全 文 ：第 17 卷
第 3 期

Vol. 17
No . 3
草
地
学
报
ACTA AGRESTIA SINICA



2009 年
5 月

May

2009
黄土丘陵区撂荒对土壤酶活性的影响
王
兵1, 4 , 刘国彬1, 4* , 薛
萐1, 2 , 李占斌1, 2, 李
鹏1, 2 , 刘
娴3
( 1.中国科学院水利部水土保持研究所/西北农林科技大学 , 陕西 杨凌
712100; 2.西安理工大学水利水电学院,
西安
710048; 3. 沈阳药科大学, 辽宁 沈阳
110016; 4. 中国科学院研究生院, 北京
100049)
摘要:为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤酶活性的影响,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复 1 至 50
年撂荒地长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为对照,分析了植被恢复过程中土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、淀粉
酶、纤维素酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶及理化性质的演变特征。结果表明, 土壤酶活性前期变化波动较大, 后期
( 20- 30a)年变化趋于稳定; 尿酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶与其他因子相关性相对较强, 可
以作为评价土壤质量的生物学指标;尿酶、淀粉酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和纤维素酶活性随恢复年限而
增加,多酚氧化酶则减少; 土壤酶指数可以作为评价土壤质量的方法。
关键词:黄土丘陵区; 植被恢复; 土壤酶活性; 土壤酶指数
中图分类号: S154. 36




文献标识码: A




文章编号: 1007
0435( 2009) 03
0282
06
Effect of Farmland Abandonment on Soil Enzyme Activities in Loess Hilly Region
WANG Bing
1, 4
, L IU Guo
bin1, 4* , XUE Sha1, 2 , L I Zhan
bin1, 2 , LI Peng 1, 2 , L iu Xian3
( 1. Inst itute of Soil and Water C on ser vat ion, C hinese Academy of S cien ces and Minist ry of Water Resour ces / Northw est A & F Un iversity,
Yangling, Shaanxi Province 712100, Ch ina; 2. Xi
an Un iversity of T echnology, Xi
an, Shaanxi Provin ce 710048, C hina; 3. Sh enYang
Pharmaceut ical University, Shenyang, Liaoning Province 110016, China; 4. Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
Abstract: In order to determine the ef fect o f v egetat ion r estoration on soil enzyme act ivities of abandoned
farm land under erosion environment, sev en kinds of soil enzyme ( ur ease, amy lase, alkaline phosphatase,
catalase, sucrase, polypheno l oxidase, and cellulase) activit ies of farm land w ith an abandoned age se

quence o f 0, 1, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 40, and 50 years in Zhifanggou w atershed ( 8. 73 km2 ) , Shaanx i
pro vince w er e studied and 0
year abandoned slope farmland as CK. T he results show that soil enzyme ac

t ivit ies show ed a f luctuant variat ion in the beginning, and then show ed a stable increase or decrease tend

ency later ( > 25 a ) . Urease, alkaline phosphatase, catalase, sucrase, and po lyphenol o xidase could be
used as biolog ical indicato r to evaluate so il qual ity because of a signif icant cor relat ion betw een those en

zyme act iv it ies and so il phy sico chem ical and micr obio logical pr opert ies. The act ivit ies o f ur ease, amy lase,
alkaline phosphatase, sucrase, catalase, and cellulose increased along w ith increasing restorat ion age,
w hile polyphenol ox idase decreased. Soil enzyme index could be used as a w ay to assess so il quality .
Key words: Lo ess H illy Region; V egetat ion recovery ; So il enzyme activity; SEI


恢复植被是黄土高原丘陵区水土保持与生态建
设的重要措施,可以通过土壤
植物复合系统的功
能改善提高土壤质量。土壤酶是具有蛋白质性质的
高分子催化有机物分解的生物催化剂, 主要来源于
土壤微生物的活动、植物根系分泌物和动植物残体
腐解过程 [ 1] ,参与土壤中各种有机质的分解、合成与
转化,以及无机物质的氧化与还原等过程,是土壤生
态系统代谢的重要动力, 在很大程度上反映土壤物
质循环与转化的强度, 常被用来反应土壤生态系统
变化的预警和敏感指标[ 2, 3] 。目前, 对侵蚀环境下
收稿日期: 2009
02
01;修回日期: 2009
03
23
基金项目:中国科学院西部行动计划(二期)项目( KZCX2
XB2
05
03)
作者简介:王兵( 1982
) ,男,陕西杨凌人,博士生,研究方向为生态系统健康评价, E
mail : enaboo@ 163. com ; * 通讯作者 Author for cor

responden ce, E
mail: gb liu@ ms. i sw c. ac. cn
第 3期 王兵等:黄土丘陵区撂荒对土壤酶活性的影响
的黄土丘陵区植被恢复后的土壤质量演变已有个别
研究[ 4~ 6] ,相对于研究较为集中的土壤理化性质, 针
对植被恢复对土壤酶活性这种更加灵敏的指标报道
相对较少。因此本文拟从土壤酶学角度研究该区域
不同植被恢复后土壤生物学分异特征, 为揭示生态
恢复过程中土壤物质循环、转化、分解及代谢机制,
评价生态恢复效果、土壤质量管理提供科学依据。
1
材料与方法
1. 1
研究区概况
研究区位于陕西省安塞国家野外生态实验站墩
山试验场( 109
18
E、36
51
N) ,该区地形破碎, 沟壑
纵横,属黄土高原丘陵沟壑地貌,暖温带半干旱季风
气候,海拔 1363 m, 年均气温 8. 8
, 年均降水量
505. 3 mm。土壤类型以黄土母质上发育而成的黄
绵土为主,抗冲抗蚀能力差,土壤质地类型为粉砂壤
土,砂粒 ( 2. 00~ 0. 05 mm) 含量占 19. 0%, 粉粒
( 0. 05~ 0. 02 mm) 含量占 65. 2% , 粘粒 ( < 0. 02
mm)含量占 15. 8%。该流域用于生态恢复定位试
验研究,生态系统先后经历严重破坏期( 1938- 1958
年)、继续破坏期( 1959- 1973 年)、不稳定期( 1974
- 1983年)、稳定恢复改善期( 1983- 1990年)和良
性生态初步形成期( 1991年至今)。经过 30 多年的
水土保持综合治理, 通过林草植被和工程建设等措
施,有效遏制了该流域的土壤侵蚀,成功地恢复了退
化生态系统,林地面积从 1980年的不足 5%增加到
40%以上,流域生态经济系统进入良性循环阶段 [ 7]。
采用时空互代法在流域内选择土壤与成土母质
类型相同、坡向坡位相近的不同年限的撂荒地为研
究对象,该方法虽然无法保证不同时、空的气候等外
界环境的恒定,但是却可以取得较长期时间尺度的
研究结果, 是生态学领域中普遍采用的研究方法。
所选样点年限分别为 1a ( AF1)、5a ( AF 5)、7a
( AF7)、10a( AF 10)、15a( AF 15)、20a( AF 20)、25a
( AF 25)、30a( AF 30)、40a( AF 40)和 50a( AF 50) ,
同时为了研究植被恢复程度, 选取坡耕地( Sloping
Cropland, CK)为对照样地, 其基本特征及林下植
被如(表 1)。
表 1
样地基本特征
Table 1
Descr iption of t he sampling sites
样地
Site
恢复年限
Restorat ion age
( Year)
地貌
Landform
坡向
Slope aspect
坡度
S lope degr ee
(
)
海拔 Alt itu de
( m)
土壤类型
Soil type
林下草本类型
Unders tory vegetat ion
CK 0 梁坡( H S ) N 22 1175 黄绵土 LS 谷子 Se taria i tal i c ( L. ) Beauv.
AF1 1 梁坡( H S ) E18
S 23 1196 黄绵土 LS 茵陈蒿 A r temisia capi l lar i s Thunb.
AF5 5 梁坡( H S ) E 22 1315 黄绵土 LS 茵陈蒿 A . cap il lari s
AF7 7 梁坡( H S ) E 22 1315 黄绵土 LS 茵陈蒿 A . cap il lari s
AF10 10 梁坡( H S ) N13
W 23 1316 黄绵土 LS 茵陈蒿 A . cap il lari s
AF15 15 梁坡( H S ) N38
E 24 1319 黄绵土 LS 茵陈蒿 A . cap il lari s
AF20 20 梁坡( HS ) S50
E 28 1270 黄绵土 LS 铁杆蒿
胡枝子 Ar temisia sac rorum Ledeb.

L esp ede z a daur ica ( Lax m. ) S chindl .
AF25 25 梁坡( H S ) N40
E 25 1284 黄绵土 LS 铁杆蒿
长芒草 A . sac rorum
S tip a bun

geana T rin.
AF30 30 梁坡( H S ) S 18
W 30 1297 黄绵土 LS 白羊草 Bothr iochloa i schaemum
AF40 40 梁坡( H S ) S20
E 18 1286 黄绵土 LS 铁杆蒿
长芒草 A . sacrorum
S . bu ngeana
AF50 50 梁坡( HS ) S45E 22 1246 黄绵土 LS 铁杆蒿
长芒草 A. sacrorum – S. bungeana
PO

梁坡( H S ) N1
W 33 1283 黄绵土 LS 披针苔 Car ex lanc eolat


注: H S
梁坡; LS
黄绵土


Note: H S
H ills ide; GS
Gul ly slope; LS
Loessial soil
1. 2
样品采集及分析
在试验地按 S型选取 6点, 每点采集 0~ 20 cm
混合土样,重复 3次, 同时以盘龙山对面的坡耕地
( CK)为对照, 采样时间为2005年7月(表1)。土壤
样品带回室内风干、过筛后迅速测定土壤酶活性及
理化性质等因子。土壤 pH 值、全氮、全磷、有机质、
碱解氮、速效磷及速效钾含量采用常规方法测定[ 8] ,
具体结果见表 2 (平均值
S. D. )。蔗糖酶 ( EC
3. 2. 1. 26; SAC, sucrase)测定: 3, 5
二硝基水杨酸比
色法,蔗糖酶活性以 24h 后 1g 土壤中含有的葡萄糖
毫克数表示;

淀粉酶( EC 3. 2. 1. 1; ALA, amylase)
测定: 3, 5
二硝基水杨酸比色法, 淀粉酶活性以24h
283
草
地
学
报 第 17卷
表 2
不同回复年限土壤性状属性
Table 2
So il pr operties o f land w ith increased restor ation age
样地
Site
容重 BD
g
cm- 3
有机碳 OC
g
Kg- 1
总氮 TN
g
Kg- 1
碱解氮 AN
mg
Kg- 1
总磷 TP
g
Kg- 1
速磷 AP
mg
Kg- 1
速钾 AK
mg
Kg- 1
CK 1 1. 17
0. 035 2. 740
0. 004 0. 365
0. 009 20. 903
0. 469 0. 055
0. 001 1. 640
0. 255 105. 440
0. 764
AF1 1. 23
0. 057 2. 558
0. 052 0. 380
0. 022 22. 231
0. 469 0. 056
0. 002 2. 340
0. 028 130. 060
0. 085
AF5 1. 18
0. 042 3. 588
0. 206 0. 372
0. 011 29. 530
0. 469 0. 057
0. 000 2. 110
0. 071 92. 405
1. 874
AF7 1. 16
0. 014 2. 945
0. 159 0. 345
0. 018 27. 539
0. 469 0. 056
0. 000 2. 120
0. 141 96. 920
1. 273
AF10 1. 15
0. 042 4. 357
0. 159 0. 447
0. 001 33. 180
3. 754 0. 056
0. 000 2. 460
0. 113 100. 125
1. 648
AF15 1. 10
0. 099 3. 476
0. 003 0. 413
0. 000 30. 194
1. 408 0. 055
0. 001 2. 990
0. 919 104. 585
0. 035
AF20 1. 07
0. 099 4. 016
0. 025 0. 473
0. 009 45. 457
0. 469 0. 062
0. 000 2. 400
0. 622 114. 215
5. 409
AF25 1. 03
0. 014 3. 394
0. 020 0. 441
0. 002 29. 862
0. 938 0. 056
0. 000 1. 800
0. 000 106. 595
1. 308
AF30 0. 94
0. 042 5. 040
0. 058 0. 547
0. 001 37. 825
1. 877 0. 054
0. 001 2. 310
0. 438 102. 120
0. 933
AF40 0. 98
0. 024 6. 135
0. 102 0. 692
0. 005 48. 675
0. 488 0. 052
0. 000 2. 590
0. 042 123. 900
3. 818
AF50 0. 93
0. 071 7. 376
0. 110 0. 941
0. 004 57. 250
0. 247 0. 053
0. 000 2. 640
0. 424 157. 295
0. 035


注: BD
容重; OC
有机碳; T N
总氮; AN
碱解氮; T P
总磷; AP 速磷; AK速钾
Note: BD
Bulk density; OC
Organ ic carbon; T N
Total nit rogen; AN
Availab le nit rogen; T P
T otal phosph oru s; AP
Available phosph or

u s; AK
Available potas sium
后 1 g土壤中含有的麦芽糖毫克数表示; 纤维素酶
测定:硝基水杨酸比色法, 纤维素酶 ( EC 3. 2. 1. 4;
CEL, cellulase)活性以 72 h后 10 g 土壤生成的葡萄
糖毫克数表示;脲酶( EC 3. 5. 1. 5; URE, urease)测
定:靛酚比色法,脲酶活性以 24 h后 1 g 土壤中NH3

N的毫克数表示;碱性磷酸酶( EC 3. 1. 3. 1; ALP, al

kaline phosphatase)测定:磷酸苯二钠比色法,磷酸酶
活性 1 g 土壤中 24 h后苯酚的毫克数; 过氧化氢酶
( EC 1. 11. 1. 6; CA T, catalase)测定:滴定法( 0. 1N
的标准 KMnO4 液摘定) , 酶的活性以 1 g 土壤 20
min后消耗 0. 1 N KMnO4 毫升数表示;多酚氧化酶
( EC 1. 10. 3. 1; PPO, po lyphenol oxidase)测定: 碘
量滴定法, 酶活性用滴定相当于 1 g 土壤虑液的
0. 01N I2 的毫升数[ 9]。
1. 3
酶评价指数( Soil enzymes index; SEI)
土壤酶综合评价分为 3个步骤:因子的选择、权
重的确定和综合指标的获得。由于土壤因子变化具
有连续性,故各评价指标采用连续性质的隶属度函
数,并从主成分因子负荷量值的正负确定隶属度函
数分布的升降, 与各因子对植被的效应相符。对于
多酚氧化酶采用降型分布函数, 而对其他酶则采用
升型分布函数。
土壤酶评价指数计算公式如下:
SE I =
n
i= 1
wi
SE I ( x i ) ( 1)


式中: SE I ( x i )表示土壤酶隶属度值, W i表示
土壤酶( i)的权重。
升型分布函数和降型分布函数的计算公式如下:
SEI ( x i ) = ( x ij - x i min) / ( x i max - x i min) ( 2)
SEI ( x i ) = ( x max - x ij ) / ( x i max - x i min) ( 3)
式中: xij表示土壤酶活性值, x i max和 x i min分别
表示土壤酶( i)活性的最大值和最小值。
由于土壤质量的各个因子的状况与重要性通常
不同,所以通常用权重系数来表示各个因子的重要
程度。权重系数的确定有许多方法, 本研究利用利
用主成分分析因子负荷量计算各因子作用的大小,
确定其权重。利用下式计算:
W i= C i / C ( 4)


式中: C i 为公因子方差, C为公因子方差之和。
1. 4
数据统计分析
ANOVA、相关分析均采用 SPSS 15软件。
2
结果与分析
2. 1
不同植被恢复年限对土壤酶活性的影响
方差分析表明, 不同样地间土壤酶活性显著不
同 ( P< 0. 05) (表3)。撂荒地不同恢复年限土壤酶
表 3
ANOVA分析结果
Table 3
Results of ANOVA analysis
指标 Item F P
尿酶 U RE 26. 015 < 0. 001
淀粉酶 AL A 3. 371 0. 024
碱性磷酸酶 ALP 71. 351 < 0. 001
过氧化氢酶 CAT 29. 277 < 0. 001
蔗糖酶 SAC 46. 377 < 0. 001
多酚氧化酶 PPO 111. 105 < 0. 001
纤维素酶 CEL 81. 794 < 0. 001
284
第 3期 王兵等:黄土丘陵区撂荒对土壤酶活性的影响
表 4
不同植被年限土壤酶活性分异特征
Table 4
Soil enzyme activ ities o f land w ith different vegetation r ecover y age
样地 S ite URE ALA AL P CAT SAC PPO CEL
CK 0. 566
0. 138 1. 227
0. 194 0. 315
0. 029 0. 488
0. 021 0. 306
0. 000 2. 810
0. 092 1. 436
0. 113
AF1 0. 448
0. 156 0. 897
0. 062 0. 667
0. 046 0. 555
0. 047 0. 046
1. 000 2. 619
0. 050 1. 496
0. 058
AF5 0. 275
0. 087 0. 966
0. 058 0. 811
0. 002 0. 628
0. 032 0. 183
5. 000 2. 363
0. 106 1. 680
0. 029
AF7 0. 307
0. 023 0. 914
0. 032 0. 828
0. 060 0. 554
0. 045 0. 062
7. 000 2. 679
0. 021 1. 444
0. 043
AF10 0. 228
0. 042 0. 826
0. 061 0. 891
0. 065 0. 698
0. 027 0. 130
10. 000 2. 383
0. 000 1. 754
0. 273
AF15 0. 181
0. 019 0. 891
0. 029 0. 948
0. 055 0. 607
0. 017 0. 075
15. 000 2. 423
0. 071 1. 280
0. 072
AF20 0. 320
0. 110 0. 833
0. 031 0. 948
0. 030 0. 686
0. 024 0. 073
20. 000 1. 766
0. 071 1. 352
0. 029
AF25 0. 301
0. 032 0. 959
0. 091 0. 826
0. 037 0. 586
0. 034 0. 034
25. 000 2. 007
0. 021 2. 034
0. 049
AF30 0. 444
0. 036 1. 000
0. 079 1. 088
0. 050 0. 746
0. 031 0. 157
30. 000 1. 932
0. 000 1. 957
0. 014
AF40 0. 649
0. 027 1. 075
0. 035 1. 191
0. 022 0. 775
0. 066 0. 204
40. 000 1. 866
0. 043 2. 151
0. 195
AF50 0. 778
0. 032 1. 132
0. 027 1. 262
0. 033 0. 833
0. 012 0. 265
50. 000 1. 706
0. 085 2. 566
0. 123
表 5
土壤酶活性与养分因子相关性分析
T able 5
Cor relation coefficient between soil enzyme activities and so il nutr ient facto rs
指标 URE ALA AL P CAT SAC PPO CEL
BD - . 786** - . 316 - . 865** - . 852** - . 842**
. 867** - . 843**
OC
. 919** . 304 . 864** . 865** . 973** - . 710** . 947**
TN
. 941** . 348 . 872** . 883** . 976** - . 748** . 959**
AN
. 890** . 263 . 915** . 915** . 979** - . 821** . 921**
TP . 233 - . 290 . 250 . 236 . 358 - . 290 . 211
AP
. 582** - . 006 . 734**
. 645**
. 645**
- . 508*
. 546**
AK
. 921** . 340 . 755** . 787** . 863** - . 670** . 864**
U RE 1 . 478* . 748** . 766** . 869** - . 632** . 901**
AL A 1 . 085 . 199 . 287
- . 150 . 382
ALP 1 . 895** . 879** - . 857** . 841**
CAT 1 . 909** - . 877** . 866**
SAC 1 - . 770** . 943**
PPO 1 - . 742**

活性见表 4。尿酶( URE)活性在起初的 15a呈现递
减趋势继而呈现增加趋势, 在 50a 达到最大值, 是
CK 的 1. 37倍。淀粉酶( ALA)变化趋势和尿酶相
似, 20a后呈现增加趋势,在 50a达到最大值, 是 CK
的 1. 79 倍。随着恢复年限的增加碱性磷酸酶
( ALP)活性呈递增趋势, 到 50a 时是 CK 的 4. 01
倍。土壤过氧化氢酶 ( CAT )活性在恢复初期迅速
增加,近 25a 时相对平缓, 到 50a是 CK1. 71 倍。蔗
糖酶( SAC)活性和纤维素酶( CEL)活性随着恢复年
限的增加而显著提高, 到 50a 达到最大值, 分别是
CK 的 2. 63 和 1. 79 倍。与其他酶活性相反, 多酚
氧化酶( PPO)活性随回复年限增加呈递减趋势, 到
50a达到最低, 占 CK的 60. 70%。
2. 2
土壤酶活性与养分的相互耦合关系
土壤酶活性与土壤物化性质相关性分析表明:
OC, T N, AN, AP AK, URE, ALP, CAT, SAC
和 CEL( P < 0. 01)之间呈显著正相关, 与 BD 和
PPO( P< 0. 01, or P< 0. 05)呈显著负相关, BD和
PPO显著正相关( P< 0. 01) (表 5)。
2. 3
土壤酶评价指数( SEI)
土壤酶评价指数反映不同恢复年限撂荒地土壤
酶活性的综合相对值。利用公式( 2)和( 3)得到不同
土壤酶的隶属度值,对于 URE、ALP、CA T、SA C和
CEL 采用升型分布函数, 对于 PPO 采用降型分布
函数;利用公式( 4)得到不同土壤酶的权重值;最后
通过公式( 1)得到土壤酶评价指数。不同恢复年限
土壤酶指数( SEI)见图 1。结果表明在黄土丘陵区
侵蚀环境下, 撂荒地 SEI在 0- 25 a 变化波动较大,
而在 30- 50 a趋于稳定, SEI值稳定增加。
285
草
地
学
报 第 17卷
图 1
不同恢复年限土壤酶指数(SEI)
Fig. 1
Soil enzyme index of soils with different restoration ages
3
讨论
3. 1
土壤酶活性
脲酶广泛存在于土壤中, 由简单蛋白质构成的
生物催化剂,对提高氮素的利用率和促进土壤氮素
循环具有重要意义;淀粉酶是参与自然界碳素循环
的一种重要的酶;磷酸酶在土壤磷素循环中起重要
作用,可以加速有机磷的脱磷速度;过氧化氢酶可以
破坏对生物体(包括土壤)内有毒的过氧化氢, 被用
来表征土壤氧化过程的强度; 蔗糖酶对碳素转化起
到重要作用,植物根圈大量活性碳组分将直接作为
微生物的碳源和能源物质, 可以引起根圈微生物种
群、土壤呼吸速率等生物或生物化学活性的变
化[ 10, 11] ; 纤维素在纤维素酶的作用下, 形成腐殖质
和释放碳素养分,并在营养元素的循环过程中起到
重要作用;多酚氧化酶是一种复合性酶,主要参与腐
殖质组分芳香族有机化合物的转化,完成土壤芳香
族化合物循环[ 12, 15] 。
安韶山[ 16]等认为植被恢复可以提高土壤脲酶
活性,且依赖于有机质的存在, 当有机质含量增加
时,酶积极参与其转化分解过程,活性提高。本文研
究表明随着植被恢复年限的增加,脲酶活性得到提
高,从而促进氮素转化为可供植物利用的有效态养
分,提高氮素利用效率和加速土壤氮素循环, 土壤质
量得到显著改善,不同恢复模式由于物种及管理方
式不同,对脲酶改善作用不同。植被恢复使得土壤
淀粉酶活性增强,在一定程度上促进了土壤有机碳
的代谢。碱性磷酸酶活性可以被用来评价土壤磷素
生物转化方向与强度指标和作为生态系统对外界环
境因素响应的指示物[ 17, 18]。黄土丘陵区土壤磷素
贫瘠,随着生态恢复,使磷酸酶活性明显增强,从而
促进有机磷向无机磷转化,为植物生长提供了更好
的立地条件, 土壤质量得到恢复。过氧化氢酶活性
的增强表明生态恢复可以有效地缓解生物氧化作用
对土壤和生物体的破坏能力,促进有机质的物质转
化。随着生态恢复,植被物种增加,为土壤中微生物
提供的营养物质增多, 微生物代谢增强,蔗糖酶活性
明显提高,土壤肥力得到改善,而不同恢复模式由于
物种的差异导致凋落物组分和微生物群落的异质
性,进一步造成对土壤蔗糖酶活性影响的差异。杨
海君等[ 19] 研究认为放牧可以导致张家界索溪峪景
区土壤纤维素酶活性降低, 谈嫣蓉等 [ 20]认为轻度退
化草地的纤维素酶和过氧化物酶活性> 重度退化>
过度退化,由此可见生态退化可以导致土壤纤维素
酶降低。本文研究结果表明随着生态恢复,归还到
土壤中的物质增多,纤维素酶活性明显增强,从而促
进纤维素分解,形成葡萄糖,为植物生长提供了更好
的可利用物质, 土壤质量得到恢复。有学者认为多
酚氧化酶随着恢复年限的增加而增加[ 21]。本研究
结果表明:与其他酶活性相反,多酚氧化酶活性随回
复年限增加呈递减趋势, 到 50 年达到最低, 占 CK
的 60. 70% ,可能是由于无机氮利用率的提高,改变
了土壤微生物群落的组成, 导致酶活性降低[ 22~ 26]。
3. 2
相关性分析及 SEI
土壤酶活性种类不同,所催化的生化反应功能
差异较大,从而形成与不同的肥力因子相关性差异
较大,相关性分析表明尿酶、碱性磷酸酶、淀粉酶、蔗
糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶与其他因子相关性相
对较强, 可以作为评价土壤质量的生物学指标。黄
土丘陵区侵蚀环境退耕撂荒试验样地植被以草本为
主,植被在恢复过程中群落种类成份随着时间的推
移发生变化, 其显著变化主要体现在关键种的演
变[ 2 7~ 29]。戴全厚 [ 30]根据生态恢复过程中的物种变
化动态,结合其重要值、生物量及生态位等进行综合
分析将退耕撂荒地草本植被自然演替过程划分为:
先锋植物物种期( 1- 5a) ,物种渐繁荣期( 6- 8a) ,物
种鼎盛期( 9- 13a) , 物种准稳定期( 13- 20a) ,物种
相对稳定期( 20- 30a)和灌木先锋物种入侵期( 30-
50a)。在演替的前期,植物种群间竞争激烈, 对应的
SEI呈现波动变化, 而进入物种相对稳定期后, SEI
呈现稳定增加,植被恢复对土壤质量的改良作用趋
于成熟,结果与土壤酶活性变化基本一致,表明其可
以作为一种土壤质量评价的方法。
286
第 3期 王兵等:黄土丘陵区撂荒对土壤酶活性的影响
4
结
论
侵蚀环境下的黄土丘陵区坡耕地土壤理化性质
及微生物活性较弱, 通过撂荒等措施,土壤肥力得到
有效的改善。
4. 1
尿酶、淀粉酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢
酶和纤维素酶活性随恢复年限呈增加趋势, 多酚氧
化酶呈减少趋势;土壤酶活性前期变化波动较大, 后
期( 20- 30a)变化趋于稳定。
4. 2
相关性分析说明尿酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过
氧化氢酶和多酚氧化酶与其他因子相关性相对较
强,可以作为评价土壤质量的生物学指标。
4. 3
土壤酶指数结果表明其可以作为土壤质量的
评价方法,具有一定的生态学意义。
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