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黔西南石漠化过程中土壤胞外酶活性及其化学计量变化特征
孙彩丽, 仇模升, 黄朝相, 王艺伟
植物生态学报    2022, 46 (7): 834-845.   DOI: 10.17521/cjpe.2021.0430
摘要   (739 HTML60 PDF(pc) (1147KB)(1262)  

为明确喀斯特石漠化过程中土壤胞外酶活性及其化学计量变化特征以及它们对环境变异的生态响应规律。该研究以5种不同石漠化程度的土壤生态系统为研究对象, 运用生态化学计量学理论与方法, 系统研究石漠化对6种胞外酶(β-1,4-葡糖苷酶(BG)、β-1,4-木糖苷酶(BX)和纤维素二糖水解酶、β-1,4-乙酰-葡糖胺糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(AP))活性及其化学计量的影响, 并分析它们与环境因子之间的相关性。结果表明: 无石漠化、潜在和轻度石漠化阶段BG、BX、LAP和AP胞外酶活性显著高于中度和重度石漠化阶段, 但不同石漠化阶段土壤胞外酶化学计量特征差异不显著。不同石漠化程度土壤质量大体分为3类, 其中, 无石漠化土壤生化性状最优, 潜在和轻度石漠化土壤次之, 且均优于中度和重度石漠化土壤, 并且, 无石漠化、潜在和轻度石漠化土壤存在缺磷现象(酶矢量角度大于45°), 而中度和重度石漠化土壤氮缺乏(酶矢量角度小于45°)。此外, 石漠化过程中土壤胞外酶活性及其化学计量特征的变化主要受土壤全氮、速效磷、硝态氮、氨态氮和枯落物磷含量的影响, 总体表现为与土壤养分含量具有趋同性并受枯落物磷含量的限制。综上, 石漠化生态系统修复和治理过程中, 需考虑在潜在和轻度石漠化阶段补充磷, 在中度和重度石漠化阶段补充氮, 以缓解相关养分限制。



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图2 黔西南不同石漠化程度枯落物化学含量、土壤化学性质和胞外酶活性的相关性分析。AN, 土壤氨态氮含量; LC, 枯落物碳含量; LN, 枯落物氮含量; LP, 枯落物磷含量; NN, 土壤硝态氮含量; SAP, 土壤速效磷含量; SOC, 土壤有机碳含量; TN, 土壤总氮含量; TP, 土壤总磷含量。*, p < 0.05; **, p < 0.01; ***, p < 0.001。
正文中引用本图/表的段落
如图2所示, 土壤养分SOC、TN、NN、AN和SAP含量之间呈两两显著正相关关系, 但它们与土壤TP含量相关性不显著。土壤pH与除TP之外的其他土壤养分含量显著负相关。此外, 枯落物碳含量与土壤SOC、TN、SAP、AA和AN含量显著正相关, 枯落物磷含量则与之显著负相关, 而枯落物氮含量与土壤养分含量间相关性不显著。Mantel相关性结果表明: 土壤碳、氮和磷相关酶活性均与SOC、SAP、NN、AN和枯落物磷含量显著相关, 并且, TN含量和磷相关酶活性之间, pH与碳和氮相关酶活性, 枯落物碳含量与氮和磷相关酶活性之间关系密切。
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