箭筈豌豆種植密度對(duì)土壤微生物養(yǎng)分代謝的影響

周詩晶，羅佳寧，劉仲淼，董超，秦燕，吳淑娟，甘紅軍，謝菲，莊光輝，伏兵哲，牛得草*

（1.草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，蘭州大學(xué)草業(yè)科學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，甘肅 蘭州730020；2.青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，青海省青藏高原優(yōu)良牧草種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧810016；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟林業(yè)草原和種苗工作站，內(nèi)蒙古 巴彥浩特750306；4.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川750021）

陸地生態(tài)系統(tǒng)中，植物與土壤間關(guān)系密切，植物生長(zhǎng)特征的變化勢(shì)必影響土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化及肥力發(fā)展過程［1］，且土壤微生物作為聯(lián)系土壤和植物的重要因素［2］，植物同土壤微生物之間存在強(qiáng)烈的交互作用，共同驅(qū)動(dòng)著土壤養(yǎng)分的循環(huán)過程［3］。豆科（Leguminosae）植物作為植物界特殊的功能類群，能與環(huán)境中的固氮微生物共生形成根瘤菌，通過自身固氮作用吸收空氣中的氮素，從而為土壤源源不斷地提供氮源，另外，豆科植物能夠積累較多的有機(jī)物（如生物量、根系分泌物），降低土壤對(duì)磷的吸附和富集作用，活化土壤中難以被利用的碳（C）、氮（N）和磷（P）等養(yǎng)分［4-5］，從而提升土壤肥力［6-7］。此外，豆科植物對(duì)土壤養(yǎng)分的選擇性吸收反過來也影響到土壤養(yǎng)分的供給比例及總量，進(jìn)而影響微生物的食物資源特征。土壤中有機(jī)養(yǎng)分的礦化主要由非共生的土壤微生物生長(zhǎng)代謝所驅(qū)動(dòng)［8-9］，土壤微生物胞外酶的合成與釋放被視為土壤微生物的一種覓食策略，為適應(yīng)環(huán)境資源供應(yīng)特征的改變，微生物將通過調(diào)整養(yǎng)分活化關(guān)鍵酶的分泌過程及其計(jì)量比，來增加限制性元素的獲取能力，從而來保證生物體內(nèi)較強(qiáng)的化學(xué)計(jì)量?jī)?nèi)穩(wěn)態(tài)［10-11］。土壤微生物胞外酶化學(xué)計(jì)量學(xué)是生態(tài)化學(xué)計(jì)量理論與生態(tài)學(xué)代謝理論的交叉，可以提高關(guān)于能量和養(yǎng)分束縛微生物代謝過程的認(rèn)識(shí)［12］。近年來，許多學(xué)者對(duì)不同利用方式的土壤微生物養(yǎng)分代謝特征［13-15］進(jìn)行了相關(guān)研究。楊文航等［15］研究表明，種植狗牙根（Cynodon dactylon）能提高土壤營(yíng)養(yǎng)元素周轉(zhuǎn)率及土壤微生物生物量。然而，目前關(guān)于豆科種植對(duì)土壤微生物的養(yǎng)分需求和養(yǎng)分代謝的影響過程仍然不是很清楚，限制了對(duì)土壤微生物驅(qū)動(dòng)養(yǎng)分循環(huán)過程和機(jī)理的認(rèn)識(shí)。

一年生豆科植物箭筈豌豆（Vicia sativa）是優(yōu)質(zhì)牧草，因?yàn)槠渖芷诙蹋瑢?duì)土壤和氣候適應(yīng)性較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的固氮吸碳、改善土壤結(jié)構(gòu)等功能，常作為綠肥植物，在土壤培肥及輪作倒茬等農(nóng)藝措施管理中廣為應(yīng)用［16-17］。本研究以箭筈豌豆為例，采用盆栽試驗(yàn)，分別設(shè)置低密度組（19 株·盆-1）、高密度組（40 株·盆-1）和對(duì)照組（空白）處理，通過分析不同密度條件下種植箭筈豌豆的植物生物量及養(yǎng)分、土壤養(yǎng)分、土壤微生物生物量碳氮磷及其計(jì)量比和土壤酶活性等指標(biāo)，研究種植箭筈豌豆對(duì)土壤養(yǎng)分及微生物養(yǎng)分代謝特征的影響，以便深入理解豆科植物與微生物的養(yǎng)分互作過程，并為土壤培肥及栽培草地的建植管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本概況

試驗(yàn)在蘭州大學(xué)榆中草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)站開展，該區(qū)屬于典型溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季干燥，夏季多風(fēng)，晝夜溫差較大，年平均氣溫10.3 ℃，年均降水量350 mm，雨季主要集中在6-9月，蒸發(fā)量1450 mm，年平均日照2446 h，無霜期約180 d，土壤類型為灰鈣土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究為盆栽試驗(yàn)，供試土壤采自蘭州大學(xué)榆中校區(qū)萃英山下農(nóng)田耕作土壤，土壤養(yǎng)分含量如下：土壤有機(jī)質(zhì)5.52 g·kg-1，全氮0.40 g·kg-1，全磷0.76 g·kg-1，速效磷3.40 mg·kg-1。

2019年6月10日，將混合均勻的土壤裝入花盆，花盆高度20 cm，半徑10 cm，土壤為3.5 kg，共計(jì)15 盆，花盆置于蘭州大學(xué)榆中草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)站試驗(yàn)地內(nèi)，隨機(jī)擺開。澆水至飽和，置放一周后，進(jìn)行播種。

2019年6月17日，對(duì)花盆內(nèi)土壤表層進(jìn)行松土，隨機(jī)選10 盆，各播入100 粒箭筈豌豆種子，淺覆土，所有花盆澆適量的水，待植物出苗2～3 cm 后，進(jìn)行間苗工作，分別設(shè)置低密度組（5 盆）和高密度組（5 盆）及對(duì)照（5 盆）。低密度組為每盆內(nèi)植株間苗至19 株，高密度組為每盆內(nèi)植株間苗至40 株，對(duì)照組不種植。培養(yǎng)期間，適時(shí)澆水。

1.3 樣品采集與測(cè)定

1.3.1 樣品采集 2019年8月17日將箭筈豌豆分地上部和根兩部分進(jìn)行采集，分別稱鮮重后，在105 ℃下殺青30 min，再于65 °C 烘箱中烘干至恒重；后采集土壤樣品，剔除植物殘?bào)w等肉眼可見的雜物，用四分法去除多余土樣后過2 mm 篩。一部分土樣自然風(fēng)干，用于測(cè)定土壤有機(jī)碳、全氮、全磷含量；另一部分裝入密封袋，儲(chǔ)存于4 ℃冰箱中，用于測(cè)定土壤可溶性碳氮磷養(yǎng)分、土壤微生物生物量碳氮磷含量和土壤酶活性。

1.3.2 測(cè)定方法 1）植物養(yǎng)分的測(cè)定：取烘干的植物樣品用冷凍混合球磨儀將樣品粉碎，過0.150 mm 篩。采用碳氮元素分析儀測(cè)定植物樣品中碳和氮含量，采用HClO4-H2SO4消化-鉬銻抗比色法（紫外分光光度計(jì)UV-1600）測(cè)定植物樣品中的磷含量［18］。

2）土壤養(yǎng)分的測(cè)定：土壤有機(jī)碳（soil organic carbon，SOC）采用重鉻酸鉀氧化法測(cè)定［19］；土壤全氮（total nitrogen，TN）采用半微量凱氏滴定法測(cè)定［20］；土壤全磷（total phosphorus，TP）采用HClO4-H2SO4消化-鉬銻抗比色法測(cè)定［18］?？扇苄杂袡C(jī)碳和總氮用2 mol·L-1KCl浸提，采用TOC-TN分析儀（Liqui TOC II，Elementar，德國(guó)）測(cè)定［21］；可溶性無機(jī)磷用0.5 mol·L-1NaHCO3萃取，在pH 8.5 下，采用鉬酸鹽-抗壞血酸法比色法（UV-1601，Shimadzu Inc.，日本）測(cè)定［18］。

3）土壤微生物生物量碳氮磷含量的測(cè)定：土壤微生物生物量碳（soil microbial biomass carbon，SMBC）、土壤微生物生物量氮（soil microbial biomass nitrogen，SMBN）和土壤微生物生物量磷（soil microbial biomass phosphorus，SMBP）的測(cè)定采用氯仿熏蒸－浸提法［22］。即將土樣分成兩份子樣品，一份用2 mol·L-1K2SO4提取碳和氮，和0.5 mol·L-1pH 8.5 的NaHCO3提取磷。SMBC、SMBN 和SMBP 的含量通過計(jì)算熏蒸樣品中元素的含量與未熏蒸樣品中元素的含量的差值除以轉(zhuǎn)換系數(shù)KE（熏蒸殺死的微生物體內(nèi)C、N 和P 被浸提出來的比例）得到，SMBC、SMBN 和SMBP 的KE 分別為0.45、0.54 和0.40［23］。

4）土壤酶活性：采用對(duì)硝基酚（ρNP）底物分光光度法［24］測(cè)定4 種水解酶的活性，包括β-1，4-葡糖苷酶（β-1，4-glucosidase，BG，C-獲取酶），β-1，4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶（β-1，4-N-acetylglucosaminidase，NAG，N-獲取酶），亮氨酸氨基肽酶（leucine aminopeptidase，LAP，N-獲取酶）和堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，AP，P-獲取酶）。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

采用Sigmaplot 14 軟件作圖，采用SPSS 24.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，多重比較用One-Way ANOVA（單因素方差分析）進(jìn)行檢驗(yàn)（P＜0.05）。圖表中的數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，誤差線為標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 箭筈豌豆的生物量及養(yǎng)分含量的變化

由圖1可知，提高種植密度，箭筈豌豆地上組織C 和N 含量無明顯變化，僅P 的含量較低密度組顯著降低28.6%，最終，高密度組箭筈豌豆地上組織C∶P 和N∶P 較低密度組分別顯著增加29.7%和21.0%，結(jié)果表明提高種植密度對(duì)箭筈豌豆地上組織C∶N 無顯著影響。

圖1 不同種植密度箭筈豌豆地上組織碳氮磷養(yǎng)分含量及計(jì)量比特征Fig.1 Contents of C，N and P and their mass ratios in the above ground biomass of V.sativa planted with different densities

種植密度對(duì)箭筈豌豆的生物量和碳、氮、磷養(yǎng)分積累量的影響表現(xiàn)出一致的規(guī)律性（表1），即與低密度組相比較，高密度組箭筈豌豆整體（每盆）地上、地下及總生物量和整體（每盆）碳、氮、磷養(yǎng)分積累量均增加顯著，而單株水平植物生物量和碳、氮、磷養(yǎng)分積累在各處理間無顯著差異。對(duì)于箭筈豌豆的養(yǎng)分積累總量C∶N、C∶P 和N∶P 計(jì)量比，種植密度的改變均對(duì)其影響不顯著。總體而言，箭筈豌豆種植密度的增加提高了植物生物量及從環(huán)境中吸收碳、氮、磷養(yǎng)分總量，但對(duì)單株植物生物量和碳、氮、磷養(yǎng)分總量及養(yǎng)分計(jì)量比無顯著影響。

表1 不同種植密度箭筈豌豆的生物量與養(yǎng)分積累量Table 1 Biomass and C，N and P accumulation in V.sativa planted with different densities

2.2 土壤養(yǎng)分的變化

種植不同密度的箭筈豌豆顯著提高了土壤有機(jī)碳含量（表2），與空白對(duì)照組相比，低密度和高密度箭筈豌豆土壤有機(jī)碳分別提高了25.1%和20.9%，且高密度組與低密度組間無顯著差異，土壤全氮含量在各處理間均無顯著差異，種植箭筈豌豆對(duì)土壤全磷的影響，低密度組和對(duì)照相比無顯著區(qū)別，但均顯著高于高密度組。種植不同密度箭筈豌豆對(duì)土壤可溶性有機(jī)碳和可溶性總氮含量無顯著影響，且與對(duì)照相比也無顯著差異，但是，種植高密度箭筈豌豆土壤可溶性無機(jī)磷含量與對(duì)照組相比顯著降低31.0%，而低密度組與對(duì)照組間相比無顯著差異。相比對(duì)照組，種植箭筈豌豆對(duì)土壤可溶性養(yǎng)分計(jì)量比RC：N、RC：P、RN：P的影響不顯著，且不同種植密度間土壤可溶性養(yǎng)分計(jì)量比也不存在顯著差異。

表2 不同種植密度土壤的養(yǎng)分含量Table 2 Nutrient content of soil under different planting densities

2.3 土壤微生物生物量碳氮磷含量及其計(jì)量比的變化

種植不同密度箭筈豌豆對(duì)土壤微生物生物量碳氮含量影響較顯著（表3），其中高密度組SMBC 含量顯著高于低密度組和對(duì)照組，SMBN 含量表現(xiàn)出高密度組＞低密度組＞對(duì)照組，其低密度組、高密度組SMBN 含量較對(duì)照組分別顯著增加71.9%和164.7%，種植不同密度箭筈豌豆對(duì)SMBP 含量無顯著影響。分析土壤微生物生物量碳氮磷計(jì)量比發(fā)現(xiàn)：高密度和低密度組箭筈豌豆較對(duì)照顯著降低了SMBC∶SMBN，但不同種植密度間無顯著差異，且不同種植密度對(duì)SMBC∶SMBP、SMBN∶SMBP 無顯著影響。

表3 不同種植密度下土壤微生物生物量碳氮磷含量及其計(jì)量比Table 3 Soil microbial biomass carbon，nitrogen，phosphorus and stoichiometric ratios under different planting densities

2.4 土壤酶活性的變化

種植箭筈豌豆顯著改變了土壤微生物碳氮磷獲取酶活性及其計(jì)量比（圖2）。種植不同密度箭筈豌豆顯著降低了土壤中β-1，4-葡糖苷酶（β-1，4-glucosidase，BG，C-獲取酶）活性，其中低密度組、高密度組土壤BG 酶活性較對(duì)照組分別降低37.4%、52.0%，且高密度組土壤BG 酶活性低于低密度組；土壤中β-1，4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶（β-1，4-N-acetylglucosaminidase，NAG，N-獲取酶）和亮氨酸氨基肽酶（leucine aminopeptidase，LAP，N-獲取酶）活性隨種植密度增加而增加，其中高密度組（NAG+LAP）酶活性顯著高于對(duì)照組，是對(duì)照土壤的1.38 倍；種植箭筈豌豆顯著提高了堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，AP，P-獲取酶）活性，但不同種植密度間無顯著差異。

圖2 不同種植密度土壤酶活性及其計(jì)量比的變化Fig.2 Changes of the soil enzymatic activities and stoichiometric ratios on different planting densities

種植箭筈豌豆后，土壤BG∶（NAG+LAP）、BG∶AP、（NAG+LAP）∶AP 均顯著降低，其中低密度組和高密度組的BG∶（NAG+LAP）之間差異顯著，較對(duì)照組分別降低41.4%和64.4%。種植密度對(duì)BG∶AP 和（NAG+LAP）∶AP 無顯著影響，不過，低密度組和高密度組土壤BG∶AP 較對(duì)照組分別降低78.8%和83.1%，低密度組和高密度組（NAG+LAP）∶AP 較對(duì)照組分別降低59.8%和48.7%。

3 討論

3.1 不同密度箭筈豌豆生物量及養(yǎng)分吸收利用特征

植物的養(yǎng)分含量反映了植物的養(yǎng)分狀態(tài)及其對(duì)養(yǎng)分的需求，與其生境的土壤養(yǎng)分有效性高度相關(guān)，并隨土壤養(yǎng)分有效性的增加而增加［25-26］，反映了土壤提供養(yǎng)分的能力［27］。本研究中不同種植密度對(duì)箭筈豌豆地上組織碳氮養(yǎng)分含量無顯著影響（圖1），表明碳氮并未對(duì)植物生長(zhǎng)起到限制作用，一方面是由于箭筈豌豆固氮能力強(qiáng)，另一方面當(dāng)前的高密度處理（40 株·盆-1）下，箭筈豌豆生長(zhǎng)還未對(duì)氮素營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)特征產(chǎn)生密度制約效應(yīng)。本研究中高密度處理箭筈豌豆地上組織磷養(yǎng)分含量較低密度組顯著降低28.6%，表明植物生長(zhǎng)受到土壤磷素供應(yīng)不足的限制。Koerselman 等［28］的研究表明，植物地上組織N∶P 能夠作為植物生長(zhǎng)受土壤有效性N 和P 相對(duì)限制狀況的診斷指標(biāo)，N∶P＜14 時(shí)，植物表現(xiàn)為受N 限制；N∶P＞16 時(shí)，植物表現(xiàn)為受P 限制；N∶P 介于14 和16 之間時(shí)，植物表現(xiàn)為受N 和P 共同限制。本研究結(jié)果中，低密度組與高密度組箭筈豌豆地上組織N∶P 分別為14.65 和17.73，表明隨種植密度的增加箭筈豌豆生長(zhǎng)由氮磷共限制逐漸轉(zhuǎn)向受P 的強(qiáng)烈限制。

本研究結(jié)果顯示，箭筈豌豆單株生物量和養(yǎng)分積累量無顯著變化，而高密度組的整體（每盆）生物量和養(yǎng)分積累量均高于低密度組（表1），表明提高種植密度增強(qiáng)了箭筈豌豆的群體效應(yīng)，表現(xiàn)為生物量的增加及從環(huán)境中吸收的碳氮磷等養(yǎng)分增加，而高密度處理（40 株·盆-1）還未對(duì)箭筈豌豆生長(zhǎng)產(chǎn)生明顯的密度制約效應(yīng)。

3.2 種植箭筈豌豆對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

良好的土壤環(huán)境是草地可持續(xù)發(fā)展的重要條件，由于植物-土壤間關(guān)系密切，因此地上植物的變化勢(shì)必影響地下土壤養(yǎng)分特征［1］。土壤有機(jī)碳作為土壤的重要組成部分，直接影響土壤水分、養(yǎng)分和植被以及土壤生物之間的關(guān)系，在土壤肥力、生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力中扮演著重要角色［29-31］。植物通過光合作用固定的碳，有20%～50%以植物根系分泌物與死亡的形式輸入土壤［32］。土壤氮素和磷素在植物生長(zhǎng)、微生物生長(zhǎng)和活性以及生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮中也起著重要作用，是影響植物生長(zhǎng)的重要元素［29-31］。與碳的固定類似，豆科植物可以通過共生固氮，從環(huán)境中獲得外源的氮素資源，以提高植物-土壤系統(tǒng)氮素的積累，而磷素屬于沉積型循環(huán)，只是存在植物與土壤系統(tǒng)內(nèi)部各組分庫的轉(zhuǎn)移［33-34］。本研究中，種植不同密度箭筈豌豆顯著增加了土壤有機(jī)碳含量，但并未改變土壤全氮含量，土壤中氮素的固定與釋放處于平衡狀態(tài)，而土壤全磷含量?jī)H在高密度組顯著降低，主要是土壤磷元素向植物體內(nèi)積累的緣故。本研究表明，種植不同密度的箭筈豌豆一定程度上提高了土壤養(yǎng)分含量，有利于草地的可持續(xù)發(fā)展。

可溶性有機(jī)碳、可溶性總氮和可溶性無機(jī)磷是土壤微生物從環(huán)境獲取能量與物質(zhì)的有效形態(tài)［35-36］。本研究顯示，種植箭筈豌豆以及不同種植密度對(duì)可溶性有機(jī)碳和可溶性總氮含量影響不明顯，而在高密度組可溶性無機(jī)磷顯著降低，表明當(dāng)前箭筈豌豆種植處理，改變了環(huán)境中土壤微生物磷素營(yíng)養(yǎng)的有效性，且高密度組箭筈豌豆生長(zhǎng)與微生物代謝對(duì)土壤磷素的需求存在強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)。土壤中可溶性養(yǎng)分計(jì)量比影響土壤微生物的生命活動(dòng)，因?yàn)橥寥牢⑸锛刃枰妓靥峁┠芰?，又需要氮、磷素投資作為自身的組成成分［37］。例如，當(dāng)土壤RC：N較高時(shí)，土壤微生物需要輸入氮來滿足它們的生長(zhǎng)，反之，在RC：N較低時(shí)，過量的氮會(huì)被土壤微生物排泄到土壤中［38］。本研究中，種植箭筈豌豆對(duì)土壤可溶性養(yǎng)分計(jì)量比RC：N、RC：P、RN：P的影響不顯著，且不同種植密度間土壤可溶性養(yǎng)分計(jì)量比也無顯著差異，主要是由于可溶性有機(jī)碳、可溶性總氮受箭筈豌豆種植密度的影響表現(xiàn)出與可溶性無機(jī)磷相似的降低趨勢(shì)，表明隨箭筈豌豆種植密度增加，土壤中有限的可溶性總氮供應(yīng)量可能也限制土壤微生物代謝，不過磷素限制更為強(qiáng)烈。

3.3 種植箭筈豌豆對(duì)土壤微生物量養(yǎng)分及土壤酶活性的影響

土壤微生物是土壤碳氮磷養(yǎng)分釋放或固持的重要調(diào)節(jié)者［39-40］，土壤微生物量碳含量通常表示土壤中微生物的多少［41］，且土壤微生物C∶N∶P 計(jì)量比能反映其對(duì)養(yǎng)分的相對(duì)需求程度［42］。本研究中高密度組箭筈豌豆SMBC含量為194.42 mg·kg-1，顯著高于對(duì)照組和低密度組，且SMBN 含量表現(xiàn)出高密度組＞低密度組＞對(duì)照組，表明高密度組處理促進(jìn)了土壤微生物的繁殖，這是因?yàn)榉N植箭筈豌豆增加了植物向土壤輸入的C 和N 的量，如根系分泌物等［30-31，43］，與SMBC 和SMBN 不同，種植不同密度箭筈豌豆對(duì)SMBP 含量無顯著影響，且表現(xiàn)出隨種植密度增加先降低后升高的規(guī)律。目前對(duì)于SMBP 含量受種植密度影響的研究較少，可能由于不同植物所需的磷含量不同而對(duì)種植密度產(chǎn)生不同響應(yīng)，本研究中由于植物與土壤微生物對(duì)土壤養(yǎng)分資源存在競(jìng)爭(zhēng)，尤其無法獲得外源磷的輸入，最終，土壤中磷素相對(duì)缺乏，SMBP 含量降低，高密度組箭筈豌豆地上組織的磷含量及N：P（＞16）也證實(shí)土壤磷素供應(yīng)不足。本研究中，種植箭筈豌豆較對(duì)照顯著降低了SMBC∶SMBN，且不同處理對(duì)SMBC∶SMBP和SMBN∶SMBP 影響不顯著，表明種植箭筈豌豆后土壤微生物對(duì)氮素的相對(duì)需求量增加，很可能與土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的改變有關(guān)，通常細(xì)菌較真菌具有較高的氮素含量［44］，進(jìn)一步暗示，種植箭筈豌豆后土壤中細(xì)菌比例顯著增加，不過，還有待于進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。

土壤酶是一種具有生物催化能力和蛋白質(zhì)性質(zhì)的高分子活性物質(zhì)，其中土壤水解酶的種類很多，以土壤微生物胞外酶占主導(dǎo)［45-46］。本研究所選擇的4 種酶類（BG 酶、LAP 酶、NAG 酶和AP 酶）是土壤C、N 和P 轉(zhuǎn)化的末端水解酶，與微生物養(yǎng)分代謝關(guān)系密切［13，46］。土壤微生物通過響應(yīng)環(huán)境信號(hào)（例如低的養(yǎng)分可利用性）進(jìn)行酶的生物合成，進(jìn)而滿足微生物養(yǎng)分需求［12，46］。土壤酶活性及其化學(xué)計(jì)量比能夠很好地反映微生物生長(zhǎng)過程中土壤養(yǎng)分有效性和土壤微生物對(duì)碳、氮、磷養(yǎng)分需求的變化［47］。本研究結(jié)果顯示，種植箭筈豌豆后土壤BG 酶活性降低，而土壤（NAG+LAP）酶和AP 酶活性均增加，且土壤BG∶AP 和（NAG+LAP）∶AP 均低于對(duì)照組，BG∶（NAG+LAP）表現(xiàn)為對(duì)照組＞低密度組＞高密度組，上述結(jié)果表明，種植箭筈豌豆后土壤微生物增加了氮獲取酶（NAG+LAP）和磷獲取酶（AP）的分泌量，尤其是磷獲取酶較對(duì)照顯著增加，土壤酶活性及計(jì)量比的表現(xiàn)特征與土壤可溶性養(yǎng)分含量相配套，進(jìn)一步支持土壤微生物生長(zhǎng)受到了土壤中氮磷資源的限制。

4 結(jié)論

1）箭筈豌豆種植密度的增加提高了整體植物生物量，并增加環(huán)境中的養(yǎng)分吸收總量，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)由氮磷共限制逐漸轉(zhuǎn)向受磷的強(qiáng)烈限制；2）種植箭筈豌豆對(duì)土壤可溶性無機(jī)磷和總氮含量的影響大于可溶性有機(jī)碳，但對(duì)土壤可溶性養(yǎng)分計(jì)量比RC：N、RC：P、RN：P的影響不顯著；3）種植箭筈豌豆對(duì)SMBN 和SMBC 含量影響顯著，且土壤微生物增加了氮獲取酶（NAG+LAP）和磷獲取酶（AP）的分泌量，致使碳氮磷獲取酶計(jì)量比變化顯著。