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Characteristics of Soil Physicochemical Properties and Enzyme Activities in Different Degraded Grasslands in Songnen Plain
JIHairui, SHAOYingnan, WANGQiyao, ZHANGHedong, YANSiyu, ZHANGDonglai
Journal of Agriculture ›› 2026, Vol. 16 ›› Issue (1) : 17-23.
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Characteristics of Soil Physicochemical Properties and Enzyme Activities in Different Degraded Grasslands in Songnen Plain
This study explored the effects of different degraded grasslands on soil physicochemical properties and enzyme activities in the Songnen Plain, to provide a reference basis for the improvement of degraded grassland and ecological restoration. Taking the Songnen Plain of Heilongjiang Province as an example, the variation patterns and correlation of soil water content (SWC), pH, soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), alkali hydrolyzed nitrogen (AN), ammonium nitrogen (NH4+-N), total phosphorus (TP), available phosphorus (AP), soil β-glucosidase (BG), sucrase (SC), urease (UE) and alkaline phosphatase (AKP) were analyzed in slightly (LD), moderately (MD) and severely (SD) degraded grasslands. The results showed that the soil pH in the 0-10 and 10-20 cm soil layers showed an upward trend with the intensification of degradation. The SWC showed a decreasing trend in the 0-10 and 10-20 cm soil layers with the intensification of degradation, while the SWC increased with the increase of soil depth in the same degree of degradation. The only exception was that TP content in the 10-20 cm soil layer showed no significant difference in different degrees of degradation, other soil nutrients showed no significant differences among the soil layers in the same degraded grassland. In different degrees of degradation, they generally showed a downward trend with the intensification of degradation. The activities of the four soil enzymes (BG, SC, UE and AKP) in the 0-10 and 10-20 cm soil layers showed a decreasing trend with the intensification of degradation degree, and there were significant differences among the degradation degrees. The results of correlation analysis showed that the SWC was significantly positively correlated with SC in 0-10 cm soil layer (P<0.05). The TN content was significantly positively correlated with the UE (P<0.01), and significantly positively correlated with the BG and AKP (P<0.05). In 10-20 cm soil layers, the SWC was positively correlated with the SC and AKP (P<0.05). TN content was significantly positively correlated with the AKP (P<0.05), while the pH was negatively correlated with the AKP (P<0.05). The results of principal component analysis showed that the cumulative explanation rate of the selected environmental factors was 88.3%. In conclusion, it was believed that although soil physicochemical properties and enzyme activities showed certain correlations in different degraded grasslands, only pH had a stable negative correlation with soil enzyme activities. Therefore, it could be used to indicate the changes in soil enzyme activity characteristics of degraded grasslands.
Songnen Plain / grassland / degradation / soil enzyme activity / physical and chemical properties
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韦银珠, 李家红, 孙雪铜, 等. 松嫩盐碱退化草地土壤理化性质及离子变化规律分析[J]. 草地学报, 2024, 32(6):1702-1709.
为了解不同盐碱退化状态下土壤理化性质和土壤离子的变化,本研究以松嫩温性草甸草地为研究对象,比较了未退化、轻度、中度和重度盐碱退化草地下土壤离子和土壤理化性质,分析盐碱退化过程中土壤理化性质、离子变化规律及其相互关系。结果表明:土壤K<sup>+</sup>、Na<sup>+</sup>、Mg<sup>2+</sup>、Ca<sup>2+</sup>、Cl<sup>-</sup>、HCO<sup>-</sup><sub>3</sub>、SO<sup>2-</sup><sub>4</sub>、CO<sup>2-</sup><sub>3</sub>随盐碱程度加重显著增加,阳离子交换量显著下降(P<0.05)。随着盐碱程度变化,土壤电导率、pH、全钾显著增加,土壤全氮、碱解氮显著下降(P<0.05)。与未退化土壤相比,轻度和中度盐碱草地土壤含水量显著上升(P<0.05),速效磷含量显著降低(P<0.05);重度退化盐碱草地速效磷含量显著上升(P<0.05)。土壤TN、AN、AP、K<sup>+</sup>与盐碱化程度之间存在显著的相关性。未退化草地土壤AN、TN含量较高,而重度退化草地AP、K<sup>+</sup>含量较高。本研究为松嫩盐碱退化草地修复措施的合理选择提供依据。
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为探究退化高寒草地植物群落组成及土壤性质的变化规律,本研究选择铁卜加、河南县不同退化程度高寒草地为研究对象,对轻、中、重度退化高寒草地的植物群落结构组成和土壤理化性质进行了分析研究。结果表明:随退化程度加剧,植被群落优势种由莎草科为主逐渐转变为杂类草为主;植被高度、盖度、地上-地下生物量逐渐减小;Patrick指数、Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数与Pielou指数呈先增后减趋势;土壤含水量、全碳、有机碳、硝态氮含量明显减小且土壤pH值逐渐偏弱碱性,促使土壤养分含量不断流失,贫瘠化加剧;经相关系数矩阵图分析,退化草地群落植被生物量受土壤含水率和氮含量变化影响较为严重。总之,高寒草地退化接替过程中,杂类草逐渐占植物群落组成的主导地位,土壤含水率和氮含量变化是致使这2个地方草地退化的关键性因子。
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秦燕, 何峰, 仝宗永, 等. 刈割对羊草草原土壤酶活性和养分含量的影响[J]. 草业学报, 2016, 25(4):55-62.
土壤酶是土壤生态系统中最活跃的组分之一,是土壤中重要的生物活性物质,草地土壤酶活性与草地土壤养分含量关系密切。本文研究了刈割制度对呼伦贝尔羊草草原土壤酶活性和养分的影响,主要结果为:土壤脲酶、碱性磷酸酶对刈割制度的响应较为敏感,与逐年刈割相比,刈割间隔2年到6年草地0~30 cm土壤的脲酶活性提高了0.34~0.64倍,碱性磷酸酶活性降低了28.9%~44.2%。刈割对草地30~60 cm土壤养分含量影响更大,表现为土壤全氮、速效氮、全磷、速效钾和速效磷含量在各处理间0~30 cm土壤中没有显著的变化,仅6年1割样地较逐年刈割样地土壤有机质含量增加了10.5%;随刈割间隔年限的增加,30~60 cm土壤全氮和有机质含量变化范围分别为0.36~0.66 g/kg和12.26~17.73 g/kg,并且速效钾和速效磷含量都有降低的趋势。不同刈割制度下草地土壤养分含量与土壤酶活性的关系不尽相同,正负兼有。研究结果表明逐年刈割对土壤养分的影响有限,逐年刈割适用于该研究区的草地管理。
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于铁峰, 郝凤, 张永亮, 等. 沙地豆禾混播草地土壤酶与土壤养分对混播比例的响应[J]. 草地学报, 2021, 29(6):1217-1223.
在科尔沁沙地以紫花苜蓿(Medicago sativa)和无芒雀麦(Bromus inermis)为材料,研究豆禾2∶2和豆禾1∶2两种间行混播比例对人工草地土壤养分和土壤酶活性的影响。结果表明:土壤养分含量(有机质、碱解氮、速效磷、有效钾)和土壤酶活性(脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶)均随土层加深而逐渐降低,呈现表聚性特征;土壤有机质和速效磷含量均表现为豆禾1∶2处理高于豆禾2∶2处理,碱解氮和有效钾含量及4种土壤酶活性均表现为豆禾2∶2处理高于豆禾1∶2处理,说明适当增加豆科牧草比例可不同程度的提高土壤酶活性,有利于土壤养分的积累和转化;相关分析和主成分分析表明,土壤酶活性与土壤主要养分因子间具一定相关性,豆禾混播草地的土壤肥力水平是由土壤酶活性和土壤养分因子共同决定的。
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刘骞, 郭博雅, 伍秀瑜, 等. 松嫩平原盐碱土区不同土地利用方式对土壤碳、氮及酶活性的影响[J]. 福建农业学报, 2021, 36(8):956-963.
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袁佳宝, 宋艳宇, 刘桢迪, 等. 松嫩平原芦苇湿地土壤酶活性剖面分布特征及其微生物养分限制指示作用[J]. 生态环境学报, 2023, 32(12):2141-2153.
土壤酶的催化作用是土壤有机质分解的限制性步骤,控制着湿地生态系统的物质循环。为揭示松嫩平原芦苇湿地土壤酶活性剖面分布特征,于2021年8月采集扎龙、莫莫格、牛心套保和向海芦苇湿地0-15、15-30、30-45、45-60、60-75 cm土壤样品,分析土壤碳、氮、磷循环相关的酶活性剖面分布特征及其主要影响因子。结果表明:不同湿地土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(AP)和多酚氧化酶活性(PPO)均随土壤深度增加逐渐降低,表层(0-15、15-30 cm)土壤酶活性均显著高于深层(45-60、60-75 cm)。随着土壤深度的增加,各湿地土壤C꞉N酶化学计量比整体呈现逐渐升高的趋势,而土壤N꞉P酶化学计量比呈逐渐降低的趋势。冗余分析发现,土壤总磷、含水率、总碳和溶解性有机碳是影响松嫩平原芦苇湿地土壤酶活性及酶化学计量比的关键因子。通过皮尔森相关性分析,进一步验证得知土壤C꞉N、N꞉P与土壤C꞉N和N꞉P酶化学计量比呈显著正相关,然而,土壤pH与BG、NAG和PPO活性显著负相关。土壤酶化学计量比的矢量分析和土壤碳、氮、磷化学计量比的阈值分析均表明松嫩平原芦苇湿地土壤氮元素含量相对较低,微生物存在一定程度的氮限制,且随土壤深度增加,氮限制逐渐加剧。该研究明确了松嫩平原芦苇湿地土壤酶活性剖面分布特征及酶化学计量比对微生物养分限制的指示作用,为明确湿地土壤碳、氮、磷循环过程及养分调控提供了重要的科学依据。
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张莎莎, 李爱琴, 王会荣, 等. 不同海拔杉木人工林土壤碳氮磷生态化学计量特征[J]. 生态环境学报, 2020, 29(1):97-104.
为探究不同海拔梯度上杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林土壤化学计量特征,阐明其对海拔的响应规律,从而有效指导杉木人工林的生产。在安徽省金寨县天马国家自然保护区选取了4个海拔梯度(750、850、1000、1150 m),测定杉木人工林土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量,并分析化学计量特征。研究结果表明:土壤0—10 cm有机碳、全氮、全磷质量分数为42.15、2.51、0.92 g∙kg<sup>-1</sup>,均高于我国平均土壤有机碳、全氮、全磷质量分数;土壤C/N比为17.01,高于全国土壤平均值,土壤C/P比为43.59,N/P比为2.63,两者均低于全国平均水平。随着海拔升高不同土层土壤有机碳、全氮均呈先降低后增加的趋势,而土壤全磷呈现先升高后减低的趋势;随海拔增加不同土层土壤碳氮比呈先升高后降低的趋势,碳磷比和氮磷比呈现先降低后升高的趋势;随着土壤深度的增加,不同海拔土壤有机碳、全氮、全磷、碳磷比和氮磷比均呈降低趋势,而土壤碳氮比在不同海拔间变化趋势不一致;土壤有机碳和全氮呈极显著正相关,有机碳和全磷、全氮和全磷显著负相关;土壤碳氮比、碳磷比和氮磷比与海拔不相关,与土壤pH、含水率、容重显著相关。
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陈卓, 徐海燕, 殊秋丽, 等. 祁连山不同草地类型土壤理化性质及酶活性特征[J]. 绿色科技, 2024, 26(2):53-59,65.
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