降水量变化与氮添加下荒漠草原土壤酶活性及其影响因素

土壤酶主要由植物根系和微生物分泌产生,参与有机质降解和元素循环等重要过程。研究降水量变化和氮(N)添加下土壤酶活性及其与植物群落组成以及微生物活动间的联系,可为深入理解全球变化背景下植被-土壤系统中元素的循环与转化机制提供科学依据。该研究基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量变化(减少50%、减少30%、对照、增加30%以及增加50%)和N添加(0和5 g·m^(-2)·a^(-1))的野外试验,研究了2018–2019年土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性的变化,分析了其与植物群落组成、微生物生态化学计量特征的关系。结果表明:与减少降水量相比,增加降水量对3种酶活性的影响较大,但其效应与N添加以及年份存在交互作用。2018年增加降水量对3种酶活性的影响缺乏明显的规律性。2019年增加降水量不同程度地提高了3种酶活性。N添加对3种酶活性影响较小(尤其2019年);草木樨状黄耆(Astragalusmelilotoides)生物量与脲酶和磷酸酶活性负相关。糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)生物量与3种酶活性正相关。除Patrick丰富度指数外,植物群落多样性指数普遍与3种酶活性负相关;对酶活性影响较大的因子包括土壤pH、土壤全磷(P)含量和微生物生物量碳(C):N:P。因此,短期内降水量变化及N添加对荒漠草原土壤酶的影响较小(尤其在减少降水量条件下);降水量增加及N添加通过提高植物生物量、改变植物多样性、调节微生物生物量元素平衡以及增强土壤P有效性,直接影响着土壤酶活性。鉴于土壤酶种类的多样化和功能的复杂性,今后还需结合多种酶活性的长期变化规律,深入分析全球变化对酶活性的影响机制。