喀斯特关键带不同干扰梯度下土壤-岩石界面对土壤有机质水解酶活性的影响

摘要

土壤酶在土壤生态系统的物质循环和能量流动中具有重要作用,受土地利用方式影响强烈.喀斯特地区具有岩石出露面积广和土层浅薄不连续的特点,且随着人为干扰强度的增加而加剧.但是目前关于土壤碳氮循环酶活性对出露岩石(土壤-岩石界面)的响应受土地利用变化的影响的研究还较为薄弱.以贵州省喀斯特地区陈旗和天龙山流域为研究区域,探讨了原生林、次生林、弃耕地和耕地4种不同干扰梯度下土壤-岩石界面的土壤有机质水解酶活性的差异以及影响机制.研究结果表明:(1)当土地利用方式从森林转化为弃耕地或耕地后,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)含量和SOC/TN随着人为干扰强度的增加呈现降低的趋势.在4种不同干扰强度的土地中,岩土界面的pH、SOC和NH4+-N含量较高.(2)土壤酶活性在不同干扰梯度下土壤-岩石界面和非交界处有明显的分异.与碳循环有关的β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、β-1,4-木糖苷酶(βX)、纤维素二糖水解酶(CBH)和α-1,4-葡萄糖苷酶(αG)酶活性均表现为弃耕地和耕地高于原生林和次生林.与氮循环有关的β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)在原生林和弃耕地中表现出更高的活性.所有水解酶均在弃耕地的土壤-岩石交界处活性最高.(3)RDA分析表明,可溶性有机碳(DOC)的含量对土壤水解酶活性影响最大,贡献率为33.4％ (P=0.002).土壤pH、SOC和NH4+-N与酶活性显著相关.综上,土地利用方式和岩石裸露显著影响土壤的理化性质和水解酶活性;同时弃耕地的土壤-岩石界面维持了较高的碳氮周转酶活性,反映出长期恢复下土壤的养分循环功能仍然存在,表明退耕还林还草对喀斯特地区生态系统恢复和土地资源可持续利用具有重要意义.