不同比例复配土的酶活性分布研究
Study on the Distribution of Enzyme Activity in Different Proportions of Compound Soil

作者: 孙剑虹 :陕西省土地工程建设集团有限责任公司,陕西 西安;自然资源部退化及未利用土地整治重点实验室,陕西 西安;

关键词: 酶活性有机质相关性Enzyme Activity Organic Matter Correlation

摘要:

本研究以砒砂岩为研究对象,研究了不同比例复配土中的土壤过氧化氢酶和有机质的含量及分布,结果表明:砒砂岩:沙1:2比例的复配土中,过氧化氢酶活性和有机质含量较高,表现较好,但过氧化氢酶活性和有机质含量之间不存在明显的相关关系。

Abstract: In this study, the content and distribution of soil catalase and organic matter in different propor-tions of soil were studied. The results showed that: in the sandstone:sand 1:2 ratio of compound soil, the activities of catalase and organic matter were higher and performed better, but there was no significant correlation between catalase activity and organic matter content.

1. 引言

砒砂岩是一种形成时间极为久远 [1] 的松散岩层,主要由砂岩和砂页岩等 [2] 构成,在毛乌素沙地广泛分布,作为毛乌素沙地的伴生岩 [3],改良复杂,利用困难,被称为“地球环境癌症” [4]。目前关于砒砂岩的利用已有大量学者对此进行广泛研究,其与沙复配形成的土壤可以提高沙地的保水保肥能力,对农业发展具有极大的帮助 [5] - [10]。土壤酶作为土壤生态系统的组分之一,其活性在土壤中的表现,在一定程度上反映了土壤所处的状况 [11]。过氧化氢酶是氧化还原酶的一种,参与土壤腐殖质组分的合成,也参与土壤形成过程,有助于加深对土壤发生及有关土壤肥力等问题的了解 [12] [13]。

本研究针对不同比例的复配土壤,研究了其过氧化氢酶和有机质的分布及变化,为复配土的土壤培肥提供了一定的依据。

2. 材料与方法

2.1. 试验材料

试验所用砒砂岩和沙土取自榆林市榆阳区的毛乌素沙地。其基本物理性质见表1

Table 1. Primitive soil physical properties

表1. 原始土物理性质

2.2. 试验方法

2.2.1. 试验区概况

试验于2018年5~9月在榆林市榆阳区小纪汗乡大纪汗村进行。当地地处毛乌素沙漠与黄土高原过渡地带,东经107˚15'~111˚15',北纬36˚57'~39˚34',属温带干旱半干旱大陆性季风气候。当地年平均气温7.9℃~11.3℃,年平均降水量316~513毫米,多集中在7、8、9三个月。气候特点是光照充足,温差大,气候干燥,雨热同季,四季明显。

2.2.2. 试验设计

砒砂岩与沙土比例分别按1:1、1:2、1:5设置三个处理种植马铃薯陇薯一号,每个处理设置三次重复,共9个小区,每个小区长12 m,宽5 m,共60 m2。马铃薯于2018年5月18日种植,种植前每个施入尿素0.90 kg、磷酸二铵2.25 kg,并于6月16日中耕并补施尿素0.90 kg。小区采用滴灌进行灌水,灌水频率1周/次,每次灌水10 mm。

2.3. 数据处理

试验于马铃薯收获后取土一次,测量其土壤过氧化氢酶活性和有机质含量。土壤过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定 [14];土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定 [15]。

试验数据采用Excel 2012进行整理分析及制图。

3. 分析与讨论

不同比例复配土各土层的土壤过氧化氢酶分布情况如图1所示。三种比例的复配土中,土壤过氧化氢酶含量均在20~40 cm土层取得最大值。砒砂岩:沙1:1比例的复配土中,土壤过氧化氢酶含量随土层深度增加先升高后略微降低,含量最小值出现在0~10 cm土层,为267.55 mg/g,含量最大值出现在2~40 cm土层,为488.90 mg/g;砒砂岩:沙1:2比例的复配土中,土壤过氧化氢酶含量的变化趋势与1:1比例的复配土相同,含量最小值出现在0~10 cm土层,为236.57 mg/g,含量最大值出现在2~40 cm土层,为494.77 mg/g;砒砂岩:沙1:5比例的复配土中的土壤过氧化氢酶含量则随土壤深度增加先减小后增大,含量最小值出现在10~20 cm土层,为202.30 mg/g,含量最大值出现在2~40 cm土层,为468.09 mg/g。

Figure 1. Distribution of catalase in compound soil

图1. 复配土过氧化氢酶分布图

不同比例复配土的土壤过氧化氢酶含量在不同土层的表现也各不相同。在0~10 cm的土壤表层,砒砂岩:沙1:2比例的复配土中酶活性最低,为236.57 mg/g,1:1复配土较之高13.10%,1:5复配土较之高33.02%;在10~20 cm土层中,1:5复配土的土壤过氧化氢酶活性最低,为202.30 mg/g,1:1复配土较之高67.16%,1:2复配土较之高135.00%,三者差异较大,而在20~60 cm土层中,3种不同比例的复配土的酶活性差异较小。

图2,三种比例的复配土中,砒砂岩:沙1:2比例的复配土的土壤有机质随深度变化最大,其余两种比例的复配土虽同样有差异,但变化趋势较1:2的复配土小。砒砂岩:沙1:2比例的复配土的土壤有机质随土壤深度增加先减小后增大,土壤有机质最小值为1.17 g/kg,出现在10~20 cm土层,最大值为5.00 g/kg,出现在20~40 cm土层,最大值为最小值的4.27倍,差距明显。

同一土层下的不同复配土,在0~10 cm、10~20 cm和40~60 cm土层的土壤有机质表现恰巧与酶活性相反,酶活性较高的土壤中有机质含量较低,反之酶活性较底的土壤中有机质含量则较高。

Figure 2. Distribution of organic matter in compound soil

图2. 复配土有机质分布图

Figure 3. Correlation between catalase activity and organic matter in compound soil

图3. 复配土中过氧化氢酶活性与有机质相关关系

土壤有机质与过氧化氢酶之间的相关关系如图3所示,相关系数R2仅为0.0266,相关性不高。

4. 结论

土壤过氧化氢酶活性基本呈现表层低,底层高的趋势,其中砒砂岩:沙1:2比例的复配土在10~20 cm土层中含量就已经超出400 mg/g,过氧化氢酶活性在三种复配土中表现较好。三种复配土中土壤有机质含量的差异较大,1:2比例的复配土在10~20 cm土层中含量最低,但在其它土层中表现最高,超出其余两种复配土较多,有机质含量较高。而土壤过氧化氢酶活性和土壤有机质含量之间的相关性较小,这与戴伟等 [14] 的研究有所差异,可能复配土的土壤性质与陕西塿土不同,后续还需深入研究。

基金项目

陕西省土地工程建设集团内部科研项目(DJNY2018-14)。

文章引用: 孙剑虹 (2019) 不同比例复配土的酶活性分布研究。 世界生态学, 8, 317-321. doi: 10.12677/IJE.2019.84042

参考文献

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