北京低山区栓皮栎和油松林土壤与凋落物酶活性的研究

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在森林养分循环的过程中,凋落物是连接土壤和植物的“纽带”。它在促进森林生态系统有机碳及养分循环,维护森林土壤生产力以及水源涵养功能中起主要作用。在凋落物分解过程中,胞外酶破坏了凋落物的结构组成并还原了有机C、N、P,因而凋落物分解过程是一个受制于土壤和凋落物中酶系统的复杂生物化学过程。本研究以北京低山区常见林分-栓皮栎、油松以及栓皮栎油松混交林的土壤和凋落物为研究对象,分别对不同月份土壤和凋落物中参与C、N、P循环的水解酶和氧化还原酶的活性进行分析。研究结果将揭示土壤和凋落物的酶活性在不同林分间的差异,同时也可为林分凋落物的管理以及人工林树种的合理配置提供科学依据。主要研究结果如下:(1)不同林分间土壤α-糖苷酶、多酚氧化酶的活性表现出一定的差异性,且差异情况与采样时间有较大关系。不同林分间0-5cm土层土壤p-糖苷酶的活性存在着差异性,而5-10cm土层土壤β-糖苷酶活性的差异因采样时间不同而未表现出统一的规律性。不同林分间土壤纤维二糖酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶活性的差异性因土层深度和采样时间的不同而表现不同。不同林分类型间土壤过氧化物酶、几丁质酶的差异不显著。(2)土壤酶的活性受到土层深度的影响。研究表明,不同林分下土壤α-糖苷酶、β-糖苷酶、几丁质、过氧化物酶、酸性磷酸酶和碱磷酸酶的活性皆表现为0-5cm>5-10cm土层。而不同林分类型下土壤纤维二糖酶、多酚氧化酶的活性在土层垂直空间上的变化不明显。(3)土壤α-糖苷酶活性与土壤有机C、全N、水溶性有机碳(DOC)、水溶全氮(DTN)、水溶性有机氮(DON)在a=0.01水平上相关显著。土壤β-糖苷酶和纤维二糖酶的活性与土壤有机C、DOC、全N、DON皆呈显著性正相关。土壤多酚氧化酶的活性与pH呈显著性负相关,而与土壤全N、DTN、DON呈显著性正相关。土壤几丁质酶的活性与土壤有机C、DOC、DTN含量呈显著性正相关,即有机C、N有利于土壤几丁质酶活性的提高。土壤酸性磷酸酶活性与土壤pH存在显著性负相关;而与土壤有机C存在正相关。土壤过氧化物酶和碱性磷酸酶与土壤化学性质的相关性不显著。(4)在不同月份下,土壤水解酶类除α-糖苷酶基本保持不变和纤维二糖酶活性直线下降外,p-糖苷酶、几丁质、酸性磷酸酶和碱磷酸酶的酶活性表现出倒“V”字型动态变化,即表现为前期升高后期降低,总体上酶活性均在夏季8月份达到最高值。氧化还原酶类中多酚氧化酶的活性在春季最高,动态变化趋势为先直线下降而后基本保持不变;而过氧化物酶活性的动态变化趋势同大多数水解酶一样,酶活性在夏季最高、秋季次之、春季最小。(5)不同林分间凋落物α-糖苷酶活性的差异程度与采样时间有关。凋落物β-糖苷酶、多酚氧化酶、几丁质酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶的活性在不同林分间存在着一定的差异性,但具体的差异情况与采样时间有关。不同林分下,凋落物过氧化物酶活性始终在油松林中最高,但其在林分间的差异情况未表现出统一的规律。不同林分间凋落物蛋白酶活性的差异无显著规律。综合来看,土壤和凋落物中水解酶和氧化还原酶的活性在不同林分间存在着一定的差异性,但差异性在5月份时最为显著。在综合考虑工作量的情况下,在5月份时进行取样和分析,可以较好地反映不同林分间的生物性质。
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