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1、15目 录摘要IIABSTRACTIII前言11.材料与方法31.1实验区概况21.2试验材料21.3 样地设置21.4试验设计21.5 样品采集31.6 测定方法31.7 统计分析方法32.结果与分析42.1施肥对12年生马尾松二代人工纯林根际土壤酶活性的影响42.2 施肥对12年生马尾松二代人工纯林非根际土壤酶活性的影响73.结论与讨论103.1讨论103.2结论10参考文献12致谢13施肥对马尾松中龄林根际和非根际土壤酶的影响摘要 为探讨不同的施肥处理与土壤酶活性的关系，对贵州省龙里林场播箕桥分场一碗井林区内12年生马尾松二代人工纯林的根际和非根际土壤酶的活性进行了测定和分析。研究结果表
2、明：适量增施N、P肥有利于提高根际土壤酶活性，施肥过量会使土壤酶活性降低;N、P、K混施对增强12年生马尾松二代人工纯林根际土壤蔗糖酶的活性效果最佳，对其他酶活性影响不显著;增施K肥使根际土壤酶活性降低。对于非根际土壤，多酚氧化酶对不同的施肥处理方式有非常明显的响应，对蔗糖酶来说，单施N、P、K肥和混施N、P、K肥它的活性都随施肥量的增加而有所增强，其他的酶活性对于施肥种类和施肥量的不同变化不大。蔗糖酶、淀粉酶和碱性磷酸酶的活性根际土高于非根际土，脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性根际土低于非根际土。关键词：马尾松;根际;非根际;土壤酶活性The Influence of the Rhizos
3、phere and Non-Rhizosphere Soil enzymes of Middle-aged Masson Pine After Fertilization AbstractTo explore the different fertilization treatments and the relationship between soil enzyme activities, on Long Lane Farm in Guizhou Province broadcast Kei Bridge locations are bowl well in 12 year old pine
4、forest plantation generations were N, P, K of the different fertilization treatments, and non-rhizosphere and rhizosphere soil enzyme activities were measured and analyzed. The results show that: The amount of Increasing N, P fertilizer was beneficial to improve the activity of rhizosphere soil, exc
5、ess fertilizer will reduce soil enzyme activity; N, P, K mixed fertilizer on enhanced second generation 12 year old pine plantation rhizosphere soil invertase activity of the best, on the other activity not significant; Adding to K fertilizer decreased the activity of rhizosphere soil. for non-rhizo
6、sphere soil, polyphenol oxidase with different fertilization treatments have a very clear response to the invertase, the single application of N, P, K fertilizer and mixed fertilizer N, P, K fertilizer it activity increase with the increase of fertilizer has increased the activity of other fertilize
7、r type and fertilizer for the different little change. Invertase, amylase and alkaline phosphatase activity in rhizosphere than non-rhizosphere soil, urease, catalase and polyphenol oxidase activity in rhizosphere soil than non-rhizosphere soil.Keywords:Pinus; rhizospere; non-rhizosphere; soil enzym
8、e activity前言土壤酶是土壤的组分之一,来自微生物、植物和动物的活体或残体,通过催化土壤中的生化反应发挥重要作用，土壤酶活性是土壤生物活性和肥力的重要指标1。土壤酶是土壤代谢的动力,在土壤生态系统的能量转化和物质循环中起着重要的作用。土壤有效养分含量的高低直接受土壤酶活性的影响，其中过氧化氢酶、磷酸酶和脲酶的总体活性对评价土壤肥力水平有重要意义2。不同耕作制度及栽培管理措施均会影响土壤酶活性及土壤养分的空间变异3。土壤酶对土壤环境的净化、土壤生态环境保护和保持整个生态平衡具有重要意义。国内外学者对土壤酶进行了大量研究，主要在土壤养分、微生物与土壤酶活性的相关性方面、土壤酶与植物生长关系
9、方面、各种管理措施对土壤酶活性的影响方面研究较多4-6。已有研究主要侧重于长期施肥或有机肥处理及不同耕作方式下的土壤酶活性变化，诸多研究结果表明,土壤酶活性与土壤养分含量间相关性强,可将土壤酶活性作为衡量土壤养分状况的指标7-9,但这些研究大多仅是对植物某一生育时期采集土样研究的结果,而对土壤酶活性与土壤养分含量动态变化进行研究的较少。林木根际是林木和土壤进行物质、能量交换的场所,也是生化活性最强的区域，林木根系通过分泌各类有机物质和不平衡的元素吸收来影响土壤性质,而这种影响首先会以根际土壤性质的变化反映出来，近年来,根际微生态系统的土壤环境引起了人们的广泛关注10,但对于不同施肥对马尾松根际
10、和非根际土壤酶活性的影响还尚未研究。土壤酶对土壤环境的净化、土壤生态环境保护和保持整个生态平衡具有重要意义。研究不同施肥处理对酶活性的影响对于为合理利用土壤,营造最佳生态效益的林分,防止地力衰退和改善生态环境具有重大意义。本研究以贵州省龙里林场播箕桥分场一碗井林区内选择12年生马尾松(Pinus massoniana)二代人工纯林作为研究对象，研究不同土壤施肥处理对马尾松中龄林土壤酶活性的影响，以期了解土壤酶活性变化，探索分析施肥与土壤酶活性的相关性，为马尾松科学施肥，提高林地生产力提供参考。1.材料与方法1.1研究地概况本次研究的实验样地位于贵州省龙里林场播箕桥分场一碗井林区，北坡，海拔11
11、25m-1140m左右。林地主要树种为马尾松，林分密度大，郁闭度0.9以上，林分平均胸径在10.0cm-12.5cm之间，平均高为7.0m-9.8m。由于林分密度大，郁闭度大，使林内光照条件较差，马尾松树冠下部的枯枝很多，林地内的枯枝落叶层也比较厚。林下植被主要有光皮桦（Betual luminifera），麻栎(Quercus acutissima)，青冈栎（C yclobalanopsis glauca) ，构树(Broussoneti papyrifera)，杨梅(Myrica rubra) ，火棘(Pyracantha fortuneana) ，鼠刺(Spinifex littore)
12、，木姜子(Litsea pungens)等，但数量稀少，而且分布很不均匀。样地内土壤是由砂岩发育而成，上层（0-20cm）为砂质粘壤土，下层（20-40cm）为粘壤土。1.2试验材料 本次研究的实验材料为12年生马尾松(Pinus massoniana)二代人工纯林，林分密度大，郁闭度0.9以上，林分平均胸径在10.0-12.5cm之间，平均高为7.0-9.8m。林下植被种类较少且分布不均。1.3 样地设置 本次试验设置3个区组，每个区组设计4个主区，每个主区分为4个副区，每个主区面积为2030m2。共设置12块样地，主区为肥种，副区为施肥量。1.4试验设计试验采用随机施肥试验方法，每个样地为
13、2030m2，每个样地分为4个小区。设计马尾松施肥肥种和施肥量的试验，主处理为肥种，分别为N、P、K以及NPK不同配合，副处理为不同的施肥量4个水平，随机施肥设计，重复3次。选用肥料为尿素(含N 460g/kg)、钙镁磷肥(含P2O5140g/kg)、硫酸钾(含K2O 500g/kg)，于每株树的坡上方树冠投影下呈弧形开15厘米沟施入。每种肥料均设置4个水平，其中尿素为每株0g(N1)、150g(N2)、300g(N3)、450g（N4），钙镁磷肥为每株0g(P1)、500g(P2)、1000g(P3)、1500g（P4），硫酸钾为每株0g(K1)、100g(K2)、200g(K3)、300g
14、（K4），不同肥种配合设计4个水平，分别为0、N1P3K2 、N2P3K2、N2P1K2，设置3次重复。1.5 样品采集于2008年冬季（11月底）对每个样地内马尾松进行每木检尺，得出林分的平均胸径，根据林分的平均胸径确定每个样地内的12株平均木，在平均木树冠下方随机用锄头挖开土壤，将根际土和非根际土分开搜集，带回实验室测定土壤酶活性。1.6 测定方法土壤酶的测定方法为：蔗糖酶和淀粉酶用3,5二硝基水杨酸比色法；脲酶用苯酚钠比色法；碱性磷酸酶用磷酸苯二钠比色法。过氧化氢酶用高锰酸钾滴定法；多酚氧化酶用碘量滴定法。土壤酶活性表示方法为：蔗糖酶以37 下在蔗糖酶作用下24 h内每克土中生成葡萄糖质
15、量数表示（单位：mg/g)；淀粉酶以每克土中生成麦芽糖质量数表示（单位：mg/g)；脲酶以37 下在脲酶作用下24 h内每克土中生成氨态氮质量数表示(单位：mg/g)；碱性磷酸酶以37 碱性条件在磷酸酶作用下2h内每克土中生成P2O5质量数表示(单位：mg/g)；过氧化氢酶以在过氧化氢酶作用下每克土中生成消耗的0.1 mol/L KMnO4的毫升数表示(单位：ml/g)；多酚氧化酶在多酚氧化酶作用下每克土中消耗的0.01 mol/LI2的毫升数表示(单位：ml/g)。1.7 统计分析方法本研究所有数据通过excel分析处理2.结果与分析2.1施肥对12年生马尾松二代人工纯林根际土壤酶活性的影响
16、 分析结果详见表 2.1、图 2.1、图2.2、图2.3、图2.4。表 2.1 施肥对根际土壤酶活性的影响施肥处理蔗糖酶/葡萄糖（mg/g）淀粉酶/麦芽糖（mg/g）脲酶/NH3-N（mg/g）碱性磷酸酶/P2O5（mg/g）过氧化氢酶/0.1N KMnO4（ml/g）多酚氧化酶/0.01N I2（ml/g）N11.840.220.181.550.450.46N21.90.270.221.640.510.99N32.140.250.251.620.471.13N42.180.260.281.650.451.27P11.460.240.181.620.340.52P21.690.260.191.
17、650.440.95P31.980.250.21.670.461.97P41.930.270.241.710.562.16K11.730.250.261.670.590.59K22.640.350.21.610.430.39K32.890.270.221.660.50.36K42.010.290.311.640.540.3803.750.250.161.640.430.86N1P3K23.060.240.273.620.391.65N2P3K23.570.250.171.650.422.49N2P1K22.090.250.251.530.431.66注：*表中数据为3个重复平均值;土壤中的一切
18、反应 ,都是在酶的参与下进行的。土壤酶的活性反映了土壤中进行的各种生物化学过程的程度和方向 ,它是土壤的本质属性之一。大量研究表明 ,土壤酶活性与土壤理化性质、 水热状况，碳水化合物含量、 吸收性复合体特征以及营林抚育措施等密切相关 ,是土壤生物活性和土壤肥力的一个重要的指标。从表2.1可以看出,合理施肥可提高12年生马尾松二代人工纯林根际土壤酶的活性，但是施肥过量又会使土壤酶的活性下降。图2.1 施N量对根际土壤酶活性的影响 从图2.1可知,单施N肥时，蔗糖酶、脲酶和多酚氧化酶的活性随施肥量的增加而增加，但是脲酶活性的增加不显著。其他根际土壤酶的活性与尿素的施肥量相关性不显著。从结果看，施尿
19、素450g时蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶的活性最高，而淀粉酶和过氧化氢酶的活性以施尿素150g时最高。因此 ,单施N 肥时以施尿素450g增强马尾松根际土壤酶活性效果最佳。 图2.2 施P量对根际土壤酶活性的影响从图2.2看出，单施P肥时，脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性随钙镁磷肥施肥量的增加而增强，淀粉酶的活性与施肥量的相关性不明显。钙镁磷肥的施肥量在1000g时蔗糖酶的活性最高，为1.98,但施肥量大于1000g以后蔗糖酶的活性又降低。脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性以以施钙镁磷肥1500g时最强。因此 ,对12年生马尾松二代人工纯林提高P肥施肥量对提高
20、林地根际土壤酶活性有利。图2.3 施K量对根际土壤酶活性的影响从图2.3可知，单施K肥时，蔗糖酶和淀粉酶的活性高于对照，在施肥量小于170g时，蔗糖酶的活性随施肥量的增加而升高，而当施肥量大于170g，它的活性便会降低。脲酶和碱性磷酸酶的活性与施肥量相关性不显著。碱性磷酸酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性均低于对照，而且多酚氧化酶的活性还随着K肥量的增加而降低。总的看来，提高K 肥的施肥量不利于提高林地土壤酶活性。图2.4 NPK混合对根际土壤酶活性的影响 N、P、K混施时，蔗糖酶的活性最高，远高于单施N、P、K肥，单施K肥又高于单施N、P肥。碱性蛋白酶的活性以N1P3K2的肥种配置最高，其他的
21、施肥量对碱性蛋白酶的活性的影响不大。多酚氧化酶的活性以施N2P3K2的肥种配置最高。其他的酶活性与不同施肥处理相关性不大。2.2 施肥对12年生马尾松二代人工纯林非根际土壤酶活性的影响分析结果详见表2.2、图2.5、图2.6、图2.7、图2.8表2.2 施肥对非根际土壤酶活性的影响施肥处理蔗糖酶/葡萄糖（mg/g）淀粉酶/麦芽糖（mg/g）脲酶/NH3-N（mg/g）碱性磷酸酶/P2O5（mg/g）过氧化氢酶/0.1N KMnO4（ml/g）多酚氧化酶/0.01N I2（ml/g）N10.950.210.221.470.451.36N21.10.220.231.570.622.39N31.46
22、0.240.311.590.552.66N41.970.230.341.630.55.78P10.840.240.21.40.415.43P20.870.250.331.530.583.38P30.980.250.361.60.554.76P41.050.250.371.610.635.27K10.950.240.361.660.661.99K21.090.230.431.530.534.64K31.520.250.261.510.524.22K41.520.220.381.630.571.8301.110.20.311.470.514.42N1PK20.760.230.331.510.513
23、.31N2P3K21.390.240.241.590.513.96N2P1K21.030.210.281.490.463.85注：*表中数据为3个重复平均值图2.5 施N量对非根际土壤酶活性的影响图2.6 施P量对非根际土壤酶活性的影响图2.7 施K量对非根际土壤酶活性的影响图2.8 NPK混合处理对非根际土壤酶活性的影响 从表2.2和图2.5-图2.8 看来，除了多酚氧化酶的活性以外，不同的施肥处理对12年生马尾松二代人工纯林非根际土壤酶活性的影响不是很大。对于蔗糖酶来说，单施N、P、K肥和混施N、P、K肥它的活性都随施肥量的增加而有所增强，单施450gN肥时蔗糖酶活性是最强的。图2.7显示
24、，硫酸钾的施肥量大于200g以后，蔗糖酶的活性就没有什么变化了。淀粉酶、脲酶和过氧化氢酶的活性对于施肥种类和施肥量的不同变化不大。单施N肥时，多酚氧化酶的活性随施肥量的增加而增强。单施P肥时，多酚氧化酶的活性先是随施肥量的增加而降低，随后又随施肥量的增加而增强。单施K肥时，多酚氧化酶的活性先是随施肥量的增加而加强，施肥过量，多酚氧化酶的活性又会降低。而N、P、K肥混施对其又无显著影响。结合表2.1和表2.2，蔗糖酶、淀粉酶和碱性磷酸酶的活性根际土高于非根际土，脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性根际土低于非根际土。3结论与讨论 3.1讨论 土壤酶活性与土壤理化性质、水热状况，碳水化合物含量、 吸
25、收性复合体特征以及营林抚育措施等密切相关 。适量施肥可在一定程度上提高根际土壤蔗糖酶、淀粉酶、脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性,其原因可能是可能是由于施肥促进了作物根系代谢,使根系分泌物增多,微生物繁殖加快,而根际微生物通过吸收土壤中的养分,可以形成近根缓效供应的养分库,从而有利于提高土壤酶活性。另外，施肥可通过改善土壤水热状况和微生物区系来影响土壤酶活性,改善土壤11。但是，如果肥料用量超过最大临界范围,土壤酶活性将会降低，这可能是因为过量的化肥会损坏土壤理化性质，影响植物根系的吸收功能，抑制根际微生物的繁殖和活动，从而使根际土壤酶的活性降低。土壤酶主要来源于植物根系和微生物的活
26、动，它参与土壤各种生物化学过程和物质循环。根际土壤酶的活性受施肥的影响比较大，是因为根际内微生物数总是比根际外要高得多,当微生物受到环境因素刺激时,便不断向周围介质分泌酶,致使根际内外酶活性存在很大的差异。非根际土壤内的微生物较少，土壤酶活性受根系和微生物活动影响较少，所以不同的施肥处理对非根际土壤酶活性影响不大。但多酚氧化酶对于不同的施肥处理响应很明显，这可能是由于多酚氧化酶参与土壤中芳香族有机化合物转化为腐殖质组分的过程，不同施肥处理对土壤中芳香族有机化合物的积累量影响较大，从而影响了多酚氧化酶的活性。一般情况下，根际土壤酶活性高于非根际土，但本研究中脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性根际
27、土低于非根际土，可能由于马尾松根际养分被根吸收，使根际土壤中的有机质含量降低，微生物活动受到抑制，从而导致酶活性降低。3.2结论根际土壤酶对不同的施肥处理方式有明显的响应，施肥可提高根际土壤中蔗糖酶、淀粉酶、脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性。适量增施N、P肥有利于提高根际土壤酶活性，施肥过量会使土壤酶活性降低;N、P、K混施对增强12年生马尾松二代人工纯林根际土壤蔗糖酶的活性效果最佳，对其他酶活性影响不显著;增施K肥使根际土壤酶活性降低。不同施肥处理方式之间土壤酶活性差异性显著，这也说明土壤酶活性和施肥方式呈密切的相关性，可将其作为施肥管理措施的生物学指标。对于非根际土壤，多酚氧化
28、酶对不同的施肥处理方式有非常明显的响应，对蔗糖酶来说，单施N、P、K肥和混施N、P、K肥它的活性都随施肥量的增加而有所增强，其他的酶活性对于施肥种类和施肥量的不同变化不大。经不同的施肥处理后，蔗糖酶、淀粉酶和碱性磷酸酶的活性根际土高于非根际土，脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性根际土低于非根际土。考文献1 彭正萍,门明新,薛世川,等.腐植酸复合肥对土壤养分转化和土壤酶活性的影响J.河北农业大学学报,2005,28(4):142 秦嗣军,吕德国,李作轩等.樱桃根际土壤酶活性与土壤养分动态变化及其关系研究J.2006,37(6):117511783 郑诗樟,肖青亮,吴蔚东,等.丘陵红壤不同人工林型
29、土壤微生物类群、酶活性与土壤理化性状关系的研究J.中国生态农业学报,2008,16(1):57614 薛立,邝立刚,陈红跃,等.不同林分土壤养分、微生物与酶活性的研究J.土壤学报,2003,40（2）:2802855 陈红跃，闫雪燕，陈明洁，等.不同大气污染区林木根区土壤重金属和酶活性研究J.生态环境,2006,15（3）:5135186 张昌顺,李昆,马姜明,等.施肥对印楝幼林土壤酶活性的影响及其调控土壤肥力的作用J.林业科学研究,2006, 19 (6):7507557 高瑞,吕家珑.长期定位施肥土壤酶活性及其肥力变化研究J.中国生态农业学报,2005,13(1):1431458 王灿,王德建,孙瑞娟,等.长期不同施肥方式下土壤酶活性与肥力因素的相关性J.生态环境2008,17(2):6886929 郭天财，宋晓，马冬云，等.施氮量对冬小麦根际土壤酶活性的影响J.应用生态学报，2008,19(1): 11011410 吉艳芝,冯万忠,陈立新,等.落叶松混交林根际与非根际土壤养分、微生物和酶活性特征J.生态环境2008,17(1):33934311 张昌顺,李昆,马姜明,等.施肥对印楝幼林土壤酶活性的影响及其调控土壤肥力的作用J.林业科学研究,2006,19(6):750755