玉米秸秆添加对土壤碳氮周转相关酶活性动态的影响

玉米秸秆是旱地农田重要的可利用资源,归还的秸秆通过不断分解可维持或提高土壤有机碳的积累。了解玉米秸秆分解过程中土壤碳氮周转相关酶活性动态变化,阐明外源碳输入对土壤碳氮周转及有机质形成的影响具有重要意义。本研究采用室内恒温培养法(360天),研究添加量分别为0(CK)、5 mg g^-1(T1)、10 mg g^-1(T2)的玉米秸秆对土壤有机碳、总氮含量和微生物量的影响以及对土壤β-葡萄糖苷酶(βG)、纤维二糖酶(CB)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(PER)活性的动态影响。研究结果表明,秸秆分解及其对土壤酶和物质转化的调控分为特征各异的三个阶段。土壤中易分解组分的分解主要发生在培养前90天(第一阶段),此阶段内各处理土壤有机碳、总氮含量均显著降低,6种土壤酶活性均较低。随着培养时间的增加,土壤βG和CB活性无显著变化,而木质素酶活性缓慢升高,表明木质素与活性较高的组分分解可能存在共代谢作用。各处理中LAP活性在30天时升高而后降低,表明当氮需求量增加时,可通过蛋白质的分解提供可利用氮。在第二阶段(90~240天),6种土壤酶活性均显著升高且极显著正相关,表明水解酶和氧化酶通过协同作用维持土壤碳氮供需平衡。在培养的第三阶段(240~360天),除PPO外其它5种酶活性均显著降低,说明微生物可能主要依靠分解酚类物质维持自身的代谢。在整个培养期间,与对照处理相比,秸秆添加后可利用底物增多,土壤微生物量提高3~57%(T1)和3~146%(T2)。秸秆添加使水解酶(βG,CB,NAG,LAP)活性升高,但使氧化酶(PPO,PER)活性降低,表明秸秆添加可能减少了微生物对稳定性底物的利用,促进了木质素等难分解组分积累、使土壤有机碳含量提高。本研究为深入理解秸秆生物降解、提高土壤有机碳积累机制提供了新见解。