曹 瑞, 楊萬(wàn)勤,*,袁 吉, 李 晗, 譚 波

1 臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院,臺(tái)州 318000 2 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)林業(yè)研究所,成都 611130

土壤酶是土壤生物化學(xué)過(guò)程的積極參與者,既能將大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì),又能參與腐殖質(zhì)的形成,在植物殘?bào)w分解、土壤有機(jī)質(zhì)形成和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化等方面發(fā)揮著重要的作用[1],是土壤生產(chǎn)力維持與提高的關(guān)鍵。同時(shí),土壤酶能敏感地響應(yīng)生物與非生物環(huán)境因子的輕微變化,其活性變化能綜合反映土壤生物化學(xué)過(guò)程對(duì)氣候變化、土壤理化性質(zhì)和土壤生物群落的響應(yīng)[2—3]。然而,已有的相關(guān)研究更多地集中在礦質(zhì)土壤層,而土壤有機(jī)層酶活性動(dòng)態(tài)的研究相對(duì)較少[4—5]。土壤有機(jī)層是指累積在土壤表面未分解到完全分解的有機(jī)殘余物質(zhì),是土壤與植被之間進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)換和能量交換最為活躍的生態(tài)界面之一,在土壤有機(jī)碳固定、物質(zhì)循環(huán)和養(yǎng)分有效性等方面具有十分重要的作用[6]。有研究表明,土壤有機(jī)層酶活性顯著高于礦質(zhì)土壤層[7—9],由于土壤有機(jī)層直接暴露在地表,其受到環(huán)境因子波動(dòng)的直接影響更強(qiáng)烈。因此,土壤有機(jī)層酶活性對(duì)周期性環(huán)境變化的響應(yīng)可能更敏感,其響應(yīng)機(jī)制也可能不同于礦質(zhì)土壤層,但相關(guān)機(jī)制尚待深入研究。

迄今,土壤酶活性的季節(jié)性變化已有大量研究報(bào)道[10—13],并認(rèn)為土壤溫度和濕度是驅(qū)動(dòng)土壤酶活性季節(jié)性變化的關(guān)鍵因子[12,14—15]。例如,Puissant等[16]研究表明,降雨減少和增溫降低了土壤含水量,抑制土壤微生物生物量,導(dǎo)致夏季土壤酶活性的降低。Kang等[17]研究發(fā)現(xiàn),春季較高的土壤脫氫酶和脲酶活性以及秋季較高的磷酸酶和芳基硫酸酯酶活性是由林地土壤溫度和養(yǎng)分有效性決定的。但近期的一些研究則表明,驅(qū)動(dòng)土壤酶活性變化的關(guān)鍵因素是土壤基質(zhì)質(zhì)量和pH[18—21]。這些不確定性可能是因?yàn)樾再|(zhì)迥異的土層(例如土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層)對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)存在較大差異,也可能是土壤酶活性對(duì)降水等環(huán)境因子的響應(yīng)很敏感,僅僅關(guān)注土壤酶活性的季節(jié)或者月動(dòng)態(tài)不能反映酶活性的環(huán)境敏感性。理論上,土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層可能具有明顯不同的微生物、水熱和養(yǎng)分有效性動(dòng)態(tài),從而使土壤酶活性對(duì)季節(jié)性環(huán)境因子變化的響應(yīng)存在分異,進(jìn)而影響土壤生物地球化學(xué)循環(huán)。因此,深入研究土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期的變化,有助于識(shí)別主導(dǎo)酶活性動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵因子,有利于理解土壤生物化學(xué)循環(huán)對(duì)環(huán)境變化的潛在響應(yīng)。

長(zhǎng)江上游低山丘陵區(qū)屬于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候,降雨季節(jié)和干旱季節(jié)明顯,全年降水主要集中在夏秋兩季,具有極為明顯的雨熱同期現(xiàn)象[22]。馬尾松(Pinusmassoniana)是本區(qū)的主要造林樹種,在林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)建設(shè)中具有舉足輕重的地位[23]。因此,深入研究馬尾松人工林土壤酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期的變化特征及其主要驅(qū)動(dòng)因子,可為馬尾松人工林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)與管理提供科學(xué)依據(jù)。然而,已有的土壤酶活性研究更多關(guān)注礦質(zhì)土壤層,有關(guān)土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層的酶活性隨不同關(guān)鍵時(shí)期環(huán)境因子變化的變化尚缺乏深入研究。為此,本文以長(zhǎng)江上游低山丘陵區(qū)的宜賓高縣馬尾松人工林為研究對(duì)象,采用原位土柱培養(yǎng)法,同步研究了土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層中與碳氮磷循環(huán)密切相關(guān)的轉(zhuǎn)化酶、脲酶和酸性磷酸酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期的變化特征,揭示驅(qū)動(dòng)土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層酶活性動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵因子。

1 材料與方法

1.1 樣地設(shè)置

研究區(qū)域位于宜賓市高縣境內(nèi)(104°32′—104°33′E,28°34′—28°35′N),地處長(zhǎng)江上游低山丘陵區(qū),地貌以低山丘陵為主,海拔高度400—500 m。氣候類型屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,雨熱同期特征明顯,年平均溫度約為18℃,最高月均溫(7月)為36.8℃,最低月均溫(1月)為7.8℃,年降水量850—1200 mm,相對(duì)集中于5—10月[24]。

研究樣地布設(shè)于來(lái)復(fù)鎮(zhèn)毛巔坳林區(qū)的馬尾松人工林,其主要伴生樹種為香樟(Cinnamomumcamphora),林下灌木主要是梨葉懸鉤子(Rubuspirifolius)、枹櫟(Quercusserrate)、油樟(Cinnamomumlongepaniculatum)等。林下草本植物主要包括金星蕨(Parathelypterisglanduligera)、芒(Miscanthussinensis)、芒萁(Dicranopterisdichotoma)等。土壤為黃壤,基本特性詳見表1。

表1 土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層土壤基本特性

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在研究樣地內(nèi)選擇3個(gè)間距約為100 m、長(zhǎng)寬為10 m、面積為100 m2,且坡度、坡向和地表植被類型相似的平行樣方。在去除地表新鮮凋落物和地表植被后,采用直徑11 cm、高30 cm的PVC管垂直打入土壤采集具有完整土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層的土柱。在不破壞柱內(nèi)土壤結(jié)構(gòu)的情況下取出土柱,立即使用0.2 mm的尼龍網(wǎng)布封住土柱上下兩端,隨后將保持相對(duì)完好的土柱集中培養(yǎng)在同一樣地中環(huán)境條件一致的地方,以避免森林環(huán)境異質(zhì)性對(duì)土柱內(nèi)土壤酶活性的影響。2013年9月樣地布設(shè)完畢,待實(shí)驗(yàn)干擾降低后,于2014年6月開始采集樣品,持續(xù)三年。實(shí)驗(yàn)期間,根據(jù)高縣多年降水資料和研究團(tuán)隊(duì)前期研究結(jié)果為參考[22,25],并結(jié)合我國(guó)農(nóng)歷24節(jié)氣,將采樣時(shí)間確定為雨季早期(Early rainy season,ERS,6月6日)、雨季中期(Mid rainy season,MRS,10月8日)、雨季末期(Late rainy season,LRS,12月6日)、旱季早期(Early dry season,EDS,3月5日)和旱季末期(Late dry season,LDS,4 月5日)等5個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。

1.3 土壤采集與測(cè)定

依照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),確保采樣時(shí)間誤差不超過(guò)正負(fù)一周的前提下,在每個(gè)樣方隨機(jī)采集3根土柱并按土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層分別混合,每次采集6份土壤樣品(2土層×3樣方)。土壤樣品通過(guò)低溫保存箱迅速帶回實(shí)驗(yàn)室,過(guò)2 mm分樣篩后,一部分風(fēng)干密封保存,一部分用自封袋密封保存于4℃冰箱測(cè)定土壤酶活性。

土壤酶活性測(cè)定參照關(guān)松蔭的研究方法進(jìn)行改進(jìn)[26]。轉(zhuǎn)化酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定,用1g干土在37℃下24h水解產(chǎn)生葡萄糖的毫克數(shù)表示；脲酶活性采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定,用1g干土在37℃下24h水解產(chǎn)生銨氮的毫克數(shù)表示；酸性磷酸酶活性采用比色法測(cè)定,用1g干土在37℃恒溫培養(yǎng)條件下,24h釋放的苯酚量來(lái)計(jì)算。

土壤微生物生物量碳和氮采用改進(jìn)的氯仿熏蒸-K2SO4浸提方法測(cè)定[27]；土壤微生物磷脂脂肪酸含量通過(guò)對(duì)總脂質(zhì)進(jìn)行單相萃取后測(cè)定[28]。土壤pH(土水比為1∶2. 5)采用pH計(jì)測(cè)定。土壤有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀加熱法測(cè)定,全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定,全磷含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定[29]。此外,土壤含水量通過(guò)稱取10g新鮮土樣烘干至恒重,用水分重量占1g干土的百分比來(lái)表示；土壤溫度采用埋設(shè)紐扣式溫度記錄器(DS1923-F5 iButton,Maxim Integrated Products, Inc., Sunnyvale, CA, USA)每2h記錄一次。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)SPSS 20.0軟件,采用重復(fù)測(cè)量方差分析(Repeated Measures ANOVA)檢驗(yàn)關(guān)鍵時(shí)期、年際、土層及其相互作用對(duì)土壤酶活性影響的顯著性?；赗(4.0.2),通過(guò)ggpubr軟件包,采用單因素方差分析(One-way ANOVA)對(duì)土壤酶活性不同關(guān)鍵時(shí)期的差異顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)(P=0.05)。通過(guò) SIMCA 14.1軟件,采用偏最小二乘法(PLS)評(píng)估環(huán)境因子對(duì)土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層酶活性的影響程度和相對(duì)重要性。采用ggpplot 2 軟件包進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境因子隨關(guān)鍵時(shí)期和年份的變化特征

研究期間,三年的平均降雨量為944.36 mm,降雨主要集中在5—10月,最低的月降水量為7.6 mm,最高的月降水量為282.7 mm；年際間的降雨量無(wú)顯著差異,但月份之間和季節(jié)之間的變化明顯。三年的大氣相對(duì)濕度平均值為81.57%,并無(wú)明顯的季節(jié)差異(圖1)。觀測(cè)樣地的土壤溫度與大氣溫度變化相一致,夏季較高,冬季較低。同時(shí),土壤有機(jī)層溫度波動(dòng)幅度明顯高于礦質(zhì)土壤層(圖1)。土壤含水量均呈下降趨勢(shì),且土壤有機(jī)層下降幅度顯著大于礦質(zhì)土壤層(圖1)。

圖1 馬尾松人工林觀測(cè)樣地的土壤溫濕度和大氣溫濕度動(dòng)態(tài)Fig.1 Dynamics of temperature and moisture in both air and soil in the observational plots of Masson pine plantation

2.2 土壤轉(zhuǎn)化酶活性動(dòng)態(tài)

關(guān)鍵時(shí)期、年際、土層及其相互作用均對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶活性產(chǎn)生了顯著影響(表2)。除第一年外,土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層的轉(zhuǎn)化酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期發(fā)生了顯著變化,其差異顯著性取決于培養(yǎng)時(shí)間和土層(圖2)。土壤有機(jī)層轉(zhuǎn)化酶活性在雨季初期(ERS)顯著最高,在旱季末期(LDS)顯著最低；而礦質(zhì)土壤層中,第二個(gè)培養(yǎng)年的轉(zhuǎn)化酶活性在雨季初期(ERS)和旱季末期(LDS)顯著高于其他關(guān)鍵時(shí)期,第三個(gè)培養(yǎng)年的轉(zhuǎn)化酶活性在雨季初期(ERS)顯著最低(圖2)。土壤有機(jī)層的轉(zhuǎn)化酶活性顯著高于礦質(zhì)土壤層,且隨培養(yǎng)年際的增加表現(xiàn)出明顯的降低趨勢(shì)(圖2)。

表2 關(guān)鍵時(shí)期、年際、土層及其相互作用對(duì)土壤酶活性影響的重復(fù)測(cè)量方差分析

圖2 土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層轉(zhuǎn)化酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期的變化Fig.2 Change of invertase activities in both soil organic layer and mineral soil layer with critical periods不同字母表示各關(guān)鍵時(shí)期在同一年際和土層的差異顯著(P<0.05)

2.3 土壤脲酶活性動(dòng)態(tài)

關(guān)鍵時(shí)期、年際、土層及其相互作用均對(duì)土壤脲酶活性產(chǎn)生了顯著影響(表2)。土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層的脲酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期均發(fā)生了顯著的變化,其變化趨勢(shì)也基本一致(圖3)。第一個(gè)培養(yǎng)年中,土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層脲酶活性在雨季初期(MRS)和雨季末期(LRS)顯著高于其他關(guān)鍵時(shí)期；第二個(gè)培養(yǎng)年中,兩層土壤脲酶活性在雨季末期(LRS)顯著最高；第三個(gè)培養(yǎng)年中,土壤脲酶活性在旱季初期(EDS)顯著最低(圖3)。土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層脲酶活性在第一年顯著最高,隨培養(yǎng)年際增加有顯著降低的變化趨勢(shì)(圖3)。

圖3 土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層脲酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期的變化Fig.3 Change of urease activities in both soil organic layer and mineral soil layer with critical periods

2.4 土壤酸性磷酸酶動(dòng)態(tài)

關(guān)鍵時(shí)期、年際、土層及其相互作用均顯著影響了土壤酸性磷酸酶活性(表2)。除第三年的礦質(zhì)土壤層外,土壤酸性磷酸酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期均有顯著變化(圖4)。第一個(gè)培養(yǎng)年中,土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層酸性磷酸酶活性均在雨季中期(MRS)顯著最高；第二個(gè)培養(yǎng)年中,土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層酸性磷酸酶活性的顯著最低值分別出現(xiàn)在旱季末期(LDS)和雨季初期(ERS)；第三個(gè)培養(yǎng)年中雨季中期(MRS)和雨季末期(LRS)的土壤有機(jī)層酸性磷酸酶活性顯著高于其他時(shí)期(圖4)。土壤有機(jī)層酸性磷酸酶活性隨培養(yǎng)年際增加無(wú)顯著變化,而礦質(zhì)土壤層有顯著增加的趨勢(shì)(圖4)。土壤有機(jī)層酸性磷酸酶活性總體上顯著高于礦質(zhì)土壤層,土壤有機(jī)層酸性磷酸酶活性的變化幅度也略大于礦質(zhì)土壤層(圖4)。

圖4 土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層酸性磷酸酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期的變化Fig.4 Change of acid phosphatase activities in both soil organic layer and mineral soil layer with critical periods

2.5 土壤酶活性動(dòng)態(tài)的驅(qū)動(dòng)因子

土壤含水量、有機(jī)碳和全氮對(duì)土壤有機(jī)層轉(zhuǎn)化酶活性具有顯著的積極影響,土壤全磷則具有顯著的消極影響(P<0.05)(圖5)。而在礦質(zhì)土壤層中,土壤微生物量碳、真菌含量、革蘭氏陰性菌含量、有機(jī)碳和革蘭氏陽(yáng)性菌含量對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶具有顯著的積極影響(P<0.01),土壤全磷則具有顯著的消極影響(P<0.05)(圖5)。土壤含水量、微生物量氮、真菌含量、微生物量碳和革蘭氏陽(yáng)性菌含量對(duì)土壤有機(jī)層脲酶活性具有顯著的正向調(diào)節(jié)作用(P<0.05),土壤全磷則具有顯著的負(fù)向調(diào)節(jié)作用(P<0.01)(圖5)。土壤含水量、真菌含量、有機(jī)碳和微生物量氮對(duì)礦質(zhì)土壤層脲酶活性具有顯著的積極影響,土壤全磷則具有顯著的負(fù)向調(diào)節(jié)作用(P<0.01)(圖5)。土壤微生物量氮、降水量、土壤溫度、大氣溫度和有機(jī)碳對(duì)土壤有機(jī)層酸性磷酸酶活性具有顯著的正效應(yīng)(P<0.01),而在礦質(zhì)土壤層中,土壤全磷、酸堿度和微生物量氮對(duì)其具有顯著的正效應(yīng)(P<0.01)(圖5)。此外,研究結(jié)果還表明,土壤含水量和土壤微生物量碳分別是土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層轉(zhuǎn)化酶活性最重要的影響因素；土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層脲酶活性最重要的影響因素均為土壤含水量；土壤微生物量氮和全磷分別是土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層酸性磷酸酶活性最重要的影響因素。

圖5 環(huán)境因子對(duì)土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層酶活性影響的偏最小二乘法(PLS)分析結(jié)果Fig.5 Results of partial least squares (PLS) analysis testing for the effects of environmental factors on the soil enzyme activity in soil organic layer and mineral soil layer偏最小二乘法標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)顯示了每個(gè)環(huán)境因子對(duì)土壤酶活性的影響方向和大小,大于1的變量重要性表示其影響顯著;PRE：降水量 Precipitation； AT：大氣均溫 Mean air temperature；ST：土壤均溫 Mean soil temperature；MOI：土壤含水量 Soil moisture； SOC：土壤有機(jī)碳 Soil organic carbon；TN：全氮 Total nitrogen；TP：全磷 Total phosphorus；MBC：土壤微生物量碳 Microbial biomass carbon；MBN：土壤微生物量氮 Microbial biomass nitrogen；TB：細(xì)菌PLFAs含量 Bacteria PLFAs；TF：真菌PLFAs含量 Fungi PLFAs；GP：革蘭氏陽(yáng)性菌PLFAs含量 Gram-positive bacteria PLFAs；GN：革蘭氏陰性菌PLFAs含量 Gram-negative bacteria PLFAs

3 討論

土壤酶活性是環(huán)境變化的敏感生物學(xué)指標(biāo),受到環(huán)境因子的綜合調(diào)控[2]；因而環(huán)境因子的季節(jié)性差異通常會(huì)導(dǎo)致土壤酶活性的季節(jié)性變化[13,30—31]。本研究表明,土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層酶活性均隨關(guān)鍵時(shí)期顯著變化,總體上表現(xiàn)為雨季大于旱季。這與Fan等[32]的研究結(jié)果基本一致,他們的研究發(fā)現(xiàn)除脲酶以外,轉(zhuǎn)化酶、酸性磷酸酶和纖維素酶等五種酶在雨季活性高于旱季,并認(rèn)為濕度的增加刺激了微生物和植物根部分泌土壤酶。同時(shí),有研究表明,土壤含水量是主導(dǎo)季節(jié)性降水明顯區(qū)域土壤酶活性動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵因子[33—34]。本研究中,多種環(huán)境因子對(duì)土壤酶活性具有顯著影響,但土壤含水量和微生物生物量是驅(qū)動(dòng)土壤酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期發(fā)生變化的最關(guān)鍵因素。這主要?dú)w因于潮濕的環(huán)境有利于微生物的生理活動(dòng)[35—36],提高微生物同化的效率并延長(zhǎng)微生物的活動(dòng)周期[37],導(dǎo)致較高的微生物生物量分泌更多的酶[38—40]；反之,干旱則會(huì)顯著抑制土壤酶的活性[41—42]。本研究中,馬尾松人工林位于亞熱帶季風(fēng)區(qū),具有較為明顯的干濕季交替特征,易引起土壤含水量和微生物生物量的劇烈變化,最終導(dǎo)致不同關(guān)鍵時(shí)期土壤酶活性的劇烈變化。

與此同時(shí),土壤有機(jī)層轉(zhuǎn)化酶和脲酶活性隨培養(yǎng)年限的增加均有顯著降低的趨勢(shì)?？赡艿脑蚴牵和林囵B(yǎng)期間,去除新鮮凋落物減少了有機(jī)質(zhì)輸入,并改變了土壤水熱條件、底物有效性和微生物量,從而降低了相關(guān)土壤酶活性[43—45]。一方面,去除新鮮凋落物增加了土壤有機(jī)層水分蒸發(fā),顯著降低了土壤含水量,從而強(qiáng)化了土壤含水量對(duì)土壤酶活性的正向調(diào)節(jié)作用。另一方面,去除新鮮凋落物阻斷了土壤碳氮的主要來(lái)源,致使土壤轉(zhuǎn)化酶和脲酶活性受底物限制而顯著降低[46]。然而,不同于土壤有機(jī)層轉(zhuǎn)化酶的變化特征,礦質(zhì)土壤層轉(zhuǎn)化酶活性隨年際的變化幅度相對(duì)穩(wěn)定。這主要是由于礦質(zhì)土壤層土壤含水量、有機(jī)碳及養(yǎng)分含量顯著低于土壤有機(jī)層,限制了土壤微生物分泌土壤酶[31,47],使土壤酶活性長(zhǎng)期維持在較低水平。同時(shí),礦質(zhì)土壤層生化特性對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)比土壤有機(jī)層更遲鈍[6],使其具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性并導(dǎo)致土壤酶活性的變化幅度明顯小于土壤有機(jī)層。此外,本研究表明,礦質(zhì)土壤層酸性磷酸酶活性隨培養(yǎng)年限的增加呈現(xiàn)出增加趨勢(shì),且土壤全磷是其變化最主要調(diào)控因素。這可能是因?yàn)樗嵝粤姿崦钢饕獏⑴c土壤磷的生物化學(xué)過(guò)程,而土壤磷元素主要受母巖和土壤淋溶過(guò)程的影響[24,48—49]。

總體而言,土壤酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期和年際的變化受到土壤層次和酶種類的控制,主要與環(huán)境因子對(duì)土壤酶活性的影響程度的顯著差異有關(guān)。偏最小二乘分析結(jié)果表明,土壤含水量、微生物量和底物含量對(duì)土壤酶活性具有顯著影響。其中,土壤含水量和土壤微生物量碳分別是土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層轉(zhuǎn)化酶活性最重要的影響因素；土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層脲酶活性最重要的影響因素均為土壤含水量；土壤微生物量氮和全磷分別是土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層酸性磷酸酶活性最重要的影響因素。此外,土壤微生物各類群僅在礦質(zhì)土壤層對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶活性具有顯著的正效應(yīng),這與土壤微生物各類群組成與多數(shù)土壤酶具有顯著相關(guān)性的研究結(jié)果并不完全一致[50—51]。推測(cè)土壤微生物類群對(duì)土壤酶的調(diào)控作用可能被土壤水分或總生物量等因子限制,但相關(guān)機(jī)制有待進(jìn)一步研究。同時(shí),本研究沒有發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)土壤酶活性的顯著影響,也與溫度顯著影響土壤酶活性的研究結(jié)果不一致[52—53],這可能是因?yàn)閬啛釒У貐^(qū)土壤酶活性的溫度敏感性較低[54]。值得注意的是,本研究只發(fā)現(xiàn)土壤pH與礦質(zhì)土壤層酸性磷酸酶活性顯著相關(guān),這與土壤pH是影響土壤酶活性的重要因素的研究結(jié)果不一致[55—57]。這可能是因?yàn)槲h(huán)境尺度上土壤pH季節(jié)和年際變化小,為土壤酶提供了相對(duì)穩(wěn)定的酸堿環(huán)境,對(duì)土壤酶活性的影響被削弱；另一方面是因?yàn)橥寥纏H是土壤酶活性空間分異的主要驅(qū)動(dòng)因子[4],其對(duì)土壤酶活性空間分布的影響要強(qiáng)于對(duì)時(shí)間動(dòng)態(tài)的影響。

4 結(jié)論

馬尾松人工林土壤酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期和年際的變化顯著,其變化幅度和差異顯著性受土壤層次和酶的種類的限制。土壤有機(jī)層轉(zhuǎn)化酶和酸性磷酸酶活性顯著高于礦質(zhì)土壤層。土壤有機(jī)層三種酶活性隨關(guān)鍵時(shí)期的變化幅度和隨年際的變化幅度均高于礦質(zhì)土壤層。土壤含水量、土壤微生物量和底物含量是馬尾松人工林土壤酶活性的主要調(diào)控因子。其中,土壤含水量和土壤微生物量碳分別是土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層轉(zhuǎn)化酶活性最重要的影響因素；土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層脲酶活性最重要的影響因素均為土壤含水量；土壤微生物量氮和全磷分別是土壤有機(jī)層和礦質(zhì)土壤層酸性磷酸酶活性最重要的影響因素。