兰州百合连作土壤碳氮磷化学计量特征及酶活性研究（二） C/N与C/P呈显著正相关

2.4土壤理化性状与土壤酶活性的兰州连作磷化量特相关性分析

2.4.1土壤生态化学计量学特征与土壤酶活性相关性分析

由表2可知，C/N与C/P呈显著正相关，百合与N/P呈显著负相关，土壤碳氮C/P与N/P呈正相关关系，学计性研这种正负相关性表明三者间存在着相互作用、征及平衡及制约关系。酶活过氧化氢酶活性与脲酶活性呈显著正相关，兰州连作磷化量特与C/N呈负相关关系；蔗糖酶活性与碱性磷酸酶活性呈显著正相关，百合与C/N呈显著负相关，土壤碳氮与C/P呈负相关关系；脲酶活性与碱性磷酸酶活性呈显著正相关，学计性研与C/N呈负相关关系；碱性磷酸酶活性与C/N呈显著负相关，征及与C/P呈负相关关系。酶活说明土壤生态化学计量学特征与土壤酶活性存在一定的兰州连作磷化量特相关性。

2.4.2土壤理化性质与土壤酶活性典型相关分析

典型相关分析是研究两组变量之间相互依存的关系，分析两组变量之间相关性的一种方法，它能够揭示出两组变量之间的内在联系。为了进一步探明兰州百合土壤理化性质与酶活性之间的相关性，采用典型相关分析方法探究两者之间的定量统计关系。土壤理化性质U(X₁:pH;X₂：可溶性有机碳；X₃：碱解氮；X₄：速效磷；X₅:C/N;X₆:C/P;X₇:N/P）和酶活性V(Y₁：过氧化氢酶；Y₂：蔗糖酶；Y₃：脲酶；Y₄：碱性磷酸酶）之间的相关关系。由表3可知，4组相关系数矩阵中只有第1组U₁和V₁的相关系数为0.986,P=0.005，达到P<0.01极显著水平，表明土壤理化性质与酶活性相关密切。因此，对第1组典型变量进行分析。

兰州百合土壤理化性质与酶活性相关性研究结果如图3所示，土壤理化性质与酶活性之间存在98.60%的相关性。土壤理化性质：pH、可溶性有机碳、碱解氮、速效磷、C/N、C/P、N/P的典型载荷分别为-0.828、0.170、0.855、0.908、0.394、0.488、0.001。酶活性过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶的典型载荷分别为0.092、-0.589、0.487、-0.079。由图3可知，土壤pH与可溶性有机碳、碱解氮、速效磷、C/N、C/P、N/P、过氧化氢酶、脲酶呈负相关关系。可溶性有机碳、碱解氮、速效磷与C/N、C/P、N/P、过氧化氢酶、脲酶呈正相关关系。在土壤理化性质与酶活性的变量组和中，各载荷量绝对值的大小为：X₄>X₃>X₁>Y₂>X₆>Y₃>X₅>X₂>Y₁>Y₄>X₇，说明速效磷含量对C/P、脲酶活性有相互促进作用，pH与速效磷含量、碱解氮含量、C/P、脲酶活性间存在一定的矛盾。可见，土壤理化性质、酶活性相互间关系的复杂性。

3结论

(1）随着兰州百合连作年限的增加，土壤pH下降，土壤呈酸化趋势。土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷随着连作年限的增加总体呈增加趋势，且种植3年后显著增加，表明短期连作能够为兰州百合提供良好的土壤养分环境。

(2）土壤碳氮磷化学计量比随着连作年限的增加呈增加趋势，但土壤碳、氮、磷含量变化不一致，养分趋于失衡。

4讨论

4.1连作对百合土壤理化性质及化学计量比的影响

土壤理化性质的恶化是产生连作障碍的主要因素之一。土壤酸化的加重可以为病原真菌滋生提供条件，从而加重作物病虫害的发生。本研究结果表明（表1），随着兰州百合种植年限的增加，土壤pH显著下降，说明随着连作年限的增加兰州百合土壤呈酸化趋势。典型性相关分析结果显示（图3），土壤pH与土壤养分、土壤生态化学计量特征及过氧化氢酶活性、脲酶活性呈负相关，表明土壤pH的变化与土壤养分及酶活性之间存在矛盾，pH可能是致使兰州百合土壤产生连作障碍的重要原因。孙鸿强研究结果表明，随着兰州百合连作年限的增加，土壤碱解氮、速效磷含量增加，土壤pH下降。李晶晶等也研究发现，土壤有机碳、全氮含量随着百合连作年限的增加呈上升趋势，兰州百合连作后，土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷含量呈增加趋势（表1），表明短期连作可以提高兰州百合根际土壤养分的供应能力，满足百合植株生长和根际微生物的活动所需的营养和能源。这与本试验结果相类似。

土壤碳、氮、磷化学计量学特征是衡量土壤碳氮磷养分平衡的重要参数。C/N能够用于衡量土壤碳、氮养分平衡状况，土壤C/N与有机物质的分解速度成负相关。本研究中（图1a），随着连作年限的增加，土壤C/N呈上升趋势，表明土壤有机质增加并趋于稳定，不利于土壤微生物对有机质分解及养分的释放。土壤氮、磷是植物赖以生存的物质基础和重要的环境条件，能够制约植物生长发育。本研究中（图1c）土壤N/P随着连作年限的增加无显著变化，土壤全氮、全磷含量呈增加趋势，表明百合短期连作能够提高氮、磷储量。但是土壤C/N、C/P随着连作年限的增加呈上升趋势（图1a,b），而N/P无显著变化，表明土壤氮、磷含量的变化与土壤碳含量变化不一致。此外，相关性分析表明（表2），土壤C/N与酶活性呈负相关，C/P与蔗糖酶和碱性磷酸酶呈负相关，这可能是由于连作产生自毒物质，造成土壤微生物区系和酶活性发生改变，植株和微生物对各养分元素利用能力及需求产生变化，使百合土壤养分趋于失衡，致使连作障碍的发生。

4.2连作对百合土壤酶活性的影响

土壤酶主要来源于植物根系分泌物以及土壤微生物活动，积极参与了土壤各种生物化学过程，在生态系统物质循环和能量流动中饰演者十分重要的角色。当遭遇土壤环境变化时，土壤酶将会产生一定的抗逆机制来维持自身稳定性，在初期表现为酶活性下降，当随着环境干扰作用的加强，其生物适应性也将随之加强，出现升高现象。本试验研究结果显示（图2a,b,c,d），兰州百合土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性均呈U型变化，这可能就是由于上述原因所致。过氧化氢酶能够催化过氧化氢分解成氧和水，是植物抗氧化系统中关键的酶，能够防止过氧化氢对植株的毒害，在植物抵御逆境胁迫中起到关键作用。本研究中（图2a），连作2年后，百合土壤过氧化氢酶活性显著降低，这与孙雪婷等对三七连作1～3年土壤过氧化氢酶活性的研究结果相类似，说明百合连作后土壤抗逆性相对减弱，这可能诱发病害。

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类，能够为土壤生物体提供充足的能源，提高生物活性。蔗糖酶活性种植3年较种植1年和种植2年相比酶活性显著下降（图2b），且与C/N、C/P呈负相关关系，说明蔗糖酶活性可能是制约有机质分解与利用的因素之一。脲酶是氮素循环过程重要的参与者，对氮素含量的变化表现敏感。本研究结果显示（图2c），连作3年较连作1年、连作2年根际土壤脲酶活性显著升高，土壤全氮和碱解氮也成增加趋势，土壤全氮和有效氮含量与土壤脲酶呈正相关，表明兰州百合短期连作可以提供良好的氮环境。夏品华等研究显示，太子参连作1～3年，随着连作年限的增加土壤磷酸酶先降低后上升，这与本试验研究结果一致。可见，连作能够影响土壤酶活性，过程复杂。

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