古树土壤酶活性与土壤肥力的关系

刘家雄，金陈斌，张 静，汤珧华

(1.上海电力学院，上海 200090；2.上海市青浦区绿化管理所，上海 200090；3.上海市绿化管理指导站，上海 200020)

土壤酶是土壤中产生的生物催化剂[1]，是土壤的重要组成成分之一，土壤中一切复杂的生物化学过程均在酶的参与下进行。土壤酶在土壤营养物质循环和能量转化过程中起着重要作用，而土壤营养物质反映了土壤对植物根系供应养分的潜在能力，是构成土壤肥力的重要方面之一[2]。近年来，这方面的研究进展较快，主要集中在农业与林业方面[3-5]，上海地区土壤酶活性与土壤肥力的研究鲜见报道。笔者通过对上海地区古银杏、古香樟的土壤酶活性与土壤肥力因素的关系研究，探讨在上海地区利用土壤酶活性作为评价土壤肥力指标的可行性，为今后改良古树名木土壤起到指导作用。

1 材料与方法

1.1试验地概况上海地处120°42′～121°45′E，30°23′～31°27′N，位于我国东部，处于亚热带北缘，海洋性气候显著，海拔约5 m，年降雨量1 080 mm左右。

1.2试验方法于2015年12月，选取32个古银杏、古香樟生长点，对古银杏、古香樟40 cm土层土壤进行采样。样品采集后，摊成薄层置于室内通风阴凉处晾干，风干后磨细，按4分法分别过18、60、100号筛处理，用于不同参数的测定。

1.3测定项目与方法有机质采用重铬酸钾法测定；全氮采用高氯酸-硫酸消解，Skalar-流式分析系统测定；全磷采用高氯酸-硫酸消解，Skalar-流式分析系统测定；全钾采用氢氟酸-高氯酸消解，SFM-1型智能化土壤肥力测定仪测定。速效氮采用扩散吸收法测定；速效磷采用碳酸氢钠法测定；速效钾采用SFM-1型智能化土壤肥力测定仪测定；脲酶采用培养比色法，用分光光度计测定；蛋白酶采用培养比色法，用分光光度计测定；过氧化氢酶采用滴定法测定。

1.4数据处理使用SPSS for Windows 软件包对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1土壤酶活性与理化性状上海农业土壤有机质平均含量为26.7 g/kg，全氮含量为1～2 g/kg。上海土壤全磷含量为(0.43±1.12) g/kg，平均为(0.46±0.50) g/kg，土壤速效磷含量为5～20 mg/kg。土壤全钾含量为16.3～26.7 g/kg，平均为(20.8±3.8) g/kg，土壤速效钾含量为(120±57)mg/kg。速效钾含量为70～90 mg/kg，属于偏低水平；90～100 mg/kg，属于中等偏低水平；100～120 mg/kg，属于中等水平；含量在150 mg/kg以上，属于富足水平[1]。

由表1可知，所测试32个生长点的土壤有机质含量，参照农业土壤标准，仅有4个生长点的有机质含量在26.7 g/kg以上，其余均低于此值。但参照上海市绿化土壤质量有机质≥10 g/kg为合格的标准，有26个生长点超过标准，合格率为81%。说明上海古树土壤有机质含量低于农业土壤的有机质含量，但在园林土壤中较好。但古树因树体大，需求量也大，因而整体上土壤有机质含量偏低。

表1 古树土壤酶活性与理化特征

全氮含量普遍较低，除极个别外，均在1.00 g/kg以下。全磷含量也普遍较低，全磷含量超过平均值0.46 g/kg的生长点不到50%，与农业土壤相比，远低于其标准。全钾含量也不高，全钾含量为9.34～27.77 g/kg，从土壤全钾分级含量的分布看，含量超过14.00 g/kg的有17个，占53.0%，与农业土壤相比，也低于相关标准。按照上海农业土壤的标准，古树土壤速效钾属于富足的有9个生长点，有2个生长点属于中等偏上，3个生长点属于中等，4个生长点属于偏低水平，低水平有14个生长点，占总数的43.8%。相关分析表明(表2)，有机质与全氮、速效氮、全磷之间的相关性均达显著水平。这表明土壤有机质含量越高，土壤中速效氮、全磷含量也越高。

注：*表示显著相关(P<0.05);**表示极显著相关(P<0.01)

Note：*stands for significant correlation at 0.05 level;** stands for significant correlation at 0.01 level

2.2土壤酶与土壤肥力因素的相关性过氧化氢酶是土壤酶中一种非常重要的酶，参与土壤中物质和能量的转化，具有分解土壤中对植物有害的过氧化氢的作用，在一定程度上反映了土壤中腐殖质的再合成强度[6]。由表3可知，过氧化氢酶与土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、全钾呈正相关，与全磷的相关系数为0.685，呈极显著正相关。

表3 土壤酶与土壤化学性质之间的相关系数

注：*表示显著相关(P<0.05);**表示极显著相关(P<0.01)

Note：* stands for significant correlation at 0.05 level;** stands for significant correlation at 0.01 level

脲酶能分解有机物，促进其水解生成氨和二氧化碳，其中氨是植物氮素营养的直接来源，其活性可以用来表示土壤可用氮状况。由表3可知，脲酶与土壤速效氮的相关性最高，其次是有机质，相关性均达极显著水平，与速效磷和速效钾相关性也达显著水平。

蛋白酶能促进土壤中植物残体和微生物体的蛋白质水解成肽或氨基酸，对土壤中生物生长起着重要作用。由表3可知，蛋白酶与全氮、全磷、全钾的相关性均达显著水平。

2.3土壤酶之间的相关性由表4可知，3种土壤酶活性之间有一定的相关性，蛋白酶和过氧化氢酶活性之间存在极显著正相关，相关系数为0.477**。脲酶与其他2种酶相关性不显著。说明脲酶具有专一性，蛋白酶和过氧化氢酶不仅显示其专有特性，同时还存在共性关系。

表4 土壤酶之间的相关性

注：*表示显著相关(P<0.05);**表示极显著相关(P<0.01)

Note：*stands for significant correlation at 0.05 level;** stands for significant correlation at 0.01 level

3 结论与讨论

(1)对于土壤酶活性是否能作为土壤肥力的评价指标，许多学者进行了研究。虽然一部分学者认为土壤酶活性不能作为土壤肥力的参数，但大部分研究结果表明，土壤酶活性可以作为评价土壤肥力的指标[1，3，7]。李勇[1]研究表明，不仅单个酶参与某一专一的生物化学过程，且与某些肥力因素密切相关，而且酶活性之间也存在共性的相关关系，在土壤肥力形成、发展中起重要作用的酶活性群体必然在一定程度上反映土壤肥力的真实水平。该研究表明，过氧化氢酶、脲酶和蛋白酶的活性与土壤肥力因素密切相关，过氧化氢酶和蛋白酶彼此之间也存在相关性，因此可以作为土壤肥力的参数。而脲酶与土壤有机质、水解氮、速效磷和速效钾均关系密切，达显著水平，建议采用脲酶作为评价土壤肥力的一个指标。

(2)上海古银杏、古香樟土壤中有机质含量与农业土壤相比，含量较低，但在园林土壤中还较好。土壤全氮、全磷、全钾含量整体偏低，与上海土壤人为干扰较大有关，因城市建设的需要，对古树周边的土壤进行更换，导致土壤性质发生变化。在土壤采样时发现，有些古树土壤无土壤自然剖面，全部是人工土壤。其次，还与凋落物的归还受阻有关[8]。许多单位和公园中的古树，都把古树的凋落物清扫出去，如能将落叶尽量保留在古树土壤中，可以提高土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量。再次，与古树生长时间长、长期不施肥有关。古树需要消耗大量的养分，又不能及时得到补充，导致土壤养分缺乏。

(3)土壤中过氧化氢酶与全磷存在密切相关关系。脲酶与土壤速效氮、有机质相关性极好，为极显著水平，与速效磷和速效钾相关性也呈显著水平。蛋白酶与全氮、全磷、全钾的相关性也达显著水平。过氧化氢酶与蛋白酶密切相关，不仅具有专一特性，同时存在共性关系。土壤酶活性可作为评价上海古树土壤肥力的指标之一，鉴于脲酶与土壤有机质、水解氮、速效磷、速效钾关系密切，建议用脲酶作为评价土壤肥力指标之一。

[1] 李勇.试论土壤酶活性与土壤肥力[J].土壤通报，1989，20(4)：190-193.

[2] 张庆费，由文辉，宋永昌.浙江天童植物群落演替对土壤化学性质的影响[J].应用生态学报，1999，10(1)：19-22.

[3] 唐艳，杨林林，叶家颖.银杏园土壤酶活性与土壤肥力的关系研究[J].广西植物，1999，19(3)：277-281.

[4] 郑文教，王良睦，林鹏.福建和溪亚热带雨林土壤酶活性的研究[J].生态学杂志，1995，14(6)：16-20.

[5] 耿玉清，孙向阳，亢新刚,等.长白山林区不同森林类型下土壤肥力状况的研究[J].北京林业大学学报，1999，21(6)：97-101.

[6] 何斌，温远光，袁霞，等.广西英罗港不同红树植物群落土壤理化性质与酶活性的研究[J].林业科学，2002，38(2)：21-26.

[7] 张庆费，宋永昌，由文辉.浙江天童植物群落次生演替与土壤肥力的关系[J].生态学报，1999，19(2)：174-178.

[8] 葛晓改,肖文发,曾立雄,等.三峡库区马尾松林土壤-凋落物层酶活性对凋落物分解的影响[J].生态学报，2014,34(9):2228-2237.