全 文 ：第 5 卷
V ol
.
5 N o
草 地 学 报
ACT A A CR E S竹A SIN CA
19 7 年
19 7
黄土丘陵区不同撂荒年限自然恢复的
退化草地土壤养分及酶活性特征 ’
张成峨 陈小利
(中国科学院 、水利部水土保持研究所 , 杨陵 71 21 0 )
摘要 : 黄 土丘陵 区不 同撂 荒年限的 自然恢复草地土坡中有 机质 、全 N 、有效 N 和速效 P 以及 土
壤蔗搪酶 、脉酶 、中性 磷酸酶活性在剖面的分布均为上高下低 , 并随着 土层 的加深而 降低 。 随着草
地利用时间的增长 , 土壤有机质等养分和三 种酶活性含量 增高 , 活性增 强 。 土壤养分及酶 活性均
以永 久草地 最高 , 三种酶活性与有机质和全 N 都呈 明显的正 相关 , 与有效 N 和速效 P 的相关 不 明
显 。 人工草地不能增加土坡养分含量和酶活性 , 反而会大 量消耗 土坡养分使其肥力逐渐降低 。
关健词 : 不 同年 限 ; 撂荒地 ; 土壤养分 ; 土壤酶 活性
1 前言
由于人类活动所导致的土壤侵蚀 、退化和贫瘩化已 成为黄土高原地 区生态环境的重要问
题 。 目前 , 在黄土丘陵区人为地滥垦滥牧造成天然草地资源的破坏和严重退化 ,从而降低土地
生产力 , 并且成为水土流失的主要原因 。 近几年 , 由于水土保持工作的开展以及对环境问题的
重视 , 在黄土高原治理中 , 使原已开垦耕种的陡坡退耕还草 , 人为撂荒使其 自然恢复 , 因而形成
了不 同年限的退化草地 。 有关该草地土地生产力以及 土壤侵蚀方面的研究时有报导 , 但关于
土城酶和土壤主要养分 , 在不同年限退化草地中的剖面分布和特征以及相互关系的研究甚少 。
因此研究该草地土壤养分及土壤酶活性的发展演变规律 , 对黄土丘陵区天然陡坡草地的恢复 ,
退化生态系统的重建 , 以及对土壤肥力的调节和提高草地生产力 , 促进草地土壤生态系统的良
性循环有一定的理论和实践意义 。
2 材料与方法
2
.
1 自然概况
试验区地处陕西安塞县沿河湾镇中国科学院安塞水土保持综合试验站 。 年平均降水量为
54 9
.
1
~
, 其 中 60 % 集中在 7 一 9 月份 。 地貌为典型丘陵沟壑区 , 地形破碎 , 沟壑纵横 , 荒坡面
积 占 40 % , 水土流失严重 , 土壤肥力低下 (卢宗凡等 , 19 1 )。 滥牧 、过牧使天然草地生产力不断
下降 , 大部分天然草地产草量 (鲜重 )仅 4 50 一 18 0 k扩h衬 (梁 一民等 , 19 9 4 )。 土壤类 型 主要为
在黄土母质上发育而成的黄绵土 。
2
.
2 样品采集
土壤样品于 19 6年 6 月采 自不同年限的陡坡天然草地 , 采样深度为 0 一 5 0c m , 分四层取样 。
每个样地采集 3 个点 , 混合后取样 。 取样地基本状况见表 1 。
国家教委 留学 回国人员资助项 目和杨睦基金资助项 目
草 地 学 报 19 7 年
衰 1 不同年限摇荒后植被的甚本状况
T al〕le 1 Th
e p ri m aj ry e o n di tio ns of th e v e ge ta ti o n in d迁[e re ni y~ 硫
e r 曲an d
onme
n t
草地类型
G哪slan d ty pe
坡度
slo pe
植被状况
V e ge ta ti o n
班盖度 (% )
C o v en lg e
永久放牧草地
Pe
~
ent pas tu re
wi s ho ut di s t u丁玩 n ce
菱禽 + 铁杆禽 一 丁子香
35
O
A由m 众纽 沙以成葱 + 月月记仍自如 乎脱众威 一
勿叮护绷 ~ 开““交“m
撂 荒 2 0 年的放牧地
A b a l . do ne d
o ld fi e ld fo r 2 0 ye
~ fo
r l笼IS t u z ℃
铁杆禽 + 长芒草 一 胡枝子
3 5o A南~ 必 歹舰之翻心 + 及咖 b目曳乒an 一 Z己 , 一 4D洲妇乙 bic 山阮r
撂 荒 6 一 8 年 的放牧地
A ban d
o
ne d
o ld fi e ld fo r
6 一 s y
~
fo r P朋t眠
撂荒 3 一 4 年 的放 牧地 Aha n don ed ol d fie ld
fo r 3 一 4 ye明 fo r P明ture
人工草地
Cul ti v a te d 伴stur e
铁杆离 + 茵陈禽 + 狗尾草
月成m 自她 乎脱肠谊 + 月油, 山她 c叼p迎么币 +
反她了她 刃介叼公
茵陈禽 + 狗尾草
乃成m 自必 c叩边山台 + 卫知召矛角 访记众
沙打旺
AS 扮昭以。 口山狱肛川
2
.
3 分析方 法
土壤有机质用重铬酸钾容量法 ;全氮用凯氏定氮法 ;有效氮用碱解蒸馏法 ;速效磷用钥锑
抗 比色法 。 土壤蔗糖酶活性按滴定法 (H o fo 阳n an d Se eg re r , 1951 ) , 以蔗糖为基质 , 用 N匆凡仇
滴定 ,测定原糖量 。 土壤脉酶活性用靛酚 比色法 , 以尿素为基质 , 比色测定释放 的 N珑 一N 含
量 。 中性磷酸酶用苯磷酸二钠法 , 以苯磷酸二钠为基质 , 比色测定其水解释放的酚量 (许光辉
等 , 19 86 )。
3 结果与分析
3
.
1 不 同恢复年限的草地土壤养分的刹 面分布特征
土壤有机质 , 全氮 , 有效氮及速效磷是土壤主要养分指标 。 不同恢复年限草地 0 一 50c m 土
层 中的土壤养分分析结果见表 2 。 由分析结果可 以看 出 , 不 同恢复年 限草地的土壤有机质等
养分含量虽差异明显 , 但其在剖面层次中的分布趋势则是一致的 , 上层明显地高于下层 , 并且
随着土层的加深而减少 。 也就是说 , 不论草地年限和恢复程度如何 , 上层土壤总是肥于下层 ,
而进人土壤的动植物残体等有机物质最先聚集在上层 。 所 以 , 各剖面的土壤养分层次分布无
异于其它大多数土壤剖面 。
3
.
2 不 同撂荒年限草地土壤养分的发展演变趋势
分析 比较了各类撂荒草地不同层次的土壤有机质 , 全氮等养分状况 , 可 以看出 (表 2 ) , 上
两层土壤有机质和全 N 含量为 : 永久草地 (20 年草地 ) > 6 一 8 年草地 > 3 一 4 年草地 > 人工草
地 , 而下面两层 , 在随着草地年限的减少而降低的过程 中 , 在 3 一 4 年草地出现 了一个上升值 ,
但仍然是永久草地最高 , 人工草地最低 。 土壤有效 N 和速效 P 明显地表示出 : 在从上到下 四
个土层中 , 除了永久草地和人工草地为最高和最低外 , 3 一 4 年和 6 一 8 年草地都 出现了较高的
值 。 从总体分析 中可 以看出 , 土壤有机质和全 N 含量在各土壤层次中基本上是随着草地年限
第 3 期 张成娥等 黄土丘陵区 不同撂荒年限 自然恢复的退化草地土城养分及酶活性特征 197
的增加而增加 。 土壤速效性养分 N 和 P 含量在 6 一 8 年和 3 ~ 4 年草地表现较高的原因是受到
耕地在撂荒之前人为耕种的影响 , 撂荒时间愈短的草地 , 施肥的效应 表现地愈明显 。 这从 3 -
4 年草地下层土壤的有机质 和全 N 含量 出现一个较高值这点上也可能是个反 映 。 但超过 20
年之后 , 土坡各养分又都上升 , 说 明撂荒后草地会 在不受人类 活动影 响的 自然条件下得到恢
复 , 土壤肥力随草地恢复时间的增长而逐步提高 。 在陡坡上人工种植沙打旺 , 其根系能起到固
定土壤 , 防止水土流失的作用 , 但从分析结果看出 , 不能增加土壤养分含量 ,反而其生长会大量
消耗土壤养分 , 使土壤肥力下降 。 这可能由于割草或放牧过量 , 使沙打旺对土壤没有起到改 良
的作用 , 或作用不明显 。
衰 2 退化草地土谊剖面的养分状况
T曲le 2 . 仆e so il n山e nt of so il p功曰es in the det ri o ra ted g ra sslan d
草地类型
户犯加比 钾伴
土层深度
阮1 de Pth
全 N
To tal N
傀准‘, )
有效 N
Avai lab l
e N
(g
·
kg’ , )
速效 P
A vail 曲le P
竺姗6539一8210塑珊74丝
有机质
O电即j。 ma t e r
(:
·
k ,
一 ’
)
,1
0
内‘,l八R
0
436028一0010 . 20
7
.
89
0
1892一6
永久草地
氏仙 a n e n t
p 明 tUre
20 年未扰动草地
A b切do n ed ol d fi e ld
for 20 y
已田门 fo r Pa s tllle 3 . 17 14 . 4
0
14一
00
67一4
6 一 8 年撩荒草地
A肠川do n ed ol d fi e 】d
for 6
一 s y~ for
p a月恤
4
.
17
100
3 一 4 年撩荒草地
Ah 切do n ed ol d fi e ld
for 3
一 4 ye ars fo
r l”月t u了吧
0 ~ 10
10 ~ 20
20 ~ 3 0
30 ~ 5 0
0 一 10
10 ~ 2 0
20 一 30
30
~ 5 0
0 ~ 10
10 ~ 20
20
一 30
30 ~ 50
0 ~ 1 0
10 ~ 20
20 ~ 30
3 0 ~ 5 0
0 ~ 10
10 一 2 0
2 0 ~ 3 0
30 一 5 0
3
.
16
3 3 9
24
.
5
坠
6 8
丝
4 l
4
.肠
3
.
9
3 6
.
8
29
.
5
0
丝
24
丝
20
616一60041,‘QU内Jg7OU64一72只1.卜几SR61、90七气哎4一内,飞43八、,以J,‘
0
0
栽培草地 3 . 34
C u ti v a ted p朋ture 2
.
8 6
2
.
63
14
.
4
14
.
4
14
.
4
3
.
3 耕地在不 同年限撂荒后草地土壤 中的酶活性变化
土壤酶一方面与土壤肥力有着极为密切的关系 , 一方面能反映土壤的生物学状态 , 在土壤
生物学过程 中有重要意义 ( 周礼恺 , 19 8 7 ) 。 通过对不同年限退化草地土壤剖面中的蔗糖酶 、脉
酶及中性磷酸酶活性的分析可以看出 (表 3 ) , 在各剖面中 , 三种土壤酶活性在上层土壤中明显
地高于下层土壤 , 并随着土层的加深而降低 。 特别是土壤脉酶 , 除了永久草地外 , 其它各剖面 ,
均随着草地年限的减短测 出的深度渐浅 , 即在 3 一 4 年草地上 , 0 一 2 0c m 土层以下不曾测出 , 在
人工草地上只有 O 一 10c m 可 以测出其活性 。 因为土壤脉酶主要是由增殖的和裂解的微生物细
草 地 学 报 19 7 年
胞释放出来 , 累积在土壤 中的游离胞外酶 , 经常与土壤团粒和有机质复合体等土壤组分结合并
受到其保护 , 如果土壤常遭到人为活动的影响而使土壤有机质减少 , 它就会分解或被钝化 。 另
外脉酶活性与有机质含量关系密切 , 会随有机质的减少而活性降低 。
表 3 退化草地土坟剖面的土场醉活性
T a l〕le 3 E nZ ym 丽e ac ti v iti e s in th e 50 11四fil es o f d e te ri o rte d gr a s slan d
草地类型
Pa s tu r e
ty Pe
土层深度
D e Pth
(
e m )
蔗糖酶
Su e ra 剐三
(0 一 N N 处乓场
耐 . g D引 . 24 h)
脉酶
U r e a月e
(N玛 一N
m g
.
g D g ,
. 抖h )
中性磷酸酶
N e u t司 pho sp ha ta s e
(酚 p he n o l
m g
.
g D s
一 ‘ .
24 h )
永久草地
Pe n ll a n e n t
『a s sla n d
0 ~ 10
10 ~ 2 0
20
~ 3 0
30 ~ 5 0
0
.
2仅抖
0
.
1584
0
.
134
0
.
03 18
,‘月峥通崎,
.八,口nU月咔0甘工4,‘.⋯1.n0310姗528
358207900
气曰0哎甘8641352210
20 年未扰动草地
A ban d
o n e d o ld fi e ld fo r
2 0 years fo
r pas tu r e
0 ~ 10
10 ~ 2 0
2 0 ~ 30
3 0 ~ 5 0
0
.
1384
0
.
0 8 8 8
0
.
(X润习
0
.
0 3 9 1
6 一 8 年撩荒草地
Aban d
o n e d old fi e ld fo r
6 一 8 ye眺 fo r pas ture
0 ~ 1 0
10 ~ 20
20 ~ 30
30 ~ 5 0
0
.
30
0
.
12 8
0
.
0’7 2
0
.
15 2 0
0
.
1 13 6
0
.
(y7 3 1
0
.
0 12 2
咤以0气nO了4‘.1内」门了.94,山,10
3 一 4 年撩荒草地 0
~ 1 0
10 ‘ 2 0
2 0 ~ 3 0
3 0 ~ 5 0
0
.
1 68
0
.
0 1 2
0
.的60
0
.
0 5 2 8
0
.
0 5 2 8
0
.
0 3 10
lo姗24D,10
Ab an d
o n e d o ld fi e ld fo r
3 一 4 years fo
r l〕咫 ture
0 ~ 10 1
.
4 7 0 0
.
16 3 0
. 团7人工草地
A山fi cal
g ra s sla n d
10 ~ 2 0
2 0 ~ 3 0
3 0 ~ 5 0
5o 0
. 叨7 8
0
.
10
0
.
140
比较不同年限草地 (表 3 ) , 各土壤层次中的蔗糖酶 、脉酶和 中性磷酸酶活性基本上的趋势
为 , 随着草地时间的增长而活性增强 , 都以永久草地为最高 。 蔗糖酶活性人工草地略高于 3 -
4 年草地 , 磷酸酶活性则是 6 一 8 年草地的上两层土壤略高 , 这可能与土壤的速效 P 变化有关 。
脉酶与蔗糖酶有着与土壤有机质和全 N 比较一致的变化趋势 。
3. 4 退化草地的土壤养分与酶活性的 关系
通过对各年限撂荒草地的土壤养分和酶活性的相关分析 (表 4) 可 以看出 , 土壤 的蔗糖酶 、
脉酶和中性磷酸酶都与土壤有机质和全 N 有极 显著的正相关 系 , 其中以 脉酶的相关系数最
大 , 说明土壤有机质对土壤酶的影响最为明显 。 中性磷酸酶 与有效 N 之间也显示出极显 著的
第 3 期 张成 娥等 黄土丘陵区 不同撂 荒年限 自然恢 复的退化草地土壤 养分及酶活性特征 19 9
正相关 , 但其相关系数相对较小 , 而 蔗糖酶和 脉酶与土壤 的有效性 N 、P 养分关系不明显 。 这
与前人的报导有相似之处 。 土壤的这三种酶与土壤的有机质和 全 N 有关 , 是因为土壤酶主要
来 自土壤微生物 , 而 土壤有机质能促进微生物的生命活动 , 并形成 良好的土壤团聚体使土壤其
它物理条件得到改善 , 因而使土壤酶活性增强 。 矿质肥料往往会降低土壤的蔗糖酶活性而对
脉酶没有影响 , 有关磷酸酶与无机磷的相关性研究 , 则无一致的结果 (卢宗凡等 , 19 1 ) 。 这可
能是土壤三种酶活性与土壤速效性养分关系不明显的原因之一 。 另外 , 土壤酶活性还受到土
壤其它因素以及农业技术措施的影响 。
表 4 退化草地的土坡养分与土坡醉活性的关 系
T ab l
e 4 Th
e re la tio n shi p 玩耽e n th e 50 11 n u示e n t an d th e so il e几刁 In e Of d e te ri o ra te d g n 玛slan d
项 目
Item s
蔗糖酶
Su e ra s e
脉酶
U re a习e
中性磷酸酶
N e u tr al Pho sPha 住IS e
有机质
全 N
有效 N
速效 P
Org o
e m a tte r
To tal N
A v a ilab l
e N
A v a ilab l
e P
0
.
7 9 2 8 10 a
0
.
8 5 8 3 83 a
0
.
3 8 7 12 5
0
.
332 3 7 4
0
.
9 1 82 1 8 a
0
.
867 2 4 0
a
0
.
3 8 14 9
0
.
3 13《润日
0
.
7 8 26 7
a
0
.
85 835 4 a
0
.
5 7 6 74()
a
0
.
4 1(万〕8
r0 05
= 0
.
44 r0
0 , = 0
.
5 6l
a :极显著
4 结语
黄土丘陵区耕地不 同年限撂荒后草地的土壤有机质等养分和土壤蔗糖酶 、服酶 、 中性磷酸
酶几乎都是永久草地最高而栽培草地最低 。 所有剖面中的分布为上高下低 , 随土层加深而降
低 。 土壤有机质 、全 N 以及三种酶活性随草地时间的变化基 本上呈 同样趋势 , 即随草地时间
的增长而含量增高 , 活性增 强 。 土壤的三种酶活性与土壤有机质和全 N 都有显著的正相关
性 , 而与有效 N 和速效 P关系不明显 , 因此人为地在陡坡地耕种和开垦 , 都会对土壤 的养分和
生物状况产生不 良的影响 , 只有退耕并撂荒 , 使其在 自然条件下恢复 , 撂荒耕地 的土壤肥力和
土地生产力才能提高 。
参 考 文 献
卢宗凡 、赵更生 . 19 1 , 水土保持农业增产体系的研究 . 水土保持报 , 5 (2 ) : 6 一 7
梁一 民 、刘国彬等 . 19 4 , 黄土丘陵区农业生态系统能效及其提高途径 . 水土保持学报 , 8( 1) : ro ~ 17
许光辉 、郑洪元 . 19 87 , 土壤微生物分析方法手册 . 北京 :农业 出版社 , 2 61 一 2 90
周礼恺 . 1987 . 土壤酶学 . 北京 :科学出版社 , 1 6 7 ~ 260
赵更 生 、郑剑英等 . 19 3 , 陕北 黄土丘陵区 土壤中物质循 环与粮食生 产关系的研究 , 水土保持学报 , 7 (1 ): 91
草 地 学 报 19 7 年
C h a r a c te ri sti cs o f 5 0 1 E nz ym a ti e A eti 讨ty an d N ut ri elt of
Pas tu r e fr o 刃。 A b a n d o n e d n eld in
D i月龙re nt Y ears on th e L佣s H扭y A re a‘
Zh an g Che
n g
一e Che n Xi ao li
(In stitu te of 50 11 an d w at e r C o n s erv at io n
,
CAs
,
Yan gl i
n g 7 12 10 )
A加tra c t : Co n te n ts of 5 0 11 0飞an lc . 以t e r , to tal n itro g e n , a vai labl e N an d P , s u eras e , u re as e an d
n e u tral ph
o sp hat as e in the pas tu re ab a n d o ned fi e ld d u ri n g d汪Fe re n t years
o n 晚 5 5 hi ly are o are al high
in the u Ppe r l盯e r o f th e Pro fi le an d dec reas b wi th d
e Pth
.
W ith th e in ere as in g of ”ars , 501 1 0飞an ie n u tri -
e n ts an d th e th re e e n zym a tie ac tivi ty are high
e st i。 拌
rman
e ni g 晓比slan d an d lo w e s t in e u ltivat e d pas tu re
.
Th
e re 15 po s iti
v e re la ti o n s hiP be tw e e n th e ac ti vi ti e s Of th e th re
e llz yme
s an d o 飞an ie n 飞a tte r an d to tal N ,
an d n o di s ti n e ti
v e re lat io n s hi p to av ai lab le N an d P
.
Th
e e u lti vat ed Pas tu re ean n o t in e
~
50 11 n utri e n ts
o f e nZ ylr la tic a e tivitie s d u e to p ro bab ly 11而 ted ti me an d i哪m 伴r u se Of the pas trU e ·
K ey wo
r ds
: D ife re
n t ye ars : Pas tu re fro m ab an d
o n ed fi eld ; 50 11 n u tri e n t ; 50 11 e n z ylr la tic ac ti vi ty
书 讯
(中国农业百科全书 ·畜牧业)卷是列人 国家图书出版重点工程的大型 工具书 , 由中国农业
出版社出版 , 是一部全面汇集畜牧科学知识 、反映我国畜牧业成就的经典之作 。 全卷 23 0 多万
字 , 选收条 目 巧60 余条 , 配有随文插图 35 0 、彩图近 30 幅 , 分上下册装订 , 16 开精装本 。 正文
后有 “中国常见畜禽品种 中 、英文对照表 ” 、 “牧草中 、拉 、英名称对照表 ” 、 “中国饲料成分及营养
价值表 ”等多种附录 , 具有很强的知识性 、资料性 。 卷首设有条目分类 目录 , 卷末设有条 目汉字
笔画索引 、外文索引以及 内容索引 , 查阅方便 。 定价 : 1 98 元(含邮费)
订购此书的单位和个人请与北京市朝阳区农展馆北路 2 号 , 中国农业出版社发行部联系 ,
(邮政编码 1以洲〕2 6) 联系人 : 黄光立 , 联系电话 : (01 0 )6 508 . 32 60 。