气候变化对谷子生育期土壤碳氮磷转化相关酶活性的影响

王雪松，郑粉莉，2*，王婧，焦健宇，赵苗苗

（1.西北农林科技大学水土保持研究所，黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，陕西 杨凌 712100；2.中国科学院水利部水土保持研究所，陕西 杨凌 712100）

依据世界温室气体数据中心（WDCGG）的监测数据[1]，到2017 年9 月全球大气CO2浓度已经增加至403µmol·mol−1。CO2浓度升高最为明显的影响就是导致全球气候变暖，IPCC 第五次评估报告[2]指出，1880年以来全球平均气温升高了0.65～1.06 ℃；同时，IPPC认为CO2浓度和温度将持续升高，预测到2070—2100 年CO2浓度将达到524～935 µmol·mol−1，温度将升高1.1～4.8 ℃。大气CO2浓度和温度升高，势必对土壤生态系统产生复杂的影响[3−4]。

土壤酶是土壤生态系统中最活跃的组分之一[5]。土壤酶主要由土壤微生物产生，其主导土壤有机物的分解，催化土壤中碳、氮、磷养分的转化，通过降低反应活化能将聚合物（纤维素、木质素、蛋白质、磷酸酯等）分解为小分子，为植物与微生物提供养分[6−7]。土壤CO2浓度是大气CO2浓度的10～50 倍；因此，许多学者认为CO2浓度升高通过影响植物生长，间接对土壤生态系统产生影响[8−9]。由于植物种类、年龄和生长季节等的不同，有关CO2浓度升高对土壤碳氮磷转化相关酶活性影响的研究结论也不尽相同，如对水稻土的研究表明，CO2浓度升高使土壤β−葡糖苷酶（βG）活性显著升高[10−11]，但草地生态系统中土壤βG 酶活性则对CO2浓度没有响应[12]；ZHENG 等[13]的研究结果显示，CO2浓度升高对温带森林土壤磷酸酶（AP）活性的影响在不同季节结果不同。一定范围内，温度升高不仅可以直接影响土壤酶促反应的反应速率，也可以通过影响土壤的物理环境、微生物群落、有机物质的矿化等因素间接影响土壤酶活性；……