全 文 ：书松嫩平原西部盐碱草地土壤多酚氧化酶活性
及其与主要肥力因子的关系
岳中辉１，２，王博文１，王洪峰１，阎秀峰１
（１．东北林业大学生命科学学院 东北林业大学林木遗传育种与生物技术教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨１５００４０；
２．哈尔滨师范大学生命科学与技术学院，黑龙江 哈尔滨１５００２５）
摘要：对松嫩平原西部盐碱草地土壤多酚氧化酶活性及其与主要肥力因子的关系进行研究，结果表明，在植被生长
季各月份内，多酚氧化酶活性在不同地段的变化有一定的规律性，都表现为碱斑裸地及植被生长较差的地段酶活
性较高，而植被生长茂盛的地段酶活性低，但不同地段多酚氧化酶活性的季节变化规律不同；除钾素外，多酚氧化
酶活性和肥力因子间都有显著或极显著的相关关系，全盐对酶活性的直接效应最大，且通过全氮、速效磷、有机质、
ｐＨ值的间接效应也较大，是影响酶活性的重要因素；主成分分析表明，可以用多酚氧化酶活性来指示土壤全盐、
ｐＨ值、全氮、速效磷和有机质的变化。
关键词：多酚氧化酶；肥力因子；盐碱草地
中图分类号：Ｓ８１２．２；Ｓ１５８　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２００９）０４０２５１０５
　 松嫩平原西部草地是我国著名的天然草场，也是我国重要的畜牧业基地之一，具有较高的经济价值和重要的
生态意义。但是由于自然环境的变化以及人类活动的破坏，致使该区草地出现退化、沙化和盐碱化，尤其草地盐
碱化加重，碱斑面积逐年扩大，因而盐碱草地的恢复与重建已成为科学研究［１～３］和生产的主要任务，对于盐碱草
地内在生物学机制的研究也刻不容缓［４，５］。
土壤酶是构成土壤肥力的重要因素，在土壤物质循环和转化过程中起着积极的作用，是构成土壤生物活性的
重要组成部分［６，７］。多酚氧化酶（ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｏｘｉｄａｓｅ，简称ＰＰＯ）主要来源于土壤微生物、植物根系分泌物及动
植物残体的分解物，可将土壤中的酚类物质氧化为醌，而后形成类腐殖质的大分子化合物［８］。许多研究表明，土
壤多酚氧化酶活性与土壤腐殖质的腐殖化程度呈负相关，在不同剖面、不同季节、不同林型、不同耕作方式、不同
植物群落、不同培肥措施的土壤中存在差异［９～１６］，目前对盐碱草地土壤多酚氧化酶活性的研究相对较少［１７，１８］，因
此研究盐碱草地土壤多酚氧化酶活性的变化及其与主要肥力因子的关系，为多酚氧化酶活性的深入研究提供理
论依据。
１　材料与方法
１．１　研究区域概况
研究区域位于松嫩平原西部，地理位置为北纬４５°５３′～４７°０８′，东经１２３°４５′～１２４°４２′，平均海拔１５２ｍ，属温
带大陆性季风气候，春天多风沙，降水量少，平均年降水量为４００ｍｍ左右，８０％集中在７－９月，年平均气温３．６
～４．４℃，月平均气温稳定在０℃以上的日数为２１０ｄ，无霜期１４０ｄ，封冻期在１１月上旬，解冻期在５月上旬。土
壤类型主要为草甸土。
１．２　土壤样品采集
选择杜尔伯特蒙古族自治县他拉哈镇南部草地作为研究样地，地理位置为北纬４６°０８′，东经１２４°１３′，样地内
光碱斑面积约占３０％以上，主要植被有羊草（犃狀犲狌狉狅犾犲狆犻犱犻狌犿犮犺犻狀犲狀狊犲）、星星草（犘狌犮犮犻狀犲犾犾犻犪狋犲狀狌犻犳犾狅狉犪）、虎尾
第１８卷　第４期
Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．４
草　业　学　报
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 收稿日期：２００８０９１６；改回日期：２００８１０３０
基金项目：国家科技支撑计划项目（２００６ＢＡＣ０１Ａ０８），黑龙江省自然科学基金重点项目（ＺＪＮ０５０２０１），黑龙江省教育厅科技项目（１１５２１０６５）
和黑龙江省博士后资助基金资助。
作者简介：岳中辉（１９７１），女，黑龙江讷河人，副教授，博士。Ｅｍａｉｌ：ｙｕｅｚｈｏｎｇｈｕｉ＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｘｆｙａｎ＠ｍａｉｌ．ｈｌ．ｃｎ
草（犆犺犾狅狉犻狊狏犻狉犵犪狋犪）、碱蓬（犛狌犪犲犱犪犵犾犪狌犮犪）、黄蒿（犃狉狋犲犿犻狊犻犪狊犮狅狆犪狉犻犪）、委陵菜（犘狅狋犲狀狋犻犾犾犪犮犺犻狀犲狀狊犻狊）等，样地内
各种植被分布不均，形成不同的斑块类型。在整个样地内选取１５个５０ｃｍ×５０ｃｍ的不同样方（９月１３个），各
样方内植物种类和生长情况不同，包括了从植物不能生长的碱斑地到植被生长相对茂盛的地段（样方１为碱斑裸
地，样方２～４内生长着零星的碱蓬，样方５～１０内植被种类较多，盖度在３０％～６０％，样方１１～１５内植被种类
丰富，盖度在６０％以上），用ＧＰＳ定位，于２００７年５月２０日、６月２２日、７月２５日、８月２６日、９月２９日在每个
样方内随机取５个０～２０ｃｍ土层土样，将５个样点的土壤等量混合，风干后分析土壤多酚氧化酶活性及主要肥
力因子状况。
１．３　分析方法
多酚氧化酶活性用邻苯三酚比色法［６］，酶活性以３ｈ后每克土壤中紫色没食子素的毫克数表示；主要肥力因
子测定采用常规方法［１９，２０］；通径分析和主成分分析用ＳＡＳ８．１软件。
２　结果与分析
２．１　盐碱草地土壤多酚氧化酶活性的变化
在植被生长季各月份内，多酚氧化酶活性在不同地段的变化有一定的规律性，都表现为碱斑裸地及植被生长
较差的地段酶活性较高，而植被生长茂盛的地段酶活性低（表１），由于多酚氧化酶能够增强土壤芳香族化合物的
转化，促进含氮的蛋白质类物质及脂肪族化合物等缩合，形成胡敏酸分子［７］，在植被生长较差地段酶活性高，说明
多酚氧化酶可能在盐碱土壤的修复中具有重要作用，当环境条件不利于微生物的活动时，土壤代谢仍能在一定程
度上继续进行［６］，这对于盐碱草地土壤肥力的恢复具有重要意义。但盐碱草地不同地段多酚氧化酶活性的季节
变化规律不同（表１），在碱斑裸地及植被生长较差的地段（样方１～４），酶活性都在５月较高，然后降低，到８月或
９月又升高；在植被生长较好的地段（样方５～１０），酶活性的峰值在６或７月（样方１０为８月）；在植被生长茂盛
的地段（样方１１～１５）酶活性的峰值出现在６月（样方１４为５月），这一结果与其他类型土壤不同［９，１５，１７］，这是由
于盐碱草地特殊的土壤理化条件和植被生长造成的，同时该区在不同季节水热条件差异很大［５］，也对酶活性有一
定影响。
表１　土壤多酚氧化酶活性的季节变化
犜犪犫犾犲１　犛犲犪狊狅狀犪犾犮犺犪狀犵犲狊狅犳狊狅犻犾犘犘犗犪犮狋犻狏犻狋狔 ｍｇ／（ｇ·３ｈ）
样点 ５月 Ｍａｙ ６月Ｊｕｎｅ ７月Ｊｕｌｙ ８月Ａｕｇｕｓｔ ９月Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ
１ １．９５３±０．０６７ １．６２８±０．０７１ １．３９８±０．１１１ １．６１２±０．０７１ １．０３９±０．０６３
２ １．９４４±０．０８７ １．１８４±０．０６９ １．１２１±０．０９３ １．２２４±０．００７ １．７９６±０．０９７
３ １．３５６±０．０８９ ０．８９３±０．０９８ ０．８３６±０．０７６ １．３３５±０．０６４ １．６２４±０．０８０
４ １．３４９±０．０９２ ０．９９２±０．０７８ １．２９０±０．１１４ １．００１±０．００８ １．０４１±０．０２０
５ ０．９３８±０．０４１ ０．６８０±０．０１６ １．１１７±０．０９４ ０．２６３±０．０３４ －
６ ０．４３０±０．０２７ ０．２９１±０．０３２ ０．８５１±０．０５１ ０．２５６±０．０１９ ０．６５６±０．０２７
７ ０．５４５±０．０５１ ０．４６５±０．０４６ １．１１６±０．０８３ ０．０８２±０．０２３ ０．０７５±０．００８
８ ０．６６７±０．０８９ ０．８５８±０．０９８ ０．５７６±０．０６６ ０．２１２±０．００８ ０．４６８±０．０５６
９ ０．５３３±０．０２１ ０．５９４±０．０２４ ０．４０４±０．０３８ ０．３６７±０．０２３ ０．３４６±０．０３８
１０ ０．２７０±０．０１９ ０．２２５±０．０１４ ０．２５９±０．０３９ １．０１７±０．０３６ ０．２６３±０．０３７
１１ ０．２３５±０．０２１ ０．３１３±０．０３５ ０．２８９±０．０５２ ０．３５７±０．００８ －
１２ ０．１８５±０．０１９ １．０３０±０．１１３ ０．１８３±０．０２４ ０．１９８±０．００７ ０．９０７±０．０６７
１３ ０．３１７±０．０３２ ０．４７３±０．０２０ ０．２７０±０．０５１ ０．２８０±０．０２１ ０．３２７±０．０２９
１４ ０．８６７±０．０７４ ０．１７１±０．０１８ ０．２４５±０．０３２ ０．０７８±０．０１８ ０．３４８±０．０３５
１５ ０．１９１±０．０１９ ０．６６７±０．０５３ ０．２８９±０．０５２ ０．１３１±０．００７ ０．４１４±０．０３７
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２．２　盐碱草地土壤多酚氧化酶活性与主要肥力因子间的通径分析
为进一步探讨多酚氧化酶活性和土壤性质的关系，将反映土壤营养状况的全氮（Ｘ１）、速效氮（Ｘ２）、全磷
（Ｘ３）、速效磷（Ｘ４）、全钾（Ｘ５）、速效钾（Ｘ６）、有机质（Ｘ７）、全盐（Ｘ８）、ｐＨ值（Ｘ９）与多酚氧化酶活性进行通径分析
（表２），得到各肥力因子对酶活性的直接效应和间接效应，二者的和即为肥力因子和酶活性的相关系数。
肥力因子中除钾素因子外，都和多酚氧化酶活性有显著或极显著的相关关系，全盐对酶活性的直接效应最
大，且通过全氮、速效磷、有机质、ｐＨ值的间接效应也较大，是影响酶活性的重要因素，全氮、速效磷、有机质、ｐＨ
值通过间接作用对酶活性产生影响，速效氮、全磷虽然和酶活性显著相关，但其直接和间接作用都较小，不是影响
酶活性的主要因素。由于盐碱草地同时受中、小、微地形的变化及特殊成土条件的影响，有独特的现代积盐过程，
土壤中含有大量的可溶盐，盐分是肥力因子中的关键因子，盐碱土壤条件使得土壤溶液的渗透压升高，植物根系
吸水困难，土壤微生物数量减少［５］，土壤酶活性应随之下降，但多酚氧化酶活性却和全盐极显著正相关，随着土壤
盐碱化程度的加剧，酶活性升高，进一步说明多酚氧化酶在盐碱土壤中的重要作用，但其作用机制还需进一步研
究探讨。
表２　土壤主要肥力因子对多酚氧化酶活性的通径系数
犜犪犫犾犲２　犘犪狋犺犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊狅犳狊狅犻犾犿犪犻狀犳犲狉狋犻犾犻狋狔犳犪犮狋狅狉狊犪犳犳犲犮狋犻狀犵狋犺犲犘犘犗犪犮狋犻狏犻狋狔
肥力因子
Ｆｅｒｔｉｌｉｔｙｆａｃｔｏｒ
间接效应Ｉｎｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔ
Ｘ１ Ｘ２ Ｘ３ Ｘ４ Ｘ５ Ｘ６ Ｘ７ Ｘ８ Ｘ９
直接效应
Ｄｉｒｅｃｔｅｆｆｅｃｔ
相关系数
犚
Ｘ１ －０．０８５ －０．０１４ ０．００１ ０．００１ －０．０２５ ０．０３９ －０．５８０ －０．００９ －０．０５６ －０．７２８
Ｘ２ －０．０３５ －０．０１０ ０ －０．０１０ －０．０１３ ０．０２５ －０．３０６ －０．００６ －０．１３５ －０．４９１
Ｘ３ －０．０３４ －０．０５９ ０ ０．０１６ －０．０３６ ０．０２９ －０．１８８ －０．００４ －０．０２３ －０．２９８
Ｘ４ ０．０３３ ０．０１９ ０ ０ －０．００３ －０．０１９ ０．７２１ ０．００９ －０．００１ ０．７５９
Ｘ５ －０．００１ ０．０２１ －０．００６ ０ －０．００７ ０．００５ －０．００８ －０．００１ ０．０６４ ０．０６９
Ｘ６ －０．０１９ －０．０２５ －０．０１１ ０ ０．００６ ０．０１８ －０．０６６ －０．００２ －０．０７３ －０．１７２
Ｘ７ －０．０４１ －０．０６２ －０．０１３ ０ ０．００６ －０．０２５ －０．４１６ －０．００６ ０．０５４ －０．５０２
Ｘ８ ０．０４０ ０．０５０ ０．００５ －０．００１ －０．００１ ０．００６ －０．０２７ ０．０１１ ０．８１８ ０．９０２
Ｘ９ ０．０４３ ０．０６９ ０．００８ －０．００１ －０．００３ ０．０１０ －０．０３０ ０．７７５ ０．０１２ ０．８８３
　犚０．０１＝０．２３２，犚０．０５＝０．３０２，：犘＜０．０５，：犘＜０．０１．
表３　土壤主要肥力因子的主成分特征根及特征向量
犜犪犫犾犲３　犘狉犻狀犮犻狆犪犾犮狅犿狆狅狀犲狀狋犲犻犵犲狀狏犪犾狌犲狊犪狀犱犲犻犵犲狀狏犲犮狋狅狉狊狅犳狊狅犻犾犿犪犻狀犳犲狉狋犻犾犻狋狔犳犪犮狋狅狉狊
项目
Ｉｔｅｍｓ
第１主成分
１ｓｔｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
第２主成分
２ｎｄｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
第３主成分
３ｒｄｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
第４主成分
４ｔｈｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
特征根Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅ ５．１４７ １．７９２ １．１１７ ０．７１３
方差贡献率Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ（％） ５１．４７０ １７．９２０ １１．１７０ ７．１３０
累积方差贡献率Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ（％） ５１．４７０ ６９．３９０ ８０．５６０ ８７．６９０
特征向量
Ｅｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒｓ
多酚氧化酶ＰＰＯ ０．３９７ ０．１８３ ０．０３０ ０．０９６
Ｘ１ －０．４０１ ０．１３８ －０．０７５ ０．０６０
Ｘ２ －０．２７０ ０．２００ －０．４７６ ０．４６９
Ｘ３ －０．２３０ ０．５３４ ０．０６３ ０．１３２
Ｘ４ ０．３２８ ０．４０７ －０．２０８ ０．１８９
Ｘ５ －０．０１５ ０．２１９ ０．８３８ ０．３２６
Ｘ６ －０．１３２ ０．４９１ ０．０１５ －０．７６９
Ｘ７ －０．３２１ ０．２５６ ０．００６ ０．０９４
Ｘ８ ０．３９８ ０．２７１ －０．１１４ ０．０７８
Ｘ９ ０．４１１ ０．１６８ －０．０６５ －０．０４０
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２．３　盐碱草地土壤多酚氧化酶活性和主要肥力因子的主成分分析
在研究土壤酶和土壤肥力因子的关系时，学者们常把土壤酶活性作为评价土壤肥力的重要指标［７，９，１４］，而用
土壤多酚氧化酶活性评价土壤肥力存在争议［１１，１５，１７］。本研究将多酚氧化酶活性作为肥力因子之一和其他肥力因
子一起进行主成分分析，得到４个主成分的方差贡献率达到８７．６９％（表３），能够反映土壤内肥力因子的绝大部
分信息。４个主成分中第１主成分的方差贡献率达到５１．４７％（表３），在全部因子中占主导地位，是土壤肥力的
最重要方面，多酚氧化酶以及全盐、ｐＨ值、全氮、速效磷和有机质都在其中占有较大分量，因而可以用多酚氧化
酶活性来指示盐碱草地这５种肥力因子的变化。
３　讨论
随着生态环境不断恶化，土壤质量受到人们的普遍重视，几乎所有的土壤生态系统退化都伴随着土壤酶活性
的变化，土壤酶活性成为必不可少的土壤生物学指标，它与土壤理化指标不同，因其对环境的敏感性用来作为土
壤变化的早期预警生物指标［２１］。研究多酚氧化酶活性在盐碱草地中的变化规律及其与主要肥力因子的关系只
是对土壤生物学指标的一种初步尝试，还应选择不同的酶类及不同区域的盐碱草地类型进行深入研究。
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５４２第１８卷第４期 草业学报２００９年
犘狅犾狔狆犺犲狀狅犾狅狓犻犱犪狊犲犪犮狋犻狏犻狋狔犪狀犱犻狋狊狉犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆狋狅狋犺犲狊狅犻犾犿犪犻狀
犳犲狉狋犻犾犻狕犲狉犳犪犮狋狅狉犻狀狑犲狊狋犛狅狀犵狀犲狀犪犾犽犪犾犻犵狉犪狊狊犾犪狀犱
ＹＵＥＺｈｏｎｇｈｕｉ１，２，ＷＡＮＧＢｏｗｅｎ１，ＷＡＮＧＨｏｎｇｆｅｎｇ１，ＹＡＮＸｉｕｆｅｎｇ１
（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｏｒｅｓｔＴｒｅｅＧｅｎｅｔｉｃＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，
ＣｏｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００４０，Ｃｈｉｎａ；
２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｒｂｉｎＮｏｒｍａｌ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００２５，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｏｘｉｄａｓｅ（ＰＰＯ）ａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｉｔｓｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｔｏｔｈｅｍａｉｎｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｆａｃｔｏｒｓｉｎｗｅｓｔ
Ｓｏｎｇｎｅｎａｌｋａｌｉｇｒａｓｓｌａｎｄｗｅｒｅｅｘａｍｉｎｅｄ．ＰＰＯａｃｔｉｖｉｔｙｗａｓｈｉｇｈｅｒｉｎｂａｒｅａｎｄｓｐａｒｓｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓｐｏｔｓ，ｂｕｔｌｏｗ
ｅｒｉｎｌｕｓｈｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓｐｏｔｓ．ＴｈｅｓｅａｓｏｎａｌｄｙｎａｍｉｃｓｏｆＰＰＯａｃｔｉｖｉｔｙｖａｒｉｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐｏｔｓ．ＰＰＯａｃｔｉｖｉｔｙｗａｓ
ｈｉｇｈｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｆｅｒｔｉｌｉｔｙｆａｃｔｏｒｓｅｘｃｅｐｔｆｏｒｐｏｔａｓｓｉｕｍｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒｗａｓｔｏｔａｌ
ｓａｌｔ．ＰＰＯａｃｔｉｖｉｔｙｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｓｈｏｗｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｏｔａｌｓａｌｔ，ｐＨｖａｌｕｅ，ｔｏｔａｌＮ，ａｖａｉｌａｂｌｅＰａｎｄｏｒｇａｎｉｃｍａｔ
ｔｅｒ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｏｘｉｄａｓｅ；ｆｅｒｔｉｌｉｔｙｆａｃｔｏｒｓ；ａｌｋａｌｉｇｒａｓｓｌａｎｄ
６４２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２００９） Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．４