桉樹與紅錐混交對土壤水解酶活性及其化學計量特征的影響

邵文哲　周曉果　溫遠光　王磊　朱宏光　陳秋?！垙取∮葮I(yè)明

摘要：? 為從土壤酶活性及其化學計量特征的角度，揭示桉樹與珍貴鄉(xiāng)土樹種混交后土壤養(yǎng)分的響應機制，該文以廣西憑祥熱林中心青山實驗場的桉樹純林、紅錐純林和桉樹×紅錐混交林為研究對象，采用隨機區(qū)組試驗設計，通過測定土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）水解酶[β-1，4-葡萄糖苷酶（BG）、β-1，4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和酸性磷酸酶（ACP）]的活性及土壤理化性質(zhì)，分析桉樹與紅錐混交對土壤養(yǎng)分狀況的影響。結(jié)果表明：（1）桉樹與紅錐混交在0～10 cm和10～20 cm土層均顯著提高pH值、有效氮（AN）和有效磷（AP）的含量以及LAP酶活性，顯著降低BG和ACP酶活性，但對NAG酶活性影響不顯著。（2）SOC和TN與除酶C∶N外的其他土壤水解酶活性及其化學計量比呈現(xiàn)不同程度的顯著正相關。（3）在0～10 cm和10～20 cm土層，三種林分間土壤水解酶活性均具有顯著差異，SOC和AN含量是土壤水解酶活性產(chǎn)生差異的驅(qū)動因子。（4）桉樹純林、桉樹×紅錐混交林和紅錐純林在0～20 cm土層土壤酶C∶N∶P分別為1∶1.08∶1.37、1∶1.16∶1.34和1∶1.07∶1.31，均與全球生態(tài)系統(tǒng)酶C∶N∶P（1∶1∶1）相偏離，表明三種林分的土壤微生物相對于C、N更容易受到P限制。桉樹×紅錐混交林的酶C∶P和酶N∶P均高于桉樹純林，而酶C∶N低于桉樹純林，表明桉樹與紅錐混交在一定程度上緩解了土壤受到P限制的情況，但并未改善土壤N限制。該研究結(jié)果為桉樹×紅錐混交林土壤養(yǎng)分管理以及桉樹人工林養(yǎng)分循環(huán)的改善提供了科學的理論依據(jù)。

關鍵詞： 水解酶活性， 土壤酶， 化學計量特征， 桉樹×紅錐混交林， 土壤養(yǎng)分

中圖分類號：? Q948文獻標識碼：? A文章編號：? 1000-3142（2022）04-0543-13

Effects of mixing Eucalyptus and? Castanopsis hystrix

on soil hydrolytic enzyme activities and

ecoenzymatic stoichiometry

SHAO WenzheZHOU Xiaoguo WEN Yuanguang WANG Lei ZHU Hongguang CHEN Qiuhai ZHANG Yuna YOU Yeming

（ 1. Guangxi Key Laboratory of Forest Ecology and Conservation， Forestry College of Guangxi University， Nanning 530004，

China;

2. Institute of Ecological Industry， Guangxi Academy of Sciences， Nanning 530004， China;

3. Guangxi Youyiguan Forest Ecosystem Research Station， Pingxiang 532600， Guangxi， China ）

Abstract：? In order to study the effects of mixed Eucalypts with precious native plant species on soil nutrient status from the perspectives of soil enzyme activities and stoichiometric characteristics， we measured the activities of soil C， N， and P hydrolase， including β-1， 4-glucosidase （BG）， β-1， 4-N-acetylglucosaminidase （NAG）， leucine aminopeptidase （LAP） and acid phosphatase （ACP）， and physicochemical properties in pure Eucalyptus plantations， pure Castanopsis hystrix plantations and mixed Eucalyptus and Castanopsis hystrix plantations using a randomized block method in the Qingshan Experimental Field of Tropical Forestry Experiment Centre of Chinese Academy of Forestry， Pingxiang， Guangxi. The results were as follows：（1） Soil pH， AN， AP and the activities of LAP were significantly increased in the mixed plantations at both 0-10 cm and 10-20 cm soil layers， and the activities of BG and ACP were significantly reduced on the above layers， but had nosignificant effects on the activity of NAG. （2） SOC and TN had significant positive correlation with the soil hydrolase activities and their stoichiometric ratios except enzyme C∶N. （3） There were significant differences in soil hydrolase activities among the three plantations at both 0-10 cm and 10-20 cm soil layers， as well as SOC and AN were the dominant factors affecting soil enzymatic activity. （4） The soil ecoenzymatic C∶N∶P stoichiometry of the pure Eucalyptus plantations， mixed Eucalyptus and Castanopsis hystrix plantations and pure Castanopsis hystrix plantations were 1∶1.08∶1.37， 1∶1.16∶1.34 and 1∶1.07∶1.31 at 0-20 cm soil layer respectively， which were inconsistent with the 1∶1∶1 global pattern of C∶N∶P stoichiometry， which suggests that the soil microbe of the three stands were more easily restricted by phosphorus than carbon and nitrogen. Additionally， the values of enzyme C∶P and enzyme N∶P of the mixed Eucalyptus and Castanopsis hystrix plantations were both higher than that of the pure Eucalyptus plantations， while its enzyme C∶N was lower than that of the pure Eucalyptus plantations， which indicated that the limitation of P was alleviated in the mixed Eucalyptus and Castanopsis hystrix plantations to some extent， but did not improve the limitation of N. This study can provide scientific basis for soil nutrient management and the improvement of the nutrient cycle of the mixed Eucalyptus and Castanopsis hystrix plantations.

Key words： hydrolytic enzyme activity， soil enzymatic， stoichiometric characteristics， mixed Eucalyptus and Castanopsis hystrix plantations， soil nutrients

土壤水解酶是植物和土壤微生物分泌的胞外酶，可以催化降解土壤有機質(zhì)，其活性與土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）養(yǎng)分的有效性密切相關（Sinsabaugh et al.， 2009）。土壤水解酶常被用作衡量土壤質(zhì)量的指標，國內(nèi)外學者將其應用于不同類型的生態(tài)系統(tǒng)中（Burns et al.， 2013）。土壤中水解酶種類繁多，功能各異。近年來，關于土壤水解酶的研究主要集中在土壤生態(tài)酶化學計量比（Sinsabaugh et al.， 2009;Cui et al.， 2018），即參與碳元素循環(huán)的β-1， 4-葡萄糖苷酶（β-1， 4-glucosidase， BG）、參與氮元素循環(huán)的β-1， 4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶（β-1， 4-N-acetylglucosaminidase， NAG）和亮氨酸氨基肽酶（leucine aminopeptidase， LAP）以及參與磷元素循環(huán)的酸性磷酸酶（acid phosphatase， ACP）的相對活性（史麗娟等，2020），反映了微生物養(yǎng)分需求和生長代謝之間的動態(tài)平衡。土壤微生物與外界生物環(huán)境之間存在C、N、P等養(yǎng)分的傳輸，其通過水解酶將資源中的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無機態(tài)，顯著改變了生態(tài)系統(tǒng)中C、N、P比例（Ward & Jensen， 2014）。目前，主要將土壤水解酶化學計量比用于揭示土壤微生物的能量和養(yǎng)分限制狀況（Sinsabaugh et al.， 2009），較高的BG/（LAP+NAG）和BG/ACP分別表示微生物受到較低的N限制和P限制（Sinsabaugh et al.， 2009;Waring et al.， 2014）。Sinsabaugh等（2008）研究發(fā)現(xiàn)， 在全球尺度上，參與C、N、P元素循環(huán)的土壤酶化學計量比，即ln（BG）/ln（LAP+NAG）/ln（ACP）（酶C∶N∶P）近似為1∶1∶1，意味著在全球尺度上土壤酶C∶N∶P相對穩(wěn)定。當酶C∶N∶P偏離1∶1∶1時，一般認為，微生物活動受到碳、氮或磷的限制（Sinsabaugh et al.， 2009;袁萍等，2018;Guo et al.， 2019;喬航等，2019）。也有研究將土壤酶C∶N∶P與土壤C∶N∶P相聯(lián)系，用于評估微生物群落的新陳代謝以及微生物的養(yǎng)分需求與利用，并在一定程度上指示土壤養(yǎng)分有效性（Hill et al.， 2012）。

在森林生態(tài)系統(tǒng)中，林分類型是土壤養(yǎng)分的重要影響因素（薛立等，2003）。土壤養(yǎng)分的主要輸入源是凋落物和植物根系分泌物，不同林分類型向土壤輸入的凋落物和分泌物數(shù)量及質(zhì)量不同，從而導致土壤養(yǎng)分含量具有差異，這必然影響土壤酶活性和酶化學計量比（Hill et al.， 2014;楊洋等，2016;張星星等，2018）。史麗娟等（2020）對中亞熱帶典型的馬尾松林、濕地松林和馬尾松木荷混交林的土壤酶活性及其化學計量比的研究發(fā)現(xiàn)，林分類型顯著影響了土壤BG和LAP活性。Hill等（2014）對濕地土壤酶化學計量的研究表明，隨土壤碳質(zhì)量指數(shù)增大，凋落物質(zhì)量降低，導致BG活性降低，氮、磷獲取酶活性增強。目前，關于不同林分對土壤水解酶活性及其化學計量比的影響研究相對較少，對深入理解微生物參與的生物地球化學過程有一定的限制。為進一步理解土壤微生物的養(yǎng)分需求和變化特征，有必要探究林分類型對土壤酶生態(tài)化學計量特征的影響。

桉樹人工林近年來的快速發(fā)展，不僅提高了國家木材資源總量，增加了森林覆蓋率，而且增強了應對氣候變化的能力（中國林學會，2016）。但是，由于桉樹人工林造林樹種單一，長期實行短周期連栽經(jīng)營制度以及“高強度干擾、高投入、高污染和低產(chǎn)量、低價值、低效率”的營林發(fā)展方式（溫遠光等，2014），因此導致桉樹人工林生態(tài)系統(tǒng)服務功能減弱，物種多樣性降低，土壤質(zhì)量退化等生態(tài)問題的出現(xiàn)。有研究表明，單一樹種造林存在諸多隱患，而進行多樹種混交造林既能有效改善人工林群落結(jié)構(gòu)，又能促進人工林生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展（Forrester et al.， 2006;Hu et al.， 2006;Huang et al.， 2017）。近年來，關于人工林土壤生態(tài)化學計量特征的研究，主要針對于單一樹種或不同林齡（胡啟武等，2014;姜沛沛等，2016;牛瑞龍等，2016;張珂等，2016;雷麗群等，2017;任璐璐等，2017;張繼輝等，2020）。然而，就珍貴鄉(xiāng)土樹種與桉樹混交對土壤水解酶化學計量特征影響的研究非常有限，導致人們?nèi)狈φ滟F鄉(xiāng)土樹種與桉樹混交林土壤養(yǎng)分狀況的全面認識。因此，本研究以桉樹純林（pure Eucalyptus plantation， PE）、紅錐純林（pure Castanopsis hystrix plantation， PCH）和桉樹×紅錐混交林（mixed Eucalyptus × Castanopsis hystrix plantations， MEC）三種不同林分為研究對象 [本文研究對象中桉樹均為尾巨桉（Eucalyptus grandis × urophylla）]，通過研究純林和混交林土壤理化性質(zhì)和水解酶活性及其化學計量比的變化分析桉樹與紅錐混交對土壤養(yǎng)分狀況的影響，進而揭示純林和混交林對土壤酶化學計量特征的影響機制。已有研究表明，與純林相比，混交林改變凋落物的數(shù)量和質(zhì)量，提高凋落物的分解速率，增加養(yǎng)分的歸還量，從而改善土壤質(zhì)量（Forrester et al.， 2005;Huang et al.， 2014;Huang et al.， 2017），土壤酶化學計量比可以揭示土壤養(yǎng)分與微生物養(yǎng)分之間的需求和供應關系（Bell et al.， 2014）。因此，我們提出以下科學假設：（1）桉樹與紅錐混交林能提高土壤養(yǎng)分的有效性，從而降低土壤酶活性;（2）土壤酶化學計量比與土壤養(yǎng)分化學計量比之間存在正相關關系。本研究旨在從土壤酶化學計量比的角度來揭示桉樹與紅錐混交后土壤養(yǎng)分的響應機制，為改善該區(qū)域桉樹人工林能量和養(yǎng)分資源限制狀況提供科學的理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

本研究區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)崇左市憑祥市中國林業(yè)科學研究院熱帶林業(yè)實驗中心青山實驗場林區(qū)（106°39′50″—106°59′30″ E， 21°57′47″—22°19′27″ N），屬南亞熱帶季風氣候區(qū)，年平均溫度22 ℃，≥10 ℃積溫為6 000～7 600 ℃，年均降水量1 550 mm，年均蒸發(fā)量1 325 mm，干濕兩季分明，降雨主要集中在4—9月，約占年降水總量的75%（張繼輝等，2020）。土壤類型主要包括紅壤和赤紅壤（雷麗群等，2017）。

選擇該區(qū)域2012年營建的桉樹純林（PE）、紅錐純林（PCH）和桉樹×紅錐混交林（MEC）為研究對象，造林地為馬尾松采伐跡地，立地條件基本一致。2011年冬季對采伐跡地進行人工清理，采用隨機區(qū)組設計，在同一坡面設置5個實驗區(qū)組，每區(qū)組分別設置3個2 hm²的實驗小區(qū)，分別設置桉樹純林、紅錐純林、桉樹×紅錐混交林。純林的造林密度均為1 333株·hm^-2，設置寬窄行，窄行行距為2 m，寬行行距為7 m，行間株距為2 m（圖1）?；旖涣种校駱浒醇兞忠?guī)格造林，紅錐種植于寬行之間，行間株距為2 m，每公頃株數(shù)為334株，即混交比例為8∶2。各實驗小區(qū)均采用人工帶狀整地，帶寬為1 m，深20 cm;人工挖穴，規(guī)格為50 cm × 50 cm × 30 cm，種植前7 d，每穴施250 g復合肥為基肥。于2012年和2013年秋季進行人工除草撫育。實驗林分基本情況見表1。

1.2 樣地設置與樣品采集

2019年5月分別在各實驗小區(qū)的相同坡位隨機建立5個重復的20 m × 20 m調(diào)查樣方，共計15個樣方。在每個樣方中，隨機選擇9個采樣點，用內(nèi)徑為8.5 cm的不銹鋼土鉆采集0～10 cm及10～20 cm土層的土樣，分別去除植物根系及石礫，制成混合土樣后過2 mm孔徑篩，將樣品分為2份，1份風干用于測定土壤理化性質(zhì)，另1份保存于4 ℃冰箱用于土壤酶活性、微生物生物量碳氮及銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的測定。

1.3 樣品測定

1.3.1 土壤理化性質(zhì)土壤pH值采用pH計（Starter2100，Ohaus，USA）測定（土∶水=1∶2.5，w/v）;土壤容重（soil bulk density，SBD）采用環(huán)刀法測定;土壤質(zhì)量含水量（soil moisture content，SMC）用重量法測定（將20 g新鮮土樣在105 ℃烘箱中烘至恒重）;有機碳（soil organic carbon，SOC）采用K₂Cr₂O₇-H₂SO₄外加熱法測定;全氮（total nitrogen，TN）和有效氮（available nitrogen，AN）（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮）采用連續(xù)流動分析儀（AA3，Bran Luebbe 公司）測定;全磷（total phosphorus，TP）采用H₂SO₄-HClO₄-鉬銻抗比色法測定;有效磷（available phosphorus，AP）采用雙酸（HCl-H₂SO₄）浸提-鉬銻抗比色法測定（鮑士旦，2005）。

1.3.2 土壤酶活性土壤酶活性采用微孔板熒光法（Saiya-Cork et al.， 2002）測定，其中BG酶底物為4-甲基傘形酮酰-β-D-吡喃葡萄糖苷（4-MUB-β-D-glucopyranoside），NAG酶底物為4-甲基傘形酮酰-β-D-吡喃葡糖酸苷（4-MUB-N-acetyl-β-D-glucosaminide），LAP酶底物為L-亮氨酸-7-氨基-4-甲基香豆素鹽酸鹽（L-leucine-7-amino-4-methylcoumarin），AP酶底物為4-甲基傘形酮磷酸酯（4-MUB-phosphate）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本研究應用Excel 2013軟件和SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析。采用雙因素方差分析（Two-way ANOVA）中的最小顯著性差異（LSD）法和獨立樣本T檢驗法比較不同林分與同一林分不同土層間土壤理化性質(zhì)、土壤水解酶活性和酶化學計量比的差異顯著性，顯著性水平為P<0.05。采用Pearson相關性分析土壤酶化學計量比與土壤理化性質(zhì)之間的相關性。在R3.5.1中采用vegan包以土壤酶活性為響應變量，土壤基本理化性質(zhì)及土壤C、N、P元素化學計量比為解釋變量進行冗余分析RDA（P<0.05）。分別以ln（BG）/ln（LAP+NAG）、ln（BG）/ln（ACP）和ln（LAP+NAG）/ln（ACP）表示土壤酶化學計量C∶N、C∶P和N∶P。采用Sigmaplot 10.0輔助繪圖，所有結(jié)果均以平均值±標準差表示。

2結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)

林分類型顯著影響土壤pH、SBD、AN、AP、SOC和TN含量，而土層顯著影響除pH和TP含量以外的其他理化性質(zhì)，林分類型與土層的交互作用顯著影響SBD和AP含量（表2）。桉樹與紅錐混交在0～10 cm和10～20 cm土層均顯著提高pH和AN及AP含量（表3），同一林分中，SMC、SOC、TN、TP、AN和AP含量均隨土層深度的增加而降低， 而SBD隨土壤深度的增加而增加。在同一土表?層，SMC、SOC和TN均表現(xiàn)為PCH最高，MEC次之，PE最低，其中同一土層不同林分間SOC含量差異顯著（P<0.05），而TN及TP含量在三林分間差異均不顯著（P>0.05）。

2.2 土壤酶活性

林分類型和土層深度均顯著影響B(tài)G、LAP、NAG和ACP的活性，二者的交互作用顯著影響B(tài)G和NAG活性（表2）。在三種林分中，BG、LAP、NAG和ACP活性均表現(xiàn)為隨著土層深度的增加而極顯著降低（P<0.001），且同一林分同一酶活性在0～10 cm和10～20 cm土層的變化趨勢一致（圖2）。在兩個土層中，BG活性均表現(xiàn)為PCH>PE>MEC，在0～10 cm土層中三林分間差異顯著（P<0.05），10～20 cm土層中則表現(xiàn)為PCH顯著高于PE和MEC。在兩個土層中，LAP活性均表現(xiàn)為MEC>PCH>PE，三林分間差異顯著（P<0.05）;ACP活性均表現(xiàn)為PCH>PE>MEC，三林分間差異顯著（P<0.05）;NAG酶活性均表現(xiàn)為PCH>MEC>PE，在0～10 cm土層中PCH顯著高于PE和MEC（P<0.05），10～20 cm土層中表現(xiàn)為PCH顯著高于PE，MEC與其余兩林分差異不顯著（P>0.05）。

2.3 土壤養(yǎng)分和酶活性化學計量比

林分類型對土壤養(yǎng)分和水解酶化學計量比均具有顯著影響，土層深度顯著影響酶化學計量比，而兩者的交互作用極顯著影響酶N∶P（表2）。在三種林分中，除C∶N外，其他土壤養(yǎng)分和酶化學計量比整體上均隨土層深度的增加而降低，其中酶C∶P和酶N∶P在0～10 cm顯著高于10～20 cm土層（P<0.05）（表4）。在0～10 cm和10～20 cm土層中，三種林分的C∶N、C∶P和N∶P均表現(xiàn)出一致的變化趨勢，具體表現(xiàn)為PCH最高，MEC次之，PE最低，三林分間差異顯著（P<0.05）。土壤N∶P在三種林分中的變化并不顯著（P>0.05），而酶N∶P在三林分間差異顯著，具體表現(xiàn)為在兩個土層中，MEC均顯著高于PCH，PCH顯著高于PE（P<0.05）。在0～10和10～20 cm土層，MEC均顯著降低了酶C∶N（P<0.05）。就酶C∶P而言，0～10 cm土層，PCH顯著高于其他兩個林分;10～20 cm土層，PCH與MEC雖無顯著差異，但顯著高于PE（P<0.05）。

2.4 土壤理化性質(zhì)與土壤水解酶活性及其化學計量比的相關分析

從表5可以看出，土壤pH分別與BG、ACP和酶C∶N具有不同程度的顯著負相關關系，與酶N∶P呈極顯著正相關;SMC分別與BG、NAG和ACP呈極顯著正相關，與酶C∶P具有顯著正相關關系; SBD分別與BG、 LAP、NAG和酶C∶P呈極顯著負相關，與ACP具有顯著負相關關系;SOC和TN均與酶C∶N無顯著相關性，此外，二者均與其他水解酶活性及其化學計量比具有不同程度的顯著正相關關系;TP與所有水解酶活性及其化學計量比并無統(tǒng)計學上的相關性;AN和AP分別與LAP、NAG和酶N∶P具有不同程度的顯著正相關關系，與酶C∶N呈極顯著負相關;C∶N只與酶C∶P呈顯著正相關;C∶P和N∶P分別與BG、NAG和酶C∶P呈極顯著正相關，另外N∶P還與LAP呈顯著正相關。

土壤水解酶活性與土壤理化因子RDA結(jié)果顯示，無論是0～10 cm還是10～20 cm土層，PE、MEC和PCH的土壤水解酶活性均具有顯著差異。在0～10 cm土層中，第一軸（RDA1）和第二軸（RDA2）分別解釋水解酶活性變異的92.55%和1.56%，其中SOC、AN和AP是三種林分土壤水解酶活性產(chǎn)生差異的驅(qū)動因子。在10～20 cm土層中，RDA1和RDA2分別解釋水解酶活性變異的97.76%和0.80%，其中pH、SMC、SBD、SOC和AN是三種林分土壤水解酶活性產(chǎn)生差異的驅(qū)動因子。就MEC而言，SMC、SOC和TN在0～10 cm土層顯著影響其BG和NAG的酶活性，而在10～20 cm土層顯著影響B(tài)G和ACP的酶活性（圖3）。

3討論與結(jié)論

3.1 林分類型對不同土層土壤酶活性的影響

在不同林分類型中，土壤性質(zhì)和養(yǎng)分的可利用性因凋落物輸入的差異而明顯不同（張星星等，2018;Guo et al.， 2019），從而影響土壤水解酶活性。本研究發(fā)現(xiàn)，與PE相比，桉樹與紅錐混交顯著影響了土壤水解酶BG、LAP、NAG和ACP的活性。與我們的科學假設（1）相一致的是MEC顯著降低了土壤BG和ACP的酶活性，而與假設（1）不同的是MEC顯著提高了LAP酶活性，NAG酶活性增加不顯著。陳永康等（2021）以二代巨尾桉與降香黃檀混交林和二代巨尾桉純林為研究對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與二代巨尾桉純林相比，二代巨尾桉與降香黃檀混交林顯著提高了BG和NAG的酶活性，對ACP酶活性并無顯著影響。溫遠光等（2019）以馬尾松與紅錐異齡混交林和馬尾松純林為研究對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與馬尾松純林相比，馬尾松與紅錐異齡混交林的BG酶活性下降，ACP酶活性增加，二者的變化并不明顯，而NAG酶活性顯著降低。本研究結(jié)果與前人的研究結(jié)果明顯不一致，一方面可能是因為林分的組成（特別是不同混交樹種組成）和結(jié)構(gòu)的變化會影響凋落物的組成、質(zhì)量和數(shù)量，凋落物作為土壤有機質(zhì)的重要來源和土壤微生物的反應底物，能夠影響有機質(zhì)的形成以及改變土壤養(yǎng)分的組成（Crow et al.， 2009;高強等，2015），從而使土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，最終改變土壤酶活性;另一方面可能是不同植物根系分泌物的成分和分泌速率不同（Yin et al.， 2014），導致土壤理化性質(zhì)和微生物群落特征產(chǎn)生差異，從而影響土壤酶活性。

另外，本研究中土壤水解酶活性均呈現(xiàn)隨土層深度的增加而顯著下降的變化趨勢，這與史麗娟等（2020）和王博等（2020）研究結(jié)果一致，這可能是因為表層土壤溫度、濕度和通氣狀況較好，枯落物、土壤微生物和土壤動物殘體主要分布在0～10 cm土層，凋落物分解后養(yǎng)分元素在土壤表層富集（郭劍芬等，2006），后經(jīng)林內(nèi)降雨引發(fā)淋溶作用而向下遷移至深層土壤，導致土壤養(yǎng)分由上而下逐漸減少（雷麗群等，2017），養(yǎng)分供應的減少使土壤微生物生長受到限制，所以土壤酶活性逐漸降低。

3.2 土壤酶化學計量特征與土壤理化性質(zhì)的關系

非生物因素可以通過改變土壤微生物生存環(huán)境，調(diào)節(jié)微生物代謝作用，間接影響土壤酶活性（Kivlin & Treseder， 2014）。有研究表明，土壤C、N、 P等可利用性底物濃度與土壤酶活性顯著相關（Kivlin & Treseder， 2014）。本研究發(fā)現(xiàn)，SOC和AN是影響土壤酶活性的主要驅(qū)動因子。與PE相比，MEC提高了SOC含量，但卻顯著降低了BG酶活性，而Pearson相關性分析表明，SOC與BG呈極顯著正相關，這說明土壤SOC含量升高，并不意味著參與土壤碳轉(zhuǎn)化的BG酶活性會增加。而有研究表明，土壤可溶性有機碳是影響土壤BG酶活性的關鍵因子（閔凱凱等，2020），今后應深入研究桉樹與紅錐混交對土壤可溶性有機碳的影響。此外，本研究中MEC的AN含量顯著高于PE，并且SOC和AN分別與LAP和NAG呈不同程度的顯著正相關，說明MEC能夠通過提高土壤中SOC和AN含量，從而提高LAP和NAG水解酶活性，這與Zhou等（2013）的研究結(jié)果一致。另外，Allison & Vitousek（2005）研究表明，土壤ACP酶活性與環(huán)境中P元素的有效性具有負相關關系，但本研究中ACP酶活性與AP含量并無顯著相關性，而與SMC、SOC和TN含量呈顯著正相關，與pH和SBD呈顯著負相關。綜上所述，土壤養(yǎng)分狀況可能不足以指示土壤酶活性，這可能是土壤微生物分泌的水解酶相對活性不僅僅受土壤養(yǎng)分和微生物生存環(huán)境的共同調(diào)控，微生物自身的元素組成也會影響土壤水解酶活性，而后者可能占主導地位（王冰冰等，2015）。有研究表明，土壤酶化學計量特征能夠有效地指示土壤微生物對C、N、P養(yǎng)分的需求變化（Cui et al.， 2018）。本研究發(fā)現(xiàn)，SOC、TN和AP含量均與酶C∶P和酶N∶P之間具有不同程度的顯著正相關關系，說明提高SOC、TN和AP含量會促進土壤微生物合成更多的與土壤C、N、P元素相關的水解酶。Waring等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，土壤有效性養(yǎng)分通過影響微生物養(yǎng)分的利用效率，從而改變土壤酶活性，本研究結(jié)果與其一致。

張星星等（2018）研究表明，土壤酶化學計量比受土壤養(yǎng)分化學計量比的影響。在本研究中，土壤酶化學計量比與土壤元素計量比之間的關系僅表現(xiàn)為酶C∶P分別與C∶P和N∶P呈極顯著正相關，與C∶N呈顯著正相關，而酶C∶N和酶N∶P均與土壤元素化學計量比無顯著相關性。整體而言，這與本研究的科學假設（2）不一致，表明土壤酶化學計量與土壤元素化學計量間并不存在相關關系。喬航等（2019）研究表明，酶C∶N僅與土壤N∶P顯著正相關，酶N∶P和酶C∶P均與土壤C∶N呈極顯著正相關，認為土壤酶化學計量與元素化學計量之間不存在相關性。這與本研究結(jié)果是一致的，說明土壤酶化學計量并不受土壤元素化學計量的影響，其原因可能是土壤酶化學計量受其他因素如微生物或環(huán)境因子（水分、溫度等）的影響更為強烈，從而掩蓋了土壤酶化學計量與元素化學計量之間的聯(lián)系（王冰冰等，2015）。

3.3 土壤養(yǎng)分限制因子

土壤酶化學計量比可以反映土壤養(yǎng)分限制狀況（Sinsabaugh et al.， 2009）。本研究發(fā)現(xiàn)，PE、MEC和PCH在0～20 cm土層土壤酶C∶N∶P分別為1∶1.08∶1.37、1∶1.16∶1.34和1∶1.07∶1.31，均與全球生態(tài)系統(tǒng)酶C∶N∶P（1∶1∶1）相偏離，表明三種林分的土壤微生物相對于C、N更容易受到P限制。此外，本研究中，PE、MEC和PCH的酶C∶N分別為0.88、0.79和0.91，均明顯低于全球40個主要陸地生態(tài)系統(tǒng)的平均值1.41（Sinsabaugh et al.， 2009）;酶C∶P分別為0.62、0.64和0.67，等同或略高于全球水平0.62（Sinsabaugh et al.， 2009）;酶N∶P分別為0.71、0.81和0.74，顯著高于全球水平0.44（Sinsabaugh et al.， 2009），說明三種林分土壤具有相對較高的氮獲取酶活性，反映出土壤N元素的相對缺乏，意味著三種林分容易受到N限制。土壤微生物為滿足自身生長代謝的需要，會相對提高對氮獲取酶的投資。陳建會等（2006）研究表明，P元素是亞熱帶地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的關鍵限制因子，這與我們的研究結(jié)果不完全一致，這可能是因研究區(qū)域、植被類型和林分年齡以及立地條件的不同而造成的。本研究中，MEC的酶C∶P和酶N∶P均高于PE和全球相應酶化學計量比水平，而酶C∶N小于PE，表明桉樹與紅錐混交在一定程度上雖然緩解了土壤微生物受到P限制的情況，但并未改善土壤N限制。另外，本研究發(fā)現(xiàn)，土壤AN和AP的含量與酶C∶N呈極顯著負相關，而與酶N∶P呈極顯著正相關，說明當AN和AP含量提高時，會加劇土壤微生物受到的N限制，從而導致土壤微生物加大對氮獲取酶LAP和NAG的投資，最終使得土壤水解氮酶的活性升高。這一研究結(jié)果并不符合資源分配理論，即某元素的有效性越高，土壤微生物則會減少對該元素獲取酶的資源投入，從而降低該元素利用性（Sinsabaugh & Moorhead， 1994）。其原因可能是土壤酶與土壤微生物息息相關，酶的相對活性及化學計量比可能受到土壤微生物生物量的元素組成影響更大，而非土壤有機質(zhì)的元素組成狀況（王冰冰等，2015）。本研究尚未涉及到有關土壤微生物生物量化學計量特征的研究，今后在桉樹與紅錐混交林土壤化學計量特征的研究中應加強這方面的研究，以更好地理解土壤酶與土壤微生物的相互關系。

綜上所述，桉樹與紅錐混交雖然顯著提高了LAP酶活性，但顯著降低了BG和ACP的酶活性。參與C、N、P循環(huán)的土壤水解酶活性均隨土層深度的增加而降低。PE、MEC和PCH均容易受到N和P元素的限制，桉樹與紅錐混交在一定程度上雖緩解了土壤P限制，但并未改善土壤N限制。土壤N限制主要受到SOC、AN和AP的含量調(diào)控。SOC和AN的含量是三種林分土壤酶活性及其化學計量比產(chǎn)生差異的主要驅(qū)動因子。土壤元素化學計量比與土壤酶化學計量比之間并不存在相關性，表明土壤酶化學計量不受土壤元素化學計量的影響。因此，未來對該區(qū)域人工林的土壤養(yǎng)分管理應考慮到土壤微生物對N和P元素的需求。

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（責任編輯蔣巧媛）