间伐强度对天然红松阔叶林土壤胞外酶活性及其化学计量比的影响

【目的】研究不同间伐强度下红松阔叶林土壤胞外酶活性和化学计量比的变化,探讨间伐强度对土壤养分循环的影响,有利于红松阔叶林的可持续经营和生态功能的稳定。【方法】以吉林省长白山林区内的天然红松阔叶林为研究对象,选择4个间伐强度(CK,0%;LT,14%;MT,27%;HT,41%),测定并分析土壤养分、土壤胞外酶活性及其化学计量比,通过胞外酶矢量分析、相关性分析和冗余分析(RDA)揭示间伐强度对红松阔叶林土壤胞外酶活性及养分限制的影响。【结果】间伐显著降低了磷(P)获取酶活性(ACP),显著提高了碳(C)、氮(N)获取酶活性(CBH、BG、NAG、LAP),且随着间伐强度的增加,C、N获取酶均呈现出先升高后降低的趋势,在中度间伐达到最大。土壤EC∶P(0.99)和矢量长度(0.92)在重度间伐处较高,EC∶N(1.15)和矢量角度(57.21°)在未间伐处较高,表明土壤微生物在重度间伐和未间伐下分别具有较强的碳和磷限制。土壤铵态氮与C获取酶(CBH、BG)活性、EC∶N、EC∶P、矢量长度呈显著正相关关系(P<0.001),与P获取酶(ACP)活性显著负相关(P<0.01)。土壤全氮、铵态氮、硝态氮、有效磷、有机质是调控土壤胞外酶活性随间伐强度变化的重要因子。【结论】适宜的间伐强度可以提高土壤胞外酶活性,改善土壤微生物养分限制,促进土壤生物化学循环过程,研究结果可以为深入探讨间伐对天然次生林的养分循环和资源限制等研究提供理论支撑,为红松阔叶林的经营管理提供科学依据。

渭北旱塬不同年限撂荒地土壤酶活性及其化学计量变化特征

[目的]探究渭北旱塬区不同年限撂荒地的土壤养分、胞外酶活性及其化学计量的变化特征及影响因素,以期为渭北旱塬区撂荒地的改善与管理提供一定的理论依据。[方法]以渭北旱塬不同年限(5 a, 10 a, 20 a, 25 a和33 a)的撂荒地为研究对象,测定了土壤养分和参与土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)循环的5种胞外酶活性,随后利用单因素方差分析、土壤胞外酶化学计量学模型和主坐标分析(PCoA)研究不同撂荒年限下土壤养分和胞外酶活性及其生态化学计量的变化规律及影响因子。[结果]随着撂荒年限的增加,土壤C和N获取酶活性显著减小,而P获取酶活性显著增加;土壤C、N和P含量变化与酶活性变化趋势相反。随撂荒年限延长,土壤微生物的C限制得到缓解,P限制逐渐加强。PCoA拟合环境因子分析结果显示:土壤可溶性有机碳(DOC)、总磷(TP)、速效氮(AN)和速效磷(AP)含量是驱动酶活性及其计量比变化的关键因子。[结论]撂荒对土壤养分状况具有显著改善作用,但随撂荒时间延长(20 a以上)会加剧微生物P限制,因此对经过长年撂荒的土地应当适量施用磷肥,以改善其土壤状况。

两种乔木凋落叶浸提液处理对地毯草土壤酶活性及其化学计量比的影响

乔木搭配人工草坪是园林绿化中常见的植物配置方案,但乔木凋落物可能会影响林下草坪草的生长。为探究两种乔木栾树、樱树凋落物对地毯草草坪的影响,本研究将栾树、樱树凋落叶分别制成10、20、40 g·L^(-1)质量浓度的水浸提液,通过盆栽试验分析两种凋落叶浸提液处理下地毯草根际土壤水解酶活性及其化学计量比的变化,初步探讨林下植被管理对地毯草土壤质量的影响。结果表明:1)在不同质量浓度的栾树凋落叶浸提液处理下,地毯草根际土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(PHOS)活性均呈先增后减的变化趋势,木糖聚酶(XYL)则呈先减少后增加,最后减少的变化趋势,而在不同质量浓度的樱树凋落叶浸提液处理下,地毯草根际土壤β-1,4-葡萄糖苷酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、木糖聚酶活性则表现为先减后增的变化规律,酸性磷酸酶随质量浓度的增加呈递减的变化规律;2)相关性分析表明,N、P获取酶活性与土壤有机碳(SOC)含量呈显著正相关,酶C/N、酶C/P与总氮(TN)、总磷(TP)含量呈显著负相关,酶N/P与SOC含量呈显著负相关。矢量模型分析发现凋落物浸提液处理下地毯草根际土壤微生物呈P养分限制特征,樱树凋落叶浸提液处理能缓解微生物C、P限制;3)冗余分析进一步揭示了栾树和樱树凋落叶浸提液处理下地毯草根际土壤SOC、TP含量和土壤C/P、土壤含水量(SWC)、pH是影响土壤酶活性及其化学计量比的主要因子。因此,在人工草坪日常管理中应适时添加栾树、樱树凋落叶,在提高土壤微生物酶活性的同时缓解了地毯草生长中的碳和磷限制。

青藏高原典型冰川小流域土壤微生物生物量及胞外酶活性分布特征

土壤微生物释放的胞外酶是决定碳(C)、氮(N)、磷(P)生物地球化学循环的关键因素,为了阐明青藏高原典型小流域土壤微生物生物量和胞外酶活性沿海拔和土层的分布特征并揭示影响该分布格局的主要养分限制状况,于2021年8月采集了青藏高原廓琼岗日冰川小流域5个海拔梯度(4900 m;5000 m;5100 m;5200 m;5300 m)中4个土壤发生层(A层:腐殖质层、E层:淋溶层、B层:淀积层和C层:母质层)的土壤样品,定量分析了土壤基本理化性质、微生物生物量、胞外酶活性等指标。结果表明:1)微生物生物量碳氮磷的海拔差异变化规律不同,随着土层加深微生物生物量碳氮磷随海拔变化越小。同时,各海拔之间微生物生物量均有随土层加深而显著降低的趋势(P<0.05);2)四种酶活性的海拔间变化规律各异,但整体呈现随海拔升高而升高的趋势且在表层(A和E层)增长趋势更明显,而且随土层加深显著降低(P<0.05);3)该区域土壤微生物受到碳和磷共同限制,土层越深限制越高,而且海拔越高C限制越强,但P限制降低;4)青藏高原典型冰川小流域土壤微生物生物量和胞外酶活性在海拔和土层之间存在较明显的差异,可能是由于土壤养分含量的差别造成的。整体而言,青藏高原典型冰川小流域土壤养分含量影响土壤微生物生物量和胞外酶活性在海拔和土层之间的分布特征。为深入理解青藏高原冰川小流域土壤养分循环提供了数据基础和科学依据。

秸秆覆盖和配施有机肥对侵蚀坡耕地土壤胞外酶化学计量特征的影响

【目的】土壤胞外酶化学计量特征能够反映养分的有效性和限制性,探究侵蚀生境有机物料添加对耕地土壤酶活性特征的影响,从微生物作用机制认识坡耕地的退化诱因。【方法】研究在我国西南紫色土丘陵区坡耕地观测径流小区进行,试验已进行了8年。设置4个保护性措施处理:无秸秆覆盖无有机肥添加对照(CK)、有机肥替代20%化肥氮(OM)、秸秆覆盖替代20%化肥氮(SW)、秸秆覆盖+有机肥替代20%化肥氮(OMSW)。采集侵蚀区和沉积区0—20 cm耕层土样,测定土壤胞外酶活性和颗粒组成及土壤不同形态C、N、P含量,分析土壤胞外酶化学计量特征、土壤养分化学计量比和土壤可蚀性因子的关联性。【结果】坡耕地各处理沉积区土壤β-葡萄糖苷酶(BG)、乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、碱性磷酸酶(AKP)活性分别显著高于侵蚀区52.31%、50.60%、16.97%、13.11%。土壤胞外酶活性计量比约为1∶0.79∶1.13,偏离1∶1∶1,4种处理的土壤酶活性表现为SW>OMSW>CK>OM。4种处理矢量角度均表现为侵蚀区>沉积区(P<0.05),矢量长度表现为侵蚀区<沉积区(P<0.05)。4种处理的矢量角度均大于45°,同时4个处理的矢量长度均在1∶1线上方,坡耕地总体受磷限制(养分限制)和碳限制(能量限制)。【结论】坡耕地侵蚀加速了土壤碳、氮、磷的周转速率,各处理沉积区土壤BG、NAG、LAP、AKP活性显著高于侵蚀区。坡耕地总体受养分限制(磷限制)和能量限制(碳限制),土壤胞外酶活性计量比偏离1∶1∶1,侵蚀区受养分限制较重,而沉积区受能量限制较重,侵蚀−沉积作用促使坡耕地土壤由磷限制转变为碳限制。秸秆覆盖并添施有机肥可以缓解土壤胞外酶活性化学计量失衡,其中秸秆覆盖可以显著增加土壤酶活性,缓解土壤磷限制,促进土壤养分循环。

施肥对宁夏主要类型土壤-微生物-胞外酶化学计量特征的影响

【目的】研究施肥对宁夏主要类型土壤碳氮磷、微生物生物量碳氮磷、胞外酶活性及其化学计量特征的影响,为农田养分调控和土壤可持续利用提供科学依据。【方法】以宁夏主要类型土壤(灌淤土、黄绵土、灰钙土)为研究对象,分析施肥(不施肥(对照)、单施化肥、化肥配施有机肥)对土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P),微生物生物量C、N、P(MBC、MBN、MBP)含量和胞外酶(β-葡糖苷酶(BG)、α-纤维素酶(CBH)、β-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、碱性磷酸酶(AKP))活性的影响,并且分析了土壤碳氮磷含量与微生物生物量碳氮磷、胞外酶活性及其化学计量特征的相关性。【结果】(1)施肥和土壤类型均对土壤C、N、P含量影响极显著,而二者的交互作用仅对土壤C影响显著。土壤类型对C/P、N/P影响极显著,施肥对C/N、C/P影响显著。与对照相比,化肥配施有机肥处理显著增加了黄绵土C含量以及各类型土壤N、P含量和N/P。(2)施肥对土壤MBC、MBN、MBP含量及其化学计量比影响显著或极显著,而土壤类型仅对MBP含量及MBC/MBP影响极显著,二者交互作用对MBP含量和MBC/MBP、MBN/MBP影响极显著。3个土壤类型中,化肥配施有机肥处理对黄绵土MBC、MBN、MBP含量的增加作用最为明显,而对黄绵土MBC/MBN、MBC/MBP、MBN/MBP的降低作用最为明显。(3)施肥和土壤类型对土壤胞外酶化学计量特征有极显著影响,二者的交互作用对CBH、NAG、LAP、AKP活性有极显著影响。与对照相比,化肥配施有机肥显著降低了灰钙土LAP、NAG、AKP活性。(4)相关性分析表明,土壤有机碳与(NAG+LAP)/AKP呈显著正相关,而与(BG+CBH)/(NAG+LAP)、(BG+CBH)/AKP呈显著负相关。土壤全P与(BG+CBH)/(NAG+LAP)、(BG+CBH)/AKP呈极显著正相关,而与(NAG+LAP)/AKP呈极显著负相关。土壤C/N与MBC/MBP、MBN/MBP呈显著或极显著正相关,而与MBP呈显著负相关。【结论】化肥配施有机肥有利于增加宁夏主要类型土壤全量养分和微生物生物量,维持土壤养分平衡,但在实际应用中应考虑土壤类型的差异。

土壤碳氮磷和酶化学计量特征对原始林转换的响应

为了解区域典型农林用地土壤碳、氮、磷、胞外酶生态化学计量特征,采用时空代换法研究湘西北本底一致、土地利用史清晰的常绿阔叶原始林及其转换而来的人工林地、果园、坡耕地和水田0~40 cm土层中有机碳含量、全氮含量、全磷含量、胞外酶活性、计量比值及其与活性碳、氮、磷组分的关系。结果表明,与原始林相比,果园和坡耕地土壤有机碳、全氮、全磷含量的降幅(40%~79%)较高,且深层土壤(20~40 cm)和表土(0~20 cm)的降幅类似,表明原始林转换为果园、坡耕地不利于深层土壤有机碳和养分的保存。果园、坡耕地、水田和原始林土壤碳、氮、磷含量的比值无显著差异。杉木人工林土壤碳、氮、磷含量比值较原始林高60%~124%,说明人工林土壤存在较强的氮、磷素共同限制作用。与原始林相比,土地利用方式转换后,土壤胞外酶活性降低18%~64%;果园和坡耕地表土碳磷获取酶计量比(E_(C/P))也显著降低,而深层土壤E_(C/P)显著升高。土壤中碳含量、氮含量、磷含量、酶活性及其计量比值与活性碳、氮、磷组分含量显著相关。原始林转换导致表土和深层土壤中的碳含量、氮含量、磷含量、胞外酶活性大幅下降,微生物底物有效性降低,表明土壤质量/健康退化。土壤碳、氮、磷含量计量比和酶计量比值对原始林转换的响应较弱,对土壤健康的指示作用有待进一步探索。

杉木人工林近自然改造对土壤化学性质及酶活性的影响

研究杉木间伐后补栽闽楠、刨花楠进行近自然改造后对杉木人工林土壤化学性质及水解酶活性变化。在江西省新余市山下林场为研究近自然改造对杉木林的影响而设置3种林分,分别是杉木纯林(CLP)、杉木-闽楠改造林(MPC)、杉木-刨花楠改造林(MMC)。测定0—20、20—40、40—60 cm土壤化学性质和水解酶活性,分析土壤化学性质与水解酶间的关系。不同林分土壤有机质、有效磷和速效钾均随土层深度增加而降低。0—20 cm土层,改造林pH、有机质和有效磷显著增加,其中有机质分别提高22.52%与21.04%,有效磷分别提高5.9%与9.57%。20—40 cm土层,改造林有机质显著增加,有效磷、速效钾含量无显著差异。不同林分对养分全量的影响不一。40—60 cm土层,改造林与杉木纯林在有机质、全氮、全钾、速效钾含量有显著差异。不同林分土壤N∶P均低于我国亚热带区域土壤N∶P,土壤有效磷元素缺乏;改造林土壤C∶N、C∶P均高于杉木纯林。杉木-闽楠改造林土壤纤维二糖水解酶(CBH)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(ACP)酶活性相比杉木纯林显著降低;土壤β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP),杉木-刨花楠改造林较杉木纯林显著增加。相关性分析表明,不同林分土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、土壤酶活性之间存在显著关系。[结论]杉木纯林间伐后近自然改造有助于土壤养分积累,改善杉木人工林土壤质量,提高杉木胸径、材积,减缓单一树种种植带来的土壤肥力下降等问题。

放牧强度对高寒草地土壤微生物胞外酶化学计量的影响

土壤微生物是土壤养分释放或固持的重要调节者。本实验以青藏高原高寒草原为研究对象,以藏羊放牧强度控制实验为平台(对照(CK,0),轻度放牧(LG,2 sheep·hm^(-2)),中度放牧(MG,4 sheep·hm^(-2)),重度放牧(HG,6 sheep·hm^(-2))),开展不同放牧强度下高寒草地土壤和微生物养分变化特征及其对土壤微生物养分代谢的影响研究。结果显示:总体上,土壤碳氮磷含量在放牧干扰下呈减少趋势,而微生物碳氮磷含量及其化学计量的变化幅度较小;重牧的碳获取酶(β-葡萄糖苷酶)活性及化学计量显著高于其余处理。此外,中牧和重牧的C∶P不平衡和N∶P不平衡高于CK,而C∶N不平衡低于CK,这表示在中度或重度放牧下高寒草地主要受到碳、磷的限制。当面对自身与资源之间的养分不匹配时,高寒草地土壤微生物主要通过增加碳获取酶的分泌,来缓解在重牧下的养分限制。

季节变化对川西亚高山森林土壤酶活性及化学计量特征的影响

【目的】探讨川西亚高山森林土壤酶活性及其化学计量比对不同季节的响应,为该区域森林物质循环过程提供基础数据。【方法】以川西亚高山针叶林、阔叶林和针阔混交林3种不同森林类型土壤为对象,采用原位培养实验,对比研究季节变化对川西亚高山森林土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)循环相关的土壤酶活性及其化学计量比的影响。【结果】采样时期和林型及其交互作用对酸性磷酸酶(AP)、β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-N-乙酰葡萄糖苷酶(NAG)活性影响显著。在生长季初期,阔叶林BG活性显著高于针叶林和针阔混交林,针叶林AP、NAG活性显著高于阔叶林和针阔混交林;随着温度升高,BG、纤维素酶(CBH)、NAG、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和AP活性升高,3种林型酶活性整体表现为生长季初期高于冻结期。土壤酶化学计量碳氮比(E_(C/N))低于全球平均值,而碳磷比(EC/P)和氮磷比(E_(N/P))均高于全球平均值,表明该区域N转化酶活性较高,处于相对N限制的区域。冗余分析表明环境因子解释了土壤酶活性及化学计量比变异的81.09%,其中SWC、N/P和Tm是主要影响因子。【结论】土壤酶活性及其化学计量比受林型和季节变化的综合影响,且在不同程度上受土壤C、N、P及土壤水热条件等的调控。

氮添加对科尔沁人工草地羊草碳氮磷化学计量和土壤特性的影响

【目的】探究科尔沁沙地羊草(Leymus chinensis)碳氮磷化学计量特征和土壤中酶活性及土壤化学性质对氮素添加的响应。【方法】以科尔沁沙地人工建植的羊草为研究对象,对不同施氮水平下(施肥量分别为0、50、100、150、200 kg/hm^(2))羊草的化学计量特征和土壤特性进行研究。【结果】随施氮水平的提高,羊草有机碳、全氮含量呈增加趋势,全磷含量呈降低趋势;氮肥添加可有效增加土壤中有机碳、全氮含量,降低土壤电导率和pH值,并提高土壤中脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶的活性;在150 kg/hm^(2)施氮水平下土壤酶活性达到最高,分别为17.78 mg/g、60.21 mg/g、0.62 mg/g。【结论】追施氮肥可提高土壤中酶的活性,从而促进土壤中营养元素的转化,有利于羊草对土壤中养分和元素的吸收利用,综合分析得出科尔沁沙地羊草草地推荐施氮量为200 kg/hm^(2)。

氮磷添加对燕麦与箭筈豌豆不同种植方式草地土壤微生物-胞外酶化学计量特征的影响

土壤中氮、磷养分是饲草产量与品质提高的重要基础。氮磷添加改变了土壤养分条件并引起微生物生物量及酶活性发生变化。为探究燕麦和箭筈豌豆单播、混播草地土壤微生物特性对不同氮磷处理的响应,本试验以高寒区燕麦单播草地、箭筈豌豆单播草地及燕麦/箭筈豌豆1︰1混播草地为研究对象,设置4种不同氮磷添加处理,包括单施氮肥、单施磷肥、氮磷肥配施和不施肥,研究各处理土壤微生物生物量碳氮磷和土壤胞外酶活性及其化学计量比的变化特征。结果表明:1)单施氮、磷肥均对燕麦单播草地土壤微生物生物量产生负效应;单施磷肥和氮磷配施对箭筈豌豆单播草地土壤微生物生物量产生促进作用;单施氮肥使混播草地微生物生物量碳(SMBC)增加,而氮磷配施使其微生物生物量碳氮(SMBN)降低。2)单施氮肥增加3种草地土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)活性,单施磷肥增加3种草地土壤碱性磷酸酶(AP)活性,氮磷配施增加燕麦草地土壤N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、AP酶活性,表明土壤微生物通过增加C、N、P获取酶活性以增加对短缺养分的获取。3)试验3种草地土壤SMBC︰SMBN低于全国平均值,SMBN︰SMBP高于全国平均值,且土壤N︰P酶活性比大于1,表明试验地土壤微生物氮限制大于磷限制。因此,本试验中单施氮肥抑制燕麦草地土壤微生物生长,而有利于混播草地土壤微生物生长,单施磷肥和氮磷配施均有利于箭筈豌豆草地土壤微生物生长;且微生物生物量和酶活性化学计量比表明微生物通过调整体内养分含量和分泌的胞外酶含量以响应土壤养分条件的变化。

土壤胞外酶活性对气候变化响应的研究进展

土壤胞外酶在驱动生态系统碳、氮、磷等元素的生物地球化学循环中发挥着不可或缺的作用。在全球变化背景下,揭示土壤胞外酶活性对气候变化的响应可促进有关碳、氮、磷生态系统关键过程对气候变化响应的认识,但目前不同生态系统碳、氮、磷相关的土壤胞外酶活性对气候变化响应机制的认识程度仍需加强。本研究综述了参与碳、氮、磷生物地球化学过程的土壤胞外酶的来源、分类及调控因子,并且对土壤胞外酶参与的生物地球化学过程进行了综述。在此基础上,阐述了土壤胞外酶活性对氮沉降、增温、降水及二氧化碳(CO_(2))变化的响应规律及机制。总结了生态酶化学计量对常见全球变化因子的响应机制,基于近年来对完善生态酶化学计量理论的探讨,提出了此理论发展的新角度。为此,在全球变化背景下需结合代谢组与分子生物学加强土壤胞外酶对气候变化响应机制的研究。本研究可为进一步理解气候变化情景下,土壤胞外酶在生物地球化学循环中的作用提供了新视角。

连作年限对植烟土壤养分和微生物量及胞外酶化学计量特征的影响

【目的】研究烤烟不同连作年限对云南典型砂质红壤微生物量和胞外酶活性化学计量特征的影响,结合土壤理化性状探究其相关机制,为缓解烟草连作障碍提供理论参考。【方法】以连作1、2、4、6和9 a的植烟砂质红壤为研究对象,测定其土壤理化性状、微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷以及土壤碳、氮、磷营养元素循环相关的土壤胞外酶活性。运用生态化学计量学和冗余分析(redundancy analysis,RDA)对土壤肥力属性与土壤胞外酶活性的关系进行分析。【结果】(1)随着连作年限的增加,土壤有机碳、全氮、全磷、铵态氮和硝态氮含量均呈先降低后升高的变化趋势,且以连作4 a时最低。(2)连作土壤pH值为5.68~6.43;在连作1~6 a范围内,随着连作年限的增加土壤pH值呈下降趋势,连作9 a时土壤pH值升高。(3)RDA分析表明:土壤有机碳含量、全磷含量和pH值与土壤胞外酶活性显著相关。土壤胞外酶化学计量分析表明:连作1、2和6 a时,土壤中微生物受到较强的碳源限制;而所有连作年限的土壤中微生物都受到氮源限制。【结论】烤烟连作4 a后,土壤pH值以及碳、氮、磷元素发生显著变化,且与土壤氮循环相关的土壤胞外酶活性增强,将土壤中的有机氮转化为无机氮以保持土壤氮的平衡。

虫害对华山松人工林土壤酶活性及碳氮磷化学计量特征的影响

【目的】测定神农架林区受虫害干扰后华山松林生长季内的土壤酶活性、土壤化学性质和土壤呼吸速率,探究虫害干扰的影响,为受虫害华山松林的土壤碳排放管理提供理论依据。【方法】在受虫害华山松林(DPAF)和健康华山松林(HPAF)样地内,利用土壤呼吸环(样地内随机布设)测定土壤呼吸速率,并在附近取0~10 cm土样,测定土壤的化学性质和酶活性。【结果】受虫害华山松林土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、水解性氮(AN)、速效钾(AK)含量以及C/N、C/P、N/P低于健康华山松林,土壤全磷(TP)、全钾(TK)、有效磷(AP)含量高于健康华山松林。受虫害华山松林土壤过氧化氢酶(CAT)、蛋白酶(ACPT)、蔗糖酶(SC)活性显著高于健康华山松林(P<0.05),土壤磷酸酶(ACP)活性显著低于健康华山松林(P<0.05)。冗余分析(RDA)分析表明,N/P是影响土壤ACP活性的主导因子,TK是影响土壤ACPT和CAT活性的主导因子;TP、AP含量对土壤酶活性的影响达极显著水平(P<0.01),解释量分别为58.9%、50.5%;N/P、C/P对土壤酶活性的影响达显著水平(P<0.05),解释量分别为34.0%、26.5%。受虫害华山松林与健康华山松林的土壤呼吸速率(Rs)在生长季内变化趋势基本一致,均呈单峰曲线特征,在不同月份间存在极显著差异(P<0.01),夏季显著高于春、秋、冬季。受虫害华山松林在生长季内的Rs低于健康华山松林,且差异集中在夏季生长旺期。受虫害华山松林的Rs与各土壤化学因子无显著相关,健康华山松林的Rs与土壤pH显著负相关(P<0.05)。【结论】虫害干扰对华山松林土壤化学性质和酶活性有显著影响,其中虫害干扰对华山松林土壤酶活性的影响主要通过控制土壤磷元素(TP、AP)循环及其相关生态计量比(C/P、N/P)实现,受干扰林不存在土壤磷限制。受虫害干扰后,华山松林生长季内的土壤呼吸速率显著降低,与土壤酶活性和化学性质存在不显著相关。

祁连山不同草地类型土壤理化性质及酶活性特征

土壤酶活性是催化各种生化过程的基本土壤成分,可用于评估土壤质量和健康。为了解祁连山不同草地类型的土壤理化性质和酶活性特征,研究了祁连山4种草地类型下的5种土壤酶活性和理化性质。结果表明:土壤酶活性和理化性质在不同草地类型下均差异显著。高寒草原、高寒草甸和高寒沼泽草甸相较于高寒荒漠,土壤pH值、总磷、脲酶活性和过氧化氢酶活性较低,含水率、有机碳、总氮、碱性磷酸酶活性、淀粉酶活性和纤维素酶活性较高,且高寒沼泽草甸和高寒荒漠土壤理化性质及酶活性特征差异显著;土壤酶活性(过氧化氢酶、脲酶、淀粉酶、纤维素酶和碱性磷酸酶)与土壤理化性质(pH值、电导率、含水率、有机碳、总氮和总磷)呈极显著相关;表明土壤酶活性与理化性质密切相关。较差的植被覆盖情况下土壤碳、氮、磷含量较低,土壤pH值和电导率较高,同时土壤酶活性也较低。

金沙江干热河谷不同海拔土壤碳氮磷化学计量和酶活性研究

【目的】金沙江干热河谷生态环境恶劣,植被生长发育差,探明该区域内土壤碳、氮、磷化学计量和酶活性特征,对金沙江干热河谷植被恢复及生态治理具有重要意义。【方法】选取金沙江干热河谷上、中、下游海拔800~2000 m内的土壤为研究对象,通过野外调查、土壤采集和室内分析,对该区域土壤的基本理化性质、碳氮磷元素含量及土壤酶活性进行测定。【结果】在金沙江干热河谷不同海拔气候、土壤、植被等环境因子影响下,上、中、下游的土壤有机碳、全氮、全磷含量均随海拔升高而显著增加(P<0.05);金沙江干热河谷环境因子恶劣,导致土壤C/N、C/P、N/P值均小于全国平均水平。在金沙江干热河谷不同海拔气候、土壤、植被等环境因子影响下,上、中、下游的土壤脲酶、β⁃葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶的活性均随海拔升高而显著增加(P<0.05)。金沙江干热河谷不同海拔的土壤碳、氮、磷元素含量与土壤脲酶、β⁃葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶的活性之间呈极显著正相关(P<0.01),两者相互联系能更客观地反映金沙江干热河谷土壤质量及变化特征。【结论】金沙江干热河谷上、中、下游800~2000 m海拔内土壤碳、氮、磷化学计量和土壤酶活性特征具有高度空间异质性,海拔越高,土壤碳、氮、磷元素含量和酶活性越高。

黄土高原生物结皮形成过程中土壤胞外酶活性及其化学计量变化特征

生物土壤结皮在增强土壤抵抗水蚀风蚀能力、改善土壤养分等方面发挥着重要作用,土壤胞外酶活性可作为土壤生化反应强度的微生物指标,对理解荒漠生态系统微生物参与的养分循环过程具有重要意义。选取黄土高原神木县六道沟小流域5个生物结皮发育阶段(裸沙地、全藻结皮、藻-藓混生结皮、藓-藻混生结皮、全藓结皮)的土壤作为研究对象,研究生物结皮发育过程中土壤胞外酶活性(β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基多肽酶和碱性磷酸酶)及其化学计量的变化特征。结果表明:(1)土壤4种胞外酶活性均随生物结皮发育序列变化显著增加,全藓结皮土壤显著大于全藻结皮土壤(P<0.05)。(2)生物土壤结皮层胞外酶活性显著高于下层土壤,且胞外酶活性随着土层深度的加深不断降低。(3)相关性分析表明,土壤C、N、P、土壤C:P、土壤N:P均与土壤胞外酶活性呈极显著正相关关系(P<0.05)。(4)有结皮覆盖土壤的养分含量及土壤胞外酶活性显著高于裸沙地,全藓结皮土壤的养分含量及土壤胞外酶活性显著高于全藻结皮土壤。(5)标准化主轴估计表明,土壤胞外酶活性随着生物结皮的发育均有明显增强并呈现稳态特征,N-获取酶和P-获取酶相对于C-获取酶之间的斜率呈现等容关系,这一结果表明土壤微生物通过稳态调控胞外酶化学计量特征,在干旱半干旱生态系统养分循环过程中具有重要作用。

科尔沁沙质草地不同水热梯度土壤胞外酶活性

土壤胞外酶被认为是有机质分解的直接因素,而草地生态系统脆弱且对气候变化敏感。全球变化背景下胞外酶活性在沙质草地土壤碳和养分循环过程中扮演重要角色。本研究以水热梯度明显的科尔沁沙质草地为研究对象,探究区域水热梯度变化对沙质草地土壤胞外酶活性(EEA)的影响规律及环境因子与EEA的相关关系。酶活性测定包括参与土壤碳循环的纤维素酶及参与氮循环的脲酶与碱性蛋白酶。结果表明:1)随着温度升高(2.1~6.4℃),土壤脲酶活性先升高后降低,但随着降水减少(451.1~370.0 mm),脲酶活性先降低后升高。温度升高显著增加了土壤碱性蛋白酶活性(P<0.05),降水减少显著降低了碱性蛋白酶活性(P<0.05)。此外温度和降水条件变化对土壤纤维素酶活性无显著影响(P>0.05)。2)土壤脲酶活性与电导率、含水率、极细砂及黏粉粒含量呈显著正相关关系(P<0.05),与土壤温度、中粗砂、细砂含量呈负相关;土壤纤维素酶活性与含水率呈正相关关系,与土壤温度呈负相关关系;土壤碱性蛋白酶活性与含水率呈显著正相关关系(P<0.05),与土壤温度呈负相关关系。3)土壤含水率、温度、黏粉粒含量是沙质草地土壤EEA的重要影响因素,其中土壤含水率是EEA最主要的驱动因子。本研究结果为水热条件变化对沙质草地生态系统土壤碳氮生物地球化学循环过程的影响提供了土壤生态酶学理论依据。

退化高寒草地土壤养分、酶活性及生态化学计量特征

为探究不同退化高寒草地土壤特性的变化规律。对祁连山康乐、皇城和天祝试验点退化高寒草地(轻度退化草地、中度退化草地和重度退化草地)土壤养分含量及其生态化学计量学特征进行测定分析。结果表明:(1)各试验点土壤pH、电导率、含水量和有机质含量均随着土层深度的增加而降低,在0—20cm土层中,土壤pH呈现出升高趋势,电导率呈现出先升高后降低趋势;在20—40cm土层中,土壤pH呈现出先升高后降低趋势,电导率呈现出先降低后升高趋势,土壤含水量和有机质含量在0—20,20—40cm土层中均随着退化程度的加剧而逐渐降低。(2)不同草地土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量均随退化程度的加剧和土层深度的增加而逐渐降低,且各样地间差异显著(p<0.05)。(3)在不同退化草地土壤不同土层中,C/N变化范围为19.10~40.48、C/P变化范围为87.85~121.97和N/P变化范围为4.10~6.76。(4)随草地退化程度加剧,土壤纤维素酶活性呈先上升后降低趋势,脲酶、中性磷酸酶、脱氢酶、蔗糖酶和氧化还原酶呈降低趋势。(5)通过土壤理化、酶活性及生态化学计量比间相关性和主成分分析表明,土壤理化、酶活性和土壤生态化学计量比指标可以敏感地反映出不同退化草地土壤质量状况。综上,祁连山不同程度退化高寒草地土壤已逐步恶化,应加强对该地区草地合理利用和科学管理。