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土地利用方式可改变土壤中的磷库特征,研究不同土地利用方式下的磷素状况对土壤资源可持续利用有着重要的作用。而目前对温带地区不同土地利用方式下的土壤磷组分以及磷酸酶活性特征的研究较少。因此,为研究土地利用方式对土壤中磷素组分和磷酸酶活性以及其之间的相互关系,以沈阳生态站上四种不同的土地利用方式,包括玉米地、水稻地、林地以及撂荒地为研究对象,应用31P核磁共振(NMR)技术分析有机磷组分,研究酸性、碱性磷酸单酯酶、磷酸二酯酶以及无机焦磷酸酶活性,并对四种土地利用方式的土壤利用干筛法进行团聚体分级,以确定磷组分以及磷酸酶活性在不同土地利用方式下团聚体中的分配运移机制。结果表明:
⑴正磷酸盐含量在磷组分中占据主导地位,其次是正磷酸单酯。与非耕作土壤(林地和撂荒地)相比,耕作、施肥处理能够增加耕地土壤(玉米地和水稻地)的全磷、有效磷以及正磷酸盐的含量。土壤有机磷组分(正磷酸单酯、正磷酸二酯、磷脂质)的含量在耕作地土壤中都相应地比非耕作地的高。耕作地的淹水条件使得焦磷酸盐在土壤中的合成作用减弱,使其含量明显降低。
⑵耕作地土壤的扰动操作在整体上能够降低土壤各磷酸酶活性(酸性磷酸单酯酶、碱性磷酸单酯酶、磷酸二酯酶以及焦磷酸酶活性)活性。水稻田土壤的淹水条件显著降低焦磷酸酶的活性。土壤酸性磷酸单酯酶活性与有效磷含量之间呈负相关关系,表明低的有效磷的含量对其具有激活作用,且磷酸酶活性与其底物之间具有显著的相关关系,各酶活之间在对有机磷的水解过程中存在着协同作用。
⑶团聚体、土地利用方式及二者的交互作用显著影响磷组分分布(焦磷酸盐、单酯、二酯含量)。全磷在耕作地土壤中主要分布在大团聚体中,正磷酸盐在非耕作地中主要分布在>0.25 mm团聚体中,在耕作地中相反;正磷酸单酯在团聚体中的分布与正磷酸盐呈现相反的趋势;无机焦磷酸盐主要分布在0.25-1mm团聚体中,且0.25-1 mm团聚体中几乎均可检测到DNA及磷脂,表明0.25-1mm团聚体中具有较高的生物活性。
⑷团聚体、土地利用方式及二者的交互作用显著影响碱性磷酸单酯酶和磷酸二酯酶活性特征。非耕作条件下,碱性磷酸单酯酶及磷酸二酯酶活性均表现为团聚体粒级越小酶活性越高的趋势;而在耕作条件下,磷酸二酯酶活性则表现出相反的趋势。