元阳哈尼梯田土壤酶活性特征研究

Soil enzyme activity is an important index indicating the soil fertility changes. As a typical representative of traditional organic rice farming ecosystem, much research has been carried out on its moisture characteristics and forest nutrient cycling. However, there is lack of systematic research on soil enzyme activity and microbial characteristics of Hani terraced fields with the condition of low CEC and low nutrient. Adopting conventional chemical analysis, soil enzyme analysis and meta-genomics technology, the project will be working on a comprehensive analysis of soil enzyme activity and microbial characteristics of the main forest vegetation community, sediment and soil samples collected from the field in different altitudes of Hani terraced fields. The work will be helpful to understand the role of soil enzyme activity in forest nutrient cycling, to reveal the soil nutrient supply characteristics of different altitude terrace fields and to better understand Hani terrace soil sustainable nutrient supply mechanism. Finally, based on the effect study of manure and crop residues incorporation on soil enzyme activity, proper fertilizer application measures maintaining the sustainable development of Hani terrace will be discussed.

土壤酶活性是指示土壤肥力变化的重要指标。哈尼梯田作为传统有机稻作农业的典型代表，关于梯田生态系统水分特征、森林养分循环等领域已有较深入的研究，但哈尼梯田土壤在低CEC和低养分条件下土壤酶活性、土壤微生物特征等方面尚缺乏系统的研究。本项目采用化学常规分析、土壤酶学分析和宏基因组分析技术，通过对森林主要植被群落土壤、不同海拔高度的入田泥沙及梯田土壤的酶活性及微生物特性的综合分析，阐释土壤酶在森林土壤养分循环中的作用，揭示不同海拔高度梯田土壤养分的补给特征，深入阐释哈尼梯田土壤肥力可持续供应机制。并在研究农家肥和秸秆还田对梯田土壤酶活性影响的基础上，对维持哈尼梯田可持续发展的培肥措施进行探讨。

在以前的研究中发现，梯田在10月到次年4月期间土壤氮和磷处于盈余富集阶段，4月到10月期间土壤氮和磷处于亏损耗竭阶段。森林、村落、梯田、河流构成了哈尼梯田生态系统的四大要素，森林、村落、梯田在维持氮磷养分持续供应的过程中，蛋白酶和磷酸酶等生物酶在养分转化过程中起到关键作用。以元阳哈尼梯田核心区箐口流域森林主要植被群落、不同海拔高度处入田泥沙及梯田土壤为研究对象，合理布点采集土壤样本，分析土壤酶活性、微生物特性、土壤养分含量。开展不同培肥措施的田间小区试验，研究不同种类农家肥及不同量秸秆还田对梯田土壤酶活性的影响分析土壤酶活性、养分和微生物的相关性。①在七种不同植被中，两年试验结果不一致。2017年蛋白酶、脲酶等与土壤全氮、碱解氮在不同土层深度均没有表现出相关性；但在2018年的0-20cm和20-40cm土层中，蛋白酶与全氮、碱解氮含量均存在显著正相关。②在2018年元阳梯田入田泥沙的土壤酶活性和土壤养分之间的相关性分析中，土壤全氮和碱解氮与脲酶、蛋白酶二者之间没有表现出显著相关关系。③在梯田土壤调查中，2017年发现土壤蛋白酶活性、脲酶与土壤全氮、碱解氮呈负相关关系，表层土壤酶活性高于深层土壤酶活性。在不同海拔土壤中，梯田表层土壤酶活性均随海拔升高而增强，均在1600-1750m处达到最高值。④根据2021年在箐口流域两地试验的研究中发现在水稻整个生育期100%、200%秸秆还田处理、猪粪、牛粪施用处理土壤脲酶活性与全氮极显著正相关，酸性磷酸酶活性在各个处理下均与土壤全磷和速效磷相关性不显著。通过水稻成熟期土壤酶活性与水稻养分吸收量和水稻产量相关性分析，发现土壤脲酶活性与稻谷吸氮量显著正相关，酸性磷酸酶活性与稻谷吸磷量显著正相关，土壤脲酶和酸性磷酸酶活性均与稻谷产量显著正相关。由此可见，土壤酶在养分高效利用中发挥重要作用。为了梯田养分的科学管理，应加大旱冬瓜、竹林水源涵养林的保护，推行冲水肥的施用与100%秸秆还田，推广稻鱼鸭、稻蛙种养模式保证养分持续供应。