摘 要：以大興安嶺北部典型針葉林(興安落葉松林、樟子松林)為研究對象，通過團聚體脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶活性以及酶活性幾何平均數(shù)的測定與分析，探明該地區(qū)兩種主要針葉林土壤團聚體酶活性的差異，以及隨團聚體粒徑大小不同酶活性的變化特征。結(jié)果表明：①興安落葉松林0～5 cm土層和樟子松林0～10 cm土層以大團聚體占優(yōu)勢，隨著土層加深大團聚體含量下降，兩種林型生長季中期大團聚體含量高于生長季初期和末期。②兩種林型團聚體酶活性均表現(xiàn)為隨粒徑減小而增加的一致性規(guī)律，以小于0.25 mm微團聚體酶活性最高，且隨著土層加深，團聚體酶活性隨之降低。興安落葉松林團聚體脲酶、蔗糖酶活性低于樟子松林，酸性磷酸酶活性高于樟子松林;兩種林型團聚體脲酶以生長季初期和末期活性最高，蔗糖酶和酸性磷酸酶均以7—8月生長旺季活性最高。③土壤團聚體酶活性幾何平均數(shù)表現(xiàn)為樟子松林高于興安落葉松林，隨土層降低而遞減，且隨粒徑增大酶活性平均數(shù)降低，兩種林型酶活性幾何平均數(shù)在生長季中期數(shù)值較高。

　　關(guān)鍵詞：大興安嶺;興安落葉松林;樟子松林;水穩(wěn)性團聚體;酶活性

　　引言

　　土壤酶是微生物養(yǎng)分轉(zhuǎn)化過程中的催化物質(zhì)，其中土壤脲酶能夠參與尿素的分解，其酶促反應(yīng)能夠得到氨，是植物氮素營養(yǎng)的主要來源[1]，蔗糖酶能夠以有機質(zhì)為底物，將高分子的化合物分解成為植物可利用的營養(yǎng)物質(zhì)，是參與土壤碳循環(huán)的重要酶，而磷酸酶能夠促進土壤有機磷的礦化，有助于植物對有機磷的吸收[2]。脲酶、蔗糖酶與磷酸酶直接參與土壤碳氮磷的重要循環(huán)過程，對于生境的變化十分敏感，因此可以作為土壤質(zhì)量的生物指標[3]。研究證明，土壤酶受溫濕度、微生物活性等因素的綜合影響[4-5]，而不同粒徑大小的土壤團聚體中通氣狀況與水分含量等因素不同，造成了團聚體中養(yǎng)分轉(zhuǎn)換及酶活性的差異，因此研究團聚體中酶的活性能夠更好地揭示土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)換的生物過程。目前，在土壤團聚體酶活性的研究中，有許多研究者對團聚體脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶進行了研究，對于植被恢復(fù)過程以及施肥對團聚體酶的作用研究較多[6-7]，也有不少研究涉及有機碳含量對酶活性的影響[8-9]，而森林生態(tài)系統(tǒng)下，土壤酶受到土壤、氣候等多種因素相互作用，共同調(diào)控土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)，從而對酶的活性及釋放造成影響[10]。因此，不同森林類型中團聚體酶活性差異的相關(guān)研究對深入了解森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)具有積極的作用。大興安嶺北部林區(qū)是我國唯一的寒溫帶森林，也是我國主要的林業(yè)生產(chǎn)基地，地帶性植被為明亮針葉林，即興安落葉松(Larix gmelinii)林，同時也分布有樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)林，除此之外還有白樺(Betula platyphylla)林、山楊(Populus davidiana)林等次生林[11]。但大興安嶺地區(qū)土層較薄，生長季短，對于該地區(qū)團聚體內(nèi)酶活性的實測數(shù)據(jù)還十分欠缺。本研究以大興安嶺北部地區(qū)天然針葉林為研究對象，探討該地區(qū)土壤團聚體內(nèi)酶活性的差異，為本地區(qū)土壤酶活性的研究提供科學(xué)參考。

　　1 材料與研究方法

　　1.1 研究區(qū)概況

　　研究區(qū)設(shè)于黑龍江漠河森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，位于大興安嶺北部漠河縣北極村內(nèi)，地理坐標為：122°06′～122°27′ E，53°17′～53°30′ N。本區(qū)屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫-4.9 ℃，年降水量約430 mm，降水多集中在夏季。全年冰雪覆蓋時間最長可達200 d。地帶性土壤為棕色針葉林土，另外局部地區(qū)還有草甸土、沼澤土分布，是我國多年凍土的主要分布區(qū)。森林植被系歐亞大陸寒溫帶明亮針葉林，以興安落葉松為優(yōu)勢建群種，此外還有樟子松林、白樺林和山楊林等森林類型，林下灌木主要有興安杜鵑(Rhododendron dauricum)、杜香(Ledum palustre)和越桔(Vaccinium vitis-idaea)等。

　　1.2 樣地設(shè)置和研究方法

　　在前期踏查的基礎(chǔ)上，選擇本區(qū)典型針葉林為研究對象，即興安落葉松林和樟子松林，在每一林形設(shè)置3塊調(diào)查樣地，樣地規(guī)格為20 m×30 m，并對樣地進行基本情況調(diào)查，見表1和表2。2018年5—10月每月初取樣一次，在每一樣地每月按照“S”形設(shè)置采樣點，挖掘土壤剖面，利用土刀分別采集0～5、5～10 、10～20 cm 3個土層的土壤樣品，剔除石塊及動植物殘體，室溫風(fēng)干后，采用濕篩法篩分出：>1.0、0.5～1.0、0.25～0.5、0.053～0.25、<0.053 mm 5個粒徑的水穩(wěn)性團聚體。在取土的同時，用環(huán)刀法采集原狀土樣以測定土壤容重與孔隙度。

　　土壤團聚體的測定方法：利用TTF-100型土壤團聚體分析儀，稱取50 g風(fēng)干土樣，置于1 mm篩子上，使用蒸餾水浸潤5 min，以90次/min的頻率振蕩10 min，沖洗收集各級篩層上的團聚體于鋁盒中，<0.053 mm的水穩(wěn)性團聚體則需要在桶內(nèi)靜置沉淀72 h，隨后棄去上清液，將團聚體轉(zhuǎn)移至鋁盒內(nèi)，在60 ℃下烘干，稱重，計算水穩(wěn)性團聚體的質(zhì)量分數(shù)。

　　脲酶采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定，用24 h 后1 g土壤中銨態(tài)氮的毫克數(shù)表示;蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，用24 h后1 g土壤中葡萄糖的毫克數(shù)表示[12];酸性磷酸酶采用對硝基苯磷酸鹽法測定，用1 h后土壤所釋放酚的毫克數(shù)表示[13]。

　　土壤酶活性的幾何平均數(shù)(Mg)計算公式[14]為：

　　1.3 數(shù)據(jù)分析

　　利用SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析，并用LSD法對不同森林類型、不同土層、不同粒徑之間進行差異性檢驗，采用SigmaPlot 12.5數(shù)學(xué)軟件進行繪圖。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 土壤水穩(wěn)性團聚體組成特征

　　由圖1可知，隨月份變化，興安落葉松林0～5 cm土層以>0.5 mm粒徑團聚體占絕對優(yōu)勢，且至8月出現(xiàn)最高值84.48%;0.053～0.25 mm和<0.053 mm粒徑團聚體含量均在6月達到最高值為16.14%和24.47%。5～10 cm和10～20 cm土層均以<0.25 mm微團聚體(0.053～0.25 mm;<0.053 mm)為主，呈波動式上升以生長季后期含量較高，分別在9月和10月達到最高值79.94%和93.49%;>0.25 mm大團聚體含量較低，其中7—10月10～20 cm土層沒有得到>1 mm粒徑團聚體。樟子松林0～5 cm土層>1 mm粒徑團聚體在5—9月差異不顯著(P>0.05)，平均值為53.76%;0.5～1 mm和0.25～0.5 mm粒徑團聚體均在6月達到最高值26.91%和7.97%;微團聚體含量較低，波動為12.55%～27.59%。5～10 cm土層>1 mm粒徑團聚體呈波動式上升趨勢，在10月出現(xiàn)最高值43.09%;0.5～1 mm粒徑團聚體以6月值最高為27.03%，大團聚體約占團聚體總量的58%以上，與微團聚體差異減小。10～20 cm土層以微團聚體為主，其中0.053～0.25 mm粒徑團聚體5月值最低，為19.33%，6—10月波動為39.39%～58.07%;<0.053 mm粒徑團聚體波動為12.05%～38.22%。

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