土壤碳循环是与全球气候变化密切相关的地球表层系统过程之一,主要由土壤微生物及其分泌的胞外酶系统进行调控。土壤酚氧化酶和过氧化物酶作为土壤中广泛存在的一类氧化还原酶,在土壤有机质分解和转化过程中发挥着重要作用。
　　本文选择采自湖南长沙(CS)、湖北咸宁(XN)和湖北襄樊(XF)的三个第四纪母质发育的稻田土壤作为研究对象,通过正交设计试验研究了L-DOPA法测定土壤氧化酶活性过程中各反应因子的影响效应,并利用室内培养实验探讨了长期培养条件下不同水分对土壤氧化酶活性、酚类物质含量和可溶性有机碳含量的影响及其耦合变化。主要结果如下:1)采用L-DOPA法测定土壤酚氧化酶和过氧化物酶活性时,土壤稀释倍数和反应时间显著影响着氧化酶活性的测定结果。随着土壤稀释倍数的减小或反应时间的延长,土壤氧化酶活性的测定值明显下降。而pH=4~8的缓冲溶液和15~35℃的反应温度对氧化酶活性测定的影响不大,pH=8和温度为30℃时土壤酚氧化酶和过氧化物酶活性相对较高。2)水分能够显著影响土壤酚氧化酶和过氧化物酶的活性,且对过氧化物酶活性的刺激作用尤为强烈。在100％WHC和200％WHC的淹水条件下,CS和XN土壤的酚氧化酶和过氧化物酶活性均在培养的第3天显著上升,并于5~15天达到高峰,而后缓慢下降;XF土壤的过氧化物酶活性也在8~36天明显增加。但200％WHC处理的土壤氧化酶活性要略强于100％WHC处理,其中XN土壤200％WHC处理的酚氧化酶和过氧化物酶活性峰值分别比初始活性提高了9倍和20倍,CS土壤的酚氧化酶和过氧化物酶活性则分别提高了约4倍和7倍。而当水分含量为40％WHC和70％WHC时,土壤酚氧化酶和过氧化物酶活性在培养过程中没有发生明显变化,处理之间的氧化酶活性差异也不显著。3)CS、XN和XF土壤的可溶性有机碳含量均在培养期间呈现出先上升后下降的变化趋势,且100％WHC和200％WHC处理的可溶性有机碳含量在培养的第15~36天基本都高于40％WHC和70％WHC处理。酚类物质则对土壤水分条件的改变未产生明显响应,其含量也在42天的培养过程中没有发生较大变化。4)培养过程中不同水分处理的土壤氧化酶活性与酚类物质含量之间具有一定的相关关系,其中,40％WHC和70％WHC处理的土壤酚氧化酶和过氧化物酶活性均与土壤酚类物质含量呈负相关,而100％WHC和200％WHC处理中酚氧化酶和过氧化物酶活性与酚类物质含量表现为正相关。但土壤氧化酶活性和酚类物质含量均与土壤可溶性有机碳含量不存在显著的相关关系。淹水条件下土壤酚氧化酶和过氧化物酶活性更强,且酚类物质含量与其表现出明显的正相关关系,该结果暗示出淹水土壤中酚氧化酶和过氧化物酶活性增加可能导致大量大分子酚类化合物的不完全降解,其生成的小分子酚类物质在土壤水解酶活性被抑制的淹水条件下恰恰为土壤有机碳的腐殖化作用提供了充足的底物,从而使稻田土壤的有机质大量积累。