高寒森林土壤有機(jī)層酶活性動(dòng)態(tài)及其對(duì)模擬氣候變化的響應(yīng).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(duì)象，通過(guò)動(dòng)態(tài)取樣分析、模擬外源CN處理以及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析等相結(jié)合的研究手段，同步研究土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層中與C、N、P循環(huán)密切相關(guān)的過(guò)氧化氫酶(CAT)、脫氫酶(DHA)、多酚氧化酶(PPO)、脲酶(URE)、轉(zhuǎn)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(dòng)態(tài)及其對(duì)外源C、N處理的響應(yīng)，通過(guò)模擬氣候變化實(shí)驗(yàn)，研究了冷杉林土壤有機(jī)層和礦質(zhì)層土壤酶活性對(duì)模擬升高CO<,2>濃度(EC)、升高溫度(ET)及其交互作用(ECT)的響應(yīng)，對(duì)于深入了解未來(lái)氣候變化條件下高寒森林生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程具有十分重要的意義。研究結(jié)果表明： (1)三個(gè)典型森林土壤有機(jī)層的氧化還原酶和水解酶活性顯著高于礦質(zhì)土壤層(P<0．05)，這與土壤有機(jī)層較

3、好的通氣性和較高的有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)。 (2)生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)，土壤有機(jī)層和礦質(zhì)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(diào)控森林土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層的酶活性動(dòng)態(tài)的最主要因素。由于林木的生長(zhǎng)高峰在雨熱同季的夏季，因此，與C、N、P循環(huán)有關(guān)的酶活性高峰出現(xiàn)在溫度較高的月份對(duì)于提高土壤養(yǎng)分的有效性和促進(jìn)林木生長(zhǎng)具有重要的生態(tài)學(xué)意義。 (3)添加外源C、N可能通過(guò)

4、改變土壤C/N比而影響微生物的區(qū)系組成和生長(zhǎng)繁衍，從而對(duì)酶活性產(chǎn)生不同程度的影響。模擬未來(lái)氣候變化條件下土壤有機(jī)層和礦質(zhì)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(jié)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(méi)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(jié)論。這可能是因?yàn)楸卷?xiàng)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(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)了微生物

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

6、有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層的酶活性沒(méi)有顯著影響。這可能是因?yàn)橥寥缹又蠧O<,2>濃度本身較高，本項(xiàng)EC處理對(duì)絕大多數(shù)微生物的生長(zhǎng)繁衍并沒(méi)有產(chǎn)生顯著影響，從而對(duì)土壤酶活性的影響并不顯著。此外，EC處理主要通過(guò)對(duì)林木凋落物質(zhì)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(duì)土壤酶活性產(chǎn)生不同程度的影響，但本項(xiàng)研究中，原狀土壤上并沒(méi)有栽植植物。 (6)在一定的范圍內(nèi)，升高溫度將有利于微生物群落的生長(zhǎng)和繁衍，提高微生物活性。本項(xiàng)研究表明，ET

7、顯著增加了所研究的月份中土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層的CAT、DHA、PPO、INV、URE、ACP、ALP和土壤有機(jī)層NPA的活性。與礦質(zhì)土壤層相比，ET對(duì)土壤有機(jī)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(jī)層和礦質(zhì)土壤層的CAT、DHA、PPO、INV、URE、ACP、ALP和土壤有機(jī)層NPA的活性。ET和ECT處理之間的酶活性并沒(méi)有顯著差異。這意味著，本項(xiàng)研究中ECT對(duì)土壤有機(jī)層和礦質(zhì)