全 文 ：书不同种植年限紫花苜蓿人工草地土壤
有机碳及土壤酶活性垂直分布特征
吴旭东１，张晓娟３，谢应忠１，２，徐坤１，杨菁１
（１．宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地，宁夏 银川７５００２１；２．宁夏大学草业科学研究所，
宁夏 银川７５００２１；３．宁夏大学农学院，宁夏 银川７５００２１）
摘要：通过测定土壤容重、土壤有机碳含量和土壤酶活性，探讨了不同种植年限（１，３，４，５和８年）紫花苜蓿人工草
地剖面土壤有机碳含量、土壤碳密度及土壤酶活性的垂直分布差异。结果表明，１）１～８年０～１００ｃｍ土壤平均
ＳＯＣ含量分别为４．５１９，４．８６５，５．１２０，５．３４８和３．３３４ｇ／ｋｇ，各土壤剖面ＳＯＣ含量主要集中在０～４０ｃｍ深度内，
分别占０～１００ｃｍ土壤有机碳含量的６９．７％，６５．８％，７３．８％，７０．０％和６７．２％，ＳＯＣ含量自４０ｃｍ以下急剧下
降。２）１～８年０～１００ｃｍ土壤平均ＳＯＣ密度分别为１．１４８，１．２１７，１．２３１，１．３９８和０．８４０ｋｇ／ｍ２，表层０～４０ｃｍ
约占５４．８％～６１．８％；０～１００ｃｍＳＯＣ含量及其密度均以种植５年苜蓿地最高，依次为８年（１９．９ｇ／ｋｇ和５．０４
ｋｇ／ｍ２）＜１年（２７．７ｇ／ｋｇ和６．７７ｋｇ／ｍ２）＜３年（２９．７ｇ／ｋｇ和７．２６ｋｇ／ｍ２）＜４年（３０．４ｇ／ｋｇ和７．３８ｋｇ／ｍ２）＜５
年（３２．２ｇ／ｋｇ和８．５３ｋｇ／ｍ２）。３）３种土壤酶活性都随着土层加深和种植年限的增加而降低，土壤表层（０～１０
ｃｍ）及次表层（１０～２０ｃｍ）酶活性显著降低，土壤酶活性主要集中在０～２０ｃｍ深度内，表现出表聚性。
关键词：紫花苜蓿；种植年限；土壤有机碳；土壤酶活性；垂直分布
中图分类号：Ｓ８１２．２；Ｓ５４１＋．１　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１３）０１０２４５０７
　　紫花苜蓿（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）是我国人工草地种植面积最大的草种，对于西北生态脆弱区的生态修复、土壤
结构改善、土壤肥力增强有着重要作用。另外，苜蓿的根瘤能够固定空气中的游离态氮，能增加土壤有机质与氮
素的含量［１］。
土壤表层（０～１ｍ土层）有机碳库大约有１５５０Ｐｇ（１Ｐｇ＝１０１５ｇ），其储量大约是大气碳库的３倍，生物有机
体碳库的３．８倍，为地球表层最大的有机碳库［２５］。土壤有机碳会受到人为干扰形成不同的土壤有机质的输入和
输出方式，进而影响土壤碳储量的变化［６］。在过去的几个世纪中，土地利用和植被变化改变了陆地面积的１／３～
１／２土壤有机碳储量［７］，使得土壤有机碳发生显著变化。目前研究较多的是森林、草地、湿地和农田以及它们之
间的转换对土壤有机碳的影响。高亚琴等［８］研究发现陇中黄土高原地区人工种植苜蓿３年、５年和８年生后对
０～２０ｃｍ 土壤有机碳平均固存率有一定提高。但不同种植年限和不同地域的研究结果不同，Ｐｏｓｔ和 Ｋｗｏｎ［９］对
全球范围研究结果的综述表明，人工种植草地的平均碳固存率为０．３３２ｍｇ／（ｈｍ２·ａ）。由此可见，土壤有机碳
基础含量很低的贫瘠土壤种植人工草地后表现出明显的碳固存效应，有很强碳固存潜力。
土壤酶（ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅ）在土壤生态系统的物质循环和能量流动方面扮演着重要角色，是生态系统的生物催化
剂，在土壤物质循环和能量转化过程中起着重要作用。土壤酶活性反映了土壤中各种生物化学过程的强度和方
向，可以作为评价土壤肥力状况的指标，也是反映土壤质量的生物活性指标［１０］。
苜蓿改良土壤的作用已得到许多研究的肯定，但大多是研究苜蓿地土壤理化性质［１１］。本试验主要通过比较
不同种植年限紫花苜蓿人工草地土壤有机碳及其碳密度和土壤酶活性的垂直分布差异，研究种植年限对紫花苜
蓿人工草地土壤碳库及土壤酶活性的影响，为合理评价人工种植苜蓿对土壤的碳汇效应及对土壤的改良与管理
提供科学依据。
第２２卷　第１期
Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１
草　业　学　报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ 　　
２４５－２５１
２０１３年２月
收稿日期：２０１２０６０４；改回日期：２０１２０７０９
基金项目：国家９７３计划前期研究项目（２０１０ＣＢ３４８０５）和宁夏自然科学基金项目（ＮＺ１２１２６）资助。
作者简介：吴旭东（１９８５），男，宁夏固原人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｗｘｄ２００８ｌｏｖｅｊｚ＠１２６．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｘｉｅｙｚ＠ｎｘｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
１　材料与方法
１．１　研究区概况
试验区为典型的温带半干旱气候，年平均气温８．５～９．０℃，≥１０℃年有效积温３１３５～３２７２℃，昼夜温差１０
～１５℃，年平均降水量在１８０～２００ｍｍ，无霜期１５０ｄ左右，年日照时数３０３０ｈ，日照率６７％，为贺兰山东麓冲积
扇与黄河冲积平原之间的宽阔地带。试验在贺兰山农牧场进行，地理坐标为３８°３２′Ｎ，１０６°０５′Ｅ，土壤为淡灰钙
土，为当地主要土壤类型。土壤全盐含量０．７６ｇ／ｋｇ，全氮含量０．８４ｇ／ｋｇ，有机质含量１１．０４ｇ／ｋｇ，碱解氮７３．６８
ｍｇ／ｋｇ，速效磷１３．８０ｍｇ／ｋｇ，速效钾１１１．７６ｍｇ／ｋｇ，ｐＨ８．４２。农场目前种植苜蓿面积约２．７万ｈｍ２，栽培年龄
最长的为８年，最短的为１年，均年内刈割４次，全部采用扬黄灌溉，均年苜蓿地施４０ｋｇ／ｈｍ２ 尿素，１２ｋｇ／ｈｍ２
磷肥，３．５ｋｇ／ｈｍ２ 钾肥。
１．２　研究方法
１．２．１　样地的选取　于２０１２年４月选取贺兰山农牧场不同种植年限的紫花苜蓿地（１，３，４，５，８年），供试紫花
苜蓿品种为阿尔冈金（Ａｌｇｏｎｑｕｉｎ），由美国引进。试验田为２００４，２００７，２００８，２００９，２０１１年春播的紫花苜蓿地，地
力及栽培管理一致。
１．２．２　样品采集与处理　２０１２年４月下旬在各个样地内（表１），采用土钻法，按“Ｓ”形取土壤样品，每块样地３
个重复，取样深度为０～１００ｃｍ，０～２０ｃｍ每１０ｃｍ一层，２０～８０ｃｍ每２０ｃｍ一层。每层均为５点混合样，每个
采样点取样３个重复。同时挖取土壤剖面，每块样地为３个重复，用环刀法测定每层土壤容重，剖面内各取３个
重复。土壤样品自然风干后，剔除植物根系等杂物，采用四分法取适量土壤样品，风干后过１．００和０．２５ｍｍ筛。
过１ｍｍ筛的土样用于测定土壤酶活性，过０．２５ｍｍ筛的土样用于测定土壤有机碳，每一测定项目做３个重复。
土壤有机碳采用重铬酸钾容量法测定［１２］，过氧化氢酶的测定是基于过氧化氢与土壤相互作用时，用高锰酸钾滴
定酶促反应前后过氧化氢的量，由二者之间的差求出分解过氧化氢的量，以此来表示酶的活性，以单位土重的０．１
ｍｏｌ高锰酸钾ｍＬ数表示土壤过氧化氢酶活性［１３］。蔗糖酶的测定用３，５二硝基水杨酸比色法。土壤的蔗糖酶
活性，以２４ｈ后１ｇ土壤葡萄糖的ｍｇ数表示［１３］。脲酶的测定用靛酚兰比色法，以２４ｈ后每１００ｇ土的ＮＨ３Ｎ
的ｍｇ数表示土壤的脲酶活性［１３］。
表１　土壤采样点基本信息
犜犪犫犾犲１　犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳狊狅犻犾狊犪犿狆犾犻狀犵狊犻狋犲狊
年限
Ｙｅａｒ
经度
Ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ（Ｎ）
纬度
Ｌａｔｉｔｕｄｅ（Ｅ）
土壤容重Ｓｏｉｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ（ｇ／ｃｍ３）
０～１０ｃｍ １０～２０ｃｍ ２０～４０ｃｍ ４０～６０ｃｍ ６０～８０ｃｍ ８０～１００ｃｍ
１ ３８°３５′ １０６°０３′ １．７２６ １．７１５ １．７３３ １．７３３ １．７２５ １．８４４
３ ３８°３３′ １０６°０３′ １．７４４ １．８６２ １．８０９ １．６４８ １．６２１ １．５４７
４ ３８°３３′ １０６°０４′ １．６８９ １．６５１ １．６７１ １．７３２ １．７０１ １．６７４
５ ３８°３４′ １０６°０３′ １．７７７ １．７７５ １．６７２ １．５９４ １．７９１ １．６１５
８ ３８°３１′ １０６°０３′ １．６９１ １．７１９ １．６０９ １．６８１ １．７０４ １．７７７
１．３　数据处理
利用软件ＳＡＳ８．０和 ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２００３进行试验数据的统计分析和绘图。
有机碳密度（ｋｇ／ｍ２）的计算式为：有机碳密度＝有机碳含量×土壤容重×土层厚度，１００ｃｍ土层有机碳密
度为各层有机碳密度之和。
２　结果与分析
２．１　不同种植年限苜蓿地土壤有机碳含量及其碳密度垂直分布特征
不同种植年限紫花苜蓿地土壤有机碳含量及其碳密度垂直分布存在显著差异（犘＜０．０５）（图１，表２）。表现
为：１～８年０～１００ｃｍ土壤平均ＳＯＣ含量分别为４．５１９，４．８６５，５．１２０，５．３４８和３．３３４ｇ／ｋｇ，各土壤剖面ＳＯＣ
６４２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１３） Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１
含量主要集中在０～４０ｃｍ深度内，分别占０～１００ｃｍ
图１　不同种植年限苜蓿地（０～１００犮犿）土壤
有机碳含量及其碳密度
犉犻犵．１　犜犺犲犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳狊狅犻犾狅狉犵犪狀犻犮犮犪狉犫狅狀（犛犗犆）犪狀犱
狊狅犻犾狅狉犵犪狀犻犮犮犪狉犫狅狀犱犲狀狊犻狋狔（犛犗犆犱）（０－１００犮犿）
狅犳犪犾犳犪犾犳犪狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋狆犾犪狀狋犪狋犻狅狀狋犻犿犲
土壤有机碳含量的６９．７％，６５．８％，７３．８％，７０．０％和
６７．２％，ＳＯＣ含量自４０ｃｍ以下急剧下降，但不同年
限下降程度不同。根据测定的土壤容重（表１）进行土
壤有机碳密度计算（表２），结果表明，１～８年０～１００
ｃｍ土壤平均ＳＯＣ密度分别为１．１４８，１．２１７，１．２３１，
１．３９８和０．８４０ｋｇ／ｍ２，０～４０ｃｍ表层约占５４．８％～
６１．８％。对整个０～１００ｃｍ土层不同年限苜蓿地土壤
碳密度与有机碳含量表现的规律性一致，０～１００ｃｍ
土壤有机碳含量及其碳密度均以５年苜蓿地最高，依
次为８年（１９．９ｇ／ｋｇ和５．０４ｋｇ／ｍ２）＜１年（２７．７
ｇ／ｋｇ和 ６．７７ｋｇ／ｍ２）＜３ 年（２９．７ｇ／ｋｇ和 ７．２６
ｋｇ／ｍ２）＜４年（３０．４ｇ／ｋｇ和７．３８ｋｇ／ｍ２）＜５年
（３２．２ｇ／ｋｇ和８．５３ｋｇ／ｍ２）。
由以上分析可知，随种植年限的增加，土壤有机碳
含量及其碳密度都有所提高，不同年限苜蓿地土壤有
机碳及其碳密度垂直分布均为表层大于底层。土壤有机碳含量主要决定于植被每年的归还量和分解速率，归还
量大、分解速率缓慢会造成土壤积累较多有机碳［１２］。由于受种植年限及刈割频率的影响，不同年限苜蓿地枯落
物总量、土壤容重及枯落物分解程度不同，导致同一区域不同年限苜蓿土壤有机碳含量及其碳密度也会有差异变
化，相比之下，表层土壤容重小，土壤通气性、结构性好、枯落物多，微生物较多，利于有机碳的积累；而随着土层加
深有机物输入量减少，土壤通气性明显下降，微生物较少，养分循环较慢，因而深层土壤有机碳含量显著低于表
层。
表２　不同种植年限苜蓿地土壤剖面上土壤有机碳和土壤碳密度
犜犪犫犾犲２　犛狅犻犾狅狉犵犪狀犻犮犮犪狉犫狅狀（犛犗犆）犪狀犱狊狅犻犾犫狌犾犽犱犲狀狊犻狋狔（犛犗犆犱）狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狆犾犪狀狋犪狋犻狅狀狊狋犻犿犲狅犳犪犾犳犪犾犳犪
土层
Ｓｏｉｌｌａｙｅｒ（ｃｍ）
项目
Ｉｔｅｍ
种植年限Ｐｌａｎｔａｇｅ（ａ）
１ ２ ３ ５ ８
０～１０ 有机碳ＳＯＣ（ｇ／ｋｇ） ７．４２５±０．４０３ａ ７．３１５±０．００７ｂ ９．９５０±０．１４１ａ ８．８１５±０．２３３ａ ５．６５５±０．１０６ａ
碳密度ＳＯＣｄ（ｋｇ／ｍ２） １．２５５±０．０４９ａ １．２９５±０．０４９ｂ １．６８０±０．００１ａ １．５４０±０．０５７ｂ ０．９８０±０．０１４ｂ
１０～２０ 有机碳ＳＯＣ（ｇ／ｋｇ） ７．３７０±０．１１３ａ ８．５１０±０．２６９ａ ７．６１０±０．５６６ｂ ６．００５±０．０７８ｃ ５．２２０±０．２１９ｂ
碳密度ＳＯＣｄ（ｋｇ／ｍ２） １．２６５±０．０３５ａ １．５１０±０．００７ａ １．２５５±０．０７８ｂ １．１２０±０．０１４ｃ ０．９００±０．１２７ｂ
２０～４０ 有机碳ＳＯＣ（ｇ／ｋｇ） ４．５０５±０．１２０ｂ ３．７００±０．０２８ｃ ４．８９５±０．１９１ｃ ７．０９５±０．０４９ｂ ２．５２０±０．１２７ｄ
碳密度ＳＯＣｄ（ｋｇ／ｍ２） １．４４５±０．００７ａ １．２４０±０．０２８ｂｃ １．６３５±０．０９２ａ ２．５７０±０．１２７ａ ０．８７５±０．００７ｂ
４０～６０ 有机碳ＳＯＣ（ｇ／ｋｇ） ２．５４５±０．１０６ｄ ３．３１０±０．１９８ｃ ２．４９５±０．４０３ｄ ３．１４０±０．０７１ｄ ４．８００±０．１４１ｃ
碳密度ＳＯＣｄ（ｋｇ／ｍ２） ０．８５５±０．０２１ｂ １．０６５±０．０２１ｃｄ ０．８６０±０．１１３ｃ １．０３５±０．０７９ｃ １．６６５±０．００７ａ
６０～８０ 有机碳ＳＯＣ（ｇ／ｋｇ） １．７６５±０．１４９ｄ ３．１５０±０．５０９ｃ ２．９８０±０．２１２ｄ ３．３１０±０．４９５ｄ １．１８０±０．１６９ｅ
碳密度ＳＯＣｄ（ｋｇ／ｍ２） ０．６０５±０．１０６ｃ １．１３０±０．１８４ｂｃｄ１．０１５±０．１０６ｃ １．０７５±０．１６３ｃ ０．４０５±０．０４９ｃ
８０～１００ 有机碳ＳＯＣ（ｇ／ｋｇ） ３．５０５±０．７２８ｃ ３．２０５±０．４５９ｃ ２．７９５±０．０７８ｄ ３．７１５±０．１６３ｄ ０．６２０±０．０９９ｆ
碳密度ＳＯＣｄ（ｋｇ／ｍ２） １．２４０±０．１９８ａ １．０２５±０．０４９ｄ ０．９３５±０．０６４ｃ １．１４５±０．０３５ｃ ０．２３０±０．０２８ｄ
平均 有机碳ＳＯＣ（ｇ／ｋｇ） ４．５１９ ４．８６５ ５．１２０ ５．３４８ ３．３３４
Ｍｅａｎｖａｌｕｅ 碳密度ＳＯＣｄ（ｋｇ／ｍ２） １．１４８ １．２１７ １．２３１ １．３９８ ０．８４０
　注：不同字母表示不同土层间差异显著 （犘＜０．０５）。
　Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ犘＜０．０５．
７４２第２２卷第１期 草业学报２０１３年
综合上述结果，不同种植年限苜蓿地土壤有机碳含量的垂直分布格局及其在同一土层内的分布表现出差异
性。这可能是不同种植年限苜蓿地的凋落物量、根系分布及其活动特点及土壤微生物环境综合作用的结果。土
壤有机碳含量较低，是由于刈割频率高，地上部分被带走使得枯枝落物少，土壤有机碳的补充较少，而且耕作会使
有机质暴露，加速其分解；同时耕作过程能够增加土壤中微生物的数量，增强其活性，加快有机质的降解速度。
２．２　不同种植年限苜蓿地土壤酶活性垂直分布特征
３种土壤酶活性都随着土层加深和种植年限的增加而呈降低趋势，表层及次表层酶活性显著降低（表３）。具
体为，随种植年限的延长，土壤脲酶活性在各个层次上都显著减少，表层（０～１０ｃｍ）和次表层（１０～２０ｃｍ）尤其
显著；土壤脲酶活性主要集中在０～２０ｃｍ深度，且１年（１８．５ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）和３年生（１７．４ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）苜蓿
地明显高于８年生（１４．２ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）苜蓿地，４年（９．３ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）和５年生（６．７ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）苜蓿地最
低；０～１００ｃｍ土壤平均脲酶活性表现为５年（２．８５ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）＜４年（２．９１ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）＜８年（４．３７ｍｇ／
ｋｇ·２４ｈ）＜１年（４．４５ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）＜３年（６．８５ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）。１～８年平均过氧化氢酶分别为２．５１，２．６８，
２．６４，１．７８和１．７５ｍＬ／ｇ，随种植年限延长呈现显著下降趋势；各土壤剖面过氧化氢酶在各土层分布基本均匀，
但土壤表层０～２０ｃｍ土壤过氧化氢酶随苜蓿生长延长显著增加，１～８年过氧化氢酶分别为４．４９，３．１９，５．００，
５．８４和５．６６ｍＬ／ｇ。土壤平均蔗糖酶活性４年生苜蓿地最高（０．１７５ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ），以后依次为１年（０．１６ｍｇ／
ｋｇ·２４ｈ）＞５年（０．１３ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）＞３年（０．１０ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）＞８年（０．０７ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）生苜蓿地，各土壤
剖面蔗糖酶活性主要集中在０～２０ｃｍ深度内，自２０ｃｍ以下逐渐下降，但下降水平在不同剖面差异性不显著
（犘＞０．０５）。
３　结论与讨论
土壤有机碳含量及其碳密度的提高，主要来源于动植物残体和植物枯落物，对不同种植时间苜蓿地土壤有机
碳及其碳密度垂直分布特征分析表明，随生长时间增长，不同种植年限苜蓿地土壤有机碳含量的垂直分布格局及
其在同一土层内的分布表现出差异性。随种植年限的增加，土壤有机碳含量及其碳密度都有所提高，在苜蓿种植
５年增加最明显；苜蓿地土壤有机碳及其碳密度垂直分布均为表层大于底层，１～８年苜蓿地都表现出土壤有机碳
含量及其碳密度的表聚性，种植３，４，５年的苜蓿地与种植１年苜蓿地相比较，土壤有机碳含量及其碳密度水平都
得到了不同程度的提高，土壤结构也将得到改善，这表明种植苜蓿对土壤有机碳有累积作用，能够改良土壤，提高
土壤肥力。然而，大量的苜蓿落叶和落枝才是苜蓿人工草地土壤有机碳重要来源，根系也可通过向土壤输送有机
碳，但生长年限长的苜蓿平均盖度较低；另外，种植年限和刈割是影响土壤有机碳含量及其碳密度垂直分布差异
的主要原因，可以通过不断进行补种更新和减少刈割次数，使土壤有机碳储量保持相对稳定状态。种植８年的苜
蓿地的土壤有机碳含量及其碳密度较低的原因是由于刈割时地上部分被大量带走，大大减少了植被对土壤的归
还量；还有一方面是由于该地区５－１０月气温偏高，加之有足够的灌水量，使土壤温度和湿度得到改善，好氧微生
物活动频繁，在一定程度上促进了土壤呼吸作用，加速了土壤有机碳的分解［１４］，这些因素综合作用，使得８年生
苜蓿地土壤有机碳密度、平均土壤有机碳含量水平低于其他各年份。因此认为种植年限和刈割是影响土壤有机
碳垂直分布格局的主要因素。
３种土壤酶活性都随着土层加深和种植年限的增加而呈降低趋势，表层及次表层酶活性显著降低，这与邰继
承等［１５］及马云华等［１６］的研究结果相似，邰继承等［１５］研究发现０～４０ｃｍ 土层内，脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶的活
性２年生紫花苜蓿地均相应高于５年生紫花苜蓿地，且各土壤酶活性均随土层深度的增加而递减。以上分析反
映出，土壤脲酶活性与土壤剖面深度有直接的关系，脲酶活性随剖面深度的增加而显著减小，随苜蓿种植年限的
延长，土壤脲酶活性在各个层次上都显著减少，表层和次表层尤其显著，这反映了苜蓿根系在土壤下层逐渐衰退
和土壤下层比较紧实而导致苜蓿根系无法深入。因此，脲酶活性的增加与各层次苜蓿根系的固氮水平的高低是
同步的［１７２０］。与脲酶相似，土壤蔗糖酶的活性可以反映土壤中有机质、氮、磷含量、微生物数量及土壤呼吸强度。
人们常用土壤的蔗糖酶活性来表征土壤的熟化程度和肥力水平［１４］。表３反映了蔗糖酶的活性随剖面深度的加
深而减小，但随种植年限的延长而减少，在表层则达到显著的差异水平。这一趋势与土壤有机碳的表聚性相一
致，因为植物残体的补充以表层为主，表层很高的蔗糖酶水平促进了碳、氮、磷等营养元素的活化，会刺激苜蓿根
８４２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１３） Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１
表３　不同种植年限苜蓿地土壤剖面土壤酶活性
犜犪犫犾犲３　犛狅犻犾犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳犪犾犳犪犾犳犪狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋狆犾犪狀狋犪狋犻狅狀狋犻犿犲
年限
Ｙｅａｒ
剖面深度
Ｄｅｐｔｈ（ｃｍ）
蔗糖酶活性Ｉｎｖｅｒｔａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙ
（ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）
脲酶活性Ｕｒｅａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙ
（ＮＨ４＋Ｎ，ｍｇ／ｋｇ·２４ｈ）
过氧化氢酶活性Ｃａｔａｌａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙ
（０．１ｍｏｌＫＭｎＯ４，ｍＬ／ｇ）
１
０～１０ ０．２９５±０．０３５ａ １０．３５６±０．５３０ａ ２．８６０±０．０５７ａ
１０～２０ ０．２５５±０．００７ａ ７．９３５±０．１３４ｂ ２．８００±０．０８５ａ
２０～４０ ０．０６５±０．００７ｂ ５．１４５±０．７９９ｃ ２．３２０±０．０８５ｂｃ
４０～６０ ０．０００±０．０００ｂ ２．１４０±０．１９７ｄ ２．６２０±０．１１３ａｂ
６０～８０ ０．０８５±０．０９２ｂ ０．３６５±０．０３５ｅ ２．１２０±０．１４１ｃ
８０～１００ ０．０２０±０．０００ｂ ０．７４０±０．０８５ｅ ２．３２０±０．３１１ｂｃ
平均 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ ０．１６０ ４．４５ ２．５１
３
０～１０ ０．３１０±０．０１４ａ １０．７００±１．５６９ａ ２．７８０±０．０５７ｂｃ
１０～２０ ０．２４５±０．０２１ｂ ６．６５５±０．７９９ｂｃ ３．０６０±０．０５７ａ
２０～４０ ０．０２０±０．０００ｃ ７．３８０±０．０７１ｂ ２．６２０±０．１１３ｃｄ
４０～６０ ０．０１５±０．００７ｃ ５．０１５±０．４８８ｃ ２．８８０±０．１４１ａｂ
６０～８０ ０．０１０±０．０００ｃ ５．９９５±０．３８９ｂｃ ２．４００±０．０２８ｄｅ
８０～１００ ０．０１５±０．００７ｃ ５．３４０±０．１５６ｃ ２．３６０±０．１４１ｅ
平均 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ ０．１００ ６．８５ ２．６８
４
０～１０ ０．４６５±０．０２１ａ ５．１０５±０．１７７ａ ２．４４５±０．０６４ａ
１０～２０ ０．３９５±０．１０６ａ ４．１７０±０．５０４ｂ ２．５５５±０．０３５ａ
２０～４０ ０．１４０±０．０２８ｂ ２．２８０±０．２６７ｃ ２．２９５±０．００７ａ
４０～６０ ０．０２０±０．０００ｃ ２．１８５±０．０３５ｃ １．５８０±０．０２８ｂ
６０～８０ ０．０２０±０．０１４ｃ ２．３２０±０．０８５ｃ ５．４８５±０．００７ａ
８０～１００ ０．０１０±０．０００ｃ ２．４２０±０．１５６ｄ １．５００±０．０６５ｃ
平均 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ ０．１７５ ２．９１ ２．６４
５
０～１０ ０．５４５±０．０３５ａ ４．３３０±５．３１７ａｂ １．５４０±０．０２８ｂ
１０～２０ ０．１２５±０．０４９ｃ ２．４１０±０．１４８ａｂ １．６４５±０．０３５ｂ
２０～４０ ０．２１０±０．０１４ｂ ２．２９０±０．１５６ａｂ ２．５２０±０．０００ａ
４０～６０ ０．００５±０．００７ｄ ０．８８５±０．０７８ｂ １．６４５±０．１０６ｂ
６０～８０ ０．０００±０．０００ｄ ０．８０５±０．１３４ｂ １．５９５±０．０３５ｂ
８０～１００ ０．０３０±０．０００ｄ ６．３８０±０．０８５ａ １．７２０±０．４５３ｂ
平均 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ ０．１３３ ２．８５ １．７８
８
０～１０ ０．１７５±０．０３５ａ ６．１７０±６．１２４ａｂ ２．３０５±０．０３５ａ
１０～２０ ０．０８０±０．０２８ｂｃ ８．１１０±０．２８３ａ ２．１８５±０．０３５ａｂ
２０～４０ ０．０２０±０．０００ｃｄ ３．０１０±０．２９７ａｂ １．８８５±０．０７８ｂ
４０～６０ ０．１００±０．０００ｂ ６．３８０±０．４５３ａｂ １．８３０±０．２６９ｂ
６０～８０ ０．０１０±０．０００ｃｄ １．８０５±０．１２０ｂ １．３７５±０．００７ｃ
８０～１００ ０．０００±０．０００ｄ ０．７４５±０．００７ｂ ０．９０５±０．２３３ｄ
平均 Ｍｅａｎｖａｌｕｅ ０．０６５ ４．３７ １．７５
　注：同列不同字母表示差异显著 （犘＜０．０５）。
　Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｕｍｎｓｔａｎｄｆｏｒｏｂｖｉｏｕｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ（犘＜０．０５）．
系向表层扩展。同样，土壤过氧化氢酶随种植年限延长呈现显著下降趋势，但土壤表层０～２０ｃｍ过氧化氢酶随
苜蓿生长延长显著增加，表明表层土壤环境因种植年限的影响而趋于不稳定。通过本试验揭示了土壤脲酶、过氧
９４２第２２卷第１期 草业学报２０１３年
化氢酶和蔗糖酶活性主要积累在表层，酶分解释放的营养元素对从本质上改善深根系的营养状况所起的作用受
到限制。所以，在宁夏贺兰山东麓淡灰钙土区，应该保护好凋落物是增加土壤有机碳，增强土壤酶活性，促进土壤
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０５２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１３） Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１
犞犲狉狋犻犮犪犾犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉狊狅犳狊狅犻犾狅狉犵犪狀犻犮犮犪狉犫狅狀犪狀犱狊狅犻犾犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋狔
犻狀犪犾犳犪犾犳犪犳犻犲犾犱狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉狅狑犻狀犵狔犲犪狉狊
ＷＵＸｕｄｏｎｇ１，ＺＨＡＮＧＸｉａｏｊｕａｎ３，ＸＩＥＹｉｎｇｚｈｏｎｇ１，２，ＸＵＫｕｎ１，ＹＡＮＧＪｉｎｇ１
（１．ＢｒｅｅｄｉｎｇＢａｓｅｏｆＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＰｒｅｖｅｎｔｉｎｇＬａｎｄＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ，
ＮｉｎｇｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｒａｓｓｌａｎｄＳｃｉｅｎｃｅｓ，
ＮｉｎｇｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｌｅｇｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，
ＮｉｎｇｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｉｎｖｅｎｔｏｒｙｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ（ＳＯＣ）ａｎｄｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃ
ｔｉｖｉｔｙｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌａｎｔａｇｅｓ（１，３，４，５ｔｏ８ｙｅａｒｓ）ｏｆａｌｆａｌｆａａｔｔｈｅｆｏｏｔｏｆＨｅｌａｎｍｏｕｎｔａｉｎｉｎＮｉｎｇｘｉａ，ｔｈｅ
ＳＯＣａｎｄｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｓｗｅｒｅｅｘｐｌｏｒｅｄ．１）Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｏｉｌｄｅｐｔｈ
ａｎｄｐｌａｎｔｔｉｍｅ，ｆｒｏｍ０ｔｏ１００ｃｍｓｏｉｌｍｅａｎＳＯＣｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｗｅｒｅ４．５１９，４．８６５，５．１２０，５．３４８ａｎｄ３．３３４ｇ／ｋｇ
ｆｒｏｍ１ｔｏ８ｙｅａｒｓ，ｔｈｅｓｏｉｌｐｒｏｆｉｌｅＳＯＣｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｍａｉｎｌｙｓｈｏｗｅｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅ０ｔｏ４０ｃｍ
ｄｅｐｔｈ，ａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒ６９．７％，６５．８％，７３．８％，７０．０％ａｎｄ６７．２％ｆｒｏｍ０ｔｏ１００ｃｍ，ｂｕｔｉｔｓｈａｒｐｌｙｄｅｃｌｉｎｅｄ
ｂｅｌｏｗ４０ｃｍ；２）０－１００ｃｍｓｏｉｌｍｅａｎＳＯＣｄｅｎｓｉｔｙｗｅｒｅ１．１４８，１．２１７，１．２３１，１．３９８ａｎｄ０．８４０ｋｇ／ｍ２ｆｒｏｍ１ｔｏ
８ｙｅａｒｓ，ａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｉｌ（０－４０ｃｍ）ａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒａｂｏｕｔ５４．８％ｔｏ６１．８％，ｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔＳＯＣｃｏｎｔｅｎｔａｎｄ
ｉｔｓｄｅｎｓｉｔｙｗａｓｆｉｖｅｙｅａｒａｌｆａｌｆａ，ｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｄｅｎｓｉｔｙｏｆＳＯＣｉｎｔｈｅ０－１００ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒ
ｗｅｒｅ８ｙｅａｒｓ（１９．９ｇ／ｋｇａｎｄ５．０４ｋｇ／ｍ２）＜１ｙｅａｒ（２７．７ｇ／ｋｇａｎｄ６．７７ｋｇ／ｍ２）＜３ｙｅａｒｓ（２９．７ｇ／ｋｇａｎｄ７．２６
ｋｇ／ｍ２）＜４ｙｅａｒｓ（３０．４ｇ／ｋｇａｎｄ７．３８ｋｇ／ｍ２）＜５ｙｅａｒｓ（３２．２ｇ／ｋｇａｎｄ８．５３ｋｇ／ｍ２）．３）Ｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｓｏｉｌ
ｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｏｉｌｄｅｐｔｈａｎｄｐｌａｎｔｔｉｍｅ，ｔｈｅｓｏｉｌｓｕｒｆａｃｅ（０－１０ｃｍ）ａｎｄｓｕｂ
ｓｕｒｆａｃｅ（１０－２０ｃｍ）ｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ，ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙｗａｓｍａｉｎｌｙｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｉｎ
ｔｈｅ０－２０ｃｍｄｅｐｔｈ，ｓｈｏｗｅｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｇａｔｈｅｒｉｎｇ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ａｌｆａｌｆａ；ｐｌａｎｔｉｎｇａｇｅ；ｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎ；ｓｏｉｌｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ；ｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
１５２第２２卷第１期 草业学报２０１３年