李鳳霞，王學琴，郭永忠，許 興，楊建國，柯 英，肖紅艷

（1.寧夏農(nóng)林科學院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，銀川750002；2.寧夏科技發(fā)展戰(zhàn)略與信息研究所，銀川750001；3.寧夏大學，銀川750021；4.寧夏農(nóng)林科學院荒漠所，銀川750002）

土壤鹽堿化問題是目前全球最嚴重的環(huán)境問題之一，在人口不斷增長，耕地逐漸減少的情況下，改良利用鹽堿地對于我國內(nèi)陸干旱農(nóng)業(yè)灌區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展、國土治理、生態(tài)環(huán)境保護等具有重要意義。銀川平原地處中溫帶半干旱、干旱區(qū)，降水稀少（平均年降水量292mm），蒸發(fā)強烈（水面蒸發(fā)量1 296mm），其中土壤鹽漬化問題已成為影響寧夏農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要問題之一［1］。近年來，學者們在寧夏銀北鹽堿地改良方面做了大量的研究工作，尤其是以燃煤煙氣脫硫廢棄物為主進行土壤改良并種植水稻、油葵、甜高粱等，也取得了一些重要成果［2－6］，但是對不同改良措施下鹽堿地土壤微生物及土壤酶活性方面報道較少［7－9］。土壤環(huán)境中，土壤酶類參與土壤中一切復雜的生物化學過程，包括枯落物的分解、腐殖質(zhì)及各種有機化合物的分解與合成、土壤養(yǎng)分的固定與釋放以及各種氧化還原反應(yīng)，具有特殊的催化能力，在一定程度上反映了土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的動態(tài)情況［10］。土壤酶活性可以反映土壤中生物代謝和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程及其程度。進入土壤和累積在土壤中的含氮有機化合物經(jīng)復雜的生物化學轉(zhuǎn)化，最后轉(zhuǎn)變?yōu)橹参锟梢岳玫男问剑谄滢D(zhuǎn)化的每一階段，均有專性的土壤酶類參與［11］。為此，在銀川平原進行不同改良措施改良鹽堿地的試驗研究，探索不同改良措施對鹽堿地土壤理化性質(zhì)、土壤酶活性的影響，分析土壤理化性質(zhì)與土壤酶活性之間的關(guān)系，從土壤酶活性角度探討不同改良措施對鹽堿地的改良效果，為鹽堿地土壤改良提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗在銀川平原西大灘鹽堿地試驗基地進行，該試驗基地位于東經(jīng)106°13′—106°26′，北緯38°45′—38°55′，海拔1 091～1 102m ，年均降水量172.5 mm，7—9月3個月降水量占66.6%，年平均蒸發(fā)量達1 755mm，全年平均相對濕度為56% ，年平均日照時數(shù)2 800～3 200h，年均氣溫8.5℃，晝夜溫差8～15℃，全年無霜期150d［12－13］。

1.2 試驗材料

試驗種植的紫花苜蓿品種為雷達克之星，購自北京克勞沃草業(yè)公司。燃煤煙氣脫硫廢棄物來自寧夏馬蓮臺電廠，其化學成分為 CaO：37.70%，SiO2：2.17%，Al2O3：0.63%，F(xiàn)e2O3：0.55%，MgO：0.77%，TiO2：0.05%，K2O：0.11%，Na2O：0.10%，MnO：0.02%，P2O5：0.03%［14］。鹽堿地改良劑來自寧夏大學研發(fā)的產(chǎn)品（主要成分為糠醛渣）；有機肥采用牛糞；秸桿采用玉米桿粉碎成3cm長段。試驗前土壤基本化學性質(zhì)為：pH 值8.9，全鹽3.8g／kg（鹽分類型主要有NaCl、Na2SO4、Na2CO3），有機質(zhì)12.16g／kg，全氮0.51g／kg，全磷0.62g／kg，全鉀18.5g／kg，速效氮21mg／kg，速效磷9.0mg／kg，速效鉀122mg／kg。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)5個處理，對照（不施）、秸桿、有機肥、脫硫廢棄物、鹽堿地改良劑各7.5t／hm2。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個處理重復3次。各改良物料于2009年10月秋季施入土壤后深耕，灌冬水，2010年4月中旬播種，各處理全生育期灌水等其它田間管理措施一致，為了避免肥料使用對土壤酶活性的影響，整個試驗期間不施肥料。

1.4 測定指標及方法

在苜蓿出苗后，分別于5月、7月、9月下旬用土鉆采集0—20cm土壤放入無菌塑料袋內(nèi)，每種處理的3個土壤樣品放入同一個無菌塑料袋內(nèi)，混合均勻后分成兩份置于存有冰塊的取樣箱中帶回實驗室內(nèi)備用，一份用于測定土壤酶活性特征，另一份土壤樣品風干后過1mm篩用于土壤pH值、全鹽含量測定。同時于7月下旬進行土壤容重及孔隙度測定。土壤脲酶活性采用比色法測定（1h后每百克土的NH3—N毫克數(shù)表示），轉(zhuǎn)化酶采用滴定法（以1h后單位土重的0.1mol／L硫代硫酸鈉與對照測定差值毫升數(shù)表示），土壤堿性磷酸酶活性采用苯磷酸二鈉法（以1h后每克干土釋放的酚的毫克數(shù)表示），過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定（以每克土重的0.1mol／L高錳酸鉀與對照測定差值毫升數(shù)表示）［15］。土壤容重和孔隙度采用環(huán)刀法，全鹽采用電導率儀法測定（CM—230型），pH值采用數(shù)字酸度計測定（PHS—25型），土壤其它參數(shù)采用常規(guī)分析方法測定［16］。實驗數(shù)據(jù)采用Excel和DPSV 9.5軟件進行統(tǒng)計和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改良措施對土壤理化性質(zhì)的影響

2.1.1 對土壤pH值和全鹽含量的影響 不同改良措施對土壤pH值的影響結(jié)果（圖1）表明，各改良措施對土壤pH值都有一定的降低作用，pH值降低的幅度為0.03～2.3，但是各處理降低的幅度在不同時期差異顯著。5月各處理對土壤pH值降低的幅度不大，在0.09～0.26之間，以脫硫廢棄物降低的效果最顯著。7月各改良措施與對照之間差異顯著，降低土壤pH值0.07～0.59之間，降低的幅度依次為改良劑＞脫硫廢棄物＞秸桿＞有機肥＞對照。到9月，改良劑和脫硫廢棄物處理土壤pH值在8.4左右，對照的pH值達到9.2以上。說明隨著改良時間的推移，各改良措施對土壤pH值的降低效果越明顯，而對照處理的pH值隨著時間推移反而增加。

圖1 不同改良措施對銀川平原鹽堿地土壤pH值和全鹽含量的影響

不同改良措施對銀川平原鹽堿地土壤全鹽含量的影響（圖1）表明，4個處理與對照相比對土壤全鹽含量均有不同程度的降低。但在不同時期，降低的幅度不同。5月，改良劑和脫硫廢棄物的降低的效果比較顯著。到了7月，土壤全鹽含量降低的幅度在0.3～1.23g／kg。除了秸桿外，其余各處理與對照之間差異均達到顯著水平。9月，各改良處理表現(xiàn)出與7月一致的效果，降低的幅度為0.36～1.34g／kg。脫硫廢棄物和改良劑改良鹽堿地對土壤化學性質(zhì)有很好的作用，這與各改良物料本身的性質(zhì)有關(guān)。脫硫廢棄物通過化學反應(yīng)，置換出鹽堿土壤中的堿性成分，并通過物理過程，最終達到降低土壤含鹽量和pH值的作用，這一結(jié)論與李煥珍［17］、王金滿［18］、陳歡［19］等的研究結(jié)果一致。石懿［20］提出，在使用脫硫廢棄物后土壤0—15cm的pH值較對照均有明顯的降低，且不同處理的試驗效果差異較大。任坤［21］等通過室內(nèi)

土柱混合置換試驗提出堿化土壤經(jīng)過不同濃度的CaSO4溶液淋溶，土壤的pH值得到了不同程度的降低。

2.1.2 對土壤容重和孔隙度的影響 土壤容重的大小與土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機質(zhì)含量、土壤緊實度、耕作措施等有關(guān)。不同改良措施對銀川平原鹽堿地土壤容重的影響（圖2）表明，各改良措施能夠明顯降低土壤容重4.3%～8.5%，改良劑處理降低土壤容重的效果最好，依次為有機肥、脫硫廢棄物、秸桿，方差分析表明各處理間差異達到顯著水平（p＜0.01）。各改良措施都不同程度地增加了土壤總孔隙度，秸桿、有機肥和改良劑對土壤總孔隙度增加的效果顯著，增加的幅度依次分別為8.61%，10.94%，17.64%。脫硫廢棄物處理與對照之間差異不顯著，秸桿和有機肥處理之間差異不顯著，其余各處理與對照之間差異達到極顯著水平（p＜0.01）。

圖2 不同改良措施對銀川平原鹽堿地土壤容重和孔隙度的影響

2.2 不同改良措施對鹽堿地土壤酶活性的影響

2.2.1 對堿性磷酸酶活性的影響 磷酸酶活性能夠促進有機磷化合物的水解，土壤微生物對于土壤含磷有機物質(zhì)的礦化起著主要的作用。土壤的磷酸酶活性可以表征土壤的肥力尤其是磷的狀況。不同改良措施處理土壤堿性磷酸酶活性見圖3，秸桿和有機肥處理對土壤的堿性磷酸酶活性有顯著的促進作用，土壤堿性磷酸酶活性較對照增加了17.9%～49.7%，土壤堿性磷酸酶活性季節(jié)變化表現(xiàn)為7月最高，其次為9月，5月最低。

2.2.2 對過氧化氫酶活性的影響 各改良措施均能夠增加土壤過氧化氫酶活性，不同改良措施對過氧化氫酶活性的影響相對較小，其增加的效果在5月和7月表現(xiàn)不明顯，在9月份對土壤過氧化氫酶活性增加的幅度為0.95%～5.47%，有機肥和秸稈處理與對照之間的差異達到顯著水平，脫硫廢棄物和改良處理劑與對照之間差異不顯著。本研究與李傳榮［10］的造林模式對鹽堿地過氧化物酶的影響較小結(jié)果一致。土壤過氧化氫酶活性季節(jié)變化趨勢表現(xiàn)為9月最高，其次為5月，7月最低。

圖3 不同改良措施對銀川平原鹽堿地土壤（0－20cm）酶活性的影響

2.2.3 對轉(zhuǎn)化酶活性的影響 轉(zhuǎn)化酶又叫蔗糖酶，它能夠促進蔗糖分子中的鍵斷裂，使蔗糖水解成葡萄糖和果糖。土壤的轉(zhuǎn)化酶活性與土壤中的腐殖質(zhì)、水溶性有機質(zhì)黏粒含量及微生物的數(shù)量及其活動成正比。隨著土壤熟化度的提高，轉(zhuǎn)化酶活性亦增強。研究表明不同改良措施對土壤轉(zhuǎn)化酶活性都有明顯的促進作用（圖3），秸桿和有機肥處理在整個苜蓿生育期增加土壤轉(zhuǎn)化酶活性的效果最好，增加了0.02%～85.01%，其次是脫硫廢棄物和改良劑處理。方差分析表明，各處理之間差異達到顯著水平（p＜0.01）。土壤轉(zhuǎn)化酶活性季節(jié)變化趨勢表現(xiàn)為9月＞7月＞5月。

2.2.4 對脲酶活性的影響 土壤脲酶能夠促進土壤中含氮有機化合物尿素分子酰胺肽鍵的水解，生成的氨是植物氮素營養(yǎng)來源之一，通常土壤脲酶活性可以表示土壤氮素情況。各處理措施土壤脲酶活性較對照有顯著的增加，增加的幅度在2.71%～53.3%（圖3），但各處理在不同時期表現(xiàn)不盡相同，5月脫硫廢棄物和改良劑效果最顯著；7月以秸桿、改良劑、有機肥效果顯著；9月各處理的土壤脲酶活性大小依次為秸桿＞有機肥＞脫硫廢棄物＞改良劑＞對照。土壤脲酶活性季節(jié)變化趨勢表現(xiàn)為5月＞7月＞9月，而且各改良措施隨著季節(jié)推移增加土壤脲酶活性的幅度增加。研究表明，植被恢復能夠增強土壤脲酶活性，隨著恢復年限的增加，脲酶活性增加了39%～229%［22］。

2.3 土壤酶活性與土壤理化性質(zhì)間的相關(guān)分析

目前對黃土丘陵區(qū)草地、高寒草地及人工草地土壤酶活性與土壤性質(zhì)的關(guān)系已有很多研究［23－25］，如長期培肥土壤酶活性與土壤肥力的關(guān)系，林地土壤酶活性與營養(yǎng)元素的關(guān)系，而銀川平原鹽堿地土壤酶活性與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系研究較少。本文相關(guān)性分析結(jié)果（表1）表明，土壤pH值、全鹽含量和土壤容重之間互成顯著正相關(guān)關(guān)系（p＜0.05），與土壤孔隙度成顯著負相關(guān)關(guān)系（p＜0.05）。土壤容重與土壤孔隙度、過氧化氫酶、脲酶活性之間達到顯著負相關(guān)關(guān)系（p＜0.05），與其余各指標均成負相關(guān)關(guān)系。土壤堿性磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶、土壤過氧化氫酶和脲酶之間互成顯著正相關(guān)關(guān)系（p＜0.05或p＜0.01），與土壤pH值、全鹽含量和土壤孔隙度之間相關(guān)關(guān)系未達到顯著水平。

3 結(jié)論

秸桿、有機肥、脫硫廢棄物、鹽堿地改良劑4個改良措施對土壤pH值、全鹽含量、土壤容重均有不同程度的降低，脫硫廢棄物和改良劑處理降低土壤pH值和全鹽含量效果最顯著，改良劑和有機肥處理降低土壤容重、增加土壤孔隙度效果顯著。各改良措施對土壤轉(zhuǎn)化酶活性、脲酶活性和堿性磷酸酶活性都有顯著的增加，增加的幅度依次分別在0.02%～85.0%，2.7%～53.3%，17.9%～49.7%，對過氧化氫酶活性的影響效果不顯著。鹽堿地各處理土壤pH值、全鹽含量和土壤容重之間互成顯著正相關(guān)關(guān)系，與土壤孔隙度成顯著負相關(guān)關(guān)系。土壤容重與土壤孔隙度、過氧化氫酶、脲酶活性之間呈顯著負相關(guān)關(guān)系。而土壤酶活性與土壤pH值、全鹽含量、土壤孔隙度之間相關(guān)關(guān)系與前人結(jié)論不一致，因此，對鹽堿地土壤酶活性與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)關(guān)系有待于進一步研究證實。

表1 銀川平原鹽堿地土壤性質(zhì)與土壤酶活性間的相關(guān)關(guān)系

4 討論

雖然土壤酶活性能夠較好地體現(xiàn)土壤養(yǎng)分狀況，但植物類型對鹽堿地土酶活性有較大的影響［26－27］。據(jù)本研究，脫硫廢棄物和改良劑改良鹽堿地對土壤化學性質(zhì)有很好的作用，而秸桿和有機肥對土壤物理性質(zhì)效果明顯。這與各改良物料本身的性質(zhì)有關(guān)，脫硫廢棄物通過化學反應(yīng)，置換出鹽堿土壤中的堿性成分，并通過物理過程，最終達到降低土壤含鹽量和pH值的作用，改善了土壤微生物生存和活動的環(huán)境，促進了微生物代謝和活性的提高。改良劑主要成分是糠醛渣，屬于酸性物質(zhì)，能夠中和土壤中的堿性成分，最終改善土壤的理化性狀，提高土壤通透性，促進土壤生物化學過程和有機物的進一步轉(zhuǎn)化，對土壤酶活性有一定的改善作用。有機肥施入土壤后，改善了土壤的容重和孔隙度，增加了土壤有機碳，利于根系生長并為好氧微生物活動提供了能源，進一步促進了微生物對土壤營養(yǎng)元素的礦化作用，提高了土壤微生物活性。采用秸桿還田是最廉價和環(huán)保的材料，其腐熟后能夠產(chǎn)生腐質(zhì)酸，秸桿的碳／氮高，能夠為微生物提供大量的碳、氮元素作為能源，加速微生物的礦化作用和土壤酶活性。對鹽堿地改良后土壤理化性狀及生物學性質(zhì)的研究比較多，由于受到不同區(qū)域及不同植被類型的影響，有些研究只針對單一的改良措施或某一特定的作物而言。李傳榮在山東黃河三角洲灘涂鹽堿地研究得出土壤脲酶活性與土壤pH值相關(guān)性不顯著［10］。但對鹽堿地土壤酶活性與土壤鹽分、pH值之間的相關(guān)關(guān)系結(jié)果不一［28］，毛志剛［29］研究認為土壤酶活性與土壤鹽分、pH值之間存在顯著負相關(guān)。還有研究表明過氧化氫酶與土壤pH值呈正相關(guān)關(guān)系，蔗糖酶，脲酶和堿性磷酸酶的pH值呈負相關(guān)［30－31］。另外，土壤酶活性與其它因素如土壤質(zhì)量、地形（坡位）等密切相關(guān)［32－33］。因此，對于鹽堿地土壤酶活性與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系還需要進一步研究證實。結(jié)合本研究，建議在實踐應(yīng)用中將上述幾種改良措施綜合起來進行鹽堿地改良，對土壤的改良效果會更加顯著，但其交互作用及最佳配比需要進一步深入研究。

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