陕西渭北地区以独特的气候及自然生态条件成为苹果优生区之一。自从农业产业结构调整以来，这里开始大面积规模化发展果业生产，极大地促进了当地生态景观的改善和经济快速发展。然而，随着果园种植年限的增加，其土壤质量发生了一系列变化。果树缺素症日益增多，且有愈来愈严重之趋势，树体衰弱甚至死亡，果实产量不稳定、果品质量下降、果型不佳、耐藏性降低，果园病虫害频发生，农药使用量增加等。果园有机肥使用量越来越少，甚至部分果园根本不施有机肥，化学肥料使用量显著增大，导致土壤理化性状、生物性状变差，土壤抗逆性下降。果园土壤质量变化，严重影响了苹果品质、产量以及果农的经济收入与生产积极性。研究果园土壤质量演化趋势，是探索果业可持续发展的迫切需求。其中关于果园土壤物理质量与养分状况的研究已取得了丰硕的成果，而果园土壤有机碳的研究多限于表层，长期植果条件下土壤剖面有机质含量、组成以及土壤酶活性的变异特征研究尚显缺乏。渭北旱塬地区从农田演替为果园，植被演替带来土壤耕作管理发生了一系列变化，其过程中以有机物质和酶活性为指标的土壤生物质量演化特征研究至今仍很鲜见。分析果园土壤有机碳及酶活性时空演化规律，对于综合评价果园土壤质量的演化趋势，进一步揭示生态演替规律具有极为重要的科学意义。
本论文从自然条件、苹果栽培规模和历史等方面选定具有代表渭北特点的旬邑县不同园龄苹果园作为研究对象，采用空间代替时间序列的方法，研究了不同园龄果园土壤有机碳含量、活性有机碳含量、土壤碳密度、碳库管理指数及主要酶活性等，分析了它们之间的相互关系，以期为探求果园土壤质量演化与果树衰老之间的关系、决策果园土壤最佳管理模式提供理论依据。研究获得如下主要结论：
1、渭北果园土壤0-100cm土层有机质平均含量在10.12～16.57g/kg。根据山东省苹果园土壤有机质含量分级标准和绿色食品产地土壤肥力分级指标，该区果园土壤有机质含量属于中低水平。从时间尺度分析得出，果园土壤有机碳平均含量以>15a果园最高，其次为10～15a果园，<10a果园最小。随园龄增加土壤有机碳有一定的增加趋势，只是在时间尺度大于15年以上，有机碳含量递增才达到显著水准。土壤有机碳含量随深度增加而递减，其中0-10cm和20-40cm有机碳含量随园龄增加而显著递增，显示着果园土壤有机碳含量变化的空间效应。在0-100cm范围内3个园龄段果园土壤有机碳密度变化在0.95～1.92kg/m2，同样是在大时间尺度条件下其差异才达到显著水准。土壤表层0-20cm有机碳密度占0-100cm土体总碳密度的绝对分额。随园龄递增土壤剖面碳密度有向均衡化方向发展的态势。
2、渭北旱塬植被演替过程改变着土壤有机碳的组成，显示出0-40cm土层果园土壤活性有机碳的含量高于农田土壤，40-100cm土层均低于农田土壤，与活性有机碳占总有机碳比例的变化趋势一致。果园土壤活性有机碳含量与土壤总有机碳一样，随土层深度增加而递减。10-20cm土层有机碳组成的变化最显著，且活性有机碳占总有机碳的变化特征为（10～15a果园）>（>15a果园）>（<10a果园），与活性有机碳含量变化趋势和总有机碳含量变化趋势有所不同。在10～20cm土层处10～15a果园的土壤非活性有机碳所占比例相对较低，有机碳质量较高。0-40cm土层果园土壤的碳库活度与碳库指数均高于农田，证明果园土壤有机碳组成发生了变化。40-100cm土层果园碳库活度与碳库指数低于农田土壤。0-40cm土层碳库管理指数随园龄增加而递增，表层0-20cm均高于农田土壤，足见植果期间该层土壤向着良性方向发展。40-60cm土层碳库管理指数随园龄增加而降低，60-100cm土层碳库管理指数呈现先增加后降低的变化趋势，且均低于农田土壤，说明深层果园土壤质量下降。总括上述，得出0-40cm土层果园土壤活性有机碳有所增加，而40cm以下土层活性有机碳在显著减少，从剖面有机碳组成变化看土壤质量在降低。
3、果园土壤酶活性差异明显。果园土壤脲酶活性与碱性磷酸酶活性均随土层深度增加而递减，过氧化氢酶变化趋势不明显。土壤脲酶活性在0-20cm显著高于20-100cm，且20-100cm范围变化不大。0-20cm土层果园土壤脲酶活性高于农田土壤，20cm土层以下果园土壤脲酶活性略低于农田土壤。土壤碱性磷酸酶活性在0-40cm以上土层呈现出相对较高的态势，且碱性磷酸酶活性低于农田土壤。过氧化氢酶活性最大值出现在40-60cm土层，其活性高于农田土壤。随园龄增加，在0-20cm处果园土壤脲酶活性、碱性磷酸酶活性逐渐递减，20cm以下变化差异不大。表层3种土壤酶活性均随果树种植年限增加而递减，证实果园土壤生物质量的退化态势。尤其过氧化氢酶活性降低，土壤解毒能力减弱，导致果园土壤中毒素的积累，威胁果树根系生长。
4、果园土壤有机碳及酶活性的相关性研究结果表明，果园土壤有机碳、活性有机碳及碳库管理指数与土壤脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性之间存在显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）相关性，表明土壤酶能够促进土壤有机碳的循环转化，提高果园土壤肥力水平可以显著增加土壤酶活性。土壤酶活性可以客观地反映因环境或管理因素引起的土壤肥力状况的变化。土壤总有机碳与土壤活性有机碳、非活性有机碳及碳库管理指数之间呈极显著相关性。土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶之间也存在极显著相关性。
