施肥与光照对枫香栽培土壤酶活性及其化学计量比的影响

[目的]土壤酶化学计量反映微生物代谢和营养需求的生化平衡,可衡量土壤微生物能量和养分的限制性,揭示土壤养分转化及供给状况.养分和光照是影响树木生长的重要环境因子,但如何影响土壤养分转化酶活性及其化学计量还知之甚少.[方法]研究以枫香(Liquidambar formosana Hance)一年生苗木为对象,采用盆栽法开展施肥和光照双因素完全随机化试验,其中包括不施肥、施氮(N)肥和施磷(P)肥3种措施,以及100％光照、60％光照和20％光照3种强度,共9种处理.测定枫香苗木各器官生物量、土壤理化性质和酸性磷酸酶(AP)、β-葡萄糖苷酶(BG)、半纤维素酶(CB)、β-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性,并计算土壤养分和酶化学计量比.[结果]20％光照抑制了AP、BG、CB、NAG、LAP活性,同时降低了枫香幼苗各器官生物量以及土壤有效养分、全氮(TN)和全磷(TP)含量,提高了土壤含水量(SMC);施N肥显著增加CB和NAG活性,同时显著降低土壤pH、显著增加枫香幼苗各器官生物量和土壤有效养分含量;施P肥仅显著提高土壤有效磷(Olsen-P)含量,表明施肥和光照强度的减弱可通过影响土壤SMC,pH和养分含量来影响土壤酶活性.研究发现ln(BG+CB):ln(AP)和ln(NAG+LAP):ln(AP)均显著低于全球尺度上土壤酶活性比ln(BG+CB):ln(AP)(0.62)和ln(NAG+LAP):ln(AP)(0.44),说明该丘陵红壤缺乏微生物可利用的P.并且,在60％光照下,与不施肥相比,施N肥显著增加ln(BG+CB):ln(AP)和ln(NAG+LAP):ln(AP).相关分析表明,土壤理化性质和植株各器官生物量与土壤酶活性和酶化学计量比密切相关.冗余分析表明,总生物量、SMC和有效养分对土壤酶活性和酶化学计量比的解释度最高.[结论]施N肥和光照强度的减弱有利于土壤有效养分和酶活性的提高,改善土壤质量,该结果可为未来枫香幼苗的经营与管理提供一定的科学理论依据.