李增強(qiáng)，張 賢，王建紅*，曹 凱，徐昌旭，曹衛(wèi)東

（1 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江杭州 310021；2 江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與資源環(huán)境研究所，江西南昌 330200；

3 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081）

土壤活性有機(jī)碳 (如可溶性有機(jī)碳、熱水提取態(tài)有機(jī)碳、微生物生物量碳、顆粒有機(jī)碳和易氧化有機(jī)碳) 是土壤中周轉(zhuǎn)時(shí)間較短，易被微生物利用的有機(jī)碳組分[1]，對(duì)作物產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分供應(yīng)以及土壤結(jié)構(gòu)等有重要影響[2-4]。由于土壤活性有機(jī)碳能夠靈敏反映施肥、耕作等田間管理措施對(duì)土壤碳庫和潛在生產(chǎn)力的影響，常被作為評(píng)價(jià)土壤有機(jī)質(zhì)早期變化和土壤肥力的一個(gè)重要指標(biāo)[1-2]。紫云英 (Astragalus sinicus L.) 作為一種我國(guó)南方水稻生產(chǎn)區(qū)的重要綠肥，翻壓還田是提高稻田土壤肥力的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)措施[5]。因此，研究施用紫云英綠肥對(duì)土壤活性有機(jī)碳的影響對(duì)于實(shí)現(xiàn)稻田土壤有機(jī)碳庫的正向培育，提高土壤肥力具有重要意義。目前，不同研究者關(guān)于施用綠肥對(duì)土壤活性有機(jī)碳影響的研究結(jié)果并不完全一致[6-11]。例如，高嵩涓等[6]利用31年的雙季稻—冬綠肥長(zhǎng)期定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用油菜、黑麥草和紫云英三種綠肥均能夠顯著增加土壤微生物生物量碳含量和微生物商，并且施用紫云英對(duì)微生物生物量碳的提高作用最為顯著。胡曉珊等[8]發(fā)現(xiàn)不同綠肥翻壓還田后溫室0—100 cm土壤剖面的可溶性有機(jī)碳含量均增加，莧科綠肥的效果低于豆科和禾本科綠肥。然而Mi等[11]利用4年田間定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用紫云英綠肥對(duì)0—20 cm土層的顆粒有機(jī)碳含量無顯著影響。不同的研究結(jié)果可能與綠肥種類、田間管理措施以及土壤環(huán)境條件等不同有關(guān)。此外，Chen等[12]比較了包括綠肥在內(nèi)的不同有機(jī)物料還田對(duì)稻田土壤活性有機(jī)碳含量的影響，發(fā)現(xiàn)紫云英綠肥還田比水稻秸稈和油菜秸稈還田更有利于增加可溶性有機(jī)碳、熱水提取態(tài)有機(jī)碳、微生物生物量碳和易氧化有機(jī)碳的含量。Williams等[13]利用13C同位素標(biāo)記技術(shù)，研究了一年生黑麥草和深紅三葉草分別翻壓還田對(duì)微生物生物量碳的貢獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)翻壓10個(gè)月后約有30%～40%的微生物生物量碳來自于綠肥。由于綠肥碳轉(zhuǎn)化為土壤活性有機(jī)碳包括一系列復(fù)雜的土壤酶促反應(yīng)過程，因此與碳轉(zhuǎn)化相關(guān)的土壤酶活性是影響土壤活性有機(jī)碳的重要因素[14-15]。Li等[15]通過逐步回歸分析發(fā)現(xiàn)，纖維素酶和β-葡萄糖苷酶活性是顯著影響土壤可溶性有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳和微生物生物量碳的正效應(yīng)因子。這可能是因?yàn)檫@兩種酶能夠?qū)⒅参镏械睦w維素類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易溶于水的纖維二糖、果糖和葡萄糖等小分子成分[16]，從而有利于土壤活性有機(jī)碳的形成。紫云英綠肥中含有豐富的氮、磷、鉀等養(yǎng)分元素，翻壓還田后能夠減少化肥使用量[17]。目前，關(guān)于紫云英還田配施不同比例化肥對(duì)土壤活性有機(jī)碳含量和碳轉(zhuǎn)化酶活性影響的研究還不多見。本文通過田間定位試驗(yàn)，研究相同紫云英還田量條件下，不同化肥配施比例對(duì)土壤活性有機(jī)碳含量和碳轉(zhuǎn)化酶活性的影響，探討碳轉(zhuǎn)化酶活性與土壤活性有機(jī)碳含量變化的關(guān)系，以期為減少稻田化肥使用、增加土壤肥力、實(shí)現(xiàn)土壤有機(jī)碳庫的正向培育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)點(diǎn)位于浙江省金華市婺城區(qū)，在蔣堂農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗(yàn)站 (119°32′12″ E，29°04′8″ N) 進(jìn)行，海拔63 m，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫約18℃，年均降水量約1500 mm，全年平均日照時(shí)數(shù)約1700 h。試驗(yàn)地土壤類型為紅壤黃筋泥土發(fā)育而成的水稻土，試驗(yàn)前表層土壤 (0—20 cm) pH值5.38、有機(jī)質(zhì)21.5 g/kg、全氮 1.45 g/kg、堿解氮 248 mg/kg、速效磷25.0 mg/kg、速效鉀 34.4 mg/kg，砂粒102 g/kg、粉粒489 g/kg和粘粒409 g/kg (中國(guó)制)。

供試紫云英 (Astragalus sinicus L.) 品種是當(dāng)?shù)刂髟云贩N‘寧波大橋’，每年4月中旬翻壓盛花期的紫云英鮮草，其氮、磷、鉀含量分別為3.82、0.39、3.61 g/kg。供試水稻品種為‘甬優(yōu)9號(hào)’，種植方式為單季稻，5月上旬育秧，6月中旬插秧。

試驗(yàn)于2011年4月開始，共設(shè)7個(gè)處理：對(duì)照(CK)；單施N、P2O5、K2O化肥量分別210、56.3、112.5 kg/hm2(CF)； 翻壓 45 t/hm2紫云英鮮草 (MV)；在翻壓45 t/hm2紫云英鮮草的同時(shí)，配施20%、40%、60%和80%的常規(guī)氮磷鉀化肥量，處理代碼依次為MV + 20%CF、 MV + 40%CF、MV + 60%CF和MV + 80%CF。每個(gè)處理均設(shè)4個(gè)重復(fù)小區(qū)，小區(qū)面積為20 m2，隨機(jī)排列。為了避免紫云英根系對(duì)土壤生化性質(zhì)的影響，本 試驗(yàn)采用紫云英鮮草異地還田的方式進(jìn)行。

單施化肥處理，于秧苗移栽的前一天基施碳酸氫銨525.0 kg/hm2、過磷酸鈣375.0 kg/hm2，分蘗初期追施尿素187.5 kg/hm2、氯化鉀112.5 kg/hm2，孕穗期追施尿素75.0 kg/hm2、氯化鉀75.0 kg/hm2。

1.2 樣品采集與測(cè)定

2016年水稻收獲后，采用多點(diǎn)混合采樣法采集不同處理的表層 (0—20 cm) 土壤樣品，樣品裝入塑封袋并置于冰盒中運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將樣品中的石礫及動(dòng)植物殘?bào)w等挑出，一部分直接過2 mm篩，然后保存在4℃冰箱中；另一部分風(fēng)干后過2 mm和0.15 mm篩，備用。

土壤總有機(jī)碳 (TOC) 含量采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定[18]。土壤可溶性有機(jī)碳 (DOC) 采用Jones和Willett[19]的方法進(jìn)行測(cè)定。熱水提取態(tài)有機(jī)碳 (HEOC)采用Ghani等[2]的方法進(jìn)行測(cè)定。土壤微生物生物量碳 (MBC) 采用氯仿熏蒸—硫酸鉀浸提法測(cè)定，以熏蒸土樣與不熏蒸土樣提取的有機(jī)碳的差值除以轉(zhuǎn)換系數(shù)Kc (0.45) 計(jì)算土壤微生物生物量碳[20]。顆粒有機(jī)碳 (POC) 采用六偏磷酸鈉溶液提取，利用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定其中碳含量[21]。易氧化有機(jī)碳 (ROC)采用333 mmol/L高錳酸鉀氧化法測(cè)定[22]，碳庫管理指數(shù)能夠反映土壤管理措施引起的土壤有機(jī)碳變化程度，是土壤有機(jī)碳變化的系統(tǒng)的、敏感的監(jiān)測(cè)指標(biāo)[22]，其計(jì)算公式如下：

碳庫活度=易氧化有機(jī)碳/(土壤總有機(jī)碳-易氧化有機(jī)碳) (1)碳庫活度指數(shù)=樣品碳庫活度/參考土壤碳庫活度 (2)碳庫指數(shù)=土壤總有機(jī)碳含量/參考土壤有機(jī)碳含量(3)碳庫管理指數(shù)=碳庫指數(shù)×碳庫活度指數(shù)×100% (4)

本試驗(yàn)采用CK處理的土壤為參考土壤。

纖維素酶和蔗糖酶活性分別以羧甲基纖維素鈉和蔗糖為底物，采用3, 5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定；β-葡萄糖苷酶活性以對(duì)硝基苯-β-D-葡萄糖苷為底物，采用比色法測(cè)定[23]。酚氧化酶和過氧化物酶活性以L-DOPA (L-3, 4-dihydroxyphenylalanine，左旋多巴) 為底物，采用比色法測(cè)定[24]。上述酶活性均采用新鮮土樣測(cè)定。

幾何平均酶活性 (GMEA) 是指示土壤生物質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，可以反映不同土壤管理措施對(duì)土壤整體酶活性的影響，其計(jì)算公式如下[25]：

式中：CEL表示纖維素酶活性；INV表示蔗糖酶活性；GLU表示β-葡萄糖苷酶活性；PHO表示酚氧化酶活性；PER表示過氧化物酶活性。

總體酶活性 (Et) 指標(biāo)可以消除不同土壤酶活性的量綱及大小的影響，能更好的表征土壤中總體酶活性和肥力水平的高低，采用下面的公式計(jì)算[26]：

式中：Xi為供試土樣第i種酶活性實(shí)測(cè)值；為同種酶活性平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)均以烘干土計(jì) (105℃，24 h)。本文數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析以及土壤碳轉(zhuǎn)化酶活性與土壤活性有機(jī)碳含量之間通徑分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤活性有機(jī)碳和總有機(jī)碳

試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行6年后，水稻土壤活性有機(jī)碳和總有機(jī)碳含量出現(xiàn)顯著差異 (表1)。與CF處理相比，MV處理顯著增加土壤可溶性有機(jī)碳 (DOC)、熱水提取態(tài)有機(jī)碳 (HEOC) 和易氧化有機(jī)碳 (ROC) 含量，但兩處理的DOC、HEOC和ROC含量均顯著低于MV + 20%CF、MV + 40%CF、MV + 60%CF和MV + 80%CF處理，紫云英配施化肥處理中，隨著化肥量增加DOC、HEOC和ROC含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，MV + 60%CF處理的含量最高。MV處理的微生物生物量碳 (MBC) 和總有機(jī)碳 (TOC) 含量較CF處理無顯著差異，兩處理的MBC和TOC含量均顯著低于MV + 20%CF、MV + 40%CF、MV + 60%CF和MV + 80%CF處理；紫云英配施化肥處理中，隨著化肥量增加MBC含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，TOC含量無顯著變化。MV處理的顆粒有機(jī)碳 (POC) 含量顯著高于CF處理，而顯著低于MV + 60%CF處理。綜上可知，紫云英配施化肥能夠顯著增加土壤活性有機(jī)碳含量，并且隨著配施化肥量的提高呈先增加后降低的趨勢(shì)，以配施60%常規(guī)化肥量效果最佳。

不同土壤活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例不同，具體表現(xiàn)為 POC/TOC ＞ ROC/TOC ＞ MBC/TOC ＞HEOC/TOC ＞ DOC/TOC (表 2)。MV + 60%CF 處理的DOC/TOC值最高，顯著高于CK和CF處理，而與其他處理無顯著差異。MV處理的HEOC/TOC值最高，顯著高于CK、CF、MV + 20%CF和MV + 80%CF處理。MBC/TOC值在不同處理間無顯著差異。MV處理的POC/TOC值最高，顯著高于CK處理，而與其他處理無統(tǒng)計(jì)性差異。MV + 80%CF處理的ROC/TOC值最高，顯著高于CK和CF處理，而與其他處理無顯著差異。

由表3可以看出，CK處理的碳庫活度和碳庫活度指數(shù)顯著低于MV + 80%CF處理，而與CF、MV、MV + 20%CF、MV + 40%CF和MV + 60%CF處理相比無顯著差異。MV處理的碳庫指數(shù)顯著高于CK處理，而顯著低于MV + 20%CF、MV + 40%CF、MV +60%CF和MV + 80%CF處理。碳庫管理指數(shù)表現(xiàn)為CK ＜ CF ＜ MV ＜ MV + 20%CF ＜ MV + 40%CF ＜ MV +60%CF、MV + 80%CF 處理 (P ＜ 0.05)。

2.2 土壤酶活性

不同處理對(duì)五種土壤碳轉(zhuǎn)化酶活性、幾何平均酶活性和總體酶活性均具有顯著影響 (表4)，其中CK處理的上述指標(biāo)均顯著低于其他處理。與CF處理相比，MV處理顯著增加纖維素酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性，對(duì)酚氧化酶和過氧化物酶活性無顯著影響，兩處理的上述五種酶活性均顯著低于MV +20%CF、MV + 40%CF、MV + 60%CF和MV + 80%CF處理，紫云英配施化肥的各處理中，隨著配施化肥量的增加，上述五種酶活性呈先增加后降低趨勢(shì)，MV + 60%CF處理的酶活性最高。幾何平均酶活性和總體酶活性表現(xiàn)為 CK ＜ CF ＜ MV ＜ MV + 20%CF ＜ MV + 40%CF、MV + 80%CF ＜ MV + 60%CF處理 (P ＜ 0.05)。綜上可知，紫云英配施化肥能夠顯著增加土壤碳轉(zhuǎn)化酶活性，并且隨著配施化肥量的提高呈先增加后降低的趨勢(shì)，以配施60%常規(guī)化肥量效果最佳。

表 1 不同處理的土壤活性有機(jī)碳組分和總有機(jī)碳含量Table 1 Contents of soil labile organic carbon fractions and total organic carbon in different treatments

表 2 不同處理的土壤活性有機(jī)碳組分占總有機(jī)碳的比例 (%)Table 2 Ratios of soil labile organic carbon fractions to total organic carbon in different treatments

表 3 不同處理土壤碳庫管理指數(shù) (%)Table 3 The carbon management index in different treatments

表 4 不同處理的土壤酶活性和酶活性指數(shù)Table 4 Soil enzyme activities and index of enzyme activity in different treatments

表5是酶活性與微生物生物量碳的比值，用來表征相對(duì)酶活性。MV處理的相對(duì)纖維素酶和相對(duì)蔗糖酶活性顯著高于CK和CF處理，而與MV + 20%CF、MV + 40%CF、MV + 60%CF和MV + 80%CF處理相比無顯著差異。MV處理的相對(duì)β-葡萄糖苷酶活性較CF處理無顯著差異，兩處理均顯著低于MV +40%CF、MV + 60%CF和MV + 80%CF處理。相對(duì)酚氧化酶活性在不同處理間無顯著差異。MV + 60%CF和MV + 80%CF處理的相對(duì)過氧化物酶活性顯著低于CF和MV處理，而與MV + 20%CF和MV + 40%CF處理相比無顯著差異。

2.3 通徑分析

表6表明，纖維素酶活性對(duì)HEOC具有最大的直接正效應(yīng) (0.968)，蔗糖酶活性分別對(duì)DOC和MBC表現(xiàn)出最大的直接正效應(yīng) (0.971和0.951) 和最小的間接效應(yīng) (0.900和0.490)，β-葡萄糖苷酶活性分別對(duì)POC和ROC表現(xiàn)出最大的直接正效應(yīng) (0.859和0.596)。酚氧化酶活性對(duì)DOC表現(xiàn)出最高的間接效應(yīng) (間接通徑系數(shù)為1.702)，而β-葡萄糖苷酶活性則對(duì)HEOC具有最高的間接效應(yīng) (間接通徑系數(shù)為1.677)，過氧化物酶活性分別對(duì)MBC、POC和ROC表現(xiàn)出最大的間接效應(yīng) (間接通徑系數(shù)分別為1.391，1.354和1.543)。綜上可知，纖維素酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶能夠直接影響土壤活性有機(jī)碳含量，而酚氧化酶和過氧化物酶則主要起間接作用。

表 5 不同處理的土壤酶活性與微生物生物量碳的比值Table 5 The ratios of soil enzyme activities to microbial biomass carbon in different treatments

3 討論

土壤活性有機(jī)碳含量對(duì)土壤管理措施響應(yīng)敏感，是指示早期土壤肥力變化的重要指標(biāo)之一[1-2]。本研究發(fā)現(xiàn)紫云英配施化肥能夠顯著增加土壤活性有機(jī)碳含量，并且隨著配施化肥量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，MV + 60%CF處理的土壤活性有機(jī)碳含量最高。楊濱娟等[7]發(fā)現(xiàn)紫云英配施化肥處理的土壤ROC、MBC和DOC與單施紫云英處理無顯著差異。周國(guó)朋等[9]則發(fā)現(xiàn)紫云英配施化肥處理較單施紫云英處理能夠顯著增加DOC含量。不同的研究結(jié)果可能與土壤類型、當(dāng)?shù)貧夂驐l件以及田間管理措施等不同有關(guān)。土壤活性有機(jī)碳主要來自于外源有機(jī)物料和土壤自身有機(jī)碳的分解過程[1]，紫云英綠肥中含有豐富的有機(jī)物質(zhì)，進(jìn)入土壤后能夠在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為土壤活性有機(jī)碳。另外，常單娜等[27]通過翻壓3種綠肥的培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著綠肥C/N比的降低，綠肥增加土壤DOC含量的能力逐漸增加。在本研究中，混合翻壓物 (綠肥和化肥) 的C/N比隨著配施化肥量的增加而降低，有利于土壤微生物將綠肥轉(zhuǎn)化為土壤活性有機(jī)碳。然而，由于土壤活性有機(jī)碳本身也是土壤微生物的一種重要碳源[1]，隨著高量化肥施入引起的土壤養(yǎng)分有效性的增加，微生物會(huì)將部分土壤活性有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為CO2釋放到空氣中，從而導(dǎo)致紫云英配施80%化肥條件下土壤活性有機(jī)碳含量降低。本研究還發(fā)現(xiàn)紫云英還田后隨著配施化肥量的增加，水稻秸稈產(chǎn)量逐漸增加，在配施60%化肥時(shí)達(dá)到最高[17]。隨著秸稈產(chǎn)量的增加，殘留在土壤中的水稻根系以及根系分泌物也會(huì)逐漸增加，從而有利于土壤活性有機(jī)碳含量的提高。

土壤活性有機(jī)碳與總有機(jī)碳的比值可用來表征土壤有機(jī)碳的活性。本研究發(fā)現(xiàn)紫云英配施化肥能夠顯著增加DOC/TOC值和ROC/TOC值，而對(duì)HEOC/TOC值、MBC/TOC值和POC/TOC值無顯著影響，這可能與不同活性有機(jī)碳的來源及形成過程有關(guān)。本研究結(jié)果一方面可能是因?yàn)樽显朴⑹┤胪寥篮螅糠肿显朴⒊煞帜軌蚩焖偃苡谕寥廊芤褐?，直接轉(zhuǎn)變?yōu)镈OC或ROC，從而提高了活性有機(jī)碳組分的相對(duì)比例；另一方面紫云英作為一種新鮮有機(jī)物料施入土壤后能夠促進(jìn)原有土壤有機(jī)碳的分解(激發(fā)效應(yīng))[28]，從而形成更多的土壤活性有機(jī)碳，增加其相對(duì)比例。然而，紫云英還田條件下化肥配施量的不同對(duì)土壤活性有機(jī)碳與總有機(jī)碳的比值無顯著影響。這可能由于增加配施化肥量能夠改善土壤養(yǎng)分條件，提高微生物群落活性[29-30]，從而導(dǎo)致土壤微生物將更多的土壤活性有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為非活性有機(jī)碳存儲(chǔ)于土壤中。

土壤酶是推動(dòng)土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流動(dòng)的重要?jiǎng)恿Γ瑢?duì)土壤肥力的形成具有重要作用[23]。本研究表明紫云英配施化肥能夠顯著增加土壤碳轉(zhuǎn)化酶活性，并且隨著配施化肥量的增加，碳轉(zhuǎn)化酶活性呈先增加后降低的趨勢(shì)，MV+60%CF處理的土壤碳轉(zhuǎn)化酶活性最高。這可能與以下因素有關(guān)：第一，土壤酶活性受所催化的底物濃度的顯著影響[8]，紫云英施入土壤后能夠?yàn)橄鄳?yīng)的酶提供充足的底物，從而導(dǎo)致酶活性的顯著增加；第二，隨著配施化肥量的增加，水稻秸稈產(chǎn)量逐漸增加，在配施60%化肥時(shí)達(dá)到最高[17]，導(dǎo)致殘留在土壤中的根系和根系分泌物增加，從而能夠?yàn)槊柑峁└嗟牡孜?；第三，由于大部分酶都是土壤微生物合成和釋放的，紫云英配施化肥處理顯著增加了微生物生物量 (表1)，從而有利于碳轉(zhuǎn)化酶活性的提高。然而，配施高量 (80%)化肥會(huì)降低土壤pH值，促進(jìn)鹽類物質(zhì)在土壤中的累積，從而對(duì)酶活性產(chǎn)生抑制作用[31]，進(jìn)而導(dǎo)致紫云英配施高量化肥條件下酶活性的降低。

表 6 土壤碳轉(zhuǎn)化酶活性對(duì)土壤活性有機(jī)碳含量的通徑系數(shù)Table 6 Path coefficients between soil C conversion enzyme activities and soil labile organic carbon contents

Allison等[32]認(rèn)為用絕對(duì)酶活性與MBC的比值表征相對(duì)酶活性能夠反映土壤酶的效率。本研究發(fā)現(xiàn)紫云英配施化肥能夠顯著增加相對(duì)蔗糖酶和相對(duì)β-葡萄糖苷酶活性，并且隨著配施化肥量的增加，相對(duì)β-葡萄糖苷酶活性增加，而相對(duì)過氧化物酶活性顯著降低，表明不同酶對(duì)化肥施用的響應(yīng)程度不同。β-葡萄糖苷酶屬于水解酶類，其主要功能是將大分子碳水化合物聚合物分解為小分子糖類[16]。紫云英還田條件下增加化肥施用量能夠增加土壤微生物生物量 (表1)，導(dǎo)致微生物需要更多的糖類完成新陳代謝活動(dòng)，從而可能有利于相對(duì)β-葡萄糖苷酶效率的提高。過氧化物酶屬于氧化還原酶類，能夠參與木質(zhì)素類物質(zhì)的分解，為微生物提供碳源和養(yǎng)分[23,33]。增加配施化肥量能夠降低微生物對(duì)來自于木質(zhì)素的養(yǎng)分的依賴，從而對(duì)過氧化物酶效率產(chǎn)生負(fù)反饋。另一方面，過氧化物酶效率受土壤環(huán)境中氧氣濃度的影響[23]，增加配施化肥量能夠增加微生物數(shù)量 (表1)，微生物代謝造成土壤環(huán)境中氧氣濃度降低，從而對(duì)酶效率產(chǎn)生抑制作用。然而，本研究也發(fā)現(xiàn)紫云英配施化肥對(duì)相對(duì)纖維素酶和相對(duì)酚氧化酶活性無顯著影響，其內(nèi)在機(jī)理需要進(jìn)一步研究。

土壤酶參與一系列的土壤生化過程，與土壤有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化密切相關(guān)[23]。通徑分析發(fā)現(xiàn)，纖維素酶、β-葡萄糖苷酶和蔗糖酶活性能夠直接影響土壤活性有機(jī)碳組分含量，而酚氧化酶和過氧化物酶則主要是間接作用，這可能與不同酶的不同功能有關(guān)。纖維素酶、β-葡萄糖苷酶和蔗糖酶均為水解酶，能夠直接將外源輸入的有機(jī)物質(zhì)或土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為活性有機(jī)碳[16]。一方面，酚氧化酶和過氧化物酶能夠通過促進(jìn)木質(zhì)素的分解加快被木質(zhì)素包裹的纖維素的釋放[34]，從而能夠?yàn)閰⑴c纖維素分解的酶提供充足的底物，進(jìn)而促進(jìn)了活性有機(jī)碳的形成。另一方面，酚氧化酶和過氧化物酶還能夠?qū)⑼寥乐械暮?jiǎn)單芳香族化合物氧化成醌類，醌能夠與土壤中的蛋白質(zhì)、糖類等物質(zhì)反應(yīng)生成復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)[23]，從而能夠有效減少微生物對(duì)有機(jī)物質(zhì)的利用，有利于活性有機(jī)質(zhì)的保留。

4 結(jié)論

紫云英配施化肥能夠顯著增加土壤活性有機(jī)碳含量、土壤碳庫管理指數(shù)以及碳轉(zhuǎn)化酶活性，并且隨著配施化肥量的提高上述指標(biāo)呈先增加后降低的趨勢(shì)，以配施60%常規(guī)化肥量效果最佳。紫云英還田條件下不同配施化肥量對(duì)土壤活性有機(jī)碳與總有機(jī)碳的比值無顯著影響。紫云英配施化肥能夠顯著增加相對(duì)蔗糖酶和相對(duì)β-葡萄糖苷酶活性，對(duì)相對(duì)纖維素酶和相對(duì)酚氧化酶活性無顯著影響。土壤活性有機(jī)碳含量受纖維素酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性的直接影響，而受酚氧化酶和過氧化物酶活性的間接影響。