核桃—小麦间作土壤养分与酶活性的变化

沈永涛，张胜昔，岳长江，王淼

（1.兰州市南北两山环境绿化工程种苗管理站，甘肃 兰州 730030；2.兰州市南北两山环境绿化工程指挥部，甘肃 兰州 730030）

退耕还林工程中，一些立地条件较好的地块还为经济林，同时在林木行间种植农作物以充分利用地力。林农间作构成简单的农林复合系统，在解决农林“争地”矛盾、改善生态环境、调节气候等方面起到了重要作用[1]。研究表明，农林复合系统对于土壤理化性质及酶活性等方面均有一定的影响作用，但种植年限对农林复合系统土壤酶和土壤养分的变化情况尚不明确。

甘肃省陇南市为核桃Juglans regia、小麦Triticum aestivu适生区，在退耕还林工程中核桃—小麦间作模式比较普遍。为此，以甘肃省陇南市成县核桃—小麦复合系统为对象，测定研究其土壤养分和土壤酶活性随间作时间的变化规律，以期为农林复合系统经营提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 土壤取样

试验地设于甘肃省陇南市成县南山核桃示范基地。该基地2002年开始实施退耕还林工程，陆续建立起以核桃—小麦间作为主的栽培方式。选取间作3、7、12 a的退耕地设置样地，以未退耕还林小麦地为对照，各4块样地。样地长30 m，宽20 m，立地条件相近，互不相邻，土地耕作管理相似。核桃株距3 m，行距4 m，冠幅4.6 m，产量3 750 kg/hm2；小麦种植带宽2 m，产量5 625 kg/hm2。所选样地均有超过50年的耕作历史，退耕还林前连续种植冬小麦。

采用“S”型布点法在样地中采取土壤样品[2]，取样深度0～30 cm。每个样地6个样点，核桃行内、行间（小麦种植带）各3个；多样点样品混合为一份，自封袋封装土样带回实验室。土壤样品风干、过筛（0.15 cm、1.00 cm）后测定养分和酶活性。2019年3月6日采集土壤样品，2019年3月20日室内测定。

1.2 测定方法

土壤速效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提后，采用钼锑抗比色法进行其含量的测定；全氮测定采用开氏消煮法；有机质测定采用油浴加热K2Cr2O7容量法[3]。

磷酸苯二钠比色法测定土壤碱性磷酸酶活性；苯酚钠-次氯酸钠比色法测定土壤脲酶活性；采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定土壤蔗糖酶活性；高锰酸钾溶液滴定法测定土壤过氧化氢酶活性[4]。

2 结果与分析

2.1 土壤养分变化

由表1可知，间作3、7年的样地有机质含量与对照无统计学差异，而间作12年的样地有机质含量与对照相比显著升高，说明随时间的延伸核桃—小麦间作能增加土壤有机质。

表1 核桃-小麦间作土壤理化性质特征

间作3、7年的样地全氮含量与对照组相比显著下降，间作12年全氮含量与对照以及间作3、7年无统计学差异，说明核桃—小麦间作对土壤全氮有影响。间作3、7年的样地土壤全氮测定值小于对照，但间作12年的样地土壤全氮测定值又接近对照，说明核桃—小麦间作降低土壤全氮水平，并随间作年限呈一定回升趋势。速效磷的含量在小麦单作、复合种植3年和7年样地中变化并不规律，而在12年样地中则较对照显著增加。

2.2 土壤酶活性变化

2.2.1 脲酶活性

脲酶是水解尿素肥料的唯一酶类，广泛存在于土壤中，可以将酰胺态有机氮化物水解转化为植物可以直接吸收利用的无机氮化物，其活性在某些方面反映了土壤供氮能力与水平[5]。由图1可知，核桃—小麦间作土壤脲酶活性随着种植年限的增长呈先降低后升高的趋势，在第7年达到最低值，与对照相比，第3年、第7年差异较大，且具有显著性；第12年土壤脲酶较对照增长不显著，但与第3年、第7年相比差异显著。

图1 不同种植年限核桃—小麦农林复合系统土壤脲酶活性变化

2.2.2 碱性磷酸酶活性

磷酸酶是一种水解性酶，其活性高低直接影响着土壤中有机磷的分解转化及其生物有效性，是评价土壤磷素生物转化方向与强度的指标[6]。由图2可知，随着复合年限的增加，对照、3年林和7年林土壤碱性磷酸酶活性无显著差异，呈现出不规则变化，这与土壤速效磷变化趋势相同，再次印证了土壤中磷素的分布并不规则。复合12年土壤磷酸酶活性相对于其他三组样地有了显著的增加，这也与土壤速效磷的分布相似，说明长时间的复合增加了土壤磷的分解和供应。

图2 不同种植年限核桃—小麦农林复合系统土壤碱性磷酸酶活性变化

2.2.3 蔗糖酶活性

蔗糖酶对增加土壤中易溶性营养物质起着重要作用，因为它能直接被植物吸收的蔗糖分解成葡萄糖和果糖，同时也为微生物的繁殖提供养分，反映了土壤中生物活性的强弱及物质转化的速度[7]。由图3可知，土壤中蔗糖酶活性随着年限的增加呈先上升的趋势，复合经营3年明显高于其他各组样地，而后又有所下降。这可能是由于小麦单作和核桃—小麦复合种植3年样地中，小麦留茬与核桃枯落物混合分解，增加了蔗糖酶活性。

图3 不同种植年限核桃—小麦农林复合系统土壤蔗糖酶活性变化

3 结论与讨论

土壤酶活性都是评价土壤生物性质的一个重要方面。虽然土壤酶含量非常低，但是土壤酶具有不可替代的功能，与生物地化循环的趋势和程度密切相关，直接影响着土壤生产性能。大量的研究表明，农林复合系统与单作系统相比能改善土壤状况，提高土壤酶的活性[9]。本研究表明，随着种植年限的增长，相较于对照，核桃—小麦间作土壤酶活性的变化不尽相同，其中脲酶和碱性磷酸酶变化趋势为先降低后升高；蔗糖酶呈现先升高后降低的趋势。

综上所述，土壤养分和酶活性受作物种类、管理措施、生长期、连作、微生物、理化性质等因素的影响，变化情况多样。