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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
植物生态学报
2021, 45 (3):
309-320.
DOI: 10.17521/cjpe.2020.0264
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(Astragalus melilotoides)生物量与脲酶和磷酸酶活性负相关。糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)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。 ![]() View image in article
图3
荒漠草原土壤酶活性与植物群落多样性的关系。SA、UA和PA分别代表蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性。*、**和***分别表示p < 0.05、p < 0.01和p < 0.001。
正文中引用本图/表的段落
如图3所示, 蔗糖酶活性随着Patrick丰富度指数的增加而增加、随着Pielou均匀度指数以及Simpson优势度指数的增加而减小(p < 0.05); 脲酶活性随着Shannon-Wiener多样性指数以及Pielou均匀度指数的增加而减小(p < 0.05); 磷酸酶活性随着Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数以及Simpson优势度指数的增加而减小(p < 0.05)。
本文的其它图/表
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