全 文 ：灰渣场土壤酶活性与植被和土壤化学性质的关系 3
王友保 3 3 　张　莉　刘登义
(安徽师范大学生命科学学院 ,芜湖 241000)
【摘要】　通过野外调查和实验分析 ,研究了芜湖火力发电厂灰渣场土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶活性与
土壤污染物及植被的关系. 结果表明 ,灰渣场植被多以单种植物组成的斑块零散分布 ,以草本植物为主 ,且
多为 1～2 年生. 同时 ,灰渣场 3 种土壤酶活性和渣场的自然环境条件具有较强的相关性 ,其中 3 种酶活性
对环境胁迫的敏感性依次为脲酶 > 蔗糖酶 > 过氧化氢酶 ,3 种酶活性与环境中因子的相关性整体表现为
蔗糖酶 > 脲酶 > 过氧化氢酶. 由于对环境胁迫最为敏感 ,而且其活性与植被状况和土壤化学性质具有显著
或极显著相关性 ,建议用脲酶活性作为废弃地复垦的一个指示指标.
关键词 　灰渣场 　土壤酶 　植被状况 　土壤化学性质
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 01 - 0110 - 03 　中图分类号 　S154. 2 　文献标识码 　A
Relationship among soil enzyme activities , vegetation state ,and soil chemical properties of coal cinder yard.
WAN G Youbao , ZHAN G Li , L IU Dengyi ( College of L if e Science , A nhui Norm al U niversity , W uhu
241000 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2003 ,14 (1) :110～112.
From field investigation and laboratory analysis , the relationships among soil enzyme activities ,vegetation state
and soil chemical properties of coal cinder yard in thermal power station were studied. The results showed that
vegetation on coal cinder yard was distributed in scattered patch mainly with single species of plant , and herbs
were the dominant species. At the same time , the activity of three soil enzymes had a stronger relativity to envi2
ronment conditions , such as vegetation state and soil chemical properties. The sensitivity of three soil enzymes to
environmental stress was in order of urease > sucrase > catalase. The relativity of three soil enzymes to environ2
mental factor was in order of sucrase > urease > catalase. Because of urease being the most susceptible enzyme
to environmental conditions , and it was marked or utmost marked interrelated with vegetation state and soil
chemical properties , urease activity could be used as an indicator for the reclamation of wasteland.
Key words 　Coal cinder yard , Soil enzyme , Vegetation state , Soil chemical properties.
3 安徽师范大学专项基金资助项目 (150076) .3 3 通讯联系人.
2002 - 04 - 04 收稿 ,2002 - 10 - 31 接受.
1 　引 　　言
土壤作为“特殊的有机体”,其中的植物根系及
其残体 ,土壤动物及其遗骸和微生物能够分泌具有
生物活性的土壤酶 ,这些土壤酶积极参与土壤发生
与发育、土壤肥力的形成、土壤净化等土壤系统中多
种重要的代谢过程. 研究表明 ,土壤酶活性与土壤肥
力、植物营养利用效率显著相关[3 ,4 ,11 ] . 土壤酶活性
易受到环境中物理、化学和生物因素的影响 ,环境污
染条件下 ,其活性会发生很大变化 ,因此 ,土壤酶活
性在一定程度上可以反映出环境状况 ,也使得土壤
酶学在环境科学研究中的应用成为可能[3 , 4 , 16 ] .
火力发电厂素来被国外称为六大污染企业之
一.我国火力发电厂目前每发电 1kw ,年排灰量近
1t ,全国年排灰量超过 6. 0 ×107t ,其中约 59 %贮入
灰场 ,并花巨资筑坝堆存 ,每年因此新增占地面积
3. 0 ×103hm2 [8 ,15 ] ,这一方面占用大量土地 ,造成植
被破坏 ,另一方面给周围地区带来严重污染. 据资料
报道 ,火力发电厂煤灰渣中重金属元素 Pb、Cu、Cd、
Zn 含量范围为 1. 0～10000mg·kg - 1 [6 ] . 在这些废弃
地上进行植被重建是当前植物生态学的一个重要研
究领域 , 也是一种较为理想的治理废弃地的途
径[1 , 2 , 5 , ,7 , 9 , 14 ] .但迄今对火电厂灰渣场植被恢复
的研究尚少见报道. 为此 ,本文对芜湖火力发电厂灰
渣场土壤酶与土壤污染物及植被关系进行了研究 ,
以探讨土壤酶活性研究在废弃地复垦中应用的可行
性和可靠性 ,为火力发电厂灰渣场的植被重建和环
境保护提供参考.
2 　研究地区与研究方法
211 　自然地理概况
芜湖市地处长江沿江平原丘陵区 ,年平均气温 15. 7～
16. 0 ℃,极端高温 41 ℃,极端低温 - 15 ℃,年降雨量 1198. 1
～1413. 2mm ,以 6 月最多 ,平均 200～300mm ,12 月最少 ,仅
35～60mm ,无霜期 220～240d. 芜湖发电厂位于芜湖市郊四
褐山区 ,装机容量 5. 0 ×105 kW ,产生的大量煤灰渣集中堆积
应 用 生 态 学 报 　2003 年 1 月 　第 14 卷 　第 1 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Jan. 2003 ,14 (1)∶110～112
在电厂西北方向 ,长江边一处近方形的场地上 ,占地约
10hm2 ,现已有 7～8 年.
212 　植被状况调查
实验沿东西和南北方向 ,由灰场中心向边缘每隔 50～
80m 设为一个样段 ,共 16 个样段 ,相同位置的样段合并于一
个地段讨论 ,如此共设置 4 个地段 ,由中心至边缘依次称为
A、B、C、D 段 ,于各地段随机取样 ,样方规格 1m ×1m ,共 121
个样方. 调查植物种类、数量、植株的高度、盖度 ,并使用
Simpson 指数统计各地段的物种多样性指数 [13 ] .
213 　土样化学性质分析
在 A、B、C、D4 地段分别随机取样 ,每一地段各采一个混
合土样 (土样采集深度为 0～15cm) ,带回实验室自然风干
后 ,进行化学性质分析. 另在远离灰渣场 5km 处取土以作对
照. 测定土样的 p H 值、有机质含量、EC 值 ,土样经硫酸2高氯
酸消化后 ,测定 Cu、Zn、Pb 、Cd 的含量.
214 　土壤酶活性测定
　　蔗糖酶用 3 ,52二硝基水杨酸比色法 [4 ] ,以 1g 土壤培养
24h 后生成的葡萄糖的毫克数表示 ;过氧化氢酶用 0. 1m mol
·L - 1 KMnO4 滴定法[4 ] ,以 1g 土壤培养 1h 消耗的 0. 1m mol
·L - 1的 KMnO4 毫升数表示 ;脲酶用苯酚钠比色法测定 [4 ] ,
以 24h 内 100g 土壤中 NH32N 的毫克数表示.
3 　结果与讨论
311 　灰渣场的植被状况
　　灰渣场共有 30 种高等植物 ,隶属于 14 个科 29
个属 ,以菊科和禾本科植物种类最多 ,全部为耐性强
的广布种 ,均对环境具有较强的适应能力. 且多以单
种植物组成的斑块零散分布 ,如旱柳斑块、北美车前
斑块等 ,斑块面积也较小 ,多为 1～3m2 . 其植被组成
以草本植物为主 ,且多为 1～2 年生草本植物. 从生
态习性看 ,该植被中多为阳生植物 ,几无阴生植物 ,
反映出灰渣场地的生态环境较为干旱、恶劣. 同时 ,
灰渣场植物分布表现为渣场四周植被相对较好 ,越
靠近渣场中心 ,植物种类和数量越少 ,植被状况越差
(表 1) . 渣场中心的 A 地段 ,植物种数、植被平均盖
度、植物种多样性指数仅为渣场边缘的 D 地段的
0. 21、0. 07 和 0. 44.
表 1 　灰渣场地植被状况
Table 1 State of vegetation on coal cinder yard
地段
Plot
种数
Species
平均盖度
Average
coverage ( %)
多样性指数
Diversity
index
A 5 5 0. 32
B 9 10 0. 59
C 15 30 0. 59
D 24 70 0. 72
312 　灰渣场土样的理化性质
　　灰渣场地 p H 呈微碱性至碱性 ,其中富含可溶
性盐 (表 2) ,土壤溶液电导率 ( EC)显著高于对照 ,平
均高出对照的 1. 17 倍 ,渣场中心的 A 地段达对照
的 2. 67 倍 ;Cu、Zn、Pb、Cd 含量平均高出对照 3～5
倍 ,其中 A 段 Pb 含量达对照的 9 倍多. 同时 ,灰渣
场地有机质含量微少 ,特别是渣场中心地段 ,有机质
仅达对照区的 1/ 5～1/ 7 ,表现出渣场土壤的贫瘠
化. 这些因素都严重阻碍了植物在渣场的定
居[2 ,10 ,12 ] .
表 2 　灰渣土的化学性质
Table 2 Chemical properties of coal cinder yard( mg·kg - 1)
地段
Plot
p H EC值
EC value
有机质
Organic matter
Cu Zn Pb Cd
A 8. 29 2. 4 ×102 2400 113. 81 67. 50 104. 20 1. 35
B 7. 89 2. 3 ×102 3800 102. 64 61. 23 98. 38 1. 13
C 7. 83 1. 9 ×102 5400 86. 49 55. 76 90. 27 0. 94
D 7. 80 1. 2 ×102 7600 52. 35 41. 06 69. 79 0. 67
CK 7. 64 0. 9 ×102 14100 25. 12 38. 26 11. 31 0. 24
313 　灰渣场的土壤酶活性
　　灰渣场土壤酶活性具有一致的变化规律 (表
3) ,蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶 3 种酶活性均显著低
于对照 ,且表现为越靠近灰渣场中心 ,酶活性降低越
多. 其中蔗糖酶活性平均下降 18 % ,最多下降 (A 地
段) 22. 8 % ;过氧化氢酶活性平均降低 14 % ,A 地段
则下降 23. 1 % ;脲酶活性平均降低 43 % ,最多下降
61. 3 % ,显示出脲酶对环境胁迫的敏感性显著高于
其它两种酶 ,这和周礼恺[16 ] 、孙庆业等[11 ]的研究结
果一致.
表 3 　灰渣场的几种土壤酶活性
Table 3 Some soil enzymatic activities of coal cinder yard
土壤酶 Soil enzyme 地段 Plot
A B C D CK
蔗糖酶 Sucrase 2. 71 2. 84 2. 91 3. 05 3. 51
过氧化氢酶 Catalase 6. 62 6. 71 8. 12 8. 17 8. 61
脲酶 Urease 11. 58 16. 10 18. 60 21. 75 29. 92
　　灰渣场土壤酶活性和渣场分布的植物种数、渣
场植被的平均盖度及多样性指数具有一定的相关性
(表 4) . 蔗糖酶活性与植被状况相关性最强 ,过氧化
氢酶活性除和植物种数具有显著性相关外 ,和渣场
植被平均盖度、多样性指数相关性不显著 ,而脲酶活
性与上述 3 项植被状况指标均具有显著相关性.
　　灰渣场土壤酶活性和渣场土壤的化学性质关系
密切 (表 5) . 蔗糖酶活性与土壤化学性质各指标均
具有显著或极显著相关性 ,其中与土壤 Cu、Pb、Cd、
有机质含量及土壤 p H 值具有极显著相关性. 过氧
化氢酶活性除和土壤 Pb 含量不具有显著性相关
外 ,和其它指标具有显著相关性. 脲酶活性则略次于
蔗糖酶 ,表现为与土壤Cu、Pb、有机质含量及土壤
1111 期 　　　　　　　　　　　王友保等 :灰渣场土壤酶活性与植被和土壤化学性质的关系 　　　　　　　　
表 4 　灰渣场土壤酶活性与渣场植被状况的关系
Table 4 Relationship bet ween soil enzymatic activity and state of vege2
tation on coal cinder yard
土壤酶
Soil
enzyme
植被状况指标
Index of
vegetation
回归方程式
Regression
equation
相关系数 (r)
Related
coefficient
蔗糖酶 种数 Species number y = 2. 654 + 0. 017x 0. 983 3 3
Sucrase 平均盖度 y = 2. 748 + 0. 005x 0. 942 3
Average coverage ( %)
多样性指数 y = 2. 435 + 0. 797x 0. 946 3
Diversity index
过氧化氢酶种数 Species y = 6. 182 + 0. 092x 0. 892 3
Catalase 平均盖度 y = 6. 701 + 0. 024x 0. 846
Average coverage ( %)
多样性指数 y = 5. 369 + 3. 668x 0. 721
Diversity index
脲酶 种数 Species number y = 10. 381 + 0. 500x 0. 962 3
Urease 平均盖度 y = 13. 236 + 0. 131x 0. 903 3
Average coverage ( %)
多样性指数 y = 17. 008 + 24. 552x 0. 961 3
Diversity index3 P < 0. 05 , 3 3 P < 0. 01. 下同 The same below .
表 5 　灰渣场土壤酶活性与土壤化学性质的关系
Table 5 Relationship bet ween soil enzymatic activity and chemical
properties of coal cinder yard
土壤酶
Soil enzyme
土壤化学性质
Soil chemical
properties
回归方程式
Regression
equation
相关系数 (r)
Related
coefficient
蔗糖酶 Sucrase Cu y = 3. 614 - 0. 008x - 0. 956 3 3
Zn y = 4. 139 - 0. 022x - 0. 886 3
Pb y = 3. 610 - 0. 008x - 0. 994 3 3
Cd y = 3. 611 - 0. 701x - 0. 977 3 3
有机质 Organic matter y = 2. 557 + 0. 067x 0. 998 3 3
EC值 EC value y = 3. 741 - 0. 424x - 0. 915 3
pH y = 12. 520 - 1. 206x - 0. 946 3 3
过氧化氢酶 Catalase Cu y = 9. 340 - 0. 022x - 0. 893 3
Zn y = 11. 059 - 0. 065x - 0. 897 3
Pb y = 9. 069 - 0. 019x - 0. 785
Cd y = 9. 302 - 1. 913x - 0. 898 3
有机质 Organic matter y = 6. 524 + 0. 169x 0. 844 3
EC值 EC value y = 9. 824 - 1. 252x - 0. 909 3
pH y = 32. 138 - 3. 104x - 0. 820 3
脲酶 Urease Cu y = 33. 445 - 0. 182x - 0. 974 3 3
Zn y = 46. 233 - 0. 505x - 0. 933 3
Pb y = 32. 672 - 0. 175x - 0. 963 3 3
Cd y = 30. 232 - 12. 289x - 0. 769
有机质 Organic matter y = 9. 758 + 1. 476x 0. 986 3 3
EC值 EC value y = 36. 522 - 9. 731x - 0. 943 3 3
pH y = 219. 080 - 25. 284x - 0. 891 3
EC 值具有极显著相关性 ,与 Zn 含量及土壤 p H 值
具有显著相关性 ,与土壤 Cd 含量相关性不太显著.
其原因可能是和渣场上的植被状况及土壤中各因素
的综合作用有关. 3 种酶活性与土壤化学性质的相
关性大小表现为蔗糖酶 > 脲酶 > 过氧化氢酶.
　　鉴于 3 种土壤酶活性对环境胁迫条件敏感 ,与
环境条件相关性较好 ,在废弃地复垦中进行土壤酶
活性研究 ,将具有较好的应用前景. 这其中 ,脲酶活
性对环境胁迫条件的敏感性显著高于蔗糖酶和过氧
化氢酶 ,且其和环境中各单因子的相关性略次于蔗
糖酶 ,大于过氧化氢酶 ,因此建议使用脲酶活性作为
工矿业废弃地复垦研究的一个指示指标.
4 　结 　　论
411 　灰渣场共有 30 种高等植物 ,多以单种植物组
成的斑块零散分布 ,其植被组成以草本植物为主 ,且
多为 1～2 年生草本植物. 灰渣场植物分布表现为渣
场四周植被相对较好 ,越靠近渣场中心 ,植物种类和
数量越少 ,植被状况越差.
412 　灰渣场土壤酶活性和渣场的自然环境条件具
有较强的相关性 ,其中 3 种酶活性对环境胁迫的敏
感性依次为脲酶 > 蔗糖酶 > 过氧化氢酶 ,3 种酶活
性与环境中因子的相关性整体表现为蔗糖酶 > 脲酶
> 过氧化氢酶.
413 　建议使用脲酶活性作为工矿业废弃地复垦研
究的一个指示指标.
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作者简介 　王友保 ,男 ,1974 年生 ,硕士 ,讲师 ,主要从事植
物生态学和环境污染生态学研究 ,发表论文 10 篇. E2mail :
wybzhangli @ 163. net
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