| 跨气候带水热梯度增加下黑土水解酶与氧化酶的动态变化特征 |
| 摘要点击 222 全文点击 8 投稿时间：2025-04-11 修订日期：2025-07-26 |
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| 中文关键词 黑土 水解酶 氧化酶 土壤移置 有机质 动态变化 |
| 英文关键词 black soils hydrolases oxidases soil translocation organic matter dynamic variation |
| DOI 10.13227/j.hjkx.202504154 |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 黄艾迪 | 南京信息工程大学环境科学与工程学院, 大气环境与装备技术协同创新中心, 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室, 南京 210044
中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展全国重点实验室, 南京 211135 | huangaidi23@mails.ucas.ac.cn | | 倪浩为 | 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展全国重点实验室, 南京 211135 | | | 黄伟根 | 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展全国重点实验室, 南京 211135 | | | 丁骥贤 | 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展全国重点实验室, 南京 211135 | | | 孙诣深 | 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展全国重点实验室, 南京 211135 | | | 管益东 | 南京信息工程大学环境科学与工程学院, 大气环境与装备技术协同创新中心, 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室, 南京 210044 | | | 梁玉婷 | 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展全国重点实验室, 南京 211135 | ytliang@issas.ac.cn |
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| 中文摘要 |
| 水解酶和氧化酶分别调控土壤易分解与难分解有机质的降解过程，其活性对水热条件变化高度敏感. 基于中国东部南北样带跨气候带土壤移置平台，将寒温带（海伦站）原位黑土分别移置至暖温带（封丘站）和亚热带（鹰潭站），采集2006~2015年间的土壤样品并测定酶活性，结合时间序列分析和结构方程模型，揭示两类酶活性对水热梯度的响应规律. 结果表明，水解酶活性在三地均呈现U型时间动态，其中移置暖温带（封丘站）变化最显著，初期（2006~2010年）下降25.71%，后期持续回升，至2015年较初始升高151.32%；而氧化酶活性移置至暖温带降幅最大，持续下降16.40%后趋于平稳. 两类酶活性变化导致水解酶与氧化酶比值（H/O）在2010年后显著上升，至2015年较初始升高125%，表明易分解碳分解加强. 结构方程模型揭示水热变化通过土壤理化因子间接调控H/O值：寒温带原位主要受土壤有机质（SOM）和总磷（TP）的调控（路径系数β分别为-0.57和0.32）；暖温带由pH降低（β=0.38）和游离态氧化铝（AlO）（β=0.07）抑制氧化酶活性主导；亚热带则主要受络合态铝（AlP）积累的抑制作用（β=-0.42）. 在全球气候变暖背景下，H/O值升高可能加速易分解有机碳周转，而矿物保护作用抑制难分解有机碳分解，这种差异性响应将显著影响黑土长期碳稳定性. |
| 英文摘要 |
| Hydrolases and oxidases regulate the decomposition of labile and recalcitrant soil organic matter， respectively， with their activities being highly sensitive to hydrothermal variations. Utilizing a cross-climatic zone soil translocation platform along China's North-South Transect， we transplanted in situ black soils from a cold temperate region （Hailun） to warm temperate （Fengqiu） and subtropical （Yingtan） zones， analyzing enzyme activity dynamics over a decade （from 2006 to 2015） through time-series analysis and structural equation modeling. Hydrolase activities exhibited a U-shaped temporal dynamic across three sites， most prominently in black soils from the warm temperate zone （Fengqiu） with an initial 25.71% decline （from 2006 to 2010） followed by a 151.32% surge by 2015. In contrast， oxidase activities experienced sustained suppression in black soils from the warm temperate zone， decreasing by 16.4% before stabilizing. These shifts drove a 125% elevation in the hydrolase-to-oxidase （H/O） ratio by 2015， indicating accelerated labile carbon turnover. The structural equation model revealed that hydrothermal variations indirectly regulated the H/O ratio through soil physicochemical factors： Black soils from the cold temperate zone were influenced by soil organic matter （β = -0.57） and total phosphorus （β = 0.32）， while black soils from the warm temperate zone were primarily constrained by pH reduction （β = 0.38） and amorphous aluminum oxides （β = 0.07）. Black soils from the subtropical zone displayed inhibition from organo-aluminum complexes （β = -0.42）. Under climate warming， rising H/O ratios may enhance labile carbon cycling， while mineral protection stabilizes recalcitrant carbon， collectively shaping the long-term carbon persistence of black soils. |
