喀斯特典型生態(tài)系統(tǒng)土壤胞外酶活性及其影響因素.pdf

1、土壤有機(jī)質(zhì)分解是大氣二氧化碳(CO2)的主要來源，也是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部碳、氮、磷等物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵步驟。土壤中的有機(jī)質(zhì)需要經(jīng)過胞外酶（除非特別說明，以下所指的土壤酶均指胞外酶）的解聚作用（Depolymerization）生成小分子或單分子有機(jī)物后，微生物才能直接吸收利用，土壤碳、氮、磷等物質(zhì)循環(huán)的后續(xù)過程才能順利進(jìn)行。正因?yàn)槿绱?，由土壤酶主?dǎo)的大分子有機(jī)質(zhì)解聚這一步驟往往成為土壤碳、氮、磷循環(huán)的限制性環(huán)節(jié)?？梢姡寥烂冈谏鷳B(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能

2、量流動(dòng)中扮演著重要角色，深入認(rèn)識(shí)土壤酶活性對(duì)于理解生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、磷元素生物地球化學(xué)循環(huán)過程具有重要意義。
　　喀斯特生態(tài)系統(tǒng)是地球表層系統(tǒng)的重要組成部分。由于其地質(zhì)背景的特殊性，喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的生物地化循環(huán)存在特異性，這可能導(dǎo)致土壤胞外酶活性及其主控因素有別于其它生態(tài)系統(tǒng)。然而，目前對(duì)西南喀斯特山區(qū)典型生態(tài)系統(tǒng)土壤胞外酶活性及其主控因素的研究非常缺乏。本研究以典型喀斯特生態(tài)系統(tǒng)為對(duì)象，首先研究了不同植被恢復(fù)階段（農(nóng)田、草地、灌叢

3、、次生林）土壤碳、氮和磷轉(zhuǎn)化相關(guān)胞外酶活性及其主控因素;在此基礎(chǔ)上，對(duì)典型喀斯特與相鄰非喀斯特森林土壤胞外酶活性開展了對(duì)比研究。研究得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)喀斯特山區(qū)植被恢復(fù)過程中，土壤水解酶（參與活性碳庫的分解）和氧化酶活性（參與惰性碳庫的分解）的響應(yīng)結(jié)果顯示，隨著植被恢復(fù)，土壤水解酶（即β-葡糖苷酶、α-纖維素酶和β-木糖苷酶）活性不斷增加（即次生林＞灌叢＞草地＞農(nóng)田），土壤氧化酶（過氧化物酶）活性無明顯變化?？λ固氐?/p>

4、區(qū)退耕后，隨著植被恢復(fù)，氮循環(huán)酶（即亮氨酸氨基肽酶、幾丁質(zhì)酶、脲酶、蛋白酶）活性不斷增加。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)脲酶和蛋白酶與有機(jī)質(zhì)和全氮極顯著相關(guān)。磷酸酶的活性與土壤pH和交換性鎂離子有相關(guān)性，而與其他理化性質(zhì)無明顯相關(guān)性，綜合分析表明:喀斯特地區(qū)土壤交換性鎂離子對(duì)酸性磷酸酶具有正效應(yīng)，而對(duì)堿性磷酸酶無顯著效應(yīng);土壤理化指標(biāo)與磷酸酶活性相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，喀斯特地區(qū)土壤磷酸酶除受pH以及交換性鎂離子的影響外，與其它所測(cè)理化指標(biāo)均無顯著相關(guān)性。

5、r>　　(2)喀斯特與非喀斯特地區(qū)酶活性對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)地區(qū)屬于不同的土壤類型，喀斯特地區(qū)（堿性的鈣質(zhì)土壤）酶活性普遍高于非喀斯特地區(qū)（酸性的紅壤），除了酸性磷酸酶和幾丁質(zhì)酶活性外，其它所測(cè)的八種酶活性在喀斯特地區(qū)均顯著大于非喀斯特地區(qū)，兩種土壤類型的酶活性受控因子也不同，喀斯特地區(qū)受控因子較非喀斯特地區(qū)影響因子更集中。
　　(3)通過方差分解的方法分析了樹種、土壤理化性質(zhì)和土壤類型三組解釋變量對(duì)土壤酶活性的相對(duì)貢獻(xiàn)，結(jié)果顯示: