华北潮土农田土壤酶活性对土地利用强度的响应特征探讨

集约化农业引发的负面效应已成为亟需解决的全球性问题。土壤酶是指示农田土壤质量变化的重要生物学指标,为探究土壤酶活性对农田土地利用强度调整的响应及其驱动因子,设置高土地利用强度(玉米-小麦轮作,MW)、中土地利用强度(临时草地-小麦,GW和玉米-临时草地,MG)和低土地利用强度(多年生草地,PG)共4个处理,在玉米拔节期、扬花期和成熟期采集土壤样品,测定土壤脱氢酶(Dehydrogenase,DHA)、纤维素酶(Cellulose,CL)、脲酶(Urease,UE)和碱性磷酸酶(Alkaine phosphatase,ALP)活性,分析其时间动态变化特征,并耦合土壤理化性质解析其驱动力。结果表明,土地利用强度降低后,土壤pH值下降,而有机质(Soil organic matter,SOM)和全氮(Total nitrogen,TN)含量上升;随着作物生长期的推进,土壤CL与UE活性整体呈现下降趋势,而ALP活性整体呈现上升趋势,土壤DHA未呈现有规律的变化;土地利用强度的降低增加了土壤DHA及ALP活性,而降低了CL与UE活性。相关分析结果表明,土壤CL和UE活性均与pH显著正相关(P<0.05),而ALP活性与pH呈极显著负相关关系(P<0.01);土壤UE活性与含水量(Soil moisture,SM)极显著负相关(P<0.01);CL活性与有效磷(Available phosphorus,AP)显著负相关(P<0.05),与铵态氮极显著负相关(P<0.01)。随机森林分析(Random forest analysis,RFA)结果表明,研究中所选定的土壤理化性质对ALP活性的解释度最高(44.66%)。冗余分析(Redundancy analysis,RDA)结果表明,pH、SM和铵态氮是土壤酶活性的关键调控因子,共同驱动土壤酶活性的变化。研究结果可为华北潮土区土地利用强度调整与保护性耕作措施的提出及优化提供基础数据支撑和理论依据。