全 文 ：书不同沙地植被对土壤酶活性的影响
聂素梅，高丽，闫志坚，王素娟
（中国农业科学院草原研究所，内蒙古 呼和浩特０１００１０）
摘要：通过对库布齐沙地的流动沙地、半固定沙地、固定沙地和人工种植的沙打旺和塔落岩黄芪植被的土壤酶活性
进行研究，结果表明，固定沙地和半固定沙地土壤蛋白酶、脲酶、转化酶活性比流动沙地增加６．７３％～５９．０９％，固
定沙地酶活性最大，其次为半固定沙地，流动沙地活性最弱。多酚氧化酶在固定沙地和半固定沙地比流动沙地均
有所减少。人工植被的土壤蛋白酶、脲酶、多酚氧化酶和转化酶的活性比天然植被分别提高了２３．４１％，３７．１０％，
７．９６％和４７．４１％。土壤蛋白酶和转化酶在夏季活性最大，脲酶在秋季活性最大，多酚氧化酶在春季和冬季活性
大。蛋白酶、脲酶和转化酶在土壤表层０～２ｃｍ活性大，多酚氧化酶活性在０～２０ｃｍ土层范围内变化不明显。
关键词：库布齐沙地；天然植被；人工植被；土壤酶活性
中图分类号：Ｓ１５４．２；Ｓ１５５．５＋１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１０）０２０２５３０４
土壤酶主要来自于动物、植物根系、微生物的细胞分泌物以及残体分解物，参与了土壤中许多重要的生物化
学过程，对土壤中营养元素的生物循环，有机物的转化和积累以及腐殖质的合成与分解等都起着十分重要的作
用［１］。利用土壤酶活性的反应机制，本研究探讨了库布齐沙地天然植被的流动沙地、半固定沙地、固定沙地和人
工种植的沙打旺（犃狊狋狉犪犵犪犾狌狊犪犱狊狌狉犵犲狀狊ＣＶ．‘ｓｈａｄａｗａｎｇ’）、塔落岩黄芪（犎犲犱狔狊犪狉狌犿犾犪犲狏犲）沙地的土壤蛋白酶、
脲酶、多酚氧化酶、转化酶活性在土壤中的分布变化规律，以及对植被的影响，为治理沙漠化、保护植被、修复土壤
提供理论依据。
１ 材料与方法
１．１ 研究区概括
研究区位于内蒙古鄂尔多斯高原库布齐沙带东段，准格尔旗十二连城乡，地处北纬４０°１２′，东经１１１°０７′。海
拔高度１０３４ｍ。该地区属温带大陆性气候，气候干旱少雨，风沙较大，形成了典型的荒漠草原干旱、半干旱的风
沙地貌。年日照时数３１５９ｈ，年均气温６．０℃，无霜期１３０ｄ，年降水量３８０ｍｍ，年蒸发量２１３０ｍｍ。土壤为沙
质土。
天然植被主要以油蒿（犃狉狋犲犿犻狊犻犪狅狉犱狅狊犻犮犪）、白沙蒿（犃．狊狆犺犪犲狉狅犮犲狆犺犪犾犪）及一、二年生杂类草为主。人工植
被区以沙打旺和塔落岩黄芪为主。
研究区域由于多年草场围封，植被覆盖度相对较好，在流动沙地植被覆盖度为１０％～３０％，半固定沙地为
４０％～７５％，固定沙地为６０％～８０％。
１．２ 供试土壤样品采集
２００７年８，１０和１２月的５－８日分别采集了夏季、秋季、冬季的土壤样品，２００８年４月１５日采集了春季的土
壤样品，在每个季节的每个样地选择３个样点作剖面，共选取１５个样点，取０～２，２～５，５～１０，１０～２０ｃｍ的土壤
样品，采样后将样品密封在塑料袋中带回实验室，除去植物残体及其他杂物，过筛保存待分析备用。
１．３ 实验方法
土壤酶活性测定参考《土壤酶及其研究方法》和《土壤酶活性》的方法测定［２，３］。土壤蛋白酶活性测定采用
Ｆｏｌｉｎ－Ｃｉｏｃａｌｔｅｕ比色法。土壤脲酶活性测定采用苯酚钠比色法。土壤多酚氧化酶活性测定采用邻苯三芬比色
法。土壤转化酶活性测定采用硫代硫酸钠滴定法。数据采用ＳＡＳ统计软件分析。
第１９卷 第２期
Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．２
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
２５３－２５６
２０１０年４月
收稿日期：２００９１１１６；改回日期：２００９１２１０
基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费项目（中国农业科学院草原研究所）资助。
作者简介：聂素梅（１９５６），女，内蒙古锡盟人，副研究员。Ｅｍａｉｌ：ｎｉｅｓｕｍｅｉ＿２２８＠１６３．ｃｏｍ
２ 结果与分析
２．１ 不同沙地土壤酶活性的变化
在不同的样地中，植被覆盖度大的地段要比植被稀疏的地段土壤蛋白酶、脲酶、转化酶活性强。地表植被覆
盖度最大的固定沙地土壤蛋白酶活性最高，其次为半固定沙地，流动沙地植被覆盖度最小，蛋白酶含量也最少，从
蛋白酶活性来看，固定沙地比半固定沙地和流动沙地分别增加３１．８％和５９．０９％，均达到显著水平（犘＜０．０５），
半固定沙地比流动沙地增加２０．７６％，土壤脲酶活性在固定沙地比半固定沙地增加６．７３％，固定沙地和半固定沙
地比流动沙地分别增加５４．９９％和５０．１５％，均达到显著水平（犘＜０．０５）；多酚氧化酶活性在固定沙地比半固定
沙地增加１．１５％，相差很小，固定沙地和半固定沙地比流动沙地分别减少８．６２％和１０．７０％，三者之间没有明显
差异（犘＞０．０５）；土壤转化酶活性在固定沙地比半固定沙地增加３２．８８％（犘＜０．０５），固定沙地和半固定沙地比
流动沙地分别增加４２．４８％（犘＜０．０５）和１０．７３％（表１）。
２．２ 土壤酶活性的季节变化
对流动沙地、半固定沙地和固定沙地测定的土壤
酶季节变化数据整理分析（表２）。土壤蛋白酶活性在
夏季最高，秋季次之，春季和冬季偏少，说明土壤蛋白
酶活性受温度变化影响较大，各季节变化顺序为夏季
＞秋季＞春季＞冬季，夏季蛋白酶活性和其他３个季
节差异达显著水平（犘＜０．０５），秋季、春季、冬季３个
季节差异不显著（犘＞０．０５）；土壤脲酶在秋季、冬季和
夏季３个季节活性变化不大，在春季略低一些，样地在
各季节规律性不明显，但大致为秋季＞冬季＞夏季＞
春季，４个季节均没有显著差异（犘＞０．０５）；土壤多酚
氧化酶在温度偏低的季节中要比温度偏高的季节活性
高，春季和冬季比秋季和夏季活性高，样地在各季节变
化都有规律性，各季节变化顺序为春季＞冬季＞秋季
＞夏季；土壤转化酶在夏季活性最高，其次为冬季，秋
季和春季偏少，夏季和其他３个季节相比差异显著（犘
＜０．０５），冬季、秋季和春季差异不显著（犘＞０．０５），样
地在各季节变化规律性都很一致，即夏季＞冬季＞秋
季＞春季。
表１ 不同沙地类型土壤酶活性变化
犜犪犫犾犲１ 犆犺犪狀犵犲狊狅犳狊狅犻犾犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋狔
狅狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊犪狀犱狔犾犪狀犱狋狔狆犲 μｇ／ｇ
沙地类型
Ｓａｎｄｙｌａｎｄｔｙｐｅ
蛋白酶
Ｐｒｏｔｅａｓｅ
脲酶
Ｕｒｅａｓｅ
多酚氧化酶
Ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ
ｏｘｉｄａｓｅ
转化酶
Ｉｎｖｅｒｔａｓｅ
流动沙地Ｆｌｏｗ ０．０９８５ １．４５６８ ３３６．４４ ０．０７２７
半固定沙地 Ｈａｌｆｆｉｘｅｄ ０．１２４４ ３．０１９３ ３０３．９３ ０．０８１４
固定沙地Ｆｉｘｅｄ ０．２２０１ ３．２３７３ ３０７．４６ ０．１２６３
表２ 不同季节土壤酶活性变化
犜犪犫犾犲２ 犛犲犪狊狅狀犪犾犮犺犪狀犵犲狊狅犳狊狅犻犾犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋狔μｇ／ｇ
土壤酶
Ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅ
春季
Ｓｐｒｉｎｇ
夏季
Ｓｕｍｍｅｒ
秋季
Ｆａｌ
冬季
Ｗｉｎｔｅｒ
蛋白酶Ｐｒｏｔｅａｓｅ ０．０９５７ ０．３７０３ ０．１４０１ ０．０５６９
脲酶Ｕｒｅａｓｅ ２．３０５４ ３．２０３２ ３．７４７８ ３．４６３２
多酚氧化酶
Ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｏｘｉｄａｓｅ
４１７．２０００ ２３４．４７００ ２５３．５１００ ４０２．１０００
转化酶Ｉｎｖｅｒｔａｓｅ ０．０６０９ ０．２４７０ ０．０７７０ ０．１２４７
２．３ 土壤酶活性的垂直分布变化
土壤酶活性垂直分布与土层水肥条件、植被特征和同期状况等多种因素有关，土壤蛋白酶在固定沙地和半固
定沙地垂直分布是随着土层的增加蛋白酶在减少（表３），对于流动沙地来说，由于地表植被覆盖度小（１０％～
３０％），沙地裸露面积大，表层土壤疏松，易在大风季节将表层沙土及其他枯枝落叶等移走，或者一些枯枝落叶等
掩埋在表土下层，因此，在流动沙地的变化趋势是随着土层的增加，蛋白酶活性逐渐增加，１０～２０ｃｍ的土壤层蛋
白酶活性最高；土壤脲酶在固定沙地和半固定沙地是随着土层的增加脲酶活性逐渐降低，流动沙地的变化趋势是
由低到高再降低，在５～１０ｃｍ的土层中脲酶活性最高；土壤多酚氧化酶在固定沙地、半固定沙地和流动沙地从测
定的土壤分层结果看差异都不是很大，也没有明显的规律性变化；土壤转化酶在固定沙地和半固定沙地的变化趋
势是随着土层的增加其活性由高到低再升高，流动沙地的变化趋势是由低到高再降低，５～１０ｃｍ土层之间活性
最高。
２．４ 人工植被土壤酶活性的变化
人工植被土壤酶活性比天然植被均有不同程度的增加（表４），转化酶和脲酶增加最多，平均分别增加了
４７．４１％和３７．１９％，蛋白酶增加２３．４１％，多酚氧化酶增加７．９６％。人工植被一方面是植被覆盖度的增加，地下
生物量随着增多，有机质（０．４４％）相应地比天然植被（０．２４％）提高了４５．５％，另一方面是豆科植物特有的固氮
４５２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．２
表３ 土壤酶活性垂直分布变化
犜犪犫犾犲３ 犞犲狉狋犻犮犪犾犮犺犪狀犵犲狊狅犳狊狅犻犾犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋狔 μｇ／ｇ
土壤酶Ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅ 沙地类型Ｓａｎｄｙｌａｎｄｔｙｐｅ ０～２ｃｍ ２～５ｃｍ ５～１０ｃｍ １０～２０ｃｍ
流动沙地Ｆｌｏｗ ０．０１８４ ０．０７７３ ０．０７７０ ０．２２１５
蛋白酶
Ｐｒｏｔｅａｓｅ
半固定沙地 Ｈａｌｆｆｉｘｅｄ ０．２２０３ ０．１３０１ ０．０９８０ ０．０４９３
固定沙地Ｆｉｘｅｄ ０．４７３３ ０．１２０８ ０．１０８４ ０．０９７９
流动沙地Ｆｌｏｗ １．２０２０ １．４４８０ ２．４０８０ ０．７６７０
脲酶
Ｕｒｅａｓｅ
半固定沙地 Ｈａｌｆｆｉｘｅｄ ４．９２２０ ３．９１２０ １．６０００ １．６４３０
固定沙地Ｆｉｘｅｄ ６．３３３０ ２．４９８０ １．８４３０ ２．２７５０
流动沙地Ｆｌｏｗ ３６８．８１００ ３３２．７５００ ３１２．３９００ ３３１．８１００多酚氧化酶
Ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｏｘｉ
ｄａｓｅ
半固定沙地 Ｈａｌｆｆｉｘｅｄ ２７３．４４００ ３１２．５５００ ３０４．５４００ ３２５．１８００
固定沙地Ｆｉｘｅｄ ３０５．８７００ ３１５．８７００ ２８９．８２００ ３１８．２６００
流动沙地Ｆｌｏｗ ０．０３０６ ０．０２３１ ０．１３００ ０．１０６９
转化酶
Ｉｎｖｅｒｔａｓｅ
半固定沙地 Ｈａｌｆｆｉｘｅｄ ０．１２５９ ０．０８５９ ０．０４２４ ０．０７１３
固定沙地Ｆｉｘｅｄ ０．１７１７ ０．１２４３ ０．０７２１ ０．１３７１
作用和利用氮素的能力，增加了土壤中有机物质的转
化与分解，土壤酶作为微生物及植物根系的活动产物
也就更加体现了土壤酶的活性增加。
从沙打旺和塔落岩黄芪２个样地相比来看，沙打
旺植被的４种土壤酶均高于塔落岩黄芪植被（表４），
土壤蛋白酶、脲酶、多酚氧化酶、转化酶分别提高了
１７．１０％，８．２０％，４．０２％，２８．５７％，其原因从植被角度
分析，植被覆盖度的大小和地下生物量对土壤生物的
生态效应具有正负作用，在一定积累量的范围内，土壤
生物群落的物种多样性、数量、生物量均向好的方向发
展，当积累达到一定程度时，对土壤生物生长发育起到
一定的抑制作用。本研究区域人工种植的塔落岩黄芪
植被由于密度大，覆盖度在８０％～９０％，形成了一个
表４ 人工植被与天然植被土壤酶活性比较
犜犪犫犾犲４ 犃狉狋犻犳犻犮犻犪犾狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀犮狅犿狆犪狉犲犱狑犻狋犺狀犪狋狌狉犪犾
狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀狊狅犻犾犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋狔 μｇ／ｇ
植被类型
Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｙｐｅ
蛋白酶
Ｐｒｏｔｅａｓｅ
脲酶
Ｕｒｅａｓｅ
多酚氧化酶
Ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ
ｏｘｉｄａｓｅ
转化酶
Ｉｎｖｅｒｔａｓｅ
天然植被
Ｎａｔｕｒａｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ
０．１４７７ ２．５７１１ ３１５．９０３ ０．０９３４
人工植被
Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ
０．１９２８ ４．０９３１ ３４３．１９９ ０．１７８４
沙打旺犃．犪犱狊狌狉犵犲狀狊 ０．２１１３ ４．２６５５ ３５０．２３３ ０．２０９５
塔落岩黄芪犎．犾犪犲狏犲 ０．１７４４ ３．９２０８ ３３６．１６０ ０．１４７３
密闭的植物群落，地下植物根系盘根错节，使得土壤通透性减小。人工种植的沙打旺植被密度在６５％～８０％，相
比密度要小，土壤疏松，因此，在测定的土壤蛋白酶、脲酶、多酚氧化酶和转化酶的活性上，塔落岩黄芪４种酶均没
有沙打旺土壤酶活性强，植被密度过大，对于土壤生物活性的影响程度与植被密度和地下生物量的积累量密切相
关。
３ 小结与讨论
３．１ 土壤酶活性的高低不仅与土壤肥力的高低有关，而且与土壤类型、植被特征、土壤微生物数量、种类、酶类本
身的性质有关［４，５］。在库布齐沙地由于人工种植增加了植被的覆盖度，改变了土壤的结构和营养，增加了土壤有
机质的含量，对于生物酶而言生态环境的变化影响了群落的种类组成、数量等动态变化。本研究人工植被的土壤
蛋白酶、脲酶、多酚氧化酶和转化酶活性均有不同程度的增加，因此，种植人工植被，增加植被覆盖度对于土壤的
修复，提高土壤生物活性，促进改善土壤营养，具有重要作用。
３．２ 在不同的天然植被沙地类型中，土壤蛋白酶、脲酶和转化酶活性受植被覆盖度的大小影响很大，在植被覆盖
度大的固定沙地其活性最强，其次为半固定沙地，流动沙地活性最弱。多酚氧化酶在生长环境差的流动沙地反而
要比在固定沙地和半固定沙地活性大，也有人研究，在碱斑裸地及植物生长较差的地段多酚氧化酶活性比植被茂
５５２第１９卷第２期 草业学报２０１０年
盛的地段活性高［６］，２项研究结果有类似之处，也就是说，多酚氧化酶在土壤环境较差的情况下，同样可以发挥其
较大的作用。
３．３ 土壤蛋白酶活性在夏季比其他３个季节高出１．７～５．６倍。脲酶对季节变化反应不明显。多酚氧化酶在春
季和冬季活性要比夏季和秋季活性高。转化酶活性在夏季比其他３个季节高出１．０～３．１倍。
３．４ 土壤表层积累的凋落物和腐殖质比下层土壤多，有机质含量高，酶活性也大［７，８］。在固定沙地和半固定沙
地土壤蛋白酶、脲酶、转化酶基本上是随着土层的增加活性在减少。在流动沙地１０ｃｍ左右的土层范围内３种酶
活性最高，因此，各剖面土壤酶不仅受土壤肥力水平的影响，而且也受微地形变化的影响。多酚氧化酶在固定沙
地、半固定沙地和流动沙地０～２０ｃｍ土层范围内相差不明显。
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犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊犪狀犱狔犾犪狀犱狏犲犵犲狋犪狋犻狅狀狅狀狊狅犻犾犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊
ＮＩＥＳｕｍｅｉ，ＧＡＯＬｉ，ＹＡＮＺｈｉｊｉａｎ，ＷＡＮＧＳｕｊｕａｎ
（ＧｒａｓｓｌａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ，Ｈｏｈｈｏｔ０１００１０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｌｏｗｓａｎｄｏｆＫｕｂｕｑｉｓａｎｄ，ｓｅｍｉｆｉｘｅｄｓａｎｄｙｌａｎｄ，ｆｉｘｅｄｓａｎｄｙｌａｎｄ，ａｎｄｐｌａｎｔｅｄ犃狊狋狉犪犵
犪犾狌狊犪犱狊狌狉犵犲狀狊ａｎｄ犎犲犱狔狊犪狉狌犿犾犪犲狏犲ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｔｏｓｔｕｄｙ，ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ，ｆｉｘｅｄ
ｓａｎｄｙｌａｎｄ，ａｎｄｓｅｍｉｆｉｘｅｄｓａｎｄｓｏｉｌｐｒｏｔｅａｓｅ，ｕｒｅａｓｅ，ｉｎｖｅｒｔａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｔｈａｎｔｈｅｆｌｏｗｏｆｓａｎｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅ
ｒａｎｇｅｏｆ６．７３％－５９．０９％，ｆｉｘｅｄｓａｎｄａｃｔｉｖｉｔｙｔｈｅｍｏｓｔ，ｆｏｌｏｗｅｄｂｙｓｅｍｉｆｉｘｅｄｓａｎｄｙｌａｎｄ，ｆｌｏｗｓａｎｄａｃｔｉｖｉｔｙ
ｏｆｔｈｅｗｅａｋｅｓｔ．Ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｏｘｉｄａｓｅｉｎｔｈｅｆｉｘｅｄｓａｎｄｙｌａｎｄａｎｄｓｅｍｉｆｉｘｅｄｓａｎｄｙｌａｎｄｔｈａｎｔｈｅｆｌｏｗｏｆｓａｎｄａｒｅ
ｏｎｔｈｅｄｅｃｌｉｎｅ．Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ，ｓｏｉｌｐｒｏｔｅａｓｅ，ｕｒｅａｓｅ，ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｏｘｉｄａｓｅａｎｄｉｎｖｅｒｔａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｔｈａｎｔｈｅ
ｎａｔｕｒａｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２３．４１％，３７．１０％，７．９６％ａｎｄ４７．４１％．Ｓｏｉｌｐｒｏｔｅａｓｅａｎｄｉｎｖｅｒｔａｓｅａｃｔｉｖ
ｉｔｙｉｎｔｈｅｓｕｍｍｅｒ，ｔｈｅｌａｒｇｅｓｔ，ｕｒｅａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｉｎｔｈｅｆａｌ，ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｏｘｉｄａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｉｎｔｈｅ
ｓｐｒｉｎｇａｎｄｗｉｎｔｅｒｂｉｇ．Ｐｒｏｔｅａｓｅ，ｕｒｅａｓｅａｎｄｉｎｖｅｒｔａｓｅｉｎｔｈｅｓｏｉｌｌａｙｅｒ０－２ｃｍａｃｔｉｖｉｔｙｉｓｌａｒｇｅ，ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｏｘｉ
ｄａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙａｔ０－２０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒｄｉｄｎｏｔｃｈａｎｇｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：Ｋｕｂｕｑｉｓａｎｄｙｌａｎｄ；ｎａｔｕｒａｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ；ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ；ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ
６５２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．２