全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2009, 36 (5) : 717 - 722
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2008 - 10 - 14; 修回日期 : 2009 - 03 - 24
基金项目 : 国家自然科学基金项目 (30871492, 30300213) ; 教育部新世纪优秀人才支持计划项目 (NCET20720700) ; ‘十一五 ’
国家科技支撑计划项目 (2006BAD15B06) ; 农业公益性行业科研专项经费项目 (200803028)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: wenxiaoxia6811@1631com)
耕作和覆盖对苹果园土壤酶活性的影响
殷瑞敬 1 , 温晓霞 23 , 廖允成 2 , 黄金辉 1 , 高茂盛 1
(1西北农林科技大学资源环境学院 , 陕西杨凌 712100; 2 西北农林科技大学农学院 , 陕西杨凌 712100)
摘 　要 : 对比分析了陕西渭北旱塬苹果园免耕、翻耕和旋耕 3种耕作措施结合玉米秸秆、地膜及生草
覆盖对苹果园 0～40 cm土壤过氧化氢酶、蔗糖酶及脲酶活性的影响 , 结果表明 : 各处理土壤 3种酶活性均
达到显著差异 ( P < 0105) , 采用土壤耕作和覆盖均能提高果园土壤酶活性 ; 而耕作和覆盖相结合可更有效
地提高果园土壤过氧化氢酶、蔗糖酶及脲酶的活性 , 以翻耕 +秸秆覆盖效果最好 , 3种酶活性分别较对照
(翻耕无覆盖 ) 高 13182%、27141%和 363126% ; 不同土层土壤酶活性的大小也存在差异 , 其中蔗糖酶和
脲酶活性随土层加深均有所降低 , 而过氧化氢酶活性则呈升高趋势。因而 , 在渭北旱塬苹果生产基地 , 采
用翻耕 +秸秆覆盖技术将对提高土壤酶活性及改善土壤微环境起重要作用。
关键词 : 耕作 ; 覆盖 ; 苹果园 ; 酶活性
中图分类号 : S 66　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2009) 0520717206
Effect of T illage and M ulch ing on Enzym e Activ ities of Apple O rchard So il
YIN Rui2jing1 , W EN Xiao2xia23 , L IAO Yun2cheng2 , HUANG J in2hui1 , and GAO Mao2sheng1
(1 College of Environm ent and Resources, N orthw est A & F U niversity, Yangling, Shaanxi 712100, China; 2 College of A grono2
m y, N orthw est A & F U niversity, Yang ling, Shaanxi 712100, Ch ina)
Abstract: To study the effect of different tillage and mulching measures on enzyme activities of app le
orchard soil in W eibei Plateau, Shaanxi Province, three conservation tillage managements of no tillage, mold2
board p lowing and rotary tillage under corn straw mulching, p lastic film mulching and growing grass were
analyzed and compared with each other. Results showed that the activities of catalase, sucrase, urease were
significantly different between these different treatments ( P < 0105) , tillage p ractice combined with mulching
could increase the enzyme activities of soil; But the combination of tillage and mulching could effectively
increase three enzyme activities. In all treatments, moldboard p lowing combined with stubble mulch had the
best effect, and three enzyme activities under the moldboard p lowing combined with stubble mulch treatment
increased by 13182% , 27141% and 363126% compared to the control (moldboard p lowing with no mul2
ching) ; But in different soil layers, the enzyme activities were different, the activities of sucrase and urease
decreased with dep th while catalase activity increased. So moldboard p lowing combined with stubble mulch
can increase the enzyme activities of soil and imp rove the m icro2surroundings of the soil in W eibei Plateau.
Key words: tillage p ractice; mulching; app le orchard soil; enzyme activity
陕西渭北黄土高原是我国优质苹果的主要产区 , 以渭北为代表的黄土高原苹果产业已成为当地发
展经济 , 改善生态环境的支柱产业。目前 , 果园多采用传统耕作措施 , 致使地表裸露 , 土壤表层水分
大量蒸发 , 土层结构破坏 , 土壤肥力逐年下降 , 严重制约着当地果业的发展。保护性耕作是通过少
耕、免耕、地表微地形改造技术及地表覆盖、合理种植等综合配套措施 , 从而减少农田土壤侵蚀 , 保
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园 　　艺 　　学 　　报 36卷
护农田生态环境 , 并获得生态效益、经济效益及社会效益协调发展的可持续农业技术 (张海林 等 ,
2005)。实践表明北方旱作农区采用保护性耕作后 , 可以有效保持土壤水分 , 改善土壤结构 , 增加土
壤微生物的数量和种类 , 提高土壤酶活性 , 改善土壤肥力 (陆欣来 , 1985; 王留好 等 , 2007)。
作为土壤肥力重要指标的酶 , 其对土壤环境或管理因素引起的变化较为敏感 , 不同的栽培制度和
管理措施都会影响土壤酶的空间变异和生物活性的变化 (Doran, 1994; 贺明蔡和冷寿慈 , 1994; 曹
慧 等 , 2002)。实施保护性措施后 , 由于地表植物群落的存在 , 使果园土壤微生态环境发生了改变 ,
从而导致土壤酶活性的变化 (周礼恺 , 1987)。
目前国内外有关不同耕作及覆盖措施对土壤酶活性影响的研究较多 , 结论也较一致 , 主要表现在
耕作覆盖结合可有效增加土壤的通透性 , 增强微生物活力 , 显著提高脲酶和蔗糖酶活性 , 有利于土壤
碳氮转化 (张成娥和陈小丽 , 1996; 王成秋 等 , 1999; 张成娥 等 , 2001; 陈蓓和张仁陟 , 2004)。
但此项措施对苹果园土壤酶活性影响的研究却未见系统报道。因此 , 作者以陕西渭北旱地苹果园为研
究对象 , 对比分析不同耕作措施结合玉米秸秆、地膜和生草覆盖处理对果园土壤酶活性大小的影响 ,
以期为该地区耕作制度的改善、土壤肥力的高效利用及实现生态果园提供理论依据。
1　材料与方法
试验在延安市洛川县农业科学研究所的苹果园试验基地进行。洛川县地处渭北旱塬中部核心地
段 , 属暖温带半湿润大陆性季风气候 , 平均海拔 1 100 m, 年均气温 912 ℃, 日照时数 2 552 h, 年总
辐射量 55141 kJ·cm - 2 , 大于 10 ℃的积温 3 040 ℃, 多年平均降水量 622 mm。供试果园为 12年树龄
的 ‘富士 ’ (M alus pum ila M ill. ) , 处于盛果期 , 栽植密度 215 m ×410 m。试验前土壤基础养分 : 有
机质 613 g·kg- 1 , 碱解氮 17188 mg·kg- 1 , 速效磷 4147 mg·kg- 1 , 速效钾 11017 mg·kg- 1。
试验于 2007年 3月中旬果树花期前布置 , 土壤耕作和覆盖两因素裂区设计 , 土壤耕作措施为主
处理 , 包括翻耕 (A1 , 处理深度为 30 cm)、免耕 (A2 )、旋耕 (A3 , 处理深度为 15 cm ) ; 覆盖措施
为副处理 , 包括玉米秸秆覆盖 (B1 , 覆盖量为 30 000 kg·hm - 2 )、地膜覆盖 (B2 , 果树行间铺白色
透明塑料薄膜 )、生草覆盖 (B3 , 果树行间种植三叶草 ) ; 共 9个处理组合 , 另以翻耕无覆盖为对照。
对照未设重复 , 其余各处理均 3次重复 , 共 28个小区 , 各小区面积为 16 m ×16 m。每小区除试验处
理外其它管理措施一致。
2008年 5月 23—24日 (苹果盛果期 ) 在各小区选定树势基本一致的 3棵树 , 每棵树下距树径
112 m处随机选点 , 分 0～20 cm, 20～40 cm土层取样 , 同层混合。剔除石块、果树残根等杂物 , 混
合装袋带回实验室。样品经风干后研磨 , 过 1 mm筛待测。
脲酶用苯酚钠比色法 , 过氧化氢酶用高锰酸钾滴定法 , 蔗糖酶用硫代硫酸钠滴定法测定 ; 过氧化
氢酶以每 g土消耗 011 mol·L - 1高锰酸钾的 mL数表示 , 脲酶以 24 h后每 g土中 NH4+ 2N的 mg数表
示 , 蔗糖酶以每 g土消耗 011 mol·L - 1硫代硫酸钠的 mL数表示 (关荫松 , 1986; 严昶升 , 1988)。
试验数据均为 3次重复平均值 , 数据统计分析采用 Exce12003和 SAS统计软件进行 , 多重比较采
用 Duncanpis新复极差法。
2　结果与分析
211　耕作与覆盖措施对果园土壤过氧化氢酶活性的影响
由表 1可知 , 耕作结合覆盖可有效提高土壤中过氧化氢酶的活性 , 其中以翻耕结合玉米秸秆覆盖
效果最好。翻耕、免耕、旋耕结合秸秆覆盖的土壤过氧化氢酶活性与对照 (翻耕无覆盖 ) 相比 , 分
别增加了 13182%、8180%和 6141% , 免耕、翻耕、旋耕结合地膜覆盖分别增加了 4132%、1138%和
0113% , 但果园生草的土壤过氧化氢酶活性却低于对照 ; 相同处理不同土壤层次酶活性也存在明显差
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异 , 随土层的加深 , 过氧化氢酶活性呈增强趋势。
表 1　耕作和覆盖措施对果园土壤过氧化氢酶的影响
Table 1　Effect of tillage and m ulch ing m ea sures on ca ta la se activ ity of orchard so il
处理 Treatments
耕作措施
Tillage measures
覆盖措施
Mulching measures
过氧化氢酶 / (mL·g - 1 ·d - 1 ) Catalase activity
0～20 cm 20～40 cm 平均 Mean 较 CK增长率 /%Growth rate compared with control
翻耕 (A1 ) 无覆盖 (CK) No mulching 23141 24133 23187eC
Moldboard p lowing 秸秆覆盖 (B1 ) Straw mulching 27102 27132 27117aA 13182
地膜覆盖 (B2 ) Plastic film mulching 22165 25175 24120deC 　1138
生草覆盖 (B3 ) Growing grass mulching 20125 24175 22150fD - 5174
免耕 (A2 ) 秸秆覆盖 (B1 ) Straw mulching 25112 26182 25197bB 　8180
No tillage 地膜覆盖 (B2 ) Plastic film mulching 23120 26110 24190cdBC 　4132
生草覆盖 (B3 ) Growing grass mulching 23157 23197 23177eC - 0142
旋耕 (A3 ) 秸秆覆盖 (B1 ) Straw mulching 25155 27105 25140bcB 　6141
Rotary tillage 地膜覆盖 (B2 ) Plastic film mulching 22155 25145 23190eC 　0113
生草覆盖 (B3 ) Growing grass mulching 19153 24133 21167gD - 9132
均值 Mean 23128bB 25159aA
　　注 : 不同小写字母表示 0105显著差异水平 , 不同大写字母表示 0101显著差异水平。下同。
Note: D ifferent small and cap ital letters mean significant at 5% and 1% levels, respectively1 The same below1
212　耕作与覆盖措施对果园土壤蔗糖酶活性的影响
由表 2可见 , 不同耕作和覆盖措施相结合 , 对土壤蔗糖酶活性影响不同 , 其中以翻耕结合玉米秸
秆覆盖效果最好 ; 与对照 (翻耕无覆盖 ) 相比 , 玉米秸秆覆盖条件下采用翻耕、旋耕、免耕后的土
壤蔗糖酶活性分别提高了 27141%、14181%和 12196% , 地膜覆盖条件下采用免耕、翻耕、旋耕分别
增加了 12178%、11130%和 4144% , 而不同耕作措施结合生草覆盖后土壤蔗糖酶活性有不同程度的
降低 ; 不同的土层中 , 各处理土壤蔗糖酶活性表现为表层的蔗糖酶活性显著高于下层 , 这可能与耕作
措施及采用的配套措施对上层土壤的作用更直接有关。
表 2　耕作和覆盖措施对果园土壤蔗糖酶的影响
Table 2　Effect of tillage and m ulch ing m ea sures on sucra se activ ity of orchard so il
处理 Treatments
耕作措施
Tillage measures
覆盖措施
Mulching measures
蔗糖酶 / (mL·g - 1 ·d - 1 ) Sucrase activity
0～20 cm 20～40 cm 平均 Mean 较 CK增长率 /%Growth rate compared with control
翻耕 (A1 ) 无覆盖 (CK) No mulching 3. 16 2. 24 2170deCDE
Moldboard p lowing 秸秆覆盖 (B1 ) Straw mulching 3194 2194 3144aA 　27141
地膜覆盖 (B2 ) Plastic film mulching 3166 2135 2190bcdBC 　11130
生草覆盖 (B3 ) Growing grass mulching 2184 2105 2144fgEF - 9144
免耕 (A2 ) 秸秆覆盖 (B1 ) Straw mulching 3165 2145 3105bcB 　12196
No tillage 地膜覆盖 (B2 ) Plastic film mulching 3170 2139 2187cdBCD 　12178
生草覆盖 (B3 ) Growing grass mulching 3105 2110 2157efDEF - 4163
旋耕 (A3 ) 秸秆覆盖 (B1 ) Straw mulching 3165 2155 3110bB 　14181
Rotary tillage 地膜覆盖 (B2 ) Plastic film mulching 3134 2130 2182dBCD 　 4144
生草覆盖 (B3 ) Growing grass mulching 2170 1190 2130gF - 14181
均值 Mean 3137aA 2133bB
213　耕作和覆盖措施对果园土壤脲酶活性的影响
从表 3可以看出 , 不同处理中以翻耕结合玉米秸秆覆盖的土壤脲酶活性最高 , 各处理间 , 除旋耕
结合秸秆覆盖和免耕秸秆覆盖处理之间差异不显著外 , 其他各处理间均表现出显著差异 ; 秸秆覆盖条
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件下采用翻耕、旋耕和免耕措施的土壤脲酶活性分别比对照 (翻耕无覆盖 ) 提高了 363127%、
214129%和 175151% ; 从 0～40 cm垂直剖面可以看出 , 土壤脲酶活性在 0～20 cm土层较高 , 随着土
层加深呈下降趋势。
表 3　耕作和覆盖措施对果园土壤脲酶的影响
Table 3　Effect of tillage and m ulch ing m ea sures on urea se activ ity of orchard so il
处理 Treatments
耕作措施
Tillage measures
覆盖措施
Mulching measures
脲酶 / (mg·g - 1 ·d - 1 ) U rease activity
0～20 cm 20～40 cm 平均 Mean 较 CK增长率 /%Growth rate compared with control
翻耕 (A1 ) 无覆盖 (CK) No mulching 0. 74 0. 24 0149fF
Moldboard p lowing 秸秆覆盖 (B1 ) Straw mulching 2195 1159 2127aA 363127
地膜覆盖 (B2 ) Plastic film mulching 1149 0146 0197dD 　98198
生草覆盖 (B3 ) Growing grass mulching 0150 0124 0137fgFG - 24149
免耕 (A2 ) 秸秆覆盖 (B1 ) Straw mulching 1174 0195 1135cC 175151
No tillage 地膜覆盖 (B2 ) Plastic film mulching 1174 0184 1109dD 163127
生草覆盖 (B3 ) Growing grass mulching 0174 0125 0149fF 　 1102
旋耕 (A3 ) 秸秆覆盖 (B1 ) Straw mulching 1191 1117 1154bB 214129
Rotary tillage 地膜覆盖 (B2 ) Plastic film mulching 1115 0137 0176eE 　55110
生草覆盖 (B3 ) Growing grass mulching 0143 0113 0128gG - 42186
均值 Mean 1134aA 0162bB
方差分析结果表明 , 不同耕作和覆盖措施对土壤酶活性影响不同 , 旋耕 (A3 ) 与免耕 (A2 )、翻
耕 (A1 ) 之间土壤过氧化氢酶、蔗糖酶活性差异达显著 ( P < 0105) 水平 , 而免耕和翻耕之间差异不
显著 ; 三者之间的脲酶活性差异均呈极显著差异。其中免耕对过氧化氢酶的作用更大 , 翻耕对蔗糖酶
和脲酶具有明显的影响 ; 不同覆盖措施间的土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性均达到了极显著差异
( P < 0101) 水平 , 其显著性大小排序为 : B1 (玉米秸秆覆盖 ) >B2 (地膜覆盖 ) >B3 (生草覆盖 ) ,
说明采用玉米秸秆覆盖可以更好的改善果园土壤的酶活性。总之 , 在不同耕作措施条件下 , 秸秆覆盖
和地膜覆盖的土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性均高于对照 (翻耕无覆盖 ) , 其中以翻耕 +秸秆覆
盖尤为明显。
3　讨论
土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶与土壤呼吸强度 , 有机质含量等养分状况有密切关系 , 而土壤酶
催化土壤中的一切生物化学反应 , 对土壤肥力有重要影响 (曹慧 等 , 2002)。脲酶催化尿素水解成
氨 , 可以用来表征土壤中有机态氮的转化状态 ; 过氧化氢酶酶促水解过氧化氢 , 其活性与土壤的微生
物数量和活性有关 , 也与植物根系有关 , 可以用来表征土壤的生化活性 , 能有效抑制土壤中反应生成
的过氧化氢 , 其活性的高低在一定程度上可以反映土壤生物氧化过程的强弱 (牟金明 等 , 1997; 孙
瑞莲 等 , 2003) ; 土壤蔗糖酶是参与土壤有机碳循环的酶 , 对增加土壤中易溶性营养物质起着重要
作用 (孙翠玲 等 , 1997; 薛立 等 , 2003)。
采用合理的耕作和覆盖措施能有效改善果园土壤生态环境 , 提高土壤酶活性 , 促进土壤肥力的持
续有效利用。翻耕是果园常用的技术 , 有利于良好土壤结构的形成 , 有效促进土壤养分的释放 , 同时
又为秸秆还田、有机肥料的深施创造了前提条件 (Joseph et al. , 2003)。翻耕结合秸秆还田显著提高
了脲酶和蔗糖酶活性 , 有利于土壤碳氮转化 (王芸 等 , 2006)。本试验研究也表明 , 耕作结合玉米
秸秆覆盖和地膜覆盖均可显著提高果园土壤过氧化氢酶、蔗糖酶及脲酶活性 , 以翻耕结合玉米秸秆覆
盖效果最为明显 , 主要原因是秸秆覆盖有利于保持土壤水分 , 增加土壤微生物 , 因此从短期来讲 , 其
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对土壤酶活性的影响最大。加之翻耕有利作物根系伸展 , 对根系吸收中下层的土壤养分和水分也有一
定的促进作用 ; 覆膜可以明显提高土壤温度 , 保持土壤水分 , 给土壤微生物活动创造适宜的环境条
件 , 这和前人研究结果基本一致 ; 而生草覆盖处理反而降低了土壤酶活性 , 其原因可能是保护性耕作
措施实施时间相对较短 , 三叶草会与果树根系争夺土壤水分、养分 , 而且渭北旱塬地区均是雨养果
园 , 5月份降雨较少 , 这也会影响土壤酶活性的大小。也有研究表明 , 果园生草覆盖后牧草与果树在
0～40 cm土层存在水分和养分竞争 , 其作用与生草年限呈正相关 (李会科 等 , 2007) , 有待进一步
深入研究。
在不同土层 , 土壤酶活性表现出不同的规律。有研究表明 , 土壤表层积累了腐殖质 , 有机质含量
高 , 有充分的营养源以利于微生物的生长 , 加之表层水热条件和通气状况好 , 利于微生物的生长和繁
殖 , 因而使表层的土壤酶活性较高。随着土壤剖面的加深 , 土壤环境条件变差 , 不利于土壤酶活性的
增加 (陈蓓和张仁陟 , 2004)。本试验结果表明 , 各处理土壤蔗糖酶与脲酶活性均随土层的加深呈现
降低的趋势 , 而土壤过氧化氢酶活性随着土层加深而升高 , 这与酶活性一般出现表层富集效应的有关
报道不一致 (高明 等 , 2004; 姜勇 等 , 2004) , 而与李春霞等 (2007) 的研究结论一致 , 其具体原
因有待进一步研究。
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