沿海滩涂盐生植物生境土壤酶活性的差异

李洪山，申玉香

(江苏省海洋滩涂生物化学与生物技术重点建设实验室 盐城工学院沿海滩涂生物农业研究所, 江苏 盐城 224051)

土壤中含有丰富的酶，酶系统是土壤中最活跃的部分，土壤酶参与了包括土壤生物化学过程在内的自然界物质循环，土壤酶与土壤微生物一起共同推动土壤的代谢过程[1]。目前对农田环境的土壤酶已进行了广泛的研究，在不同耕作方式的水稻田中，土壤酶活性表层高，底层低，垄作免耕有利于改善稻田土壤生态环境，有利于土壤肥力的提高[2]。土壤酶及其微生物代谢产物影响到土壤对营养成分的吸附和解吸，可使营养元素流失，也可提高营养元素的利用率[3]。在不同连作年限棉田土壤的脲酶、磷酸酶、蔗糖酶的变化趋势一致，均随着连作年限的增加呈增强的趋势[4]。我国滩涂规模较大，北起辽宁，南至广西沿海均有分布，岸线总长度可达 4 000 km，其中尤以江苏省的沿海滩涂面积最多，分布最广。研究滩涂土壤环境，合理开发滩涂资源，对加快沿海经济带的发展有着举足轻重的作用。

1 材料与方法

1.1 土壤样品采集

土壤样品采集于江苏省东台市沿海现代农场境内，在农场选择盐地碱蓬群落、互花米草群落和芦苇群落3种不同生境土壤，土样采自 2～10 cm 土层，每个样品采用对角线5点取样，多点混合后装入塑料自封袋备用。同期在盐城市农业科学研究院实验农场水稻田(冬季空茬，以下简称水稻田)采样作为对照样品。

1.2 土壤理化性质分析

参照文献[5]，有机质测定采用硫酸-重铬酸钾法(水合热法)；全氮测定采用半微量凯氏法；速效磷测定采用酸溶-钼蓝比色法；水溶性盐测定采用残渣烘干法。

1.3 土壤酶测定

参照文献[1]的方法，脲酶以尿素为基质，采用扩散法，脲酶活性以15 h后1 g土壤中NH3-N的毫克数表示。磷酸酶用磷酸苯二钠法，酶的活性以24 h内1 g土壤中稀释出的酚的毫克数表示。多酚氧化酶以邻苯三酚为基质，采用比色法，活性以2 h后1 g土壤中紫色没食子素的毫克数表示。过氧化物酶以邻苯三酚为基质，在过氧化氢参与下，采用比色法，活性以2 h后1 g土壤中紫色没食子素的毫克数表示。

1.4 数据处理

采用Excel和DPS2000进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 主要理化性质

滩涂植物多样性丰富，滩涂盐生植物群落基本上是自然演替的结果，由于滩涂盐分的梯度分布、植物生存环境的差异等原因，不同盐生植物生境中土壤性质有差异，盐生植物生境土壤与改良脱盐土壤之间的性质也有差异。表1表明，水稻田土壤有机质含量明显高于滩涂植物生境土壤，与土壤营养相关的指标如全氮、速效磷等也高于滩涂盐生植物群落生境土壤，其中以全氮指标值差异更为显著。芦苇对水分的适应幅度很宽，对土壤盐分要求不严格，在滩涂属于高程低盐环境植物，每到秋冬季节芦苇枯黄，茎叶落地，土壤中植物纤维丰富。互花米草是滩涂促淤植物，常年生长在海岸边的流水和湿地中，土壤中生物丰富，米草生境土壤中有机物来源多，含量据3种盐生植物生境之首。盐地碱蓬是滩涂先锋定居植物，适盐性较广，宜生长在干、湿地，植物生物量较小。滩涂植物生境中土壤盐分含量较高。

2.2 脲酶活性

脲酶广泛存在于土壤中，尿素氮肥水解与脲酶密切相关，也与土壤中其他因子(有机质含量、微生物数量)有关。研究表明，水稻田脲酶活性最高，为(0.199±0.056)mg·g-1，是滩涂互花米草生境土壤的2.28倍、芦苇生境土壤的2.0倍和盐地碱蓬生境土壤中的3.03倍。不同滩涂盐生植物生境土壤中脲酶活性大小是芦苇>互花米草>盐地碱蓬(表2)，但芦苇生境土壤中的脲酶活性与互花米草生境土壤中的没有显著性差异，它们与盐地碱蓬生境土壤中脲酶有极显著性差异。

表1 盐城沿海滩涂不同植物群落生境土壤 主要理化性质

表2 盐城沿海滩涂不同植物生境中土壤酶活性

注：同列数据后不同的大、小写字母，分别表示其差异达极显著、显著水平。

2.3 不同植物群落生境土壤磷酸酶活性

磷酸酶参与土壤有机磷转化，在pH值4～9的土壤中均有磷酸酶的存在，磷酸酶对土壤磷素的有效性有重要作用。水稻田中磷酸酶活性最大，为(62.34±2.13)mg·g-1，是盐生植物生境土壤的1.5～6.5倍。3种盐生植物生境土壤磷酸酶活性大小顺序为互花米草>芦苇>盐地碱蓬，互花米草与其他2种有极显著性差异，芦苇与盐地碱蓬之间没有显著性差异(表2)。

2.4 不同植物群落生境多酚氧化酶活性

多酚氧化酶参与土壤有机组分中芳香族化合物的转化，将土壤中的酚类物质氧化生成醌，多酚氧化酶是土壤腐殖化的一种媒介，对土壤改良有积极功效。水稻田土壤多酚氧化酶活性较小，为(3.37±0.66)mg·g-1，与芦苇生境土壤的相近，是互花米草生境土壤的26.90%，是盐地碱蓬生境土壤的31.97%。3种盐生植物生境土壤之间的多酚氧化酶活性芦苇生境的最小，与其余2种有极显著性差异，互花米草与碱蓬生境土壤间没有显著性差异(表2)。

2.5 不同植物群落生境过氧化物酶活性

过氧化物酶可以氧化土壤有机物质，在腐殖质的形成过程中具有重要作用。水稻田土壤中过氧化物酶活性仅仅为(0.813±0.20)mg·g-1，是其他土样的3.4%～12.6%，3种盐生植物生境土壤以互花米草的过氧化物酶活性最高，芦苇的最小。3种植物生境土壤相互之间有极显著性差异(表2)。

3 小结与讨论

土壤是一个有机的整体，土壤酶与土壤养分、土壤微生物关系密切。一些酶是以土壤营养元素为代谢底物，土壤肥力影响到酶活性，有机质与脲酶、过氧化物酶、过氧化氢酶有密切的关系，土壤有机质含量的提高可以促进酶活性，而酶活性的提高反过来又加快有机质的分解。沿海滩涂植物群落演替基本途径是互花米草群落被盐地碱蓬群落替代，之后在一些生境中被芦苇群落替代。滩涂植物群落的更迭基本上是土壤盐分的变化、土壤养分的变化以及土壤生物群落的变化的共同结果。本研究表明盐生植物生境土壤中脲酶与全氮、磷酸酶与速效磷、有机质与氧化酶之间有同一变化趋势，农科院水稻田由于是长期高肥水管理，土壤营养成分丰富，对一些酶活性有抑制作用，农科院水稻田土壤有机质含量最高，但其氧化酶活性偏低。目前土壤酶与土壤肥力之间的关联性的观点不一，See等[6]认为土壤酶活性不能作为评价林地土壤肥力的参数。邱莉萍等[7]认为，土壤脲酶和碱性磷酸酶活性与土壤养分之间呈显著或极显著相关关系，可以作为衡量土壤肥力水平的指标。本研究结果表明土壤酶活性与土壤肥力有关联，但不能够作为土壤肥力的指标值。

植物种类以及生长环境影响土壤酶活性，土壤酶活性与土层深度有关联，表层土壤酶活性相对较高，土壤酶活性均随土层的加深呈递减趋势[8]。本研究以3种盐生植物生境土壤与脱盐土壤种植的水稻田土壤相比较，滩涂互花米草、盐地碱蓬和芦苇3种植物群落基本上是自生自灭，没有外来因素的干扰，植物是春生冬枯，土壤中植物残留物较多，给土壤微生物提高了丰富的代谢底物，因此有利于土壤酶活性的提高，加之滩涂土壤盐分偏高，营养元素组成失衡，给土壤生物改良盐碱地提高了空间。农科院水稻田土壤已经经过多年的耕作，土壤营养相对平衡，土壤酶代谢底物充足，土壤酶活性特点与盐碱地的有所差异，通过差异性比较对盐碱地改良有指导作用。

土壤盐分影响土壤微生物的组成，进而影响土壤的酶活性，但作者未对土壤盐分差异与土壤酶活性的关联性进行研究。关松荫[1]认为，土壤pH值影响土壤磷酸酶、脲酶和氧化酶的活性，在 pH 值较高、显碱性的土壤中，碱性磷酸酶活性较高。一般情况下，脲酶活性在中性土壤中最大，过氧化氢酶在酸性土壤中活性受抑制。

[1] 关松荫. 土壤酶及其研究方法[M]. 北京:农业出版社, 1986.

[2] 高明，周保同，魏朝富，等. 不同耕作方式对稻田土壤动物、微生物及酶活性的影响研究[J]. 应用生态学报，2004,15(7):1177-1181.

[3] 李仲强，谭周进，夏海鳌. 耕作制度对土壤微生物区系的影响[J]. 湖南农业科学, 2001(2):24-25.

[4] 施宠,梁智,徐万里,等. 不同连作年限棉田土壤微生物和酶的特征[J]. 新疆农业科学,2010,47(1):163-167.

[5] 中国土壤学会农业化学专业委员会. 土壤农业化学常规分析方法[M].北京:科学出版社,1983:12-60.

[6] SEE M H, LAITAMM H, PIKK J. The influence of nutritional conditions on forest-soil microflora[J]. Baltic Forestry, 1998，4(1): 2-7.

[7] 邱莉萍，刘军，王益权，等. 土壤酶活性与土壤肥力的关系研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2004，10(3): 277-280.

[8] 李志建，倪恒，周爱国. 额济纳旗盆地土壤过氧化氢酶活性的垂向变化研究[J]. 干旱区自然与环境, 2004，18(1): 86-89.