黄土高原旱地长期定位试验土壤酶活性研究

本论文对设在黄土高原旱地农田上的两个长期定位试验土壤酶活性进行研究，包括过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶，结合土壤养分含量、微生物数量、微生物量碳氮等性质对旱地农田的土壤酶活性进行综合研究，探索旱地长期施肥与轮作等农业措施对土壤生物学性质，特别是酶活性影响的实质原因，并用酶活性综合评价土壤肥力。 长期轮作施肥对土壤养分含量有显著影响。轮作施肥中施有机肥有利于土壤有机C含量的增加和增强土壤生物学活性，为作物稳产高产创造良好的生物化学环境，施有机肥本身带入土壤外源酶，同时为土壤微生物创造了良好的生活环境，有利于酶活性的提高，因此施用有机肥在旱地土壤有很好的培肥增产效果，在小麦连作系统中凡施有机肥处理的产量平均3255kg/hm2，而氮肥（1200 kg/hm2）、磷肥（700 kg/hm2）单施的产量与CK（1100 kg/hm2）接近。 长期轮作施肥对土壤微生物量碳氮有显著影响，尤其施用有机肥可以显著提高土壤微生物量，微生物碳相对休闲地增加幅度在62.3%～270%，微生物氮增加41.2%～353.1%，施肥使微生物量氮占全氮的比例明显提高。微生物量碳、氮与土壤酶活性有很好的相关关系；有机肥提高了土壤微生物数量，它们与酶活性的关系不密切，仅真菌数量与3种酶活性相关达到显著水平，造成这种现象的原因可能是微生物数量测定方法的限制。 土壤酶活性随冬小麦生育期波动较小，土壤中游离脲酶、碱性磷酸酶活性占总酶活性的1%左右，结合酶促反应动力学参数研究证实：旱地土壤酶活性主要是累积在土壤中酶的活性，它与土壤有机无机胶体紧密结合，受其保护，稳定性很高；对土壤0～200cm剖面酶活性分布研究表明，酶活性在土壤耕层显著高于底层，过氧化氢酶活性从表层向下层降低幅度较小，而其余4种酶活性急剧降低。 长期施用化肥及化肥与有机肥配合施用显著降低了土壤过氧化氢酶活性，对土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶活性有改善作用。相关分析与通径分析表明过氧化氢酶活性与土壤有效P含量显著负相关，脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶活性与土壤C、N状况有密切关系，较高的土壤有效P含量对土壤碱性磷酸酶活性有抑制作用。土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶活性与冬小麦产量呈显著线性相关关系，因此土壤酶活性可以用来综合评价旱地土壤生产力高低。 长期种植不同植物及轮作，进入土壤的植物残体数量与成分不同对土壤酶活性影响不同，苜蓿、豌豆、红豆草等豆科植物对土壤酶活性的影响作用大于小麦、玉米、 洋芋等作物。 根据主成分分析结果，土壤酶活性构成的信息系统与化学性质及微生物性质所构成的信息系统所表征的土壤肥力状况完全一致，证明旱地土壤肥力状况可以用过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶活性综合评价，其中脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶活性所反映的信息量高于过氧化氢酶与蔗糖酶活性。