高寒森林土壤有機層酶活性動態(tài)及其對模擬氣候變化的響應.pdf

1、本文以青藏高原東緣分布最為廣泛和面積最大的云杉(Piceapurpurea)林(SF)、冷杉(Abies faxoniana)林(FF)和白樺(Betula platyphylla)林(BF)為研究對象，通過動態(tài)取樣分析、模擬外源CN處理以及室內實驗測試與分析等相結合的研究手段，同步研究土壤有機層和礦質土壤層中與C、N、P循環(huán)密切相關的過氧化氫酶(CAT)、脫氫酶(DHA)、多酚氧化酶(PPO)、脲酶(URE)、轉化酶(INV)、酸性磷

2、酸酶(ACP)、中性磷酸酶(NPA)和堿性磷酸酶(ALP)活性的月動態(tài)及其對外源C、N處理的響應，通過模擬氣候變化實驗，研究了冷杉林土壤有機層和礦質層土壤酶活性對模擬升高CO<,2>濃度(EC)、升高溫度(ET)及其交互作用(ECT)的響應，對于深入了解未來氣候變化條件下高寒森林生態(tài)系統(tǒng)過程具有十分重要的意義。研究結果表明： (1)三個典型森林土壤有機層的氧化還原酶和水解酶活性顯著高于礦質土壤層(P<0．05)，這與土壤有機層較

3、好的通氣性和較高的有機質含量有關。 (2)生長季節(jié)內，土壤有機層和礦質土壤層的氧化還原酶和水解酶活性均具有明顯的月變化規(guī)律，酶活性高峰出現(xiàn)在溫度較高的夏季(6～8月)。這意味著，溫度是調控森林土壤有機層和礦質土壤層的酶活性動態(tài)的最主要因素。由于林木的生長高峰在雨熱同季的夏季，因此，與C、N、P循環(huán)有關的酶活性高峰出現(xiàn)在溫度較高的月份對于提高土壤養(yǎng)分的有效性和促進林木生長具有重要的生態(tài)學意義。 (3)添加外源C、N可能通過

4、改變土壤C/N比而影響微生物的區(qū)系組成和生長繁衍，從而對酶活性產(chǎn)生不同程度的影響。模擬未來氣候變化條件下土壤有機層和礦質土壤層的C/N比可能增加或降低10％的條件下，土壤酶活性可能發(fā)生的變化。結果表明：外源C處理增加了所研究的水解酶及CAT和DHA活性，降低了PPO的活性。沒有支持“外源C處理增加了土壤C/N比，降低了土壤酶活性”的結論。這可能是因為本項外源C處理采用的葡萄糖是可溶性糖，直接為微生物群落提供所需的能源和營養(yǎng)，促進了微生物

5、生長，從而提高酶活性。 (4)外源N處理增加了CAT、DHA、INV、ACP、NPA、ALP活性，降低了PPO和URE活性。土壤有機層的CAT、ACP和ALP活性增幅大于礦質土壤層，而礦質土壤層的DHA、PPO、INV、URE、NPA活性增幅要大于土壤有機層。原因是外源N處理降低了土壤C/N比，促進了受N限制的微生物生長繁衍，從而提高了酶活性。與外源C相比較，外源N處理對土壤酶活性的促進作用更顯著。 (5)EC處理對土壤

6、有機層和礦質土壤層的酶活性沒有顯著影響。這可能是因為土壤層中CO<,2>濃度本身較高，本項EC處理對絕大多數(shù)微生物的生長繁衍并沒有產(chǎn)生顯著影響，從而對土壤酶活性的影響并不顯著。此外，EC處理主要通過對林木凋落物質量和根系分泌物的作用而間接影響土壤微生物活性，從而對土壤酶活性產(chǎn)生不同程度的影響，但本項研究中，原狀土壤上并沒有栽植植物。 (6)在一定的范圍內，升高溫度將有利于微生物群落的生長和繁衍，提高微生物活性。本項研究表明，ET

7、顯著增加了所研究的月份中土壤有機層和礦質土壤層的CAT、DHA、PPO、INV、URE、ACP、ALP和土壤有機層NPA的活性。與礦質土壤層相比，ET對土壤有機層CAT、INV、URE的活性影響更加顯著。 (7)與ET相似，ECT顯著增加了土壤有機層和礦質土壤層的CAT、DHA、PPO、INV、URE、ACP、ALP和土壤有機層NPA的活性。ET和ECT處理之間的酶活性并沒有顯著差異。這意味著，本項研究中ECT對土壤有機層和礦質