莫雪青　 肖納　譚許脈　高冠女　顏金柳　蘇小艷　尤業(yè)明

摘要：? 土壤酶活性及其化學計量比是反映土壤養(yǎng)分有效性和微生物生長代謝養(yǎng)分需求的重要指標，但固氮樹種對桉樹人工林土壤團聚體酶活性及其化學計量特征的影響尚不明確。為探究桉樹人工林土壤團聚體酶活性及其化學計量比對引入固氮樹種的響應及其主要影響因子，該文通過選擇11年生巨尾桉純林（PP）和巨尾桉/降香黃檀（固氮樹種）（MP）混交林作為研究對象，采集0～10 cm的原狀土樣，采用改良干篩法將土壤分成>2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm和<0.25 mm 4個徑級，測定各徑級土壤團聚體的理化性質(zhì)和與土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）循環(huán)相關的水解酶活性 [β-葡萄糖苷酶（BG）、N-乙酰-葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶 （LAP）、 酸性磷酸酶（ACP）]。結果表明：（1）PP和MP土壤團聚體均以>2 mm為主，其含量高于其他粒徑團聚體。與PP相比，MP中各粒徑土壤團聚體的有機碳（SOC）、總氮（TN）、 硝態(tài)氮（NO3--N）、有效磷（AP）、pH、BG、NAG和ACP均顯著提高（P<0.05），但LAP活性的變化不顯著。（2）pH、TN、AP、 NO₃^--N和銨態(tài)氮（NH₄⁺-N）均與酶化學計量比呈不同程度的顯著相關關系，而冗余分析（RDA）發(fā)現(xiàn)，NO₃^--N、SOC和AP的含量是驅(qū)動土壤團聚體水解酶活性和酶化學計量比產(chǎn)生差異的最主要環(huán)境因子（P<0.05）。（3）該研究區(qū)域土壤C∶N∶P的酶化學計量比分別是1∶0.86∶0.74，與全球生態(tài)系統(tǒng)C∶N∶P酶化學計量比1∶1∶1相偏離，表明該區(qū)域的微生物生長代謝容易受到C源限制; MP中大多徑級的土壤團聚體C∶N和C∶P酶化學計量比均低于PP，且在<0.25 mm徑級中差異顯著（P<0.05）。綜上認為，固氮樹種的引入，不僅能緩解桉樹人工林土壤微生物生長代謝的C源限制，而且在一定程度上能緩解其土壤的N、P限制，為固氮樹種在提高桉樹人工林的土壤質(zhì)量和生產(chǎn)力等方面的應用提供了科學依據(jù)。

關鍵詞： 土壤酶活性， 酶化學計量， 桉樹人工林， 固氮樹種， 土壤團聚體

中圖分類號：? Q948文獻標識碼：? A文章編號：? 1000-3142（2022）04-0569-11

Effects of nitrogen-fixing tree species on soil aggregate-associated enzyme activities and ecoenzymatic?stoichiometric ratios? in Eucalyptus plantations

MO Xueqing XIAO Na TAN Xumai GAO Guannü YAN Jinliu SU Xiaoyan You Yeming

（ 1. Guangxi Key Laboratory of Forest Ecology and Conservation，? Forestry College of Guangxi University， Nanning 530004，

China;

2. Guangxi Youyiguang Forest Ecosystem National Research Station， Pingxiang 532600， Guangxi， China ）

Abstract：? Soil enzyme activity and its stoichiometric ratio are important indicators reflecting soil nutrient availability and microbial growth and metabolic nutrient requirements. However， the effects of nitrogen-fixing tree species on soil aggregate-associated enzyme activities and ecoenzymatic stoichiometric characteristics in Eucalyptus plantations are still unclear. In this study， an 11-year-old pure E. urophylla plantation （PP） and an 11-year-old mixed E. urophylla and Dalbergia odorifera plantation （MP） in the Shaoping Experimental Field of the Tropical Forestry Experimental Centre of Chinese Academy of Forestry were selected as the research objects. Soil aggregates which were collected from 0-10 cm soil layer were classified into >2 mm， 1-2 mm， 0.25-1 mm， and <0.25 mm fractions by the improved dry-sieving procedure. And then the soil physicochemical properties and the activities of hydrolase? [β -glucosidase （BG）， N-acetyl-glucosidase （NAG）， leucine aminopeptidase （LAP） and acid phosphatase （ACP）] related to soil carbon （C）， nitrogen （N） and phosphorus （P） cycling in soil aggregates were measured and the effects of mixing nitrogen-fixing tree species with Eucalyptus on soil enzyme activities and its stoichiometry were examined. The results were as follows： （1） The dominant soil aggregates were >2 mm fractions which were higher than other aggregates. The contents of SOC， TN， NO₃^--N， AP， pH and activities of BG， NAG， ACP were significantly increased on each aggregate fractions except for LAP， respectively， in MP than in PP. （2） pH， TN， AP， NO₃^--N， NH₄⁺-N had significant correlation with the ecoenzymatic stoichiometry. The redundancy analysis （RDA） found that the contents of NO₃^--N， SOC， and AP were key factors affecting the soil hydrolase enzyme activities and its stoichiometry. （3） The ecoenzymatic stoichiometry of C， N， P in this area was 1∶0.86∶0.74 [deviated from the global pattern （1∶1∶1）] which indicated that the soil microorganisms in this area were easily limited by C source. The C∶N and C∶P ratio of enzyme stoichiometric in most of the soil aggregates in MP were lower than those in PP， and significant differences were found in <0.25 mm fractions （P<0.05）. Our findings suggest that the introduction of nitrogen-fixing tree species into eucalyptus plantations can not only alleviate the C source limitation of soil microbial growth and metabolism， but also effectively alleviate the N and P limitation of soil in this region. Findings from this study provide a scientific basis for the application of nitrogen-fixing tree species in improving soil quality and productivity of eucalyptus plantations.

Key words： soil enzyme activity， ecoenzymatic stoichiometry， Eucalyptus plantations， nitrogen-fixing tree species， soil aggregate

土壤酶主要是由微生物產(chǎn)生的催化劑，是微生物獲取養(yǎng)分并參與物質(zhì)循環(huán)和能量流動等生態(tài)過程的動力，可以作為反映土壤質(zhì)量和微生物代謝的重要指標（Burns & Dick，2002）。酶化學計量比，即由微生物分泌產(chǎn)生并用于獲取碳（C）、氮（N）、磷（P）的主要胞外酶比值，近年來因其可以很好地表征土壤微生物的能量和養(yǎng)分限制狀況而逐漸成為研究熱點之一（Hill et al.，2014）。在全球尺度上，土壤C、N和P的酶化學計量比被證明是嚴格約束的，即經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)化后的比值 [ln（BG）∶ln（NAG+LAP）∶ln（ACP）]約為1∶1∶1（Sinsabaugh et al.， 2008）。但是，在不同的生態(tài)系統(tǒng)中，土壤微生物會根據(jù)所處的環(huán)境而改變胞外酶的化學計量比，以滿足其自身獲取養(yǎng)分的需要（張星星等，2018）。例如，鐘澤坤等（2021）發(fā)現(xiàn)撂荒年限的增加（>10 a）和植被的演變促使微生物從N限制轉(zhuǎn)化成P限制，從而導致P獲取酶活性增加，N獲取酶活性降低。喬航等（2019）研究表明不同林齡油茶人工林土壤C、N和P的土壤酶化學計量比為1∶1∶1.5，說明該研究區(qū)域磷素相對缺乏，微生物會分泌更多P轉(zhuǎn)化酶礦化土壤中的有機磷?？梢姡寥烂富钚约懊富瘜W計量比可以很好地表征土壤微生物的能量和養(yǎng)分限制狀況，為生態(tài)系統(tǒng)中土壤養(yǎng)分制約情況提供新的視角。

土壤N素的增加，既會影響植物的生長，又會改變土壤的理化性質(zhì)而影響土壤微生物的結構和功能，進而影響土壤酶活性及其化學計量比。有研究表明，土壤N素的增加（如N添加）能改變土壤SOC含量和土壤養(yǎng)分的化學計量比（如C∶N、C∶P和N∶P），最終改變了高寒草甸土壤酶活性及其化學計量比（勒佳佳等，2020）;曾泉鑫等（2021）通過5年的N添加試驗發(fā)現(xiàn)，N的添加降低了毛竹林土壤微生物對N的需求（N循環(huán)相關的NAG顯著降低），但增加土壤微生物對P獲取酶合成資源的分配（P循環(huán)相關的ACP顯著提高）;在中亞熱帶米櫧天然林中的3年N添加試驗發(fā)現(xiàn)，施N處理能明顯加快土壤C循環(huán)（BG提高）（周嘉聰?shù)龋?017）。固氮樹種的根系能與固氮菌共生，通過固氮菌的固氮作用持續(xù)提高土壤N的含量及其有效性，從而提高植物的生產(chǎn)力，但固氮樹種對人工林土壤C、N和P循環(huán)的影響還存在很多不確定性，其土壤酶活性及化學計量比對固氮樹種的響應及其主要影響因素仍缺乏深入研究。

土壤團聚體是土壤結構的基本構成單元，其數(shù)量的多少在一定程度上可以反映土壤的肥力狀況的高低（Six et al.， 2014; Egan et al.， 2018），也是作為微生物活動的重要場所，能直接影響土壤微生物群落的動態(tài)平衡進而影響土壤養(yǎng)分的周轉(zhuǎn)（朱孟濤等，2020）。不同粒徑土壤團聚體之間的物理和化學性質(zhì)通常存在較大差異，導致其土壤中的微生物活性及其化學計量可能存在較大差異（Carrillo-Saucedo et al.， 2020）。因此，揭示不同粒徑土壤團聚體酶活性及其化學計量特征對了解土壤養(yǎng)分的供應及其穩(wěn)定性具有重要的表征意義。

廣西桉樹林種植面積約224.36萬hm2，桉樹自身具有生長迅速、經(jīng)濟價值較高等特點，很好地滿足人們對木材的需求（溫遠光等，2018）。但是，長期的桉樹單一樹種種植會導致不可估量的外來物種入侵、土壤蓄水能力下降、生物多樣性減少、生態(tài)系統(tǒng)服務功能減弱等生態(tài)環(huán)境問題（Liu et al.， 1988;陳李花等，2009）。有研究表明，在桉樹純林中套種固N樹種可以更好地緩解桉樹長期種植引起的生態(tài)問題，提高土壤N的有效性（Sicardi et al.，2004）。黃雪蔓等（2014）的研究表明，在桉樹人工純林中引入固氮樹種后，提高了凋落物的輸入量和質(zhì)量，改變土壤微生物群落組成和功能，最終提高了土壤N的有效性和C的穩(wěn)定性。固氮樹種與桉樹長期（>10 a）混交種植，其土壤理化性質(zhì)和其他環(huán)境因子的變化是否會改變參與土壤團聚體C、N和P循環(huán)的酶活性及其化學計量比，其關鍵的驅(qū)動因子是什么？將如何影響土壤養(yǎng)分循環(huán)及其穩(wěn)定性？這些問題都嚴重制約著我們對固氮樹種影響桉樹人工林土壤養(yǎng)分有效性及其穩(wěn)定性的作用機制的認識。本研究選擇廣西憑祥市中國林業(yè)科學研究院熱帶林業(yè)實驗中心的二代巨尾桉（Eucalyptus urophylla）純林 （PP）和二代巨尾桉/降香黃檀（Dalbergia odorifera，豆科植物）混交林（MP）作為研究對象。通過對2種林分類型的土壤團聚體酶活性及其化學計量比進行對比分析，結合土壤理化性質(zhì)和其他環(huán)境因素，探討固氮樹種對桉樹人工林土壤團聚體酶活性及其化學計量比的影響及其主要驅(qū)動因素，以期為生態(tài)優(yōu)先多目標經(jīng)營條件下桉樹人工林構建的樹種選擇及可持續(xù)經(jīng)營管理提供科學依據(jù)。

1材料與方法

1.1 研究地概況

選擇廣西友誼關森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站區(qū)域內(nèi)的中國林業(yè)科學研究院熱帶林業(yè)實驗中心（106°39′50″—106°59′30″ E、21°57′ 47″—22°19′27″ N）哨平實驗場作為研究地。該區(qū)地處亞熱帶，屬于典型的亞熱帶季風氣候;低山丘陵是該區(qū)域的主要的地貌類型，而紅壤（呈酸性）為其主要的土壤類型，是由花崗巖經(jīng)長期高溫和干濕交替條件下風化后形成。干、濕兩季分明，年平均降雨量約為1 402 mm，年平均氣溫為20.5～21.7 ℃。站內(nèi)人工林類型豐富，種植模式主要以純林和混交林為主。常見的針葉造林樹種有馬尾松（Pinus massoniana）和杉木（Cunninghamia lanceolate）;桉樹（Eucalyptus）、格木（Erythrophleum fordii）、紅錐（Castanopsis hystrix）、馬占相思（Acacia mangium）和降香黃檀等是較為常見的闊葉造林樹種。

選取11年生的第二代巨尾桉純林（PP）和第二代巨尾桉/降香黃檀混交林（MP）作為研究對象，每種林分類型各設置5個20 m × 20 m的獨立標準樣地。PP和MP中的桉樹都是在桉樹一代純林皆伐（2008年）后重新萌芽更新而成，MP是通過補植降香黃檀達到與PP相同密度。研究樣地的土壤類型為赤紅壤，它們具有類似的海拔高度、坡向（南坡）和坡度。對研究樣地進行常規(guī)的植被調(diào)查（標準群落調(diào)查法），在每個樣地隨機布設6個1 m2（100 cm × 100 cm）的尼龍網(wǎng)收集框用于測定其凋落物的年產(chǎn)量，凋落物經(jīng)65 ℃烘干后測定其C、N含量。樣地具體情況如表1所示。

1.2 樣品采集

1.2.1 土壤樣品采集于2019年8月中旬采集0～10 cm土層的土壤樣品，以樣地中心為起點，角度為60°輻射狀方向線作為取樣方向，在距離樣地中心5 m處設置一個采樣點（共6個），在每個采樣點仔細清除表面雜質(zhì)后挖取一個15 cm × 10 cm × 10 cm（代表長 × 寬 × 高）的原狀土樣。取出后除去因擠壓變形的土壤，分別保存在塑料盒中以保護土塊的原狀結構，并將土壤樣品置于低溫的保溫箱中運回實驗室。按照土壤自然紋理輕柔掰開，仔細剔除石礫、根系和動植物殘體等，每個樣地6個采樣點的土樣充分混合后采用改良干篩法將土壤過2 mm、1 mm和0.25 mm的套篩，得到2 mm、1～2 mm、0.25～1 mm和<0.25 mm 4種不同粒徑的土壤團聚體，并分析土壤團聚體的組成、理化性質(zhì)和土壤酶活性等指標。

1.2.2 樣品測定土壤樣品的理化指標參照《土壤農(nóng)化分析》（鮑士旦，2000）的方法和步驟逐一進行測定。土壤pH值采用pH計測定，其中土和水的比例為1∶2.5（w∶v）;土壤有機碳（SOC）采用重鉻酸鉀容重—外加熱法進行測定;土壤總氮（TN）采用凱氏定氮法，并用流動分析儀進行測定，并在連續(xù)流動分析儀上（SEAL Auto Analyzer 3）進行測定（宋書會等，2019）;土壤硝態(tài)N（NO₃^--N）和銨態(tài)N（NH₄⁺-N）用0.01 mol·L^-1CaCl₂溶液進行浸提，在連續(xù)流動分析儀進行分析測定;土壤全磷（TP）采用HClO₄-H₂SO₄消煮法，有效磷（AP）采用HCl-H₂SO₄浸提，都采用鉬銻抗比色法顯色，最后在酶標儀上測定（波長882 nm）。

1.2.3 土壤酶活性的測定土壤水解酶采用微孔板熒光法進行測定（Saiya-Cork et al.，2002）。其中，亮氨酸氨基肽酶（LAP）用L-亮氨酸-7氨基-4-甲基香豆素鹽酸鹽（L-leucine-7-amino-4-methylcoumarin）作為底物;β-葡萄糖苷酶（BG）、N-乙酰-葡萄糖苷酶（NAG）和酸性磷酸酶（ACP）用傘形酮（MUB）作為指示底物;用多功能酶標儀（infinite M200 PRO）在波長為365～450 nm處進行熒光測定，每個樣品測定8個重復。酶活性的大小統(tǒng)一用nmol·g^-1·h^-1表示。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用ln（BG）∶ln（NAG+LAP）、ln（BG）∶ln（ACP）和ln（NAG+LAP）∶ln（ACP）分別表征土壤C∶N、C∶P和N∶P的酶化學計量比。利用軟件SPSS 25.0（IBM，Chicago， IL， USA），采用獨立樣本t檢驗（Independent -Sample t tests）檢驗PP和MP之間土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性的差異程度，顯著性水平設置為P<0.05;采用Pearson 相關性分析土壤酶活性及酶化學計量比與土壤理化性質(zhì)的相關性，顯著性水平設置為P<0.05。采用冗余分析（RDA）對影響酶活性及其化學計量比的環(huán)境因子進行排序，并通過模型篩選出最關鍵的環(huán)境驅(qū)動因子（P<0.05）。在軟件SigmaPlot 14.0上完成所有的作圖。

2結果與分析

2.1 巨尾桉純林和混交林各粒徑土壤團聚體的理化性質(zhì)

從表2可以看出，PP和MP土壤團聚體組成以>2 mm粒徑團聚體為主，其含量顯著高于其他粒徑的團聚體;其次是0.25～1 mm和1～2 mm粒徑團聚體，<0.25 mm粒徑團聚體含量相對較低。PP和MP之間的各粒徑團聚體含量均無顯著差異。

MP中SOC、TN、NO₃^--N、AP和pH值在各粒徑團聚體中均顯著高于PP，表明引入固氮樹種后，各粒徑土壤團聚體中土壤養(yǎng)分含量顯著上升（NH₄⁺-N除外），土壤pH值顯著升高（表3）。

2.2 巨尾桉純林和混交林各粒徑土壤團聚體酶活性和酶化學計量比

在PP中引入固氮樹種混交種植，顯著影響了土壤BG、NAG和ACP活性。MP中BG、NAG和ACP（1～2 mm除外）活性在各粒徑團聚體均顯著高于PP;而PP和MP之間的LAP在不同粒徑團聚體中均無顯著差異（圖1）。

MP的土壤C∶N酶化學計量比在1～2 mm、0.25～1 mm和<0.25 mm粒徑團聚體中均極顯著低于PP（P<0.001）（圖2：A）;MP土壤C∶P酶化學計量比只在<0.25mm粒徑團聚體顯著低于PP（P<0.001）（圖2：B）;MP土壤N∶P酶化學計量比在1～2mm、0.25～1mm和<0.25mm粒徑團聚體中均極顯著高于PP（P<0.01）（圖2：C）。

2.3 影響酶活性及酶化學計量比變化的主要因素

從整體來看，PP和MP的 C、N、P相關酶之間均呈現(xiàn)顯著正相關關系（圖3）。土壤酶化學計量比與土壤理化性質(zhì)之間的相關性分析（表4）表明：土壤pH、AP與酶化學計量比ln（BG）∶ln（ACP）、ln（NAG+LAP）∶ln（ACP）呈極顯著的正相關關系（P<0.01）;TN、NH₄⁺-N與酶化學計量比ln（BG）∶ln（ACP） 呈極顯著的正相關關系（P<0.01）;NO₃^--N與酶化學計量比ln（BG）∶ln（NAG+LAP）呈顯著正相關關系（P<0.05），但其與ln（NAG+LAP）∶ln（ACP）卻呈極顯著負相關關系（P<0.01）。

土壤酶活性及其化學計量比與土壤理化性質(zhì)及土壤養(yǎng)分計量比的RDA排序圖結果顯示，第一軸和第二軸分別解釋變量的92.2%和6.1%。RDA模型通過對10個主要環(huán)境因子進行排序后確定NO₃^--N（F=39.0，P=0.002）、SOC（F=19.0，P=0.002）和AP（F=4.8，P=0.008）是影響土壤酶活性和土壤酶化學計量比的最關鍵驅(qū)動因子（P<0.05），它們分別解釋了土壤酶活性和土壤酶化學計量比變化的50.7%、16.7%和3.8%（圖4）。

3討論

3.1 固氮樹種對巨尾桉人工林土壤團聚體酶活性的影響

土壤酶是參與土壤有機質(zhì)分解轉(zhuǎn)化的直接媒介（Deng et al.， 1994; Stemme et al.， 1998），可解聚大分子化合物，并最終產(chǎn)生能被微生物同化利用的可溶性底物。因此，土壤酶活性的大小與土壤養(yǎng)分循環(huán)效率有著密切的關系（Nannipieri et al.， 2012; Muscolo et al.， 2015）。本研究結果表明，巨尾桉純林引入固氮樹種混交種植后，顯著提高了各粒徑土壤團聚體BG的活性，說明巨尾桉純林引入固氮樹種能促進了土壤團聚體中SOC的轉(zhuǎn)化。其原因可能是固N樹種通過其根系與固N菌的綜合作用，土壤中參與纖維素分解有關的土壤酶（如BG）由于受到N素升高的刺激而提高其活性，因此加速了土壤有機C的分解和轉(zhuǎn)化（Innangi et al.， 2017）。另外，Cusack等（2011）通過森林土壤N原位添加實驗的研究發(fā)現(xiàn)，土壤中N含量和有效性增加，使得土壤微生物類群能更快更多地分泌產(chǎn)生水解酶。同時，巨尾桉純林引入固氮樹種后各粒徑土壤團聚體NAG活性雖顯著增加，但亮氨酸氨基肽酶（LAP）活性在各粒徑土壤團聚體卻無顯著變化。這與楊海濱等（2020）研究不同施肥措施下茶園土壤N轉(zhuǎn)化酶（NAG）活性隨土壤N添加而提高的結論相似。土壤ACP主要由微生物和根系分泌， 土壤中有機P化合物在其作用下可分解為植物能直接吸收利用的有效P（林惠瑛等，2021）。本研究表明，巨尾桉純林引入固氮樹種后，顯著提高了大部分粒徑（1～2 mm除外）土壤團聚體ACP的活性。這與謝歡等（2020）的研究結論相似，認為當土壤N的有效性增加后，植物為了維持體內(nèi)的養(yǎng)分平衡，對P需求增加，土壤微生物將分泌更多的酸性磷酸酶來獲取土壤中的有效P。另外，我們發(fā)現(xiàn)參與土壤C、N轉(zhuǎn)化的水解酶活性表現(xiàn)為隨土壤團聚體粒徑的減少酶活性有所增加，絕大多數(shù)的水解酶活性在0.25～1 mm和<0.25 mm粒徑的小團聚體和微團聚體中的活性最高，可見在0.25～1 mm和< 0.25 mm粒徑團聚體中有著比較高C、N循環(huán)相關酶促進了有機質(zhì)的分解，進而有利于土壤養(yǎng)分循環(huán)效率。本研究結果與邱莉萍等得到的結論是一致，認為由于有機質(zhì)在團聚體粒徑分布有所不同，因此導致土壤酶活性在團聚體的各粒徑分布也有所不同（邱莉萍等，2006;馬瑞萍等，2014）。但是，與鐘曉蘭等（2015）和李鑫等（2015）的研究結果相反，認為土壤粒徑越大，更多的有機物為酶促反應提供更多基質(zhì)?？梢?，固氮樹種對不同粒徑土壤團聚體酶活性的影響較為復雜，存在較多不確定性因素，仍需開展更多更長期的研究。

非生物因素能直接改變土壤微生物的數(shù)量和群落結構，間接影響土壤酶活性。本研究表明，巨尾桉純林引入固氮樹種（降香黃檀）混交種植11年后，能夠顯著提高土壤N的有效性，這與喬航等（2019）的研究結果一致，認為土壤有效養(yǎng)分會通過影響微生物養(yǎng)分利用進一步改變微生物酶活性的結果，說明SOC和有效氮含量的增加，可以使得土壤微生物能更快地合成C、N水解酶。TP的含量在MP和PP中差異雖不明顯，但AP在MP中顯著高于PP，表明土壤微生物P獲取酶的活性可能更容易受到AP的影響。Megan等（2014）研究發(fā)現(xiàn)在土壤 P 缺乏的地區(qū)，固氮樹種可以促進其土壤磷酸酶的分泌而獲取更多的P。本研究也發(fā)現(xiàn)MP中ACP的活性相對于PP在各粒徑土壤團聚中均有增加的趨勢，且在>2 mm、0.25～1 mm、<0.25 mm粒徑土壤團聚體中的差異達到顯著水平。這與陳莉莉等的研究結果一致，認為混交林具有更好的林分結構和林內(nèi)環(huán)境，加速養(yǎng)分之間的循環(huán)，促進微生物分泌酸性磷酸酶催化分解有機P，這也可能與混交林高的凋落物數(shù)量和質(zhì)量更有利于土壤有機質(zhì)的積累有關（Rothe et al.， 2001; David et al.， 2004; Kelty et al.， 2006; 陳莉莉等，2014）。

3.2 固氮樹種對巨尾桉人工林土壤酶化學計量比的影響

土壤酶化學計量比可以作為反映目前土壤微生物受哪種養(yǎng)分限制的重要指標。本研究中，土壤C∶N∶P的酶化學計量比均值為1∶0.86∶0.74，這與Sinsabaugh等（2008）通過全球范圍的薈萃分析得到的土壤C∶N∶P的酶化學計量比總體上呈1∶1∶1有所偏離，反映該研究區(qū)域的土壤微生物對碳源的需求程度較高，這可能與該區(qū)域長期種植桉樹有關。因為桉樹作為一種速生樹種，其對養(yǎng)分的需求量大，但其凋落物產(chǎn)量不高且質(zhì)量較差（高的碳氮比），凋落物分解較慢而影響土壤養(yǎng)分的歸還速率，因此導致土壤有機質(zhì)含量低、質(zhì)量相對不高（胡琛等，2020）。該區(qū)域土壤C∶N酶化學計量比（1.17）低于全球平均水平（1.41），土壤C∶P酶化學計量比（1.35）大于全球平均值（0.62）;而土壤N∶P酶化學計量比（1.16）也大于全球平均值（0.44）（Sinsabaugh et al.， 2009）。這說明該地區(qū)土壤N的相對缺乏，其主要原因可能歸咎于巨尾桉的速生特征，其對土壤養(yǎng)分需求量非常大，會使林地的養(yǎng)分過度消耗，極易造成土壤養(yǎng)分限制問題（黃振格等，2020）。土壤C∶N酶化學計量比和土壤C∶P酶化學計量比越高，表明土壤微生物對于C的投資高于N和P，進一步說明了相對于營養(yǎng)元素N和P，微生物受能量元素C的限制更為嚴重。本研究發(fā)現(xiàn)，MP的土壤C∶N酶化學計量比和土壤C∶P酶化學計量比（1～2 mm除外）在各粒徑中均低于PP，且都在<0.25 mm出現(xiàn)極顯著性差異。這與黃雪蔓等（2014）的研究一致，認為固氮樹種的引入，對桉樹純林來說，既可以提高其土壤養(yǎng)分的有效性，也可以在一定程度上增加SOC的來源，提高SOC的儲量。因此，套種固氮樹種可以較好地改善桉樹人工林土壤營養(yǎng)元素和能量元素的供給問題，促進桉樹生長，從而使桉樹人工林經(jīng)營過程中造成土壤養(yǎng)分退化問題得到一定程度的緩解。

RDA結果顯示，NO₃^--N、SOC和AP是影響土壤酶化學計量的主要環(huán)境因子，這3個因子的聯(lián)合作用能解釋超過70%的土壤酶活性及其化學計量比變化，是驅(qū)動巨尾桉人工林土壤活性和酶化學計量比發(fā)生改變的最關鍵因素。相關性檢驗結果表明AP與土壤C∶P和N∶P酶化學計量比均呈顯著正相關關系， 這可能是引入固氮樹種后， 林下凋落物歸還量增多， 使SOC、TN得到積累，從而提高土壤微生物的活性，有利于促進土壤P的釋放（Hou et al.， 2014）。因此，巨尾桉人工林引入固氮樹種混交種植能有效提高土壤C、N、P循環(huán)相關酶的活性，并調(diào)控土壤酶的化學計量比（Sinsabaugh et al.， 1994;李瑞瑞等，2019）。巨尾桉人工林引入固氮樹種后，各粒徑土壤團聚體的NO₃^--N和SOC含量均有所增加，但MP中大部分土壤團聚體中的土壤C∶N酶化學計量比顯著低于PP，說明在混交林中具有較快養(yǎng)分的循環(huán)速率，引入固氮樹種可以更好地改善了土壤N素的缺乏狀況。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)土壤酶化學計量比沒有受到土壤養(yǎng)分化學計量比的影響，這與袁萍等（2018）的研究結果一致，認為其他一些未測的環(huán)境因子（溫度、含水率、容重等）可能對土壤酶的化學計量比影響更大，從而使土壤養(yǎng)分計量比和土壤酶化學計量比兩者之間并無緊密關系（袁萍等，2018）。

4結論

巨尾桉人工林引入固氮樹種后，在本研究的觀測期限內(nèi)其土壤團聚體組成雖未發(fā)生顯著變化，但其土壤團聚體的養(yǎng)分特征、酶活性及酶化學計量比卻存在明顯差異，且大多數(shù)已經(jīng)達到了顯著水平。本研究結果表明巨尾桉人工林引入固氮樹種混交種植有利于提高凋落物的產(chǎn)量和質(zhì)量，加速土壤養(yǎng)分的循環(huán)，使土壤有機質(zhì)、銨態(tài)氮和有效磷的含量增加，影響了土壤團聚體的酶活性及其化學計量比，這在一定程度上緩解了該區(qū)域巨尾桉人工林土壤N、P的限制，為固氮樹種在提高桉樹人工林的土壤質(zhì)量和生產(chǎn)力等方面的應用提供了科學依據(jù)。

參考文獻：

BAO SD， 2000. Soil agrochemical analysis [M]. Beijing： China Agriculture Press： 1-120.? [鮑士旦， 2000. 土壤農(nóng)化分析 [M]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社： 1-120.]

BURNS RG， DICK RP， 2002. Enzymes in the environment： activity， ecology， and applications [M]. New York： CRC Press.

CARRILLO-SAUCEDO SM， GAVITO ME， 2020. Resilience of soil aggregation and exocellular enzymatic functions associated with arbuscular mycorrhizal fungal communities along a successional gradient in a tropical dry forest [J]. Mycorrhiza， 30（1）： 109-120.

CHEN LH， ZENG BS， L? CQ， et al.， 2009. The problems and solutions of eucalyptus plantationss sustainable management in China [J]. Guangdong For Sci Technol， 25（2）： 78-83.? [陳李花， 曾炳山， 呂成群， 等， 2009. 中國桉樹人工林可持續(xù)經(jīng)營的問題與對策 [J]. 廣東林業(yè)科技， 25（2）： 78-83.]

CHEN LL， WANG DX， YU F， et al.， 2014. The relationship among microbial quantities， enzyme activities and nutrients in soil of pine-oak mixed forest? [J]. Chin J Soil Sci， 45（1）：77-84.? [陳莉莉， 王得祥， 于飛， 等， 2014. 松櫟混交林土壤微生物數(shù)量與土壤酶活性及土壤養(yǎng)分關系的研究 [J]. 土壤通報， 45（1）： 77-84.]

CUSACK DF， SILVER WL， TORN MS， et al.， 2011. Changes in microbial community characteristics and soil organic matter with nitrogen additions in two tropical forests [J]. Ecology， 92（3）： 621-632.

DAVID IF， J?RGEN B， PARTAP KK， 2004. Growth dynamics in a mixed-species plantation of Eucalyptus globulus and Acacia mearnsii [J]. For Ecol Manag， 193（1）： 81-95.

DENG SP， TABATABAI MA， 1994. Cellulase activity of soils [J]. Soil Biol Biochem， 26（10）： 1347-1354.

EGAN G， CRAWLEY MJ， FORNARA DA， 2018. Effects of long-term grassland management on the carbon and nitrogen pools of different soil aggregate fractions [J]. Sci Total Environ， 613： 810-819.

HILL BH， ELONEN CM， JICHA TM， et al.， 2014.Ecoenzymatic stoichiometry and microbial processing of organic matter in northern bogs and fens reveals a common P-limitation between peatland types [J]. Biogeochemistry， 120（1）： 203-224.

HOU EQ， CHEN CR， WEN DZ， et al. 2014. Relationships of phosphorus fractions to organic carboncontent in surface soils in mature subtropical forests， Dinghushan， China [J]. Soil Res， 52（1）： 55-63.

HU C， HE YL， HUANG JL， et al.， 2020. Soil enzyme activity and its ecological stoichiometry in four typical coniferous planted forests in Shennongjia [J]. For Res， 33（4）：143-150.? [胡琛， 賀云龍， 黃金蓮， 等， 2020. 神農(nóng)架4種典型針葉人工林土壤酶活性及其生態(tài)化學計量特征 [J]. 林業(yè)科學研究， 33（4）： 143-150.]

HUANG XM， LIU SR， YOU YM， 2014. Effects of N-fixing tree species on soil microbial biomass and community structure of the second rotation Eucalyptus plantations [J]. For Res， 27（5）： 612-620.? [黃雪蔓， 劉世榮， 尤業(yè)明， 2014. 固氮樹種對第二代桉樹人工林土壤微生物生物量和結構的影響 [J]. 林業(yè)科學研究， 27（5）： 612-620.]

HUANG ZG， HE B， XIE MY， et al.， 2020. Seasonal dynamic characteristic of soil nitrogen in Eucalyptus plantations under successive rotation [J]. J NE For Univ， 48（9）： 88-94.? [黃振格， 何斌， 謝敏洋， 等， 2020. 連栽桉樹人工林土壤氮素季節(jié)動態(tài)特征 [J]. 東北林業(yè)大學學報， 48（9）： 88-94.]

INNANGI M， NIRO E， DASCOLI R， et al.， 2017. Effects of olive pomace amendment on soil enzyme activities [J]. Appl Soil Ecol， 119： 242-249.

KTLTY MJ， 2006. The role of species mixtures in plantation forestry [J]. For Ecol Manag， 233（2）： 195-204.

LE JJ， SU Y， PENG QW， et al.， 2020. Effects of nitrogen addition on soil enzyme activities and encoenzymatic stoichiometry in alpine grassland of Tianshan Mountians [J]. Arid Zone Res， 37（2）： 382-389.? [勒佳佳，蘇原，彭慶文，等，2020. 氮添加對天山高寒草原土壤酶活性和酶化學計量特征的影響 [J]. 干旱區(qū)研究， 37（2）： 382-389.]

LIU SR， LI XM， NIU LM， 1998. The degradation of soil fertility in pure larch plantations in the northeastern part of China [J]. Ecol Eng， 10（1）： 75-86.

LIN HY， YUAN XC， ZHOU JC， et al.， 2021. Effects of different elevational gradients on soil phosphorus fractions and availability in Pinus taiwanensis forest on Wuyi Mountain [J]. Acta Ecol Sin， 41（14）： 5611-5621.? [林惠瑛， 元曉春， 周嘉聰， 等， 2021. 海拔梯度變化對武夷山黃山松林土壤磷組分和有效性的影響 [J]. 生態(tài)學報， 41（14）： 5611-5621.]

LI RR， LU Y， WANG YM， et al.， 2019. Effects of N addition on C，N and P stoichiometry and soil enzyme activities in Cupressus lusitanica Mill. plantation [J]. Chin Ecol， 38（2）： 384-393.? [李瑞瑞， 盧藝， 王益明， 等， 2019. 氮添加對墨西哥柏人工林土壤碳氮磷化學計量特征及酶活性的影響 [J]. 生態(tài)學雜志， 38（2）： 384-393.]

LI X， MA RP， AN SS， et al.， 2015. Characteristics of soil organic carbon and enzyme activities in soil aggregates under different vegetation zones on the Loess Plateau [J]. Chin J Appl Ecol， 26（8）： 2282-2290.? [李鑫， 馬瑞萍， 安韶山， 等， 2015. 黃土高原不同植被帶土壤團聚體有機碳和酶活性的粒徑分布特征 [J]. 應用生態(tài)學報， 26（8）： 2282-2290.]

MA RP， AN SS， DANG TH， et al.， 2014. Soil organic carbon and enzymatic activity in aggregates of soils under different plant communities in regions of loess plateau [J].Acta Pedol Sin， 51（1）： 104-113.? [馬瑞萍， 安韶山， 黨廷輝， 等， 2014. 黃土高原不同植物群落土壤團聚體中有機碳和酶活性研究 [J]. 土壤學報， 51（1）： 104-113.]

MEGAN K， NASTO， SILVIA AC， 2014. Interactions among nitrogen fixation and soil phosphorus acquisition strategies in lowland tropical rain forests [J]. Ecol Lett， 17（10）.

MUSCOLO A， SETTINRI G， ATTIN E， 2015. Early warning indicators of changes in soil ecosystem functioning [J]. Ecol Indic， 48： 542-549.

NANNIPIERI P， GIAGNONI L， RENELLA G， et al.， 2012. Soil enzymology： classical and molecular approaches [J]. Biol Fertil Soils， 48（7）： 743-762.

QIAO H， MO XQ， LUO YH， et al.， 2019. Patterns of soil ecoenzymatic stoichiometry and its influencing factors during stand development in Camellia oleifera plantations [J]. Acta Ecol Sin， 39（6）： 1887-1896.? [喬航， 莫小勤， 羅艷華， 等， 2019. 不同林齡油茶人工林土壤酶化學計量及其影響因素 [J]. 生態(tài)學報， 39（6）： 1887-1896.]

QIU LP， ZHANG XC， ZHANG JA， 2006. Distribution of nutrients and enzymes in Loess Plateau soil aggregates after long-term fertilization [J]. Acta Ecol Sin， 26（2）： 364-372.? [邱莉萍， 張興昌， 張晉愛， 2006. 黃土高原長期培肥土壤團聚體中養(yǎng)分和酶的分布 [J]. 生態(tài)學報， 26（2）： 364-372.]

ROTHE A， BINKLEY D， 2001. Nutritional interactions in mixed species forests： a synthesis [J]. Can J For Res， 31（11）： 1855-1870.

SAIYA-CORK KR， SINSABAUGH RL， ZAK DR， 2002. The effects of long term nitrogen deposition on extracellular enzyme activity in an Acer saccharum forest soil [J]. Soil Boil Biochem， 34（9）： 1309-1315.

SICARDI M， GARCI?A-PR?CHAC F， FRIONI L， 2004. Soil microbial indicators sensitive to land use conversion from pastures to commercial Eucalyptus grandis （Hill ex Maiden） plantations in Uruguay [J]. Appl Soil Ecol， 27（2）： 125-133.

SINSABAUGH RL， LAUBER CL， WEINTRAUB MN， et al.， 2008. Stoichiometry of soil enzyme activity at global scale [J]. Ecol Lett， 1（11）： 1252-1264.

SINSABAUGH RL， HILL BH， SHAH JJF， 2009. Ecoenzymatic stoichiometry of microbial organic nutrient acquisition in soil and sediment [J]. Nature， 462（7274）： 795-798.

SIX J， PAUSTIAN K， 2014. Aggregate-associated soil organic matter as an ecosystem property and a measurement tool [J]. Soil Boil Biochem， 68： A4-A9.

SONG SH， ZHANG JY， WANG H， 2019. Determination total nitrogen in theKjeldahl digests of soil samples by continuous flow analyzer in comparison with automated distillation-titration instrument [J]. Soil Fert Sci Chin， （5）： 207-212.? [宋書會， 張金堯， 汪洪， 2019. 連續(xù)流動分析儀與自動凱氏定氮儀測定土壤全氮含量比較 [J]. 中國土壤與肥料， （5）： 207-212.]

STEMMER M， GERZABEK MH， KANDELER E， 1998. Invertase and xylanase activity of bulk soil and particle-size fractions during maize straw decomposition [J]. Soil Biol Biochem， 31（1）： 9-18.

WEN YG， ZHOU XG， YU SF， et al.， 2018. Theredicament and countermeasures of development of global eucalyptus plantations [J]. Guangxi Sci， 25（2）： 107-116.? [溫遠光， 周曉果， 喻素芳， 等， 2018. 全球桉樹人工林發(fā)展面臨的困境與對策 [J]. 廣西科學， 25（2）： 107-116.]

XIE H， ZHANG QF， ZENG QX， et al.， 2020. Nitrogen application drives the transformation of soil phosphorus fractions in Cunninghamia lanceolata plantation by changing microbial biomass phosphorus [J]. Chin Ecol， 39（12）： 3934-3942.? [謝歡， 張秋芳， 曾泉鑫， 等， 2020. 施氮通過改變微生物生物量磷驅(qū)動杉木人工林土壤磷組分轉(zhuǎn)化 [J]. 生態(tài)學雜志， 39（12）： 3934-3942.]

YANG HB， LI ZL， DENG M， et al.， 2020. Effects of the combined application of different fertilizers and urea on nitrogen transformation enzyme activities in tea-garden soil from Chongqing [J]. Chin J Appl Environ Biol， 26 （5）： 1107-1114.? [楊海濱， 李中林， 鄧敏， 等， 2020. 不同施肥措施對重慶茶園土壤氮轉(zhuǎn)化酶活性的影響 [J]. 應用與環(huán)境生物學報， 26（5）： 1107-1114.]

YUAN P， ZHOU JC， ZHANG QF， et al.， 2018. Patterns of eco-enzymatic stoichiometry in midsubtropical forest regeneration [J]. Acta Ecol Sin， 38（18）： 6741-6748.? [袁萍， 周嘉聰， 張秋芳， 等， 2018. 中亞熱帶不同森林更新方式生態(tài)酶化學計量特征 [J]. 生態(tài)學報， 38（18）： 6741-6748.]

ZENG QX， ZHANG QF， LIN KM， et al.， 2021. Enzyme stoichiometry evidence revealed that five years nitrogen addition exacerbated the carbon and phosphorus limitation of soil microorganisms in a Phyllostachys pubescens forest [J]. Chin J Appl Ecol， 32（2）： 521-528.? [曾泉鑫，張秋芳，林開淼，等，2021. 酶化學計量揭示5年氮添加加劇毛竹林土壤微生物碳磷限制 [J]. 應用生態(tài)學報， 32（2）： 521-528.]

ZHANG XX， YANG LM， CHEN Z， et al.， 2018. Patterns of ecoenzymatic stoichiometry on types of forest soils form different parent materials in subtropical areas [J].? Acta Ecol Sin， 38（16）： 5828-5836.? [張星星， 楊柳明， 陳忠， 等， 2018. 中亞熱帶不同母質(zhì)和森林類型土壤生態(tài)酶化學計量特征 [J]. 生態(tài)學報， 38（16）： 5828-5836.]

ZHU MT， LIU XX， WANG JM， et al.， 2020. Effects of biochar application on soil microbial diversity in soil aggregates from paddy soil? [J]. Acta Ecol Sin， 40（5）： 1505-1516.? [朱孟濤， 劉秀霞， 王佳盟， 等， 2020. 生物質(zhì)炭對水稻土團聚體微生物多樣性的影響 [J]. 生態(tài)學報， 40（5）： 1505-1516.]

ZHOU JC， LIU XF， ZHENG Y， et al.， 2017. Effects of nitrogen deposition on soil microbial biomass and enzyme activities in Castanopsis carlesii natural forests in subtropical regions [J]. Acta Ecol Sin， 37（1）： 127-135.? [周嘉聰，劉小飛，鄭永，等，2017. 氮沉降對中亞熱帶米櫧天然林微生物生物量及酶活性的影響 [J]. 生態(tài)學報， 37（1）： 127-135.]

ZHONG XL， LI JT， LI XJ， et al.， 2015. Early effect of soil aggregates on enzyme activities in a forest soil with simulated N deposition elevation [J]. Acta Ecol Sin， 35（5）： 1422-1433.? [鐘曉蘭， 李江濤， 李小嘉， 等， 2015. 模擬氮沉降增加條件下土壤團聚體對酶活性的影響 [J]. 生態(tài)學報， 35（5）： 1422-1433.]

ZHONG ZK， YANG GH， REN CJ，et al.， 2021. Effects of farmland abandonment on soil enzymatic activity and enzymatic stoichiometry in the Loess Hilly Region， China [J]. Environ Sci， 42（1）： 411-421.? [鐘澤坤，楊改河，任成杰，等，2021. 黃土丘陵區(qū)撂荒農(nóng)田土壤酶活性及酶化學計量變化特征 [J]. 環(huán)境科學， 42（1）： 411-421.]

（責任編輯蔣巧媛）