退化泥炭地亞表層土壤酶活性與DOC變化規(guī)律研究

曹芹, 劉建亮, 劉坤, 曾嘉, 嚴(yán)飛, 楊剛,*

退化泥炭地亞表層土壤酶活性與DOC變化規(guī)律研究

曹芹1, 劉建亮2,3, 劉坤4, 曾嘉1, 嚴(yán)飛1, 楊剛1,*

1. 西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院, 綿陽 621010 2. 中國科學(xué)院成都生物研究所山地生態(tài)恢復(fù)與生物資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 成都 610041 3. 中國科學(xué)院四川若爾蓋濕地生態(tài)研究站, 四川紅原 624400 4. 重慶市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院固體廢物與土壤研究所, 重慶 401147

在氣候變化背景下, 泥炭地亞表層土壤有機(jī)碳逐漸參與到碳循環(huán)中, 為揭示泥炭地亞表層碳輸出與土壤酶活性的關(guān)系。以四川省紅原縣日干喬濕地自然保護(hù)區(qū)的泥炭沼澤(S1)、沼澤草甸(S2)、高寒草甸(S3)3種不同退化泥炭生態(tài)系統(tǒng)中不同深度(0—30 cm、30—60 cm、60—90 cm、90—120 cm、120—150 cm)的土壤作為研究對象, 研究泥炭地表層(<30 cm)、亞表層(30—60 cm)和深層(>60 cm)土壤酶(酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶)活性和土壤溶解性有機(jī)碳(DOC)的變化規(guī)律及二者的關(guān)系。結(jié)果顯示, 從泥炭沼澤到沼澤草甸再到高寒草甸的退化過程中, DOC含量逐漸增加。隨著泥炭地退化程度的加深, 土壤酶活性呈先升高后降低的變化趨勢。從垂直方向來看, 泥炭沼澤和沼澤草甸DOC從表層到亞表層逐漸增加, 高寒草甸DOC從表層到亞表層逐漸減少; 土壤酶中表層的酚氧化酶活性高于深層土壤, 而深層土壤中的β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶活性高于表層與亞表層。酚氧化酶活性、β-葡萄糖苷酶活性、蔗糖酶活性直接影響DOC含量變化。其中, β-葡萄糖甘酶在不同水位變動(dòng)條件下都和DOC保持很好的線性關(guān)系, 可作為指示DOC分解的關(guān)鍵酶類。

泥炭地; 土壤亞表層; 酚氧化酶; β-葡萄糖苷酶; 蔗糖酶; 土壤溶解性有機(jī)碳

0 前言

泥炭地作為重要的陸地碳庫, 盡管只有380萬至410萬km2面積, 約占全球陸地面積的3%—4%左右, 卻儲(chǔ)存了全球1/3的土壤有機(jī)碳[1-2]。土壤碳庫作為最大的有機(jī)碳庫, 主要是以CO2、HCO3-以及土壤溶解性有機(jī)碳(Dissolved organic carbon, DOC)等形式參與地球化學(xué)循環(huán)[3]。由于人類活動(dòng)及氣候變化加劇, 水位降低造成的逆行演替(泥炭沼澤-沼澤化草甸-高寒草甸)造成大量泥炭地表現(xiàn)出退化趨勢[4]。逆行演替使得泥炭地亞表層土壤真菌數(shù)量增加[5], 加速植物凋落物、根系分泌物、土壤腐殖質(zhì)分解, 并形成眾多不穩(wěn)定且極易被分解的DOC, 這部分DOC是土壤碳循環(huán)中最活躍的部分, 在土壤碳循環(huán)中起著關(guān)鍵性的作用[6]。它們不僅是土壤微生物活動(dòng)能源和土壤養(yǎng)分的驅(qū)動(dòng)力,而且還直接參與土壤生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過程[7]。在DOC的分解和轉(zhuǎn)化過程中, 土壤酶是其中主要的參與者, 是土壤整個(gè)生物過程的調(diào)節(jié)者[8], 主要來源于土壤中動(dòng)植物和微生物活細(xì)胞的分泌物以及殘?bào)w的分解物[9]。不同的土壤酶發(fā)揮著不同的作用, 微生物分泌的胞外酶可介導(dǎo)土壤有機(jī)質(zhì)的降解、轉(zhuǎn)化與礦化并對土壤碳動(dòng)態(tài)造成影響[10]。土壤水解酶(如β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶等)可參與催化生態(tài)系統(tǒng)中植物凋落物中的各種葡萄糖苷及不穩(wěn)定有機(jī)碳的分解, 還可參與分解不穩(wěn)定的纖維素和其他碳水化合物聚合物。土壤氧化酶(如酚氧化酶等)與木質(zhì)素降解有關(guān), 介導(dǎo)了木質(zhì)素降解、腐殖化的關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)功能, 催化土壤中芳香族化合物的氧化分解, 同時(shí)對碳礦化和DOC的輸出也有相應(yīng)影響[11-13]。土壤酶對自然或人為因素引起的土壤變化反應(yīng)迅速, 反映土壤化學(xué)和代謝狀態(tài), 通常被認(rèn)為是土壤質(zhì)量的指標(biāo)[14-15]。近年來,由于人類墾殖活動(dòng)及氣候變化的影響導(dǎo)致泥炭地退化嚴(yán)重,這必然引起泥炭地亞表層土壤酶活性和有機(jī)碳組分的變化。了解泥炭地退化過程土壤中的酶活性和有機(jī)碳儲(chǔ)量對揭示土壤微生物活性和碳固定具有重要意義。但已有的研究大多強(qiáng)調(diào)土壤表層土壤酶和碳動(dòng)態(tài)特征, 有關(guān)泥炭地亞表層土壤酶活性和DOC儲(chǔ)量方面研究還相當(dāng)有限。因此, 本研究擬從3種不同退化程度的泥炭即泥炭沼澤(Peat mire, S1)、沼澤草甸(Swamp meadow, S2)、高寒草甸(Alpine meadow, S3)生態(tài)系統(tǒng)土壤進(jìn)行研究, 探討土壤酶活性和DOC在泥炭地退化過程中的變化特征, 揭示亞表層DOC與土壤酶活性的相關(guān)性是否因土壤深度有所差異。為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解不同退化類型泥炭地土壤DOC在地球生物化學(xué)循環(huán)過程中的作用,為深入理解泥炭地土壤碳素生物地球化學(xué)循環(huán)機(jī)理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于紅原縣日干喬濕地保護(hù)區(qū)附近(海拔3300—3600 m), 地處青藏高原東南部。屬高原寒溫帶濕潤季風(fēng)氣候, 氣候寒冷, 年平均氣溫為5.5 ℃, 最高溫出現(xiàn)在7月份, 為17.9 ℃, 最低溫出現(xiàn)在1月份, 為—19.1 ℃, 年平均降雨量為860.8 mm, 數(shù)據(jù)來源于中國氣象局國家氣象信息中心。區(qū)域盛產(chǎn)冬蟲夏草()、貝母()、雪蓮()等名貴中藥材[16]。區(qū)域內(nèi)覆蓋龍膽()、金蓮花()、木里薹草()、驢蹄草()等優(yōu)勢植物。

1.2 樣地設(shè)置與樣品采集

為研究泥炭生態(tài)系統(tǒng)從泥炭沼澤到沼澤草甸再到高寒草甸退化過程對氣候變化的響應(yīng), 選取3個(gè)不同退化程度的泥炭地作為實(shí)驗(yàn)樣地, 即泥炭沼澤S1(33°06′ 19″ N, 102°39′ 10″ E), 年平均水位為—2.0 cm; 沼澤草甸S2(33°06′ 15″ N, 102°39′ 05″ E), 年平均水位為—8.0 cm; 高寒草甸S3(33°06′ 00″ N, 102°38′ 52″ E), 年平均水位為—13.8 cm。樣地基礎(chǔ)養(yǎng)分狀況見表1[17]。于2016年8月采集3個(gè)不同退化程度泥炭地中的土壤樣品。每個(gè)區(qū)域內(nèi)隨機(jī)選擇3個(gè)10×10 m的樣方, 每個(gè)樣地選取3個(gè)樣點(diǎn)作為重復(fù), 采集0—150 cm(0—30 cm、30—60 cm、60—90 cm、90—120 cm、120—150 cm)土壤作為研究材料。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要, 將土壤剖面分為土壤表層(< 30 cm)、土壤亞表層(30—60 cm)、土壤深層(> 60 cm)[18]。在樣方內(nèi)用直徑為8 cm的泥炭鉆插入土壤, 推進(jìn), 獲得深度為150 cm的土柱樣本, 立即用刀片以30 cm為1層進(jìn)行分割, 用自封袋保存。并及時(shí)放于4 ℃冰箱進(jìn)行保存, 避免揮發(fā)并減少微生物的活動(dòng)。

1.3 測定方法

酚氧化酶活性測定采用L-DOPA法[19], β-葡萄糖苷酶活性測定采用硝基酚比色法[20], 蔗糖酶活性測定采用3, 5-二硝基水楊酸比色法[21], DOC含量測定采用濕氧化法[22]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析統(tǒng)計(jì)主要采用SPSS 22.0、SigmaPlot 13.0、Origin 2019b等軟件, 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件對不同退化泥炭地與不同土壤深度的土壤酶活性和DOC含量進(jìn)行誤差和顯著性分析, 土壤酶活性與DOC變化數(shù)據(jù)主要采用SigmaPlot 13.0作圖, 土壤酶活性與DOC相關(guān)性數(shù)據(jù)作圖主要利用Origin 2019b完成。用方差分析檢驗(yàn)處理間的效應(yīng), 用LSD法檢驗(yàn)平均數(shù)之間的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 退化泥炭地土壤酶活性變化

退化泥炭地不同土層酚氧化酶活性介于2.370—6.940 μmol·g-1·min-1之間, 平均為3.575 μmol·g-1·min-1, 在S2和S3中表層土壤的酚氧化酶活性最高, 總體表現(xiàn)為隨著土層厚度的增加呈先降低后升高再降低的趨勢; 而在S1中亞表層中的酚氧化酶活性卻為最高, 表現(xiàn)為隨著土層厚度的增加總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(圖1, A)。3種不同泥炭地土樣中, S3中的酚氧化酶活性最高, 平均達(dá)到了4.620 μmol·g-1·min-1,總體表現(xiàn)為S3>S2>S1。在S1、S2和S3中β-葡萄糖苷酶活性總量為2 122.674、4 036.203和1 577.332 ug·g-1·h-1。在S3中, 土壤表層的β-葡萄糖苷酶活性顯著高于深層土壤(<0.05)(圖1, B)。而在S1和S2中, 土壤表層與深層中的β-葡糖苷酶活性差異不顯著(>0.05), 深度為60—90 cm中的β-葡萄糖苷酶活性達(dá)最高。關(guān)于土壤中的蔗糖酶, 在S1和S3中, 土壤深度為60—90 cm中的活性明顯高于其它土壤深度(<0.05); 而在S2中, 土壤深度為90—120 cm下的蔗糖酶活性最高, 達(dá)到了13.893 mg·g-1, 且隨著泥炭層深度增加呈逐漸升高的趨勢(圖1, C)。

2.2 退化泥炭地DOC變化特征

退化泥炭地中的DOC含量最高達(dá)到了445.043 mg·kg-1, 處于S3的表層土壤(圖2)。其中, 土壤亞表層DOC總含量達(dá)到了867.783 mg·kg-1。S3中的DOC在垂直尺度上表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢, 其中表層含量最多, 表層和亞表層土壤DOC與深層土壤DOC存在顯著性差異(<0.05)。S1和S2樣地中亞表層DOC含量與其他土壤深度差異不顯著(>0.05), 隨著土層深度的增加呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。隨著泥炭沼澤向高寒草甸的演替類型變化, 亞表層土壤中DOC含量呈現(xiàn)逐漸上升的變化趨勢。

2.3 退化泥炭地DOC與土壤酶活性相關(guān)分析

對DOC和3種酶活性進(jìn)行逐步回歸分析,從圖3可以看出, 在S1和S3泥炭地中, DOC與酚氧化酶和蔗糖酶曲線呈極顯著正相關(guān), 而在S2泥炭地下, 曲線均呈負(fù)相關(guān); DOC與β-葡萄糖苷酶在泥炭地退化演替過程中均呈現(xiàn)顯著正相關(guān)趨勢。其中, 在S1和S3泥炭類型下, 土壤DOC與酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶活性的線性曲線擬合性較好, 有明顯的線性關(guān)系, 而在S2類型下擬合性較弱。方程表明, 總體上土壤DOC對土壤酶活性均表現(xiàn)為正效應(yīng), 具有促進(jìn)作用。隨著泥炭地土壤DOC的增加, S1和S3條件下的酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶活性隨之增強(qiáng)。β-葡萄糖苷酶在3個(gè)樣地中均與DOC表現(xiàn)出良好的正相關(guān)關(guān)系。

表1 不同退化泥炭地的土壤性質(zhì)

注：數(shù)值為年平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差, 表中數(shù)據(jù)同一土壤性質(zhì)的不同字母表示差異顯著(<0.05)。

圖1 不同退化程度泥炭生態(tài)系統(tǒng)和不同土壤深度的土壤酶(酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶)分布特征。S1: 泥炭沼澤; S2: 沼澤草甸; S3: 高寒草甸。橫條表示標(biāo)準(zhǔn)偏差(N = 3)。圖中數(shù)據(jù)同一樣地的不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

Figure 1 Distribution characteristics of soil enzymes (phenol oxidase, β-glucosidase, sucrase) in peat ecosystem with different degradation degree and soil depth. S1: Peat mire; S2: Swamp meadow; S3: Alpine meadow. Bars indicate standard deviation (= 3). Different letters in the same site indicate significant differences (<0.05).

圖 2 不同退化程度泥炭生態(tài)系統(tǒng)中土壤溶解性有機(jī)碳(DOC)變化規(guī)律特征。S1: 泥炭沼澤; S2: 沼澤草甸; S3: 高寒草甸。橫條表示標(biāo)準(zhǔn)偏差(N = 3)。圖中數(shù)據(jù)同一樣地的不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

Figure 2 Variation characteristics of soil dissolved organic carbon (DOC) in peat ecosystem with different degradation degrees. S1: Peat mire; S2: Swamp meadow; S3: Alpine meadow. Bars indicate standard deviation (= 3). Different letters in the same site indicate significant differences (<0.05).

3 討論

泥炭地作為一種典型濕地生態(tài)系統(tǒng), 地上植被覆蓋率高, 土壤中植物根系密集, 長期的冷濕、缺氧環(huán)境造成有機(jī)質(zhì)分解緩慢, 碳凈初級(jí)生產(chǎn)力超過其分解速率和其他途徑碳損失[23]。在人為因素和氣候變化的影響下, 處于好氧或溫度升高條件下的泥炭沼澤表現(xiàn)出退化趨勢, 造成地表植被覆蓋度降低, 凋落物的累積減少, 微生物活性加強(qiáng), 腐殖質(zhì)礦化作用增強(qiáng), 使土壤體積質(zhì)量、孔隙度和通透性變差, 導(dǎo)致土壤的滲透能力下降[24]。有研究表明, 在近200年間, 全球濕地碳儲(chǔ)量已減少了4.1 Pg[25]; 在近40年期間, 我國青藏高原地區(qū)濕地面積縮小了10%左右[26]。而泥炭地退化造成的水位降低, 改變著濕地的厭氧環(huán)境, 加速了碳的分解和釋放。我們發(fā)現(xiàn), 隨著泥炭地從泥炭沼澤退化到沼澤草甸及高寒草甸, 表層和亞表層土壤中DOC含量都逐漸升高。泥炭地退化導(dǎo)致的逆行演替使得有機(jī)碳受水位和溫度影響,水位降低或溫度升高, 土壤氧化過程加劇, 使得泥炭地成為重要“碳源”, 表層泥炭有機(jī)質(zhì)在有氧環(huán)境下會(huì)快速分解, 使得DOC輸出增加, 并以二氧化碳形式排放到大氣中[27]。從土壤DOC的垂直分布看, 本研究發(fā)現(xiàn), 隨著土壤深度增加, DOC含量大致呈下降趨勢, 這與黃慧[28]的研究結(jié)果相似。這與凋落物和細(xì)根殘?bào)w在土壤中的垂直分布有關(guān)[29-30], 表層土壤中的微生物種類和含量相較于深層土壤含量多, 高質(zhì)量凋落物的分解速率更快, 土壤中的DOC含量更豐富[31-32]。隨著土壤深度加深, 有機(jī)質(zhì)含量減少, 土壤通氣性變差, 氧氣不足, 微生物活動(dòng)受到限制, 微生物數(shù)量和酶活性受到抑制, 減緩了有機(jī)質(zhì)的分解速率[33]。

圖 3 土壤溶解性有機(jī)碳(DOC)與土壤酶活性回歸曲線(S1: 泥炭沼澤; S2: 沼澤草甸; S3: 高寒草甸)

Figure 3 Regression curve of soil dissolved organic carbon (DOC) and soil enzyme activity(S1: Peat mire; S2: Swamp meadow; S3: Alpine meadow)

土壤酶作為濕地生態(tài)系統(tǒng)中DOC分解的重要功能性物質(zhì), 在微生物的作用下土壤酶會(huì)直接利用土壤中碳氮元素, 微生物也能通過酶促反應(yīng)促進(jìn)土壤中碳氮的轉(zhuǎn)化。我們的結(jié)果顯示, DOC含量受酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶活性的直接影響。土壤酶活性可促進(jìn)泥炭地中DOC的循環(huán)轉(zhuǎn)化。本研究發(fā)現(xiàn), β-葡萄糖甘酶可作為指示DOC分解的關(guān)鍵酶類, 因?yàn)樗诓煌蛔儎?dòng)條件下都和DOC保持良好的線性關(guān)系。Maslov等[34]表明, 泥炭地退化造成的水位下降和溫度升高, 導(dǎo)致土壤中的腐殖質(zhì)含量高, 以纖維素為養(yǎng)料的微生物密度增加, 微生物呼吸活性增強(qiáng), 促使纖維素分解為多糖, 增加酶促反應(yīng)速率, 使得β-葡萄糖苷酶含量升高。而β-葡萄糖苷酶活性增強(qiáng)也使微生物消耗新鮮植物凋落物中的碳和氮, 微生物活動(dòng)受到刺激, 加速泥炭分解, 土壤微生物生物量碳增加[35], 有助于有機(jī)物分解和土壤生物化學(xué)轉(zhuǎn)化。

前人認(rèn)為酚氧化酶是影響泥炭地碳輸出的關(guān)鍵因子, 與DOC含量呈正相關(guān)關(guān)系, 對全球生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[36-37]。酚氧化酶在泥炭地退化的過程中受水位變化、植被、氧含量變化以及溫度等因素的影響。泥炭地退化過程中增加的維管束植物可使氧氣通過根系擴(kuò)散到地下, 促進(jìn)酚氧化酶氧化酚類物質(zhì), 加快微生物的周轉(zhuǎn)速率, 使胞外酶更好的發(fā)揮有機(jī)質(zhì)分解的作用, 增加DOC的輸入[38-39]。但本研究發(fā)現(xiàn)在不同退化及水位情況下, 酚氧化酶與DOC并不是恒定的正相關(guān)性, 其內(nèi)在機(jī)理值得進(jìn)一步探索。在泥炭地退化過程中, DOC與蔗糖酶活性的關(guān)系與酚氧化酶極其相似?？梢? 蔗糖酶也是影響DOC分解的關(guān)鍵因子之一。在泥炭退化過程中, 土壤碳、氮轉(zhuǎn)化酶的活性增強(qiáng), 導(dǎo)致惰性碳組分分解, 釋放蔗糖酶底物, 使蔗糖酶活性升高, 催化供微生物能量的低分子糖分解, 提高微生物活性, 進(jìn)而促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解, 提高DOC的輸出[40]。

全球氣候變暖導(dǎo)致的泥炭地退化日益嚴(yán)重, 含碳溫室氣體排放不斷增加。泥炭地退化造成的水位波動(dòng)直接影響著含碳溫室氣體的排放, 對濕地碳能量流動(dòng)及有機(jī)物生產(chǎn)傳遞轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生影響[41]。土壤DOC在水位波動(dòng)下, 極不穩(wěn)定, 水位下降使泥炭易被微生物快速分解并釋放二氧化碳。不同土壤深度的DOC對環(huán)境的響應(yīng)程度不同, 受土壤酶活性的調(diào)控。在泥炭地退化過程中, 表層土壤DOC逐漸升高, 可能是由于DOC分解以二氧化碳形式釋放, 也可能是DOC隨水流進(jìn)入水體。這兩種方式均會(huì)對區(qū)域環(huán)境造成不利影響, 以二氧化碳排放將增加區(qū)域溫室效應(yīng)的正反饋, 而流入水體的DOC會(huì)造成有機(jī)酸積累、pH緩沖能力加劇、水體顏色加深、可見度降低等, 直接或間接影響各種生物的生存與發(fā)展, 導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化和功能的退化[42]。因此, 了解清楚泥炭地中DOC含量變化規(guī)律對全球氣候變化和區(qū)域環(huán)境保護(hù)都有實(shí)質(zhì)性的意義。

4 結(jié)論

本研究探討了在泥炭地退化過程中土壤酶活性與土壤溶解性有機(jī)碳在不同深度下的變化規(guī)律以及土壤酶活性與碳輸出間的關(guān)系, 研究結(jié)果表明:

1)泥炭地退化造成的好氧環(huán)境使得土壤微生物代謝活動(dòng)加快, 增加了土壤酶活性。隨著泥炭地退化程度的加深, 酚氧化酶活性逐漸增加, β-葡萄糖苷酶與蔗糖酶活性呈先升高后降低的變化趨勢。土壤亞表層是泥炭地土壤有機(jī)碳含量和密度較高的層次, 酶活性較高, 其中, 高寒草甸的亞表層酚氧化酶活性與β-葡萄糖苷酶活性顯著低于表層, 亞表層中的蔗糖酶活性與深層中的酶活性也存在顯著差異。

2)關(guān)于土壤中的有機(jī)碳輸出, 隨著泥炭地的退化, DOC呈逐漸增加的變化趨勢。高寒草甸中的亞表層DOC含量與深層存在顯著性差異。土壤酶作為DOC分解和轉(zhuǎn)化的主要參與者, 在不同水位條件下, β-葡萄糖苷酶都與DOC保持良好的線性關(guān)系, 可作為指示DOC分解的關(guān)鍵性酶類。

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Study on the changes of enzyme activity and DOC in subsoil of degraded peatland

CAO Qin1, LIU Jianliang2,3, LIU Kun4, ZENG Jia1, YAN Fei1, YANG Gang1,*

1. School of Life Science and Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China 2. Key Laboratory of Mountain Ecological Restoration and BioresourceUtilization, Chengdu Institute of Biology, Chengdu 610041, China 3.Zoige Wetland Ecosystem Research Station, Chinese Academy of Sciences, Hongyuan 624400, China 4. Solid Waste and Soil Research Institute of Chongqing Academy of Ecological and Environmental Sciences, Chongqing 401147, China

Under the background of climate change, soil organic carbon at subsurface gradually participates in the carbon cycle. In this study, the peat mire (S1), swamp meadow (S2) and alpine meadow (S3) at Riganqiao provincial wetland reserve, Hongyuan County were chosen to reveal the relationship between the subsurface soil carbon output and soil enzyme activity.Different soil depths (0-30 cm, 30-60 cm, 60-90 cm, 90-120 cm and 120-150 cm) in three different degraded peatland ecosystems were sampled. Soil enzyme activities (phenol oxidase, β-glucosidase, sucrase) and dissolved organic carbon (DOC) in peat surface, subsurface and deep layer were measured.The results showed that DOC increased gradually during the degradation process from peat swamp to swamp meadow and alpine meadow. With the deepening of the degradation degree of peat land, the soil enzyme activity increased first and then decreased. From the vertical direction, the DOC of peat swamp and swamp meadow increased gradually from surface to subsurface, while that of alpine meadow decreased from surface to subsurface. Phenol oxidase activity in surface soil was higher than that in deep soil, while the activity of β-glucosidase and sucrase in deep soil was higher than that in surface and subsurface soil. The activities of phenol oxidase, β-glucosidase and sucrase affect the content of DOC directly. β-glucosidase has a good linear relationship with DOC under different water levels, which can be used as a key enzyme to indicate DOC decomposition.

peatland; subsurface; phenol oxidase; β-glucosidase; sucrase; dissolved organic carbon

曹芹, 劉建亮, 劉坤,等.退化泥炭地亞表層土壤酶活性與DOC變化規(guī)律研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2022, 41(5): 144–151.

CAO Qin, LIU Jianliang, LIU Kun, et al. Study on the changes of enzyme activity and DOC in subsoil of degraded peat[J]. Ecological Science, 2022, 41(5): 144–151.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.05.018

X53

A

1008-8873(2022)05-144-08

2020-08-28;

2020-09-23

四川省科技計(jì)劃(2020YFS0020);國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(42077038); 西南科技大學(xué)學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目(19ycx0072); 重慶市生態(tài)環(huán)境局科研項(xiàng)目(2019-130)

曹芹(1995—), 女, 四川武勝人, 碩士, 主要從事濕地生態(tài)學(xué)研究, E-mail: 3050806616@qq.com

楊剛, 男, 副研究員, 主要從事濕地生態(tài)學(xué), 全球變化生態(tài)學(xué)等方面研究, E-mail: yanggang903@163.com?