全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（３）：６６４－６７４ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０３１３
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１４－０７－２１ 接受日期：２０１４－１１－２５ 网络出版日期：２０１５－０２－１３
基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３计划）２０１２ＣＢ４１６９０２资助。
作者简介：马亚娟（１９８９—），女，甘肃庆阳人，硕士研究生，主要从事植物生理生态方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｙａｎｇ０２４１０２４１＠１６３ｃｏｍ
通信作者 Ｅｍａｉｌ：ｙｌｗｗｌ＠１６３ｃｏｍ
氮磷提高华北落叶松人工林地土壤养分
和酶活性的作用
马亚娟１，徐福利２，３，王渭玲１，陈钦程３，赵海燕３，赵亚芳２
（１西北农林科技大学生命科学学院，陕西杨凌 ７１２１００；２中国科学院水利部水土保持研究所，陕西杨凌 ７１２１００；
３西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 ７１２１００）
摘要：【目的】采用田间试验，研究外源施用氮、磷肥对处于中龄林的２０年华北落叶松（Ｌａｒｉｘｐｒｉｎｃｉｐｉｓｒｕｐｐｒｅｃｈｔｉ）人
工林地土壤养分和酶活性特征的影响，并对土壤肥力水平进行评价，以筛选出最佳施肥方案。【方法】２０１２年４月
中旬对处于中龄林的２０年华北落叶松人工纯林进行外源施用氮、磷肥，在５月到１０月中旬采集０—２０ｃｍ土壤样
品，测定土壤养分和土壤酶含量，分析其在整个生长期内的动态变化，运用主成分分析法筛选出最佳施肥方案。
【结果】１）施用氮、磷肥显著增加土壤速效氮和速效磷含量（Ｐ＜００５），降低土壤速效钾含量和 ｐＨ值。与对照相
比，不同施肥处理速效氮增加幅度为Ｎ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ１＞Ｐ，速效磷为Ｎ１Ｐ＞Ｐ＞Ｎ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｎ１，而速效钾降低幅
度为Ｎ２Ｐ＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ２＞Ｐ＞Ｎ１，ｐＨ降低幅度为Ｎ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｐ＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ１。２）施肥后，土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活
性显著增加（Ｐ＜００５），过氧化氢酶活性降低。与对照相比，不同施肥处理蔗糖酶增加幅度是 Ｎ１Ｐ＞Ｎ２Ｐ＞Ｎ１＞Ｐ
＞Ｎ２，磷酸酶是Ｎ２Ｐ＞Ｎ１＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ２＞Ｐ，脲酶是Ｎ２Ｐ＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ１＞Ｎ２＞Ｐ，而过氧化氢酶降低幅度是Ｎ２Ｐ＞Ｎ２＞
Ｎ１Ｐ＞Ｐ＞Ｎ１。３）土壤中养分含量对季节变化的响应非常敏感，速效氮、速效磷和速效钾整体呈先降低后增加的
趋势，最小值出现在植物生长旺盛的７、８月份。土壤酶活性变化比较复杂，多数最大值出现在７、８月份。４）施氮
肥、磷肥和氮磷配施处理均提高了土壤速效氮和速效磷含量，速效氮由２１５６ｍｇ／ｋｇ上升到３５７７ｍｇ／ｋｇ，速效磷由
１８６ｍｇ／ｋｇ上升到３７３ｍｇ／ｋｇ，尤以Ｎ１Ｐ和Ｎ２Ｐ配施效果最明显。５）氮肥、磷肥和氮磷配施处理，土壤蔗糖酶、脲
酶和磷酸酶活性均增加，虽然过氧化氢酶活性小幅下降，但总的来说土壤酶活性增强，以 Ｎ１Ｐ和 Ｎ２Ｐ配施效果最
为明显。６）主成分分析表明，施肥提高了土壤肥力水平，提高效果表现为Ｎ１Ｐ＞Ｎ２Ｐ＞Ｐ＞Ｎ１＞Ｎ２＞ＣＫ。Ｎ１Ｐ处理
土壤肥力水平增加了１５０５，Ｎ２Ｐ增加了１４０５。【结论】施氮、磷肥可显著增加林地土壤养分，增强土壤酶活性，有
效改善华北落叶松人工林地土壤肥力状况，缓解氮、磷亏缺导致的林地地力衰退。供试条件下华北落叶松的最佳
施肥方案是Ｎ７５ｋｇ／ｈｍ２和Ｐ２Ｏ５７５ｋｇ／ｈｍ
２（Ｎ１Ｐ），而Ｎ１５０ｋｇ／ｈｍ２和Ｐ２Ｏ５７５ｋｇ／ｈｍ
２（Ｎ２Ｐ）次之。
关键词：华北落叶松；氮磷施肥；养分；酶活性；土壤肥力
中图分类号：Ｓ７９１２２；Ｓ７１８５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０３－０６６４－１１
Ｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓａｎｄｅｎｚｙｍａｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｂｙａｄｄｉｎｇ
ｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｔｏＬａｒｉｘｐｒｉｎｃｉｐｉｓｒｕｐｐｒｅｃｈｔｉｐｌａｎｔａｔｉｏｎ
ＭＡＹａｊｕａｎ１，ＸＵＦｕｌｉ２，３，ＷＡＮＧＷｅｉｌｉｎｇ１，ＣＨＥＮＱｉｎｃｈｅｎｇ３，ＺＨＡＯＨａｉｙａｎ３，ＺＨＡＯＹａｆａｎｇ２
（１ＣｏｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ；２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
ｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ；
３ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ａｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｅｆｅｃｔｓｏｆｅｘｏｇｅｎｏｕｓｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｎｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓａｎｄｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ，ａｎｄｓｅｌｅｃｔｐｒｏｐｅｒｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｍｏｕｎｔｓｆｏｒｔｈｅｈａｌｆｍａｔｕｒｅＬａｒｉｘ
ｐｒｉｎｃｉｐｉｓｒｕｐｐｒｅｃｈｔｉｐｌａｎｔａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＱｉｎｌｉｎｇＭｏｕｎｔａｉｎｓｏｆＣｈｉｎａ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈａｔｅｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ
ｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｙｏｒｔｏｇｅｔｈｅｒｉｎｔｈｒｅｅｌｅｖｅｌｓｉｎａ２０－ｙｅａｒｏｌｄｈａｌｆｍａｔｕｒｅＬａｒｉｘｐｒｉｎｃｉｐｉｓｒｕｐｐｒｅｃｈｔｉ
３期 马亚娟，等：氮磷提高华北落叶松人工林地土壤养分和酶活性的作用
ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｉｎｍｉｄＡｐｒｉｌ２０１２Ｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓｉｎ０－２０ｃｍｄｅｐｔｈｗｅｒｅｃｏｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍＭａｙｔｏＯｃｔｏｂｅｒ２０１２，ａｎｄｔｈｅ
ｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｓａｎｄｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｅｌｅｃｔ
ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】１）Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎ（Ｎ）ａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ（Ｐ）ｃｏｎｔｅｎｔｓ，ｂｕｔｄｅｃｒｅａｓｅｓｓｏｉｌ
ａｖａｉｌａｂｌｅｐｏｔａｓｓｉｕｍ（Ｋ）ｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｐＨ．ＴｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｌｅｖｅｌｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｉｎｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅＮｗａｓｉｎｔｈｅ
ｏｒｄｅｒｏｆＮ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ１＞Ｐ，ａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅＰｉｎＮ１Ｐ＞Ｐ＞Ｎ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｎ１，ｗｈｉｌｅｔｈｅｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅＫ
ｄｅｃｒｅａｓｅｗａｓｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆＮ２Ｐ＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ２＞Ｐ＞Ｎ１ａｎｄｐＨｉｎｏｒｄｅｒｏｆＮ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｐ＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ１２）Ｔｈｅ
ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｓｏｉｌｉｎｖｅｒｔａｓｅ，ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ，ａｎｄｕｒｅａｓｅｃｏｕｌｄｂｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｂｕｔｔｈａｔｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎ
ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙｔｈｅＮａｎｄＰｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｌｅｖｅｌｓｏｆｔｈｅｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｆｏｒｉｎｖｅｒｔａｓｅａｒｅ
ｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆＮ１Ｐ＞Ｎ２Ｐ＞Ｎ１＞Ｐ＞Ｎ２，ｆｏｒｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅａｒｅＮ２Ｐ＞Ｎ１＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ２＞Ｐ，ａｎｄｆｏｒｕｒｅａｓｅａｒｅＮ２Ｐ
＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ１＞Ｎ２＞Ｐ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒｏｘｉｄａｓｅａｒｅｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆＮ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｎ１Ｐ＞Ｐ＞Ｎ１
３）Ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｓａｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｓｅａｓｏｎｓ．ＴｈｅａｖａｉｌａｂｌｅＮ，ＰａｎｄＫｃｏｎｔｅｎｔｓｄｅｃｒｅａｓｅ
ｆｉｒｓｔｌｙａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｙｅａｒ，ｗｉｔｈｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｖａｌｕｅｓａｐｐｅａｒｅｄｉｎｐｌａｎｔｓｉｎＪｕｌｙａｎｄＡｕｇｕｓｔ．Ｔｈｅ
ｃｈａｎｇｅｓｏｆｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓａｒｅｃｏｍｐｌｅｘ，ｍｏｓｔｏｆｔｅｎｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅｓａｒｅａｌｓｏａｐｐｅａｒｅｄｉｎＪｕｌｙａｎｄ
Ａｕｇｕｓｔ．４）Ｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｌｏｎｅ，ｏｒｔｈｅｉｒｃｏｍｂｉｎｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆ
ｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅＮａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅＰ．ＴｈｅｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅＮｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ２１５６ｍｇ／ｋｇｔｏ３５７７ｍｇ／ｋｇａｎｄｓｏｉｌ
ａｖａｉｌａｂｌｅＰｆｒｏｍ１８６ｍｇ／ｋｇｔｏ３７３ｍｇ／ｋｇ．Ｔｈｅｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｌｅｖｅｌｓａｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｗｉｔｈｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ
ｅｆｅｃｔｓｗｉｔｈｔｈｅＮ１ＰａｎｄＮ２Ｐｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．５）Ｂｏｔｈｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅ
ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｓｏｉｌｉｎｖｅｒｔａｓｅ，ｕｒｅａｓｅａｎｄｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ，ｂｕｔｄｅｃｒｅａｓｅｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒｏｘｉｄａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｓｌｉｇｈｔｌｙ．Ｔｈｅ
ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．６）Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅ
ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｌｅｖｅｌｓｗｉｔｈｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆＮ１Ｐ＞Ｎ２Ｐ＞Ｐ＞Ｎ１＞Ｎ２＞ＣＫ．
Ｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｉｎｃｒｅａｓｅｉｓ１５０５ｉｎＮ１Ｐ，ｔｈｅｎｉｓ１４０５ｉｎＮ２Ｐ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｓｃａｐａｂｌｅｏｆｅｎｈａｎｃｉｎｇ
ｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓａｎｄｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ，ｔｈｕｓｉｍｐｒｏｖｉｎｇｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙａｎｄａｌｅｖｉａｔｉｎｇｔｈｅｄｅｃｌｉｎｅｉｎｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｃａｕｓｅｄｂｙ
ｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｉｎｔｈｅＬａｒｉｘｐｒｉｎｃｉｐｉｓｒｕｐｐｒｅｃｈｔｉｐｌａｎｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｉｓ
Ｎ７５ｋｇ／ｈｍ２ａｎｄＰ２Ｏ５７５ｋｇ／ｈｍ
２（Ｎ１Ｐ），ｆｏｌｏｗｅｄｂｙＮ１５０ｋｇ／ｈｍ２ａｎｄＰ２Ｏ５７５ｋｇ／ｈｍ
２（Ｎ２Ｐ）．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶Ｌａｒｉｘｐｒｉｎｃｉｐｉｓｒｕｐｐｒｅｃｈｔｉ牷ｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ牷ｎｕｔｒｉｅｎｔ牷ｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ牷
ｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙ
华北落叶松（Ｌａｒｉｘｐｒｉｎｃｉｐｉｓｒｕｐｐｒｅｃｈｔｉ）为松科
落叶松属的落叶乔木，是我国东北、内蒙古林区以及
华北、西南地区的高山针叶林的主要森林组成树种，
由于造林密度单一，林下植被稀疏，生物多样性匮
乏，引起土壤理化性质退化，土壤质量下降，从而导
致林地土壤肥力下降。张建国等［１］认为，从本质上
说地力衰退的原因是土壤肥力系统的失调或破坏。
因此，通过施肥补充土壤营养，调节营养平衡是提高
林分生产力的必然途径。氮、磷是植物生长所需矿
质元素中最为重要的两种，植物吸收的氮、磷主要来
源于土壤。而在自然条件下，土壤中氮、磷元素是有
限的，因此，氮、磷营养就不同程度地限制着植物个
体的生长、群落的发育乃至整个生态系统的生产
力［２－４］，为了缓解养分不足导致的华北落叶松人工
林地力衰退、土壤肥力下降，本文以立地条件一致，
处于植物生长旺盛期（也是植物对养分需求量最大
时期）的２０年树龄的华北落叶松人工纯林为研究
对象，探讨在土壤氮、磷亏缺的林地内进行不同氮、
磷施肥处理对不同生长季节华北落叶松人工林地土
壤养分和土壤酶活性等土壤肥力特性的变化，并采
用主成分分析对施用氮、磷肥情况下土壤肥力水平
进行评价，初步筛选出最佳施肥方案，以期为通过施
肥改善林地土壤质量，缓解华北落叶松人工林地力
衰退和长期维持林地生产力提供科学依据。
１ 材料与方法
１１ 试验地概况
试验布设在陕西省太白县（１０７°０３′ １０７°４６′
４０″Ｅ，３３°３８′１３″ ３４°０９′５５″Ｎ）南滩试验苗圃，该地
属温带大陆性季风气候，年均降水量为６００ １０００
ｍｍ，多集中在６ ８月，年均气温７７℃，夏季平均
气温１９℃，海拔在 １６００ １７００ｍ，土壤为壤质棕
５６６
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
壤，土层厚度＜６５ｃｍ，土壤有机质为２０３５ｇ／ｋｇ、土
壤ｐＨ为６７２、土壤养分 ０—２０ｃｍ土层全氮 １１６
ｇ／ｋｇ、速效磷１８６ｍｇ／ｋｇ、铵态氮６１３ｍｇ／ｋｇ、硝态
氮１５４４ｍｇ／ｋｇ、２０—４０ｃｍ土层全氮０８５ｇ／ｋｇ、速
效磷１４０ｍｇ／ｋｇ、４０—６０ｃｍ全氮０４６ｇ／ｋｇ、速效
磷１０６ｍｇ／ｋｇ，依据全国第二次土壤普查及相关标
准［５］，本试验区华北落叶松林地土壤（０—２０ｃｍ）中
度缺氮，极度缺磷。
研究对象为处于中龄林的２０年生华北落叶松
人工 纯 林，林 分 基 本 情 况 如 下：密 度 ２５００
ｐｌａｎｔ／ｈｍ２，平均胸径 １０２３ｃｍ，平均树高 ９８ｍ，
坡度 １０ １５°，西北坡向，下坡位，海拔 １６２０
１７００ｍ。林下木本植物在试验前一年（２０１１年）全部
砍伐，草本植物有大油芒（Ｓｐｏｎｉｏｐｏｇｏｎｓｉｂｉｒｉｃｕｓ）、披针
薹草（Ｃａｒｅｘｌａｎｃｉｆｏｌｉａ）、铁杆蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｓａｃｒｏｒｕｍ）、
黄精属（Ｐｏｌｙｇｏｎａｔｕｍ）和菊科（Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ）等多种
植物。
１２ 试验设计
２０１２年４月，在华北落叶松人工纯林地内设置
固定样地１８块，每块样地面积为２０ｍ×２０ｍ，样地
之间有两排树作为隔离带，树木基本成排成行分布，
密度基本一致。试验设 ６个处理：对照，不施肥
（ＣＫ）；Ｎ７５ｋｇ／ｈｍ２（Ｎ１）；Ｎ１５０ｋｇ／ｈｍ２（Ｎ２）；
Ｐ２Ｏ５７５ｋｇ／ｈｍ
２（Ｐ）；Ｎ７５ｋｇ／ｈｍ２ 和 Ｐ２Ｏ５ ７５
ｋｇ／ｈｍ２（Ｎ１Ｐ）；Ｎ１５０ｋｇ／ｈｍ２和 Ｐ２Ｏ５７５ｋｇ／ｈｍ
２
（Ｎ２Ｐ）。每处理３次重复。
试验用氮肥为尿素（含 Ｎ≥４６％），磷肥为过磷
酸钙（含Ｐ２Ｏ５≥１２％），２０１２年４月中旬进行施肥，
肥料一次性施入，均匀撒施到样地内。为减少肥料
的挥发，施肥是下午１７：００以后撒施。
１３ 土壤样品采集与制备
土壤样品分 ６次采集，分别在 ２０１２年 ５月、６
月、７月、８月、９月和１０月中旬。采样点选在离标
准木５０ｃｍ处，每次取样前先铲除土壤表面的植被
层及１ｃｍ左右的表层土，再用土钻沿“Ｓ”型取０—
２０ｃｍ的土壤，剔除石砾和植物残根等杂物，每样地
设置５个采样点，５个点的土样等比例混合为一个
样，每次取土壤样品１８个，６次共１０８个，采集后的
土壤样品保存在密封袋中，带回实验室立即风干，并
过１ｍｍ筛保存，以备测定。
１４ 土壤ｐＨ和养分的测定方法
土壤ｐＨ采用ＤＥＬＴＡ－３２０ｐＨ计法（水土比为
５∶１）。土壤养分的测定参考《土壤农化分析》［６］：
土壤速效磷的测定采用０５ｍｏｌ／ＬＮａＨＣＯ３浸提—
钼锑抗比色法；土壤速效钾的测定采用 １ｍｏｌ／Ｌ
ＮＨ４ＯＡｃ浸提—火焰光度法测定；土壤铵态氮和硝
态氮采用１ｍｏｌ／ＬＫＣｌ浸提后，用 ＡＡ３型连续流动
分析仪测定（德国Ｂｒａｎ＋Ｌｕｅｂｂｅ公司）。
１５ 土壤酶活性的测定方法
土壤酶活性的测定参考《土壤酶及其研究方
法》［７］：土壤过氧化氢酶采用高锰酸钾法，其活性以
１ｇ土消耗 ００２ｍｏｌ／ＬＫＭｎＯ４ 的毫升数表示
（ｍＬ／ｇ）；土壤磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法，其活
性以２ｈ后１ｇ土壤Ｐ２Ｏ５毫克数表示（ｍｇ／ｇ）；土壤
蔗糖酶采用３，５－二硝基水杨酸比色法，其活性以２４
ｈ后１ｇ土壤葡萄糖毫克数表示（ｍｇ／ｇ）；土壤脲酶
采用靛酚比色法，其活性以２４ｈ后１ｇ土壤 ＮＨ３Ｎ
毫克数表示（ｍｇ／ｇ）。
１６ 数据处理与分析
采用 Ｅｘｃｅｌ２０１３和 ＳＰＳＳ２００软件处理数据，
进行方差分析和主成分分析。
２ 结果与分析
２１ 不同施肥处理华北落叶松林地土壤养分和ｐＨ
的动态变化
２１１土壤速效氮 土壤速效氮用土壤硝态氮和土
壤铵态氮之和表示。由图１Ａ可以看出施氮肥能显
著增加土壤速效氮的含量（Ｐ＜００５），从５月份至
１０月份整个生长季的均值来看，与对照相比，Ｎ１、
Ｎ２、Ｐ、Ｎ１Ｐ和 Ｎ２Ｐ使土壤速效氮含量分别增加
２０２１％、５９２２％、４０４％、２５７４％和７４６２％，增
加量为 Ｎ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ１＞Ｐ，增加 ４０４％
７４６２％，因此施肥效果最明显的处理是Ｎ２和Ｎ２Ｐ。
并且，Ｎ１Ｐ与Ｎ１相比施肥效果增加５５３％，Ｎ２Ｐ与
Ｎ２相比施肥效果增加１５４０％，说明在同一施氮水
平下氮磷配施比单施氮肥增加土壤速效氮含量效果
更加明显，磷肥促进了氮肥的肥效，使土壤速效氮含
量增加。另外，从５月份到１０月份土壤速效氮含量
整体呈先降低后增加的趋势，最小值出现在９月份，
为５４９ｍｇ／ｋｇ，而从９月份到１０月份土壤速效氮含
量又有所增加，从５４９ｍｇ／ｋｇ增加到９０４ｍｇ／ｋｇ。
２１２土壤速效磷 土壤速效磷是指易被植物吸收
利用的磷，是衡量土壤磷素供应水平的指标，经营落
叶松人工林时土壤速效磷含量下降特别严重，被认
为是其土壤肥力下降的关键因子［８］。由图１Ｂ可以
看出施肥能显著增加土壤速效磷含量（Ｐ＜００５），
从５月份至１０月份整个生长季的均值来看，与对照
相比，Ｎ１、Ｎ２、Ｐ、Ｎ１Ｐ和 Ｎ２Ｐ使土壤速效磷含量
６６６
３期 马亚娟，等：氮磷提高华北落叶松人工林地土壤养分和酶活性的作用
分别增加 １９１％、２０５％、４７７％、５０７％ 和
４５８％，增加量为 Ｎ１Ｐ＞Ｐ＞Ｎ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｎ１，增加
１９１％ ５０７％，施磷肥或氮磷配施提高土壤速效
磷达到了显著水平（Ｐ＜００５），而施氮肥增加土壤
速效磷没有达到显著水平（Ｐ＞００５）。从对照可以
看出，５月份到１０月份土壤速效磷含量变化总体趋
势是先降低后增加，最小值在 ８月份，为 ２７５
ｍｇ／ｋｇ，说明植物在旺盛生长阶段对速效磷的吸收
是增加的，导致土壤速效磷含量逐渐减小，９、１０月
份对照和各施肥处理土壤速效磷含量都有所增加，
可能是由于植物进入落叶期，枝叶开始凋落养分逐
渐回归以及代谢强度降低，对磷的吸收减弱［９］。
图１ 不同施肥处理土壤速效养分和ｐＨ值的周年变化
Ｆｉｇ．１ ＡｎｎｕａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅｎｕｔｒｉｅｎｔｓａｎｄｐＨｖａｌｕｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
［注（Ｎｏｔｅ）：误差线表示标准差（ｎ＝６）Ｅｒｏｒｂａｒｓｓｈｏｗｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ（ｎ＝６）．］
２１３土壤速效钾 土壤中钾是以矿质态存在的，
没有有机态，是土壤肥力大小的重要考量指标。由
图１Ｃ可以看出，从５月份到１０月份整个生长季的
均值来看，与对照相比，Ｎ１、Ｎ２、Ｐ、Ｎ１Ｐ和Ｎ２Ｐ使
土壤速效钾含量分别降低４７％、１０３％、６７％、
１１３％和１３０％，降低量为 Ｎ２Ｐ＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ２＞Ｐ
＞Ｎ１，降低４７％ １１３％，说明Ｎ２Ｐ施肥处理降低
土壤速效钾含量最大，而 Ｎ１处理最小。并且，Ｎ１Ｐ
处理与 Ｎ１处理相比土壤速效钾含量降低 ６６％，
Ｎ２Ｐ处理与 Ｎ２处理相比土壤速效钾含量降低
２７％，说明在同一氮肥水平下，氮磷配施比单施氮
肥土壤速效钾含量更低，氮磷配施增加了植物对钾
的吸收、利用，使土壤中的钾含量降低，同时无论从
单施氮肥的Ｎ１和 Ｎ２处理还是从同一磷肥水平下
Ｐ、Ｎ１Ｐ和Ｎ２Ｐ处理来看，都可以发现氮肥含量越
高，土壤中速效钾含量越低，说明氮肥量的多少与植
物对钾的吸收利用呈正相关。由整体来看，从５月
份到１０月份土壤速效钾的变化趋势是先降低后上
升，最小值在８月份，为８５３７ｍｇ／ｋｇ，可能是由于
７、８月份是植物生长的旺盛期对钾的吸收增大以及
该时期降雨集中对养分的淋失加强造成，而到９、１０
月份养分随着凋落物的分解释放又逐渐增加，在该
系统内循环以满足植物对钾的需求，同时，５月份土
壤速效钾含量比其他月份高，是因为落叶松从试验
前一年的１１月份到试验当年的４月份之间，枝叶枯
落被土壤微生物分解，养分回馈到土壤表层而大量
７６６
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
累积所致［９－１０］。
２１４土壤ｐＨ值 ｐＨ可以影响很多土壤生物学性
质和化学性质。由图１Ｄ可以看出，施肥可以降低
土壤ｐＨ，表明施肥会导致一定的土壤酸化。从５月
份到１０月份整个生长季的均值来看，与对照相比，
Ｎ１、Ｎ２、Ｐ、Ｎ１Ｐ和 Ｎ２Ｐ施肥处理分别降低土壤 ｐＨ
值００５、０１７、０１５、０１４和０２７个单位，ｐＨ降
低顺序为Ｎ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｐ＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ１，降低了００５
０２７个单位，说明 Ｎ２Ｐ降低土壤 ｐＨ最为明显，
Ｎ１降低最小。在５月份到１０月份植物的整个生长
期内，土壤 ｐＨ呈降低—升高—降低的趋势。可能
是由于在本研究中施用的肥料是尿素，会导致土壤
ＮＨ＋４ 和ＮＯ
－
３ 的增加，而土壤 ＮＨ
＋
４ 硝化作用、ＮＯ
－
３
的积累与淋失、植物对阴阳离子吸收不平衡是导致
土壤酸化的重要原因，９月份土壤ｐＨ增加的可能原
因是施用的肥料逐渐消耗掉，土壤 ｐＨ逐渐回归到
原有状态，而到１０月份植物进入落叶期，针叶和树
枝开始凋落，其针叶中富含单宁、树脂等成分，分解
产生以富里酸等为主的有机酸使土壤的 ｐＨ又
降低。
图２ 不同施肥处理土壤酶活性的周年变化
Ｆｉｇ．２ Ａｎｎｕａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
［注（Ｎｏｔｅ）：误差线表示标准差 Ｅｒｏｒｂａｒｓｓｈｏｗｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ（ｎ＝６）．］
２２ 不同施肥处理华北落叶松林地土壤酶活性的
动态变化
２２１土壤蔗糖酶活性 蔗糖酶以有机质为底物将
高分子化合物分解成能被植物和微生物利用的营养
物质，在一定范围内，底物越多，酶活性越强，其活性
表示土壤熟化程度和肥力水平。由图 ２Ａ可以看
出，施肥能显著增加土壤蔗糖酶的活性（Ｐ＜００５），
从５月份到１０月份整个生长季的均值来看，与对照
相比，Ｎ１、Ｎ２、Ｐ、Ｎ１Ｐ和 Ｎ２Ｐ提高土壤蔗糖酶活性
分 别 为 ４９３％、 ２６１％、 ４８０％、 ７７４％ 和
７２３％，增加量为 Ｎ１Ｐ＞Ｐ＞Ｎ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｎ１，增加
１９１％ ５０７％，说明Ｎ１Ｐ处理提高土壤蔗糖酶活
性最大，而Ｎ２最小。另外，Ｎ１Ｐ处理与 Ｎ１处理相
比，提高土壤蔗糖酶活性 ２８１％；Ｎ２Ｐ处理与 Ｎ２
处理相比，提高土壤蔗糖酶活性４６１％，说明氮磷
配施比单施氮提高土壤蔗糖酶活性效果更加明显。
从对照和各施肥处理来看，土壤蔗糖酶活性从５月
份到１０月份总体呈先升高后降低的趋势，最大值出
现在７月份。
２２２土壤磷酸酶活性 磷酸酶能促使土壤有机磷
８６６
３期 马亚娟，等：氮磷提高华北落叶松人工林地土壤养分和酶活性的作用
的矿化，有助于植物对磷的吸收，其活性的高低直接
影响土壤有机磷的分解转化及其生物有效性。由图
２Ｂ可以看出，施肥能显著增加土壤磷酸酶的活性
（Ｐ＜００５），与对照相比，从５月份到１０月份Ｎ１施
肥处理平均提高土壤磷酸酶活性４５１％，其中，５月
份变化最明显达１５２７％，Ｎ２和 Ｐ处理对土壤磷酸
酶活性影响的趋势基本相同，从５月份到９月份磷
酸酶活性都高于对照，而到１０月份相比对照二者都
有所下降，平均提高土壤磷酸酶活性分别为１５９％
和１３９％，从５月份到１０月份整个生长季，Ｎ１Ｐ和
Ｎ２Ｐ施肥处理平均提高土壤磷酸酶活性分别为
３１５％和 ５６４％，从不同施肥处理来看，增加幅度
为Ｎ２Ｐ＞Ｎ１ ＞ Ｎ１Ｐ＞ Ｎ２＞ Ｐ，增加 １３９％
５６４％，由以上分析可以看出，Ｎ１和 Ｎ２Ｐ处理提高
土壤磷酸酶活性最大，而 Ｐ处理最低。另外，还可
以看出，从５月份到１０月份磷酸酶整体变化趋势是
先降低后上升，最低峰出现在７、８月份，但是整体变
化幅度不大，平均在０２１ ０２９ｍｇ／ｇ之间波动。
２２３土壤脲酶活性变化 脲酶是一种酰胺酶，它
能分解有机物，水解生成氨、二氧化碳和水，而氨是
植物氮素营养的直接来源，其活性能够表征土壤的
供氮能力和强度。由图２Ｃ可以看出，施肥能显著
增加土壤脲酶的活性（Ｐ＜００５），从５月份到１０月
份整个生长季的均值来看，与对照相比 Ｎ１、Ｎ２、
Ｎ１Ｐ和 Ｎ２Ｐ施肥处理提高土壤脲酶活性分别为
４４３％、４３３％、６３２％和 ９９３％，而 Ｐ处理提高
土壤脲酶活性为３６０％，增加幅度为Ｎ２Ｐ＞Ｎ１Ｐ＞
Ｎ１＞Ｎ２＞Ｐ，增加３６０％ ９９３％，由以上分析可
知施氮肥和氮磷配施对土壤脲酶活性的影响大于单
施磷肥，并且 Ｎ１Ｐ处理脲酶活性比 Ｎ１处理高
１８９％，Ｎ２Ｐ处理脲酶活性比Ｎ２处理高５６％，说明
在同一施氮水平下氮、磷配施脲酶活性大于单施氮
肥，氮磷配施提高土壤脲酶活性更显著。另外，从对
照和各施肥处理来看，土壤脲酶活性在５月份到１０
月份之间变化幅度不是很大，但除 Ｎ１处理脲酶活
性基本保持稳定外，其他处理总体趋势是先升高后
降低，最大出现在７、８月份。
２２４土壤过氧化氢酶活性 过氧化氢酶是一种重
要的土壤氧化还原酶，能促进过氧化氢对各种化合
物的氧化，催化过氧化氢分解防止其对生物体的毒
害作用。由图２Ｄ可以看出，施肥能降低土壤过氧
化氢酶活性，从５月份到１０月份整个生长季的均值
来看，与对照相比，Ｎ１、Ｎ２、Ｐ、Ｎ１Ｐ和 Ｎ２Ｐ施肥处
理降低土壤过氧化氢酶活性分别为９０％、１６６％、
１４０％、１５２％、２３４％，降低幅度为 Ｎ２Ｐ＞Ｎ２＞
Ｎ１Ｐ＞Ｐ＞Ｎ１，降低９０％ ２３４％，说明 Ｎ２Ｐ处理
降低土壤过氧化氢酶活性最大，Ｎ１处理最小。另
外，从对照和施肥处理来看，过氧化氢酶总体变化趋
势是先升高后降低，最大值出现在７、８月份，可能是
由于这一时期土壤含水量、通气性和温度状况都比
较适宜，植物生长代谢比较旺盛，微生物和根系代谢
加强分泌产生更多的过氧化氢酶所致［７］。
２３ 华北落叶松人工林地土壤肥力水平评价
为了更好地评价６种施肥处理土壤的肥力状
况，从而筛选出适用于华北落叶松人工林地的最佳
施肥处理。本研究选用０—２０ｃｍ这一最能体现植
物对外源氮磷肥利用情况的土层来进行试验，将土
壤ｐＨ、速效氮、速效磷、速效钾、蔗糖酶、脲酶、磷酸
酶和过氧化氢酶等 ８个指标进行主成分分析（表
１）。结果表明，第一主成分的方差贡献率最大为
４１８７６％，第二主成分的方差贡献率为 ２４７２１％，
第三主成分的方差贡献率为１６４８４％，三个主成分
的累计方差贡献率为８３０８２％，接近８５％，因此，这
三个主成分基本能反映林地土壤各指标的相对重要
性及各指标之间的关系。
表１ 各主成分的贡献率和累计贡献率（％）
Ｔａｂｌｅ１ Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
项目
Ｉｔｅｍ
第一主成分
１ｓｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
第二主成分
２ｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
第三主成分
３ｒｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
特征根 Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅ ３３５０ １９７８ １３１９
方差贡献率Ｖａｒｉａｎｃｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ４１８７６ ２４７２１ １６４８４
累计方差贡献率Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｖａｒｉａｎｃｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ４１８７６ ６６５９７ ８３０８２
９６６
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
对８个土壤质量因子在各主成分上的因子载荷
进行分析（表２），结果表明ｐＨ、速效氮、速效钾和蔗
糖酶对第一主成分影响因子较大，综合了氮、钾利用
和运移以及有机碳分解过程的信息，表明它们对土
壤系统起着主导作用，即包括蔗糖酶的第一主成分
可作为评价林地土壤质量的重要指标，对第二主成
分影响较大的是速效磷和脲酶，综合了磷利用和尿
素分解过程，且脲酶以较大的因子载荷出现在第二
主成分中，表明它对林地土壤系统具有重要作用，第
三主成分主要由磷酸酶和过氧化氢酶决定，综合了
有机磷转化和过氧化氢的分解过程，且两者出现的
因子载荷较大，分别为０６１３和０７５８，表明磷酸酶
和过氧化氢酶在林地土壤综合肥力评价中也具有重
要作用。
表２ 土壤肥力特征向量分析
Ｔａｂｌｅ２ Ｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｅｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒｓｏｆｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙ
因子
Ｆａｃｔｏｒ
ｐＨ
速效氮
Ａｖａｉｌ．Ｎ
速效磷
Ａｖａｉｌ．Ｐ
速效钾
Ａｖａｉｌ．Ｋ
蔗糖酶
Ｉｎｖｅｒｔａｓｅ
脲酶
Ｕｒｅａｓｅ
磷酸酶
Ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ
过氧化氢酶
Ｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ
１ ０４２９ ０４６２ ０２４５ ０４８０ ０５１２ ００７３ ０１８８ ００８８
２ －０４１０ ０１３９ ０４８６ －０２８５ ０１０１ ０６７０ ０１８１ －００５９
３ －０１０９ ００１１ ００７０ ０１００ ００２９ ０１５２ －０６１３ ０７５８
将得到的特征向量与标准化后的数据相乘，得
到主成分的表达式，最后以每个主成分所对应的特
征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权
重计算主成分的综合模型，得到不同施肥处理土壤
肥力水平的综合得分（表３）。结果表明，各施肥处
理能不同程度地增加林地土壤肥力水平，最佳施肥
方案是Ｎ１Ｐ，Ｎ２Ｐ次之。与对照相比，施肥初步缓解
了华北落叶松人工林地力衰退的现象，林地土壤肥
力水平提高。
表３ 主成分因子及土壤肥力水平综合得分
Ｔａｂｌｅ３ Ｓｃｏｒｅｓｏｆｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃｓｃｏｒｅｓｏｆｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｌｅｖｅｌｓ
处理Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｆ１ Ｆ２ Ｆ３ 综合得分Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｓｃｏｒｅ 综合排名Ｒａｎｋｉｎｇ
ＣＫ －０００３ －３４５３ １６８７ －０６９４ ６
Ｎ１ ０１４９ －０９５７ －０６７６ －０３４４ ４
Ｎ２ －０８５１ ０４２９ －０２６３ －０３５３ ５
Ｐ －０６２９ ０３８２ ０４１１ －０１２１ ３
Ｎ１Ｐ ０７５５ １２８９ ０２３６ ０８１１ １
Ｎ２Ｐ ０５９７ ２３１０ －１３９６ ０７１１ ２
３ 讨论与结论
氮、磷和钾元素作为植物体的营养元素，生长初
期在植物体内都有较高的积累，但是经７、８月份植
物生长旺盛期的波动变化后，土壤中氮、磷和钾元素
含量降低，特别是速效养分消耗较大，土壤中的能量
和物质交换都非常强烈［１１－１２］。本研究发现土壤中
养分含量对季节变化的响应非常敏感，速效氮、速效
磷和速效钾整体都呈先降低后增加的趋势，即在植
物速生期（７、８月份）土壤中速效氮、速效磷和速效
钾含量相对减少，而在９、１０月份进入落叶期，土壤
中的养分含量又相对增加，可能主要是由于５月份
到８月份植物逐渐进入生长的旺盛期对氮、磷和钾
的吸收增大造成，同时７、８月份进入降雨集中阶段
对养分的淋失增大也会对此产生一定的影响，而８
月份到１０月份植物生长减慢、降雨将少，落叶松枝、
叶开始凋落养分回馈到土壤表层引起土壤养分小幅
增加，与前人研究结果一致［９，１３－１４］。ｐＨ可以影响很
多土壤生物学性质和化学性质，刘勇等［１５］对华北落
叶松中、幼林土壤肥力变化的研究结果表明，ｐＨ季
０７６
３期 马亚娟，等：氮磷提高华北落叶松人工林地土壤养分和酶活性的作用
节变化较速效氮、速效磷和速效钾缓和。本研究发
现土壤ｐＨ在植物整个生长阶段平均下降 ００５
０２７个单位，变化比养分缓和，说明施肥会导致林
地一定程度的土壤酸化，但是影响并不大。许翠清
等［１３］研究表明，不同施肥处理对土壤养分含量影响
有一定差异，硝态氮和铵态氮作为一种可被植物直
接吸收利用的有效态氮素，其含量的变化直接对土
壤氮素的迁移转化过程和植物生产力产生影响。本
研究发现，与对照相比，土壤中速效氮对不同施肥处
理的响应为 Ｎ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ１＞Ｐ，可能是施氮
肥越多，土壤速效氮增量越大，并且在同一氮肥水平
下氮磷配施比单施氮肥增加土壤速效氮含量更加明
显，磷肥促进了氮肥的肥效，使土壤速效氮含量增加
所致，这与马红亮［１６］等人的研究结果一致，土壤速
效氮由原来的２１５６ｍｇ／ｋｇ上升到３５７７ｍｇ／ｋｇ，说
明土壤速效氮增加，林地土壤肥力增强。植物缺磷
时，蛋白质的合成受阻，细胞分裂受到限制，植物生
长缓慢［１７］，本研究中的土壤速效磷含量极低，处于
严重缺乏状态，土壤磷缺乏会导致植物吸收不到充
足的磷素。本研究发现，施肥可以显著提高土壤速
效磷含量，其中 Ｎ１Ｐ处理增加最大，Ｎ１处理最小，
且施磷肥或氮磷配施平均提高土壤速效磷含量一倍
多，施肥能有效缓解土壤养分不足的状况，这与
Ｂｏｌａｎｄ等［１８］、Ｍｅｒｃｉｋ等［１９］和李银水等［２０］的研究
结果一致，土壤速效磷由原来的１８６ｍｇ／ｋｇ上升到
３７３ｍｇ／ｋｇ，根据土壤养分分级标准［５］，土壤养分由
原来的６级上升到５级，施肥初步缓解了林地土壤
对磷素的极度亏缺状态，使得林地土壤肥力提高。
土壤中钾完全以矿质态存在，没有有机态，是土壤肥
力大小的重要衡量指标之一［２１］，本研究发现施氮、
磷肥后土壤速效钾含量都不同程度下降，与对照相
比下降幅度为 Ｎ２Ｐ＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ２＞Ｐ＞Ｎ１，说明 Ｎ２Ｐ
降低土壤速效钾量最大，促进植物对钾的吸收效果
最明显，而 Ｎ１最小，且在同一氮肥水平下，氮磷配
施比单施氮肥土壤速效钾含量更低，可能是由于氮
磷配施增加了植物对钾的利用，使土壤中的钾含量
降低。同时无论从单施氮肥的 Ｎ１和 Ｎ２还是从同
一磷肥水平下Ｐ、Ｎ１Ｐ和 Ｎ２Ｐ都可以发现氮肥含量
越高，植物对速效钾的吸收越快。因此，施氮、磷肥
在一定程度促进了植物对钾的吸收。施氮肥、磷肥
和氮磷配施均提高了土壤速效氮和速效磷的含量，
参考土壤养分分级标准，土壤养分级别上升，尤其是
Ｎ１Ｐ和Ｎ２Ｐ配施效果最明显，说明施肥能够从根本
上提高林地土壤肥力。
土壤酶是土壤生物活性的一个重要指标，林地
土壤中一切生物化学活动都是在土壤酶作用下完成
的，土壤酶活性大小与土壤肥力密切相关，可以反应
土壤养分（尤其是氮、磷）转化的强度和方向，施肥
增加土壤养分含量而导致土壤酶活性增强［１５，２２－２３］。
蔗糖酶、脲酶和磷酸酶是土壤中常见的３种水解酶，
分别是土壤有机质、氮、磷代谢的专一酶，而过氧化
氢酶是一种重要的土壤氧化还原酶，可反映土壤中
总的生物呼吸强度，表征土壤微生物活性强度。本
研究表明，从季节动态变化来看，土壤蔗糖酶、脲酶
和过氧化氢酶活性，从５月份到１０月份总体趋势是
先升高后降低，最大值出现在７、８月份，可能是由于
植物在这一时期新陈代谢旺盛，土壤含水量、通气性
和温度状况都比较适宜，土壤生物化学作用和微生
物活动旺盛，微生物和根系代谢加强，分泌产生更多
的酶［［７，２４－２５］。而土壤磷酸酶从５月份到１０月份总
体变化趋势是先降低后上升，但是变化幅度不大，最
小值出现在７、８月份，平均在０２１ ０２９ｍｇ／ｇ之
间波动，这与杨成德等［２６］研究结果一致，但大多数
研究结果表明，７、８月份土壤磷酸酶增加［７，２７］可能
与土壤类型、微生物活动的复杂性有关，具体原因有
待进一步探究。从不同施肥处理来看，施肥显著提
高了土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶的活性，与对照相
比，蔗糖酶活性大小为 Ｎ１Ｐ＞Ｎ２Ｐ＞Ｎ１＞Ｐ＞Ｎ２，磷
酸酶为Ｎ２Ｐ＞Ｎ１＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ２＞Ｐ，脲酶为 Ｎ２Ｐ＞
Ｎ１Ｐ＞Ｎ１＞Ｎ２＞Ｐ，而过氧化氢酶却表现为降低，
降低幅度为 Ｎ２Ｐ＞Ｎ２＞Ｎ１Ｐ＞Ｐ＞Ｎ１，则酶活性
为Ｎ１＞Ｐ＞Ｎ１Ｐ＞Ｎ２＞Ｎ２Ｐ，但是降幅不是很大。
施肥可以提高土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶的活性，其
原因可能是施肥可以促进根系代谢，使根系分泌物
增多，微生物繁殖加快，从而有利于提高土壤酶活
性，与王渭玲等［２８］、张长华等［２９］的研究结果一致，
而土壤过氧化氢酶活性施肥后反而降低，说明施肥
不能增强土壤过氧化氢酶活性，有小幅下降，这与孙
瑞莲等［３０］研究结果一致，但也有很多文献报道施肥
可以提高土壤过氧化氢酶活性［３１－３２］，可能是由于研
究的土壤类型、施肥方式和肥料用量不同所致，具体
原因有待进一步探究。同时，施肥也会对土壤微生
物产生影响，因为土壤养分和土壤微生物主要集中
在０—２０ｃｍ土层，本研究所选取的２０年华北落叶
松林地处于地力衰退阶段，通过施肥提高了林地土
壤肥力，则土壤微生物数量也可能会相应地提
高［３３－３４］，但是土壤微生物数量与研究地的土壤环
境、施肥种类和施肥量有关［３５］，因此，土壤中细菌、
１７６
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
放线菌和真菌数量具体是如何变化以及它们在不同
施肥处理间有什么差异，有待后续试验进一步探究。
但总的来说施肥使土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性
增强，其中以Ｎ１Ｐ和 Ｎ２Ｐ配施效果最明显，林地土
壤肥力提高，对缓解华北落叶松人工林地力衰退具
有重要作用。
土壤肥力状况与林木生长相互影响，土壤肥力
是影响林木生长的重要因素，而林木生长反过来也
可以影响土壤肥力状况。虽然外源施入的氮、磷肥
一部分由于淋失、挥发以及被土壤固定成为不可利
用的形态而不能被植物完全吸收、利用［３６］，但从土
壤综合肥力水平的分析来看，施肥能有效改善林地
土壤肥力，并且Ｎ１Ｐ＞Ｎ２Ｐ＞Ｐ＞Ｎ１＞Ｎ２＞ＣＫ，
说明不同处理肥效有所差异，Ｎ１Ｐ和 Ｎ２Ｐ能大幅提
高土壤肥力，尤其是Ｎ１Ｐ，与对照相比土壤肥力水平
增加１５０５，确定为最佳施肥方案，而Ｎ２Ｐ次之。另
外，虽然该地土壤（０—２０ｃｍ）中度缺氮，极度缺磷，
但是各施肥处理使土壤速效氮增加 ４０４％
７４６２％，而使土壤速效磷增加１９１％ ５０７％，土
壤的供氮能力较供磷能力提升大，与前人关于磷肥
当季利用率低于氮肥的结果一致［３７］
施肥使林地土壤养分增加，土壤酶活性增强，土
壤肥力水平不同程度地提高，初步缓解了华北落叶
松人工林地氮、磷亏缺导致的土壤质量下降、地力衰
退等问题，但土壤养分和酶活性之间存在着复杂的
联系，受光照、水分和地理位置等多种因素的影响，
本研究所得结论能初步反映施肥对林地土壤肥力的
改善效果，但具有一定的局限性。今后的研究工作
中，仍需重点开展土壤养分、酶活性季节变化特征以
及后续监测其年变化特征，可以为长期维持华北落
叶松人工林地生产力、恢复地力提供科学依据。
参 考 文 献：
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ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｎｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｃｏｎｔｅｎｔｏｆｐｏｔｅｄＣｈｉｎｅｓｅｆｉｒｓｅｅｄｌｉｎｇ
［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉａＳｉｌｖａｅＳｉｎｉｃａｅ，２００６，４２（４）：４４－５０
［２］ ＶｉｔｏｕｓｅｋＰ．Ｍ，ＨｏｗａｒｔｈＲ．Ｗ．Ｎｉｔｒｏｇｅｎｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｎｌａｎｄａｎｄｉｎ
ｔｈｅＳｅａ：Ｈｏｗｃａｎｉｔｏｃｃｕｒ？［Ｊ］．Ｂｉｏｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９９１，１３
（２）：８７－１１５
［３］ ＣａｓｓｍａｎＫＧ，ＫｒｏｐｆＭ Ｊ，ＧａｕｎｔＪ，ＰｅｎｇＳ．Ｎｉｔｒｏｇｅｎｕｓｅ
ｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｒｉｃｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ：ｗｈａｔａｒｅｔｈｅｋｅｙｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ？［Ｊ］．
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植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
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ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０１４，４５（３）：６１８－６２４
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ＦａｎＸＧ，ＪｉｎＫ，ＬｉＺＪ，ＲｏｎｇＸＮ．Ｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｄｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｉｌａｇｅｐｒａｃｔｉｃｅｓ：Ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．
ＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｅｎｔａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，２０１０，１６（３）：７４４－７５１
［３６］ 闫湘，金继运，何萍，等．提高肥料利用率技术研究进展
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ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｔｉａ
ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＳｉｎｉｃａ，２００８，４１（２）：４５０－４５９
［３７］ 朱兆良．我国土壤供氮和化肥氮去向研究的进展［Ｊ］．土壤，
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ＺｈｕＺＬ．ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓｏｎｔｈｅｆａｔｅｏｆｓｏｉｌＮｓｕｐｐｌｙａｎｄ
ａｐｐｌｉｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒＮｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．Ｓｏｉｌｓ，１９８５，１７（１）：２－９１
［３８］ 杨宁，邹冬生，杨满元，等．衡阳紫色土壤土丘陵坡地不同
植被恢复阶段土壤酶活性特征研究［Ｊ］．植物营养与肥料学
报，２０１３，１９（６）：１５１６－１５２４
ＹａｎｇＮ，ＺｏｕＤＳ，ＹａｎｇＭＹｅｔａｌ．Ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｉｎ
ｄｉｆｅｒｅｎｔｒｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓｔａｇｅｓｏｎｓｌｏｐｉｎｇｌａｎｄｗｉｔｈｐｕｒｐｌｅｓｏｉｌｓｉｎ
ＨｅｎｇｙａｎｇｏｆＨｕｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｅｎｔａｎｄ
ＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，２０１３，１９（６）：１５１６－１５２４
［３９］ 叶协锋，杨超，李正，敬海霞．绿肥对植烟土壤酶活性及其
土壤肥力的影响［Ｊ］．植物营养与肥料报，２０１３，１９（２）：４４５
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ＹｅＸＦ，ＹａｎｇＣ，ＬｉＺ，ＪｉｎｇＨＸ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｇｒｅｅｎｍａｎｕｒｅｉｎ
ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｎｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎｔｏｂａｃｃｏ
ｐｌａｎｔｉｎｇｓｏｉｌｓ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｅｎｔａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，２０１３，
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