关键词:
氧气浓度
土壤酶活性
土壤有机碳矿化
淤地坝
黄土高原
摘要:
[目的]土壤有机碳矿化是全球碳循环的关键环节,了解不同氧气浓度下土壤酶活性变化对有机碳矿化的影响,有利于解析土壤碳循环过程,助力“碳中和”目标达成,为解析黄土高原淤地坝碳库动态演变及完善区域碳循环提供理论依据。[方法]选取黄土高原典型淤地坝所淤积的坝地土壤为研究对象,通过野外采样及室内模拟矿化试验,研究了不同氧气浓度(0%,7%,14%,21%)下土壤有机碳矿化规律。[结果](1)培养前15 d,有机碳瞬时矿化量和累积矿化量均呈21%>14%>7%>0%趋势;而培养15~70 d,7%氧气浓度矿化量超过14%浓度,累计矿化量总体表现为21%>7%>14%>0%。(2)高氧气浓度(14%,21%)显著促进碳循环酶(β-葡萄糖苷酶、纤维素酶)和氮循环酶(亮氨酸氨基肽酶)活性,而β-木糖苷酶在低氧气浓度(0%,7%)下前期活性更高;磷循环相关酶(磷酸酶)活性仅在7%氧气浓度下后期显著升高。(3)通过酶计量学特征分析,有机碳矿化受碳、氮影响较大。(4)随机森林分析表明培养时间(21.90%)、纤维素酶(17.41%)和β-木糖苷酶(21.60%)是有机碳矿化的主要限制因子,氮循环酶通过影响微生物氮源获取间接调控矿化过程,而磷循环酶对矿化影响较弱。(5)各因子对有机碳矿化的贡献直接作用大于交互作用,培养时间(27.35%)和纤维素酶(26.2%)对矿化的贡献度最强。[结论]淤地坝土壤有机碳矿化随氧气浓度变化可能呈现先降低后升高再降低的趋势,碳、氮循环相关酶活性是驱动矿化差异的关键因子,且各因子对矿化的直接影响大于双因子交互影响。