东北黑土区宾州河流域农耕地土壤酶活性空间分布特征研究

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近年来东北黑土区加剧的土壤侵蚀,导致土壤质量严重退化。土壤酶活性是表征土壤质量的重要指标之一,在土壤质量评价中具有重要意义。开展农耕地土壤侵蚀对土壤酶活性空间分布影响的研究,将为我国东北黑土侵蚀严重区土壤质量评价和土壤资源可持续利用提供科学依据。本文选择侵蚀严重的黑龙江省宾县宾州河流域为研究区,采用野外实地调查、室内测定和分析相结合的研究方法,揭示了土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶、土壤转化酶、土壤蛋白酶的空间分布特征,分析了土壤侵蚀和土壤肥力指标对土壤酶活性的影响。主要研究结论如下:(1)研究了四种土壤酶活性的流域空间分布特征。流域尺度上,土壤脲酶活性变化于525~2009mg/kg·d,其在流域的分布情况整体表现为下游>中游≈上游;土壤碱性磷酸酶活性变化于1582~3245mg/kg·d,呈上游<中游<下游的趋势;土壤转化酶活性范围11.4~26.3mg/g·d,且表现出由上游至下游不显著递增的趋势;土壤蛋白酶活性变化范围为0.09~0.47mg/g·d,表现为中游>上游>下游,其在,其在流域中游分别比上游与下游增加了20.0%和54.3%。在坡面尺度上,土壤碱性磷酸酶活性基本表现为坡上部<坡中部<坡下部的趋势,而土壤脲酶和土壤转化酶在坡面的变化不明显,土壤蛋白酶活性在坡面的表现为坡上部>坡中部>坡下部;土壤碱性磷酸酶、土壤脲酶和土壤转化酶活性在流域下游坡面下部达到最大值;而土壤蛋白酶活性在流域中游的坡面上部达到最大值。(2)揭示了流域土壤侵蚀—沉积对土壤酶活性的影响。流域土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶和土壤转化酶活性空间分布与流域侵蚀空间分布相对应,即三种土壤酶活性在不同侵蚀部位的大小排序为沉积部位>侵蚀—沉积部位>侵蚀部位,反映了流域土壤侵蚀对三种土壤酶活性的影响;而土壤蛋白酶活性的大小排序为侵蚀—沉积部位>侵蚀部位>沉积部位。在流域和坡面尺度上,土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶及土壤转化酶活性与土壤可蚀性K值间存在负相关关系,而土壤蛋白酶活性的空间分布特征与土壤可蚀性K值的空间分布基本一致。(3)综合分析了土壤酶活性与土壤团聚体、土壤肥力指标及土壤可蚀性间的关系。研究结果表明,影响土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶活性的关键因子为土壤团聚体平均重量直径,而影响土壤蛋白酶活性的关键因子为土壤有机质含量。
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