衡水市周边桃园土壤有机质及酶活性变化特征

石宗琳

（衡水学院生命科学学院 河北 衡水 053000）

土壤有机质是土壤中重要的组成成分，对果树的产量有着很大影响，对土壤结构的形成和土壤物理状况的改善起着决定性作用[1]。土壤有机质含量的高低体现了土壤生产力的水平，在提高土壤肥力和促进农业可持续发展等方面发挥着重要作用[2]。土壤酶是由土壤微生物、植物根系分泌物及动植物残体、遗骸分解释放于土壤中的一类具有催化能力的生物活性物质[3]，参与土壤中一切生物化学过程，是土壤生态系统中物质循环和能量流动中最为活跃的生物活性物质，对提高土壤肥力具有重要作用[4]，也是土壤生物质量变化的敏感指标[5，6]。土壤酶活性的高低可表征土壤中生物化学过程的强度和方向，是观察土壤肥力的重要指标[7～9]。

目前对果园的施肥方式大多以化肥为主，农家肥投入量较少，化肥的长期使用以及不合理的管理模式导致果园土壤肥力下降、生物学性质退化等问题逐步显现[8]，其中以土壤中有机质及酶活性变化较为敏感。随着种植年限的增长，对果园土壤质量也会产生影响，进而影响果树的产量和品质[10]。本文通过选取典型样地，分析不同园龄桃园土壤有机质及酶活性变化特征，探究桃树种植对土壤质量的影响，以期为桃园土壤的科学管理提供合理依据。

1 材料与方法

1.1 位于河北省东南部。属大陆季风气候区，为温暖半干旱型气候，年平均气温为12.7℃，年平均降水量为496.4 mm，年蒸发量1 295.7～2 621.4 mm，年平均日照时数为2 642.8 h，年平均降雪日数为8.1d。海拔高度20m左右。主要的土壤类型为潮土。

1.2 样品采集。采样地点位于衡水市桃城区侯刘马村，采样时间为2018年7月。选取了种植1年、3年、5年和7年的桃园土壤为研究对象，选择3个相同种植年限的桃园为重复，对每一个桃园按蛇形分布法进行采样点的设定，分别按0～20 cm、20～40 cm、40～70 cm、70～100 cm对4个土层进行采样。把采集的同一块桃园内相同土层深度的样品进行混合，然后将种植年限相同的同一深度的样品进行混合，用四分法将混合后样品保留500 g左右装入采样袋，共有16个土壤样品。采集样品的同时记录桃园的种植时间、地理经纬度等信息。挑出土壤样品里的植物根须和杂质，将土壤样品带回实验室，等待自然风干。对风干后土样研磨，研磨后用四分法取适量土样分别过0.25 mm筛和1 mm筛，保存于密封袋中，用于相关指标测定。

1.3 指标测定。土壤有机质含量用重铬酸钾外加热法测定[10]，土壤酶活性测定参照关松茚的方法[3]，其中脲酶活性用靛酚蓝比色法测定，以24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克数表示；碱性磷酸酶活性用磷酸苯二钠测定，以24 h后1 g土壤中酚的毫克数表示；蔗糖酶活性用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，以24 h后1 g土壤葡萄糖的毫克数表示；过氧化氢酶活性用高锰酸钾滴定法测定，以20 min后1 g土壤中的0.1N高锰酸钾的毫升数表示。

1.4 数据处理。数据处理用Excel 2016完成，数据结果采用Spss25进行相关统计分析。

图1 桃园土壤有机质含量变化

2 结果与分析

2.1 桃园土壤有机质变化特征。从图1可以看出，随着种植年限的增加，不同土层的有机质含量大致呈现先增加后减少的变化趋势。在0～100cm土层，桃园土壤有机质含量在5年龄时含量最高，达9.54～21.62 g/kg，但在7年龄时桃园土壤有机质含量下降明显。20～100 cm土层范围，1、3和5年龄桃园土壤有机质含量相差不大。40～100 cm范围，与5年龄相比，7年龄桃园土层有机质含量分别减少了5.38 g/kg和7.26 g/kg。0～100 cm土层范围内，桃园有机质平均含量变化趋势为 7年＜1年＜3年＜5年。7年龄桃园土壤有机质含量下降，可能是由于果树属于盛果期，对土壤养分的消耗量大于有机物的投入量，因此要注重盛果期果树有机肥的投入。垂直方向上，除7年龄桃园土壤有机质含量随土层深度的增加而减少，其他桃园土壤有机质含量均随土层深度的增加呈现先减小后增加的变化趋势。表层0～20 cm土壤有机质含量15.88～21.62 g/kg，显著高于其他土层，这是由于表层土壤受现代培肥影响较大[1]。20～40 cm土层土壤有机质下降明显，但40～100 cm种植前5年桃园土壤有机质含量出现缓慢上升趋势，可能是根系分泌物增加了土壤中有机质的含量。

2.2 桃园土壤脲酶变化特征。由图2可以看出，桃园土壤脲酶活性大致随种植年限的增加呈现出先升高后降低的变化趋势。5年龄桃园土壤脲酶活性最高，7年龄脲酶活性最低，0～100cm土层脲酶活性平均值变化趋势为7年＜1年＜3年＜5年，其中表层0～20cm土层5年比7年桃园活性高出17.23%。桃园土壤脲酶活性随土层深度的增加不断降低，相同年限的桃园土壤脲酶活性，随深度的增加呈现出不断降低的趋势(3年桃园在70～100 cm土层活性略有升高)，0～20 cm土层脲酶活性显著高于其他土层，在20 cm以下土壤脲酶活性差别不大。

图2 桃园土壤脲酶活性变化

2.3 桃园土壤碱性磷酸酶变化特征。由图3可知，随着种植年限的增加，土壤表层0～20 cm土壤碱性磷酸酶活性在前5年不断升高，7年龄呈现下降趋势。在20～70 cm土层碱性磷酸酶活性变化为增-减-增的趋势，70～100 cm土层磷酸酶活性随种植时间增长表现为先降低后升高。0～100 cm范围桃园土壤磷酸酶活性平均值变化趋势为1年＜7年＜3年＜5年。垂直剖面上，桃园土壤碱性磷酸酶活性在0～20 cm土层明显高于其他土层，20～100 cm土层范围差别不大。

图3 桃园土壤碱性磷酸酶活性变化

2.4 桃园土壤蔗糖酶变化特征。由图4可看出随着种植年限的增加，桃园土壤蔗糖酶活性在表层0～20 cm呈现减-增-减的变化趋势，20～40 cm土层蔗糖酶活性呈现出逐年递减趋势，40～100 cm土壤蔗糖酶活性呈现先上升后下降的变化趋势。0～100cm范围桃园土壤蔗糖酶活性平均值变化趋势为7年＜1年＜5年＜3年。垂直剖面上，桃园土壤蔗糖酶活性大致随土层深度的增加而降低，0～20 cm蔗糖酶活性明显高于其他土层，3年桃园在70～100 cm土层范围土壤蔗糖酶活性又出现明显升高的趋势。

图4 桃园土壤蔗糖酶活性变化

2.5 桃园土壤过氧化氢酶变化特征。由图5可以看出，随着种植年限增加，0～20 cm土层范围桃园土壤过氧化氢酶呈现减-增-减的变化趋势，20～40 cm土层范围持续递增，40～100 cm范围先增加后减小。0～100 cm范围桃园土壤过氧化氢酶活性平均值变化趋势为7年＜3年＜5年＜1年。垂直剖面上来看，1年龄和5年龄桃园土壤过氧化氢酶随土层深度的增加呈现先减小后增加的变化趋势，20～40cm土层含量最低，70～100 cm土层含量最高。3年龄和7年龄随土层深度增加呈现出先增加后降低的变化趋势，3年桃园土壤过氧化氢酶活性在40～70 cm土层最高，7年桃园土壤过氧化氢酶活性在20～40 cm土层活性最高。过氧化氢酶活性降低说明土壤解毒能力减弱，7年龄桃园土壤过氧化氢酶活性在深层下降，将导致果园土壤内部毒素积累，威胁果树生长。

图5 桃园土壤过氧化氢酶活性变化

2.6 各指标间相关性分析。由表1可看出有机质与脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶之间相互呈现极显著正相关关系(P＜0.01)，过氧化氢酶与其他有机质和酶活性指标没有显著相关性；脲酶与磷酸酶和蔗糖酶相关性显著，数据在0.01水平相关性极显著；磷酸酶与蔗糖酶之间相关性显著。说明有机质含量与大多数酶的活性具有相关性，过氧化氢酶含量不仅在时间和空间上变化不大，且与有机质和其他酶活性相关性不显著。

表1 桃园土壤有机质与酶活性之间相关性分析

3 结论与讨论

3.1 土壤有机质含量随种植年限的增加呈现出先增加后减少的变化趋势，随着土层深度的增加，土壤有机质含量先减少，到40cm以后有机质含量又有所增加。

3.2 随着种植年限增加，脲酶活性、碱性磷酸酶活性和蔗糖酶活性都表现为先升高后降低的趋势，过氧化氢酶活性变化不大，7年桃园土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均有所降低。土壤酶在不同深度表现出来的活性不同，脲酶活性、磷酸酶活性、蔗糖酶活性在表层0～20 cm土层活跃，随着土壤深度增加，脲酶和蔗糖酶活性越来越低。

3.3 土壤有机质、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶两两之间相关性呈现出极显著水平，过氧化氢酶与其他指标相关性不显著，蔗糖酶与其他指标均有相关性。