分含量相对低
下的生态系统中,土壤酶活性随着土层深度的增加
图 2摇 2010 和 2011 年沙坡头地区的月降水量
Fig. 2摇 Amount of monthly precipitation in Shapotou area in the
years of 2010 and 2011.
而降低.究其主要原因:一是在荒漠生态系统特有的
生境条件下,表层和下层土壤的自身理化性质差异
较大[34],生物土壤结皮对大气中 C、N 的固定及枯
枝落叶的分解,使得养分多集中在表层土壤中;二是
在荒漠化草原,草本层是主要的植被类型,其根系多
集中在 0 ~ 15 cm土层,故该层土壤微生物的活动更
加旺盛;三是随着土层加深,土壤容重变大、孔隙度
变小,水热条件和通气状况等因素限制了土壤生物
的代谢产酶能力,从而使深层土壤酶活性降低.
摇 摇 通常在荒漠生态系统中,氮素是仅次于水分的
第二影响因子[35] .增氮可为植物和微生物的生长提
供丰富的营养物质. 而水分作为限制植被生长的首
要因子,将影响到土壤酶活性的高低[36] . 由表 3 可
知,土壤含水率与土壤酶活性呈正相关关系,且在含
水量较高的深土层,酶活性与含水率达到极显著正
相关.这说明在荒漠草原区,适当有效的水分补给能
够促进土壤酶活性的提高,从而产生一系列的正向
生态效应;而大气降水是荒漠地区土壤水分补给的
唯一有效来源[15] .由图 2 可以看出,该地区 2010 和
2011 年的降水量分别为 131 和 166 mm,2011 年相
对较多的大气降水为研究区提供了较湿润的土壤环
境,使得 2011 年的土壤酶活性整体高于 2010 年.
4摇 结摇 摇 论
氮素增加会导致干旱区荒漠化草原土壤中总
氮、NO3 - 鄄N、NH4 + 鄄N 和有效态氮等的增加,土壤含
水量下降,对土壤产生一定的酸化作用,进而对土壤
酶活性产生抑制作用. 氮素增加对荒漠化草原土壤
理化属性和酶活性的改变可能影响荒漠生态系统
C、N等的循环.在水分仍是植被生长的首要限制性
因素的前提下,氮素增加可能对荒漠化草原植物物
种多样性和群落结构产生重大的影响,导致荒漠化
866 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
和水土流失加剧,最终威胁荒漠生态系统功能的稳
定性.
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作者简介摇 苏洁琼,女,1983 年生,博士. 主要从事干旱区恢
复生态研究. E鄄mail: sujieqionggs@ 163. com
责任编辑摇 李凤琴
076 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷