2.4土壤理化性狀與土壤酶活性的相關(guān)性分析

2.4.1土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征與土壤酶活性相關(guān)性分析

由表2可知，C/N與C/P呈顯著正相關(guān)，與N/P呈顯著負(fù)相關(guān)，C/P與N/P呈正相關(guān)關(guān)系，這種正負(fù)相關(guān)性表明三者間存在著相互作用、平衡及制約關(guān)系。過氧化氫酶活性與脲酶活性呈顯著正相關(guān)，與C/N呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；蔗糖酶活性與堿性磷酸酶活性呈顯著正相關(guān)，與C/N呈顯著負(fù)相關(guān)，與C/P呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；脲酶活性與堿性磷酸酶活性呈顯著正相關(guān)，與C/N呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；堿性磷酸酶活性與C/N呈顯著負(fù)相關(guān)，與C/P呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。說明土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征與土壤酶活性存在一定的相關(guān)性。

2.4.2土壤理化性質(zhì)與土壤酶活性典型相關(guān)分析

典型相關(guān)分析是研究兩組變量之間相互依存的關(guān)系，分析兩組變量之間相關(guān)性的一種方法，它能夠揭示出兩組變量之間的內(nèi)在聯(lián)系。為了進(jìn)一步探明蘭州百合土壤理化性質(zhì)與酶活性之間的相關(guān)性，采用典型相關(guān)分析方法探究兩者之間的定量統(tǒng)計(jì)關(guān)系。土壤理化性質(zhì)U(X₁:pH;X₂：可溶性有機(jī)碳；X₃：堿解氮；X₄：速效磷；X₅:C/N;X₆:C/P;X₇:N/P）和酶活性V(Y₁：過氧化氫酶；Y₂：蔗糖酶；Y₃：脲酶；Y₄：堿性磷酸酶）之間的相關(guān)關(guān)系。由表3可知，4組相關(guān)系數(shù)矩陣中只有第1組U₁和V₁的相關(guān)系數(shù)為0.986,P=0.005，達(dá)到P<0.01極顯著水平，表明土壤理化性質(zhì)與酶活性相關(guān)密切。因此，對第1組典型變量進(jìn)行分析。

蘭州百合土壤理化性質(zhì)與酶活性相關(guān)性研究結(jié)果如圖3所示，土壤理化性質(zhì)與酶活性之間存在98.60%的相關(guān)性。土壤理化性質(zhì)：pH、可溶性有機(jī)碳、堿解氮、速效磷、C/N、C/P、N/P的典型載荷分別為-0.828、0.170、0.855、0.908、0.394、0.488、0.001。酶活性過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶的典型載荷分別為0.092、-0.589、0.487、-0.079。由圖3可知，土壤pH與可溶性有機(jī)碳、堿解氮、速效磷、C/N、C/P、N/P、過氧化氫酶、脲酶呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。可溶性有機(jī)碳、堿解氮、速效磷與C/N、C/P、N/P、過氧化氫酶、脲酶呈正相關(guān)關(guān)系。在土壤理化性質(zhì)與酶活性的變量組和中，各載荷量絕對值的大小為：X₄>X₃>X₁>Y₂>X₆>Y₃>X₅>X₂>Y₁>Y₄>X₇，說明速效磷含量對C/P、脲酶活性有相互促進(jìn)作用，pH與速效磷含量、堿解氮含量、C/P、脲酶活性間存在一定的矛盾。可見，土壤理化性質(zhì)、酶活性相互間關(guān)系的復(fù)雜性。

3結(jié)論

(1）隨著蘭州百合連作年限的增加，土壤pH下降，土壤呈酸化趨勢。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、速效磷隨著連作年限的增加總體呈增加趨勢，且種植3年后顯著增加，表明短期連作能夠?yàn)樘m州百合提供良好的土壤養(yǎng)分環(huán)境。

(2）土壤碳氮磷化學(xué)計(jì)量比隨著連作年限的增加呈增加趨勢，但土壤碳、氮、磷含量變化不一致，養(yǎng)分趨于失衡。

4討論

4.1連作對百合土壤理化性質(zhì)及化學(xué)計(jì)量比的影響

土壤理化性質(zhì)的惡化是產(chǎn)生連作障礙的主要因素之一。土壤酸化的加重可以為病原真菌滋生提供條件，從而加重作物病蟲害的發(fā)生。本研究結(jié)果表明（表1），隨著蘭州百合種植年限的增加，土壤pH顯著下降，說明隨著連作年限的增加蘭州百合土壤呈酸化趨勢。典型性相關(guān)分析結(jié)果顯示（圖3），土壤pH與土壤養(yǎng)分、土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征及過氧化氫酶活性、脲酶活性呈負(fù)相關(guān)，表明土壤pH的變化與土壤養(yǎng)分及酶活性之間存在矛盾，pH可能是致使蘭州百合土壤產(chǎn)生連作障礙的重要原因。孫鴻強(qiáng)研究結(jié)果表明，隨著蘭州百合連作年限的增加，土壤堿解氮、速效磷含量增加，土壤pH下降。李晶晶等也研究發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)碳、全氮含量隨著百合連作年限的增加呈上升趨勢，蘭州百合連作后，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、堿解氮、速效磷含量呈增加趨勢（表1），表明短期連作可以提高蘭州百合根際土壤養(yǎng)分的供應(yīng)能力，滿足百合植株生長和根際微生物的活動所需的營養(yǎng)和能源。這與本試驗(yàn)結(jié)果相類似。

土壤碳、氮、磷化學(xué)計(jì)量學(xué)特征是衡量土壤碳氮磷養(yǎng)分平衡的重要參數(shù)。C/N能夠用于衡量土壤碳、氮養(yǎng)分平衡狀況，土壤C/N與有機(jī)物質(zhì)的分解速度成負(fù)相關(guān)。本研究中（圖1a），隨著連作年限的增加，土壤C/N呈上升趨勢，表明土壤有機(jī)質(zhì)增加并趨于穩(wěn)定，不利于土壤微生物對有機(jī)質(zhì)分解及養(yǎng)分的釋放。土壤氮、磷是植物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和重要的環(huán)境條件，能夠制約植物生長發(fā)育。本研究中（圖1c）土壤N/P隨著連作年限的增加無顯著變化，土壤全氮、全磷含量呈增加趨勢，表明百合短期連作能夠提高氮、磷儲量。但是土壤C/N、C/P隨著連作年限的增加呈上升趨勢（圖1a,b），而N/P無顯著變化，表明土壤氮、磷含量的變化與土壤碳含量變化不一致。此外，相關(guān)性分析表明（表2），土壤C/N與酶活性呈負(fù)相關(guān)，C/P與蔗糖酶和堿性磷酸酶呈負(fù)相關(guān)，這可能是由于連作產(chǎn)生自毒物質(zhì)，造成土壤微生物區(qū)系和酶活性發(fā)生改變，植株和微生物對各養(yǎng)分元素利用能力及需求產(chǎn)生變化，使百合土壤養(yǎng)分趨于失衡，致使連作障礙的發(fā)生。

4.2連作對百合土壤酶活性的影響

土壤酶主要來源于植物根系分泌物以及土壤微生物活動，積極參與了土壤各種生物化學(xué)過程，在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動中飾演者十分重要的角色。當(dāng)遭遇土壤環(huán)境變化時(shí)，土壤酶將會產(chǎn)生一定的抗逆機(jī)制來維持自身穩(wěn)定性，在初期表現(xiàn)為酶活性下降，當(dāng)隨著環(huán)境干擾作用的加強(qiáng)，其生物適應(yīng)性也將隨之加強(qiáng)，出現(xiàn)升高現(xiàn)象。本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示（圖2a,b,c,d），蘭州百合土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶活性均呈U型變化，這可能就是由于上述原因所致。過氧化氫酶能夠催化過氧化氫分解成氧和水，是植物抗氧化系統(tǒng)中關(guān)鍵的酶，能夠防止過氧化氫對植株的毒害，在植物抵御逆境脅迫中起到關(guān)鍵作用。本研究中（圖2a），連作2年后，百合土壤過氧化氫酶活性顯著降低，這與孫雪婷等對三七連作1～3年土壤過氧化氫酶活性的研究結(jié)果相類似，說明百合連作后土壤抗逆性相對減弱，這可能誘發(fā)病害。

蔗糖酶可以把高分子量的蔗糖分解成植物易吸收的小分子的糖類，能夠?yàn)橥寥郎矬w提供充足的能源，提高生物活性。蔗糖酶活性種植3年較種植1年和種植2年相比酶活性顯著下降（圖2b），且與C/N、C/P呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明蔗糖酶活性可能是制約有機(jī)質(zhì)分解與利用的因素之一。脲酶是氮素循環(huán)過程重要的參與者，對氮素含量的變化表現(xiàn)敏感。本研究結(jié)果顯示（圖2c），連作3年較連作1年、連作2年根際土壤脲酶活性顯著升高，土壤全氮和堿解氮也成增加趨勢，土壤全氮和有效氮含量與土壤脲酶呈正相關(guān)，表明蘭州百合短期連作可以提供良好的氮環(huán)境。夏品華等研究顯示，太子參連作1～3年，隨著連作年限的增加土壤磷酸酶先降低后上升，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。可見，連作能夠影響土壤酶活性，過程復(fù)雜。

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