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刺槐和油松枯落叶腐殖质化对气候温湿变化的响应

2021-09-07吴雪梅杨雪岩林媛媛曹乐乐董文萱刘增文

草地学报 2021年8期
关键词:腐殖质刺槐油松

吴雪梅, 杨雪岩, 林媛媛, 代 亦, 曹乐乐, 董文萱, 刘增文,3 *

(1.西北农林科技大学资源环境学院, 陕西 杨凌 712100; 2.西北农林科技大学水土保持研究所, 陕西 杨凌 712100;3.农业部西北植物营养与农业环境重点实验室, 陕西 杨凌 712100)

近年来,全球气候异常,降水量和土壤水分蒸发量发生变化使得土壤中干湿和冷暖交替现象频繁,影响森林生态系统循环过程进而影响其功能。腐殖质不仅是凋落物分解的最终产物,同时也是评价土壤肥力的重要指标,对土壤养分周转具有重要意义[1-3]。因此,有必要深入研究土壤腐殖质化过程、腐殖质组成及特性,进而揭示不同森林土壤中有机质分解动态及其在植物生长过程中的重要性。前人研究表明[4],黄土高原土壤贫瘠,人工林分布较少且生长状况不佳,土壤有机质含量和腐殖质化程度是其主要限制因子。腐殖质形成过程对整个人工林生态系统的稳定和可持续发展至关重要,同时土壤生物群落[5]、养分物质组成[6]、枯落物分解季节[7]、树种[8]和凋落物质量[9]等因素也会对土壤腐殖质化过程产生影响。其中被覆盖或掩埋后的枯落物的腐殖质化过程更为复杂,研究发现,不同厚度的降雪和降雪后的不同时期可以通过改变土壤温度和湿度进而对枯落物腐殖化过程产生不同程度的影响[10]。国内外关于林地土壤腐殖质的研究主要集中于腐殖质特性与土壤肥力的关系[11]、林木发育阶段[12]、经营方式[13]和年限[14]等诸多因素对土壤腐殖质的影响,以及腐殖质对土壤抗蚀性[15]的影响,而关于气候变化特别是多个气候因子对枯落叶分解和腐殖质化过程的影响的相关研究尚不多见[16]。鉴于此,本研究以黄土区的刺槐(Robiniapseudoacacia)和油松(Pinustabulaeformis)典型人工林为对象,通过室内模拟培养试验研究气候温湿度变化对土壤腐殖质化过程的影响,旨在为林地土壤肥力维持和植被管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 枯落叶和土壤样品采集与处理

于2019年秋末冬初(10—11月)落叶季节,在地处黄土高原的陕西黄陵县(35°20′~35°50′ N;108°45′″~109°02′ E,海拔900~1700 m)双龙林场采集20年刺槐林地和油松林地新凋落的枯落叶,剔除病虫害叶、腐烂叶后,迅速漂洗后在65℃下烘干至恒重、粉碎过孔径0.25 mm尼龙筛备用。同时在当地选择具有代表性的天然荒草地,随机设置10个1 m×1 m大小的小样方,清理地上杂草及其根系后,收集每个样方表层(0~10 cm)土壤,进一步仔细剔除杂草、落叶、根系和石块等杂物,以鲜土过孔径5 mm的土壤筛,然后将过筛土壤充分混合后取部分装袋运回实验室,作为培养介质备用。

1.2 枯落叶腐殖质化培养

采用室内模拟培养法,将准备好的刺槐和油松枯落叶样品和过筛土壤分别按照土壤与枯落叶质量比为100∶3的比例充分混合,然后分别取2 kg(混合样干重)土壤枯落叶混合样装入不透水塑料培养钵中进行培养。通过环刀法测定天然荒草地土壤田间持水量,采用称重法调节土壤含水量为田间持水量的20%、田间持水量的50%、田间持水量的80%,通过设置培养箱温度控制土壤温度为冷(10℃)、温(20℃)、热(30℃),共18个处理(表1),每个处理3个重复。用塑料薄膜覆盖钵口(保湿),并在薄膜上留通气孔,然后将培养钵分别放在培养箱内进行培养,培养过程中,每隔5 d称量1次培养钵质量,根据失水情况,均匀补充水分,以保证培养过程中土壤湿度不变(培养钵质量保持恒定),连续培养100 d后终止。

表1 土壤腐殖化培养试验条件梯度Table 1 Experimental conditions gradient of soil humification culture

1.3 采样测定

枯落叶腐殖质化培养结束后,将每个培养钵内的土壤充分混合后采集部分土样以风干土或鲜土进行各项指标测定。其中,胡敏酸碳(Carbon,C)、富啡酸碳和胡敏素碳含量采用焦磷酸钠浸提-重铬酸钾氧化法测定[17];碱解氮(Nitrogen,N)含量采用扩散法测定[18];有效磷(Phosphorus,P)含量采用NaHCO3法测定[19];速效钾(Phosphorus,K)含量采用醋酸铵浸提火焰光度法测定[20];脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定;蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定;磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定[21]。

光学性质测定:将完成腐殖质化后的土壤风干、粉碎后并过0.25 mm筛。称取风干样品0.500 g置于150 mL锥形瓶,加入0.1 mol·L-1NaOH+0.1 mol·L-1Na4P2O7·10 H2O 混合提取液100 mL,加塞振荡10 min,沸水浴1 h,待冷却后过滤,再过0.45 μm滤膜,滤液即为浸提液。使用紫外可见光谱分析仪测定其吸光度,并计算色调系数(ΔlogK)、光密度值(E4/E6)[22]。

色调系数(ΔlogK)和光密度值(E4/E6)的计算方法如下:

ΔlogK=log(A400/A600)

(1)

E4/E6=A465/A665

(2)

(1)、(2)式中,A400,A600,A465,A665分别表示在400,600,465,665 nm处的吸光度。

1.4 数据处理

采用Excel 2010整理数据,采用SPSS 22.0软件进行单因素分析各个温度和湿度条件下的差异显著,采用双因素方差分析枯落叶腐殖质化对温度、湿度以及交互作用的响应。采用Pearson相关系数法分析土壤性质与腐殖质构成之间的相关性。采用Origin 2018绘图。

2 结果与分析

2.1 温湿度变化对土壤腐殖质含量的影响

对刺槐和油松枯落叶腐殖质化后土壤的各腐殖质碳含量进行双因素方差分析(表2)。结果表明,湿度变化以及温度湿度的交互作用对于刺槐和油松的胡敏素C、富啡酸C和胡敏酸C含量影响显著(P<0.01);温度变化对于刺槐和油松的胡敏素C和富啡酸C含量影响显著(P<0.01),而对胡敏酸C含量无明显影响。

表2 温度和湿度对土壤腐殖质碳含量影响的双因素方差分析P值Table 2 Two-factor ANOVA(P-value)of temperature and humidity on soil humus carbon content

由图1可知,同一湿度不同温度间的刺槐和油松枯落叶腐殖质化后土壤(以下简称刺槐和油松)胡敏素C含量均差异显著(P<0.05)。在20%WHC时,两种枯落叶腐殖质化后胡敏素C含量随温度上升逐渐上升,而在80%WHC时逐渐下降。刺槐胡敏素C含量同一温度不同湿度之间差异显著(P<0.05);油松在10℃和30℃时,不同湿度之间胡敏素C含量差异显著(P<0.05)。在20℃和30℃时,随着湿度上升,两种枯落叶的胡敏素C含量逐渐下降;在10℃时,刺槐胡敏素C含量出现先下降后上升的趋势,油松则是逐渐上升。

在20%WHC时,刺槐和油松富啡酸C含量随温度上升而上升;在50%WHC时,先上升后下降。在10℃时,刺槐富啡酸C含量随着湿度上升逐渐上升,油松则先上升后下降;20℃时,各个湿度下的刺槐和油松富啡酸C含量之间差异显著(P<0.05),且随着湿度上升,先上升后下降;30℃时,刺槐和油松随着湿度上升,先下降后上升。

在20%WHC时,刺槐和油松胡敏酸C含量随着温度上升逐渐上升;在50%WHC条件下,刺槐和油松胡敏酸C含量均随着温度上升,先上升后下降;在80%WHC时,各个温度条件下的刺槐和油松胡敏酸C含量之间差异显著(P<0.05),且随着温度上升逐渐下降。在10℃时,刺槐和油松的胡敏酸C含量随着湿度上升而逐渐上升;20℃时,刺槐和油松均呈先上升后下降的趋势;30℃时,刺槐胡敏酸C含量随湿度增加而逐渐下降,油松则先上升后下降。

胡敏酸在腐殖质酸中所占比例可以反映腐殖质的构成和腐殖化程度。由图1可知,刺槐枯落叶腐殖质化程度在20%WHC和50%WHC时,温度升高,腐质化程度上升,且由10℃到20℃,20℃到30℃的上升幅度为5.98%,21.68%(20%WHC),3.59%,34.13%(50%WHC);在80%WHC时,则逐渐下降,且由10℃到20℃,20℃到30℃的下降幅度为33.18%,54.12%。油松枯落叶腐殖质化程度在20%WHC和50%WHC,温度升高,腐质化程度上升,且由10℃到20℃,20℃到30℃的上升幅度为172.80%、5.32%(20%WHC),1.21%,60.62%(50%WHC);在80%WHC时,则逐渐下降,且由10℃到20℃,20℃到30℃的下降幅度为11.35%,14.89%。

图1 枯落叶在不同温度和湿度条件下腐殖质化后腐殖质构成特征Fig.1 Humus composition of litter humified soil under different temperature and humidity conditions注:不同大写字母表示同一温度不同湿度间差异显著(P<0.05),不同小写表示同一湿度不同温度间差异显著(P<0.05),下同Note:Different capital letters indicate significant difference between different humidity at the same temperature at the 0.05 level,different lowercase letters indicate significant difference between different temperature at the same humidity at the 0.05 level,the same as below

对刺槐和油松枯落叶腐殖质化后土壤的腐殖质组成与光学性质、养分有效性和酶活性进行相关性分析(表3),结果表明:刺槐枯落叶腐殖质构成中富啡酸C与光密度值呈显著正相关关系(P<0.05);而油松枯落叶腐殖质构成中胡敏素C与脲酶活性呈极显著负相关关系(P<0.01),胡敏酸C与速效K呈显著负相关性关系(P<0.05);胡敏酸C/腐殖酸C与其他土壤性质无显著的相关性。

表3 枯落叶腐殖质组成与土壤性质的相关系数Table 3 Correlation coefficients between humus composition and soil properties

2.2 温湿度变化对土壤腐殖质光学性质的影响

温度变化对刺槐腐殖质化土壤的色调系数无显著影响,但湿度变化对刺槐腐殖质话土壤的色调系数具有极显著影响(P<0.01);温度和湿度变化对油松腐殖质化土壤的色调系数无明显影响,但温度和湿度交互作用对其具有极显著影响(P<0.01)。温度和湿度变化对刺槐和油松的光密度值具有显著影响(P<0.05)(表4)。

表4 温湿度对土壤腐殖质化光学性质影响的双因素方差分析P值Table 4 Two-factor ANOVA(P-value)of temperature and humidity on the optical properties of soil humus

由表5可知,在20℃和30℃时,80%WHC条件下的刺槐色调系数与50%WHC差异显著(P<0.05);在20%WHC时,20℃条件的刺槐色调系数与10℃和30℃之间差异显著(P<0.05);在50%WHC时,20℃条件的刺槐色调系数与30℃之间差异显著(P<0.05)。在10℃和20℃下,不同湿度条件下的油松色调系数之间差异显著(P<0.05);在20%WHC时,30℃条件下的油松色调系数与10℃和20℃之间差异显著(P<0.05);在80%WHC时,10℃条件下油松色调系数与20℃和30℃之间差异显著(P<0.05)。

表5 不同温度和湿度条件下枯落叶腐殖质化光学性质特征Table 5 Humic optical properties of litter humification under different temperature and humidity

在20%WHC和50%WHC时,刺槐的光密度值随温度上升表现先上升后下降的趋势;在10℃和20℃时,刺槐光密度值随着湿度上升,表现出先上升后下降的趋势。在10℃时,油松光密度值随着湿度上升呈现先上升后下降的趋势;在20℃时,不同湿度条件之间差异显著(P<0.05),且随着湿度上升逐渐上升;在30℃时,随着湿度上升,先下降后上升;油松光密度值在50%WHC和80%WHC时,随温度上升逐渐下降。

2.3 温湿度变化对土壤养分有效性的影响

温度变化对刺槐腐殖质化土壤的碱解N含量具有显著影响(P<0.05),但湿度变化对其无显著影响,油松则相反。除湿度变化对刺槐有效P含量无显著影响外,其他条件变化对刺槐和油松有效P含量均具有显著影响(P<0.05)。湿度变化以及温度和湿度的交互作用对刺槐速效K含量具有显著影响(P<0.05),其他均无显著影响。

表6 不同温度和湿度对枯落叶腐殖质化后土壤养分有效性影响的双因素方差分析P值Table 6 Two-factor ANOVA(P-value)of temperature and humidity on nutrient availability of humified soil

在20%WHC时,30℃条件下的刺槐碱解N含量与10℃和20℃之间差异显著(P<0.05),且随着温度上升而逐渐上升。在80%WHC时,各个温度条件的刺槐碱解N含量差异显著(P<0.05),随着温度上升逐渐上升。油松的碱解N含量在10℃时,20%WHC与50%WHC和80%WHC之间差异显著(P<0.05),且随着湿度上升逐渐上升。

刺槐在20%WHC和80%WHC时,30℃条件下的刺槐有效P含量与20℃之间差异显著(P<0.05),随着温度上升呈现先下降后上升的趋势;在30℃时,50%WHC条件下的刺槐有效P含量与20%WHC和80%WHC之间差异显著(P<0.05),且随着湿度上升呈现先下降后上升的趋势。在80%WHC时,10℃条件下的油松有效P含量与20℃和30℃之间差异显著(P<0.05),且随着温度上升呈现先下降后上升的趋势;在10℃时,50%WHC条件下的有效P含量与80%WHC之间差异显著(P<0.05),且随着湿度上升先下降后上升。

在20%WHC时,30℃条件下的刺槐速效K含量在10℃和20℃之间差异显著(P<0.05),且随着温度上升,先上升后下降;在80%WHC时,10℃条件下的与20℃之间差异显著(P<0.05),且随着温度上升,先下降后上升;在10℃时,50%WHC条件下的刺槐速效K含量与20%WHC和80%WHC之间差异显著(P<0.05),且随着湿度上升,先下降后上升;在20℃时,20%WHC条件下的刺槐速效K含量与50%WHC和80%WHC之间差异显著(P<0.05),且随着湿度上升,先下降后上升。

2.4 温湿度变化对土壤酶活性的影响

由表7可知,温度、湿度变化及其交互作用对刺槐腐殖质化土壤的磷酸酶活性具有显著影响(P<0.05),对油松则无明显影响。温度变化对刺槐的脲酶活性具有极显著影响(P<0.01),湿度变化及温湿交互作用对油松的脲酶活性具有极显著影响(P<0.01)。除温度变化对油松蔗糖酶活性无显著影响外,其他条件变化对刺槐和油松蔗糖酶活性均具有极显著影响(P<0.01)。

表7 温度和湿度对枯落叶腐殖质化后酶活性影响的双因素方差分析P值Table 7 Two-factor ANOVA(P-value)of temperature and humidity on humified soil enzyme activity of litter

在20℃和30℃时,80%WHC的刺槐磷酸酶活性与20%WHC和50%WHC之间差异显著(P<0.05),且随着湿度上升呈现先上升后下降的趋势;在10℃时,20%WHC条件下刺槐磷酸酶活性与50%WHC和80%WHC之间差异显著(P<0.05),随着湿度上升逐渐上升;在20%WHC和50%WHC时,10℃条件下的刺槐磷酸酶活性与20℃和30℃之间差异显著(P<0.05),随着温度上升,呈现先上升后下降的趋势。在20%WHC时,30℃条件下油松磷酸酶活性与20℃之间差异显著(P<0.05),随着温度上升先上升后下降;在20℃时,20%WHC条件下的油松磷酸酶活性与50%WHC和80%WHC之间差异显著(P<0.05)。

在50%WHC和80%WHC时,30℃条件下的刺槐脲酶活性与10℃之间差异显著(P<0.05),其随着温度上升而逐渐下降;10℃时,80%WHC条件下的刺槐脲酶活性与20%WHC和50%WHC之间差异显著(P<0.05),随着湿度上升逐渐上升。在20%WHC时,30℃条件下的油松脲酶活性与10℃和20℃之间差异显著(P<0.05),其随着温度上升而逐渐下降;在80%WHC时,10℃条件下的油松脲酶活性与20℃和30℃之间差异显著(P<0.05),其随着温度上升逐渐上升;在20℃时,油松脲酶活性各个湿度之间差异显著(P<0.05),随着湿度上升逐渐上升;在30℃时,20%WHC条件下的油松脲酶活性与50%WHC和80%WHC之间差异显著(P<0.05),随着湿度上升逐渐上升。

在20%WHC和50%WHC时,各温度条件下的刺槐的蔗糖酶活性之间差异显著(P<0.05),且在20%WHC时随着温度上升逐渐上升,在50%WHC时,刺槐先上升后下降;10℃和30℃时,各个湿度条件下的刺槐蔗糖酶之间差异显著(P<0.05),且随着湿度上升而出现先下降后上升的趋势。在30℃时,各个湿度条件下的油松蔗糖酶活性之间差异显著(P<0.05),且随着湿度上升先上升后下降。刺槐的蔗糖酶活性明显高于油松,刺槐在20%WHC+30℃的条件下最高,油松则是在50%WHC+30℃时最高。

3 讨论

3.1 土壤腐殖质含量对气候温湿变化的响应

胡敏素被认为是土壤腐殖质中的惰性物质,但其在土壤结构、功能和生态方面上均具有比较重要的作用,同时其在碳截获、养分保持性、生物地球化学循环等方面也有重要地位[23]。本研究中,在低湿度时,温度增加促进胡敏素碳的形成与积累;在土壤湿度较大时,温度升高则促进胡敏素碳的转化和分解。相关研究表明[24],高温有利于胡敏素的形成与积累,低温有利于胡敏素的分解和转化,这与本研究结果相似。富啡酸是一类分子量小、活性大、氧化程度高、既可溶于酸溶液又溶于碱溶液的腐殖质物质,不仅在胡敏酸的积累和更新中起着重要的作用,而且对促进矿物的分解和养分的释放具有重要意义[23]。相关研究表明,不同含水量培养条件下,低含水量时利于富啡酸形成与积累;而淹水条件则利于富啡酸的分解与转化[24],这与本研究结论不相符。可能是因为本试验采用的刺槐和油松枯落叶与玉米秸秆组分不同,分解过程也有差异,同时温度变化也会对枯落叶腐殖质化过程产生影响。多数研究表明[25-27],室温条件下,好气条件较淹水条件更有利于有机物料的降解,本研究结果也符合上述规律。但在10℃时,高湿度有利于提高刺槐和油松枯落叶腐殖质化程度,原因可能是低温会降低微生物的生命活力,减缓枯落叶腐殖质化过程,而此时的高湿度有利于厌氧菌的生长活动,会相对的促进腐殖质化过程进行。温度和湿度变化对刺槐和油松枯落叶腐殖质化过程具有较大影响,但胡敏酸碳含量对湿度变化响应程度较高,对温度变化响应程度较低。

本研究发现,刺槐和油松胡敏酸C/腐殖酸C值变化趋势类似,但增减幅度相差较大(图1)。刺槐和油松腐殖质化程度在低和中间湿度时,随着温度上升逐渐上升;在高湿度时,随着温度升高逐渐降低。相关研究表明[28],与刺槐凋落叶相比,油松全C和木质素含量更高,半纤维素、纤维素和全P含量更低,所以刺槐枯落叶腐殖质化程度更快,其腐殖质化程度更高。刺槐腐殖质化程度在80%WHC+10℃时最高,可能与刺槐属于阔叶乔木,其枯落叶较易分解有关。土壤的腐殖质处于不断形成和矿化分解的动态变化之中,温度升高有利于腐殖质的形成,也有利于已形成腐殖质的矿化分解,腐殖质矿化分解之后,腐殖质含量会减少。同时,有学者提出,温度增加,秸秆腐解加快,全C的减少也加快,微生物可利用的碳源减少,会造成微生物活性降低[29]。本试验培养过程中,枯落叶腐殖质化过程完成较快,到后期在低温下微生物活性降低较慢,所以在80%WHC+10℃腐殖质化程度最高。

3.2 土壤腐殖质光学性质对气候温湿变化的响应

土壤腐殖质颜色与腐殖化程度是相对应的,有学者提出用色调系数、E4/E6来表征腐殖物质的色调,它反映腐殖质分子的复杂程度[30]。一般来说,色调系数或E4/E6越高,其分子复杂程度越低,氧化程度和芳化度越低[31]。在3个湿度梯度中,20℃的条件有利于刺槐腐殖质分子结构的简单化;在湿度较大时,10℃的条件有利于油松腐殖质分子结构简单化。有报道表明,淹水培养可能导致土壤胡敏酸的结构简单化,而干湿交替条件下土壤胡敏酸的分子量、氧化程度和芳构化程度均增加,结构趋向复杂化[27]。

3.3 土壤养分有效性对于气候温湿变化的响应

枯落叶分解对养分循环过程具有重要意义,同时也对生态物质循环和能量转化过程产生影响。C,N,P,K是植物和微生物在土壤中竞争的宏观元素和优势养分[32]。土壤养分对土壤质量和植物生长都起着重要作用。前人研究结果表明,温度和降水的变化可以通过改变地温、土壤水分和微生物活动导致土壤元素化学计量的解耦和土壤养分发生变化[33]。本研究主要针对刺槐和油松枯落叶腐殖质化后土壤养分有效性对于气候温湿变化的响应,研究结果表明刺槐的碱解氮含量对于温度变化响应程度较大,对湿度变化则不明显;油松则相反。本研究结果表明温度较高利于刺槐碱解氮的形成与积累;土壤湿度大时,低温更利于油松的碱解氮含量的形成与积累。在一定范围内,温度升高有利于提高土壤酶活性,促进枯落叶腐殖质化过程和养分释放过程,但湿度过高会使土壤中产生厌氧环境,从而影响土壤中微生物的生命活动,进一步影响枯落叶养分释放。同时油松有效磷含量对温湿度变化响应程度高于刺槐。相关资料表明,碱解氮和有效磷含量与年平均降水量显著正相关,而速效K则与年平均降水量呈显著负相关,但相关性较弱[34]。刺槐的速效钾含量对于湿度变化响应敏感,油松则不敏感。此外,除温度和湿度变化对枯落叶腐殖化后土壤养分有效性具有影响外,枯落叶本身性质也具有一定影响。由图3可知,刺槐养分有效性普遍高于油松,主要原因是油松属于针叶乔木,其属于粗糙死地被物,有机质分解速率缓慢,有利于有机质的积累,但不利于养分的归还;而刺槐属于阔叶乔木,其凋落物中软质易分解,有利于养分归还增加土壤肥力而不利于有机质积累[35]。

图3 枯落叶在不同温度和湿度条件下腐殖质化后酶活性特征Fig.3 Characteristics of enzyme activities of litter after humification under different temperature and humidity conditions

3.4 土壤酶活性对于气候温湿变化的响应

土壤酶是土壤中具有生物活性的蛋白质,是土壤新陈代谢的重要因素[36]。合适的温度和湿度环境有利于微生物的繁殖和生命活动,从而促进枯落叶腐殖质化过程进行,而土壤温度和湿度的变化会对微生物活性产生直接影响。研究结果表明,刺槐磷酸酶活性对于温度和湿度变化的响应值较油松高,且刺槐磷酸酶活性高于油松。刺槐脲酶活性对于温度变化响应显著,油松对于湿度变化响应显著。刺槐蔗糖酶活性对于温度和湿度变化均响应显著,油松蔗糖酶活性对湿度变化响应显著,且刺槐的蔗糖酶活性高于油松。温度使微生物活性发生变化进而影响腐殖化过程,湿度则通过影响微生物的代谢活动和土壤的透气性,进而影响土壤的腐殖质化过程。相关研究表明,土壤酶活性在一定范围内随着温度升高而升高[37];水分过多或过低可使土壤酶活性降低[38],同时周桂香等[39]研究发现,40%田间持水量处理的土壤较为干燥,而90%田间持水量处理的土壤偏湿,会导致O2不足,湿度太低或太高均不利于土壤可溶性物质的扩散、迁移和好氧微生物的生长和秸秆腐解,所以湿度适中有利于提高酶活性和促进腐殖化过程。本研究中部分酶活性对于气候温湿变化的响应规律不一致,可能是温度和田间持水量对于枯落叶腐殖质化过程具有交互作用,温度变化在一定程度上会对湿度变化产生掩盖或促进作用。同时不同种类酶的生长和繁殖的最适温度和湿度也不一致,不同枯落叶的腐殖化过程能提供给微生物生长的营养物质有所差异,这均有可能会造成土壤酶活性对气候温湿度变化响应规律产生较大差异。

4 结论

本研究表明刺槐和油松枯落叶腐殖质化程度在土壤湿度为20%WHC和50%WHC时,随着温度上升逐渐上升;相反在土壤湿度为80%WHC时,腐殖化程度随着温度上升逐渐下降。刺槐和油松枯落叶腐质化程度与其他土壤性质的相关性均不显著,但其中相对有利于提高刺槐腐殖化程度的土壤性质是磷酸酶、脲酶活性,而不利的是光密度值和有效磷含量;相对有利于提高油松胡腐殖化程度的土壤性质是碱解氮含量,不利于的是速效钾和磷酸酶活性。

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