馬尾松與3種闊葉樹混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性的變化特征

張 艷， 袁亞玲， 李 勛， 宋思夢， 周 揚， 張 健，①

(1. 四川民族學院 橫斷山區(qū)生態(tài)修復與特色產(chǎn)業(yè)培育研究中心， 四川 康定 626001；2. 四川農(nóng)業(yè)大學 生態(tài)林業(yè)工程重點實驗室， 四川 成都 611130)

馬尾松(PinusmassonianaLamb.)是中國第5大樹種，為中國南方分布較為廣泛的造林樹種之一[1-3]。然而，隨著馬尾松人工純林林齡增大，林地的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低[3，4]。造成這種現(xiàn)象的主要原因是單一樹種在吸收土壤養(yǎng)分時具有長期選擇性，且單一凋落物不利于養(yǎng)分歸還[5]。

凋落物是林地有機質(zhì)的主要來源，是生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的基礎[6]。凋落物分解是一個由土壤和凋落物中酶系統(tǒng)共同調(diào)控的復雜生物化學過程[7]。凋落物分解過程中的酶活性可反映凋落物中碳、氮、磷的釋放水平[8]，以及微生物對相應養(yǎng)分的需求和獲取狀況[9，10]。酶活性提高可促進凋落物的分解和養(yǎng)分釋放，研究凋落物分解過程中酶活性的變化有助于了解凋落物分解在森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動中的作用，對森林土壤肥力提高有重要意義[11]。

研究發(fā)現(xiàn)，凋落物的酶活性會隨著凋落物多樣性及分解過程中基質(zhì)的變化而發(fā)生相應的變化[12-15]。與單一凋落物相比，土壤脲酶、轉化酶和脫氫酶活性在混合凋落物分解過程中顯著提高[16]。針葉樹與闊葉樹混合凋落物的分解速率和養(yǎng)分釋放明顯不同于單一針葉樹凋落物[17-20]，闊葉樹凋落物中的養(yǎng)分可通過淋溶作用或“菌絲橋”轉移，進而影響酶活性，促進凋落物的分解和養(yǎng)分釋放[21]。但也有研究發(fā)現(xiàn)針葉樹與闊葉樹的凋落物混合沒有明顯促進凋落物分解[22]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，不同樹種組合和不同比例混合凋落物的分解效應存在明顯差異[23-26]。因此，研究針葉樹與不同闊葉樹種的混合凋落物及不同混合比例對凋落物分解過程中酶活性的混合效應，對于深入研究凋落物分解機制具有重要意義。

明確混交林中各樹種混合凋落物分解對混交林物質(zhì)循環(huán)的影響極其重要[27，28]。一方面，混交林樹種的種類和混栽比例可通過改變混交林凋落物的種類、數(shù)量和比例影響凋落物的分解速率[29]；另一方面，凋落物分解又通過碳循環(huán)改變林下土壤的理化性質(zhì)，進而影響森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和生物量[6]。在凋落物分解過程中，碳循環(huán)相關酶不僅調(diào)控分解速率，而且影響?zhàn)B分釋放[30，31]。因此，探究針葉樹與闊葉樹混合凋落物分解過程中碳循環(huán)相關酶活性對于深入了解混合凋落物的分解機制至關重要。

在作者所在研究團隊前期工作的基礎上[32]，本研究按照不同樹種組成和混合比例，將馬尾松與3種鄉(xiāng)土闊葉樹檫木〔Sassafrastzumu(Hemsl.) Hemsl.〕、香樟〔Cinnamomumcamphora(Linn.) Presl〕和香椿〔Toonasinensis(A. Juss.) Roem.〕的凋落葉進行混合，分析了分解關鍵期(分解75、249、437和618 d)碳循環(huán)相關酶(包括纖維二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和過氧化物酶)活性的變化，并對混合凋落葉分解過程中上述酶活性進行混合效應分析，對混合凋落葉初始質(zhì)量[33]及pH值和含水量(另文發(fā)表)與不同分解時間上述酶活性進行多元線性逐步回歸分析，以期為將馬尾松純林改造成針闊混交林時伴生樹種的篩選及合適混交比例的選擇提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

實驗林分在四川省都江堰市四川農(nóng)業(yè)大學實驗基地(東經(jīng)103°34′～103°36′、北緯31°01′～31°02′，海拔720～850 m)內(nèi)。該基地氣候類型以亞熱帶季風濕潤氣候為主，年均溫15.2 ℃，極端最高溫38 ℃，極端最低溫-10 ℃，年均降水量1 243 mm，年均空氣相對濕度81%，無霜期280 d。降水量和月均溫均在每年的7月份和8月份較高，在12月份至次年2月份較低。土壤為黃壤，厚度80～110 cm，土壤酸堿度為pH 4.5至pH 5.5。區(qū)內(nèi)植被類型為亞熱帶常綠闊葉林，植物種類較為豐富，林齡約39 a，郁閉度約0.7。喬木層主要有馬尾松、杉木〔Cunninghamialanceolata(Lamb.) Hook.〕和香樟等種類；灌木層蓋度約10%，主要有十大功勞〔Mahoniafortunei(Lindl.) Fedde〕、光葉海桐(PittosporumglabratumLindl.)、針刺懸鉤子(RubuspungensCamb.)、野花椒(ZanthoxylumsimulansHance)、胡枝子(LespedezabicolorTurcz.)和歐洲蕨〔Pteridiumaguilinum(Linn.) Kuhn〕等種類；草本層蓋度約60%，主要有麥冬〔Ophiopogonjaponicus(Linn. f.) Ker-Gawl.〕、芒萁〔Dicranopterispedata(Houtt.) Nakaike〕、山羽蘚〔Abietinellaabietina(Hedw.) Fleisch.〕、香附子 (CyperusrotundusLinn.)和蝴蝶花(IrisjaponicaThunb.)等種類。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗設計 根據(jù)前人研究結果[34]及中國混交林主要樹種與伴生樹種的常用混交比例[35]設置馬尾松與3種闊葉樹凋落葉的混合比例，共設置35種凋落葉組合，包括4種單一凋落葉(質(zhì)量比10∶0)和31種混合凋落葉，混合凋落葉又分成一針一闊、一針兩闊和一針三闊3種混合模式，其中，一針一闊混合模式設置3個質(zhì)量比，分別為8∶2、7∶3和6∶4；一針兩闊混合模式設置6個質(zhì)量比，分別為8∶1∶1、7∶2∶1、7∶1∶2、6∶3∶1、6∶2∶2和6∶1∶3；一針三闊混合模式設置4個質(zhì)量比，分別為7∶1∶1∶1、6∶2∶1∶1、6∶1∶2∶1和6∶1∶1∶2。

于2016年6月上旬，在宜賓市高縣的典型低山丘陵區(qū)收集新鮮馬尾松(P)、檫木(S)、香樟(C)和香椿(T)的凋落葉，自然晾干，按照上述混合比例將不同樹種的凋落葉進行混合，裝入上、下層孔徑分別為3.00和0.04 mm的尼龍網(wǎng)袋(20 cm×25 cm)中，每組混合凋落葉的總質(zhì)量均為15 g。同年8月28日，在實驗基地內(nèi)選取3個面積30 m×30 m的典型樣地(海拔、地形地貌、坡度、坡位、土壤類型和林分密度等條件基本相同)，去除地表的枯枝落葉，將裝有混合凋落葉的尼龍網(wǎng)袋平鋪在地表(袋間距2～5 cm)，進行野外分解實驗。凋落葉分解袋共420袋。

1.2.2 樣品采集與保存 在凋落葉分解關鍵期，即分解75、249、437和618 d，每個處理組隨機選取3個尼龍網(wǎng)袋，置于冷藏箱中帶回實驗室進行分析。

1.2.3 酶活性測定 參考袁亞玲[32]和Allison等[36]的方法測定凋落葉中纖維二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和過氧化物酶的活性，每個指標重復測定3次。

1.2.4 混合效應分析 根據(jù)混合凋落葉分解過程中上述酶活性的相對混合效應(RME)評估混合效應類型。參照Wardle等[37]的方法計算RME值。RME值顯著(P<0.05)大于0或顯著小于0為非加和效應，RME值不顯著大于0或不顯著小于0為加和效應。并且，RME值顯著大于0為是協(xié)同效應；RME值顯著小于0為拮抗效應。

1.3 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

采用EXCEL 2021和SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)整理、計算和分析，采用單因素方差分析法和鄧肯氏新復極差法對不同分解時間酶活性的差異進行分析，并采用重復測量方差分析(repeated measures analysis of variance)對混合凋落葉酶活性在不同樹種組成和質(zhì)量比間的差異進行分析。基于各混合凋落葉酶活性的RME值，采用配對t檢驗法進行混合效應分析。根據(jù)混合凋落葉的初始質(zhì)量[33]及pH值和含水量，以碳含量為x1、氮含量為x2、磷含量為x3、木質(zhì)素含量為x4、纖維素含量為x5、總酚含量為x6、縮合單寧含量為x7、碳含量與氮含量的比值為x8、木質(zhì)素含量與氮含量的比值為x9、微生物量碳為x10、微生物量氮為x11、pH值為x12、含水量為x13，以混合凋落葉的4種酶活性為y，進行多元線性逐步回歸分析。

2 結果和分析

2.1 不同凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性差異

2.1.1 不同分解時間的差異 馬尾松與3種闊葉樹混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性的比較結果見表1。由表1可見：隨著分解時間延長，單一馬尾松凋落葉的纖維二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性均先降低后升高，且均在分解75 d最高、在分解249 d最低。3種單一闊葉樹凋落葉的4種酶活性變化各異。纖維二糖水解酶活性在單一檫木凋落葉中先降低后升高，在分解437 d最低、在分解618 d最高；在單一香樟凋落葉中持續(xù)升高；在單一香椿凋落葉中先升高后降低再升高，在分解437 d最低、在分解618 d最高。β-葡萄糖苷酶活性在3種單一闊葉樹凋落葉中均先降低后升高，且均在分解437 d最低、在分解618 d最高。多酚氧化酶活性在3種單一闊葉樹凋落葉中也先降低后升高，且均在分解75 d最高、在分解249 d最低。過氧化物酶活性在3種單一闊葉樹凋落葉中總體上表現(xiàn)為先降低后升高并趨于穩(wěn)定，且在單一檫木凋落葉和單一香椿凋落葉分解75 d最高、分解249 d最低，而在單一香樟凋落葉分解437 d最高、分解249 d最低。除單一香椿凋落葉的過氧化物酶活性外，3種單一闊葉樹凋落葉的纖維二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性的最高值與最低值的差異達到顯著水平。

表1 馬尾松與3種闊葉樹混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性的比較

總體來看，隨著分解時間延長，馬尾松和香樟混合凋落葉的纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性持續(xù)升高，各混合凋落葉的過氧化物酶活性先降低后升高再降低，而各混合凋落葉的其余酶活性卻先降低后升高。馬尾松和香椿混合凋落葉(質(zhì)量比6∶4)，馬尾松和檫木混合凋落葉(質(zhì)量比7∶3和6∶4)，馬尾松、檫木和香椿混合凋落葉(質(zhì)量比8∶1∶1、7∶2∶1、7∶1∶2、6∶3∶1、6∶2∶2和6∶1∶3)，馬尾松、檫木和香樟混合凋落葉(質(zhì)量比7∶2∶1、6∶3∶1和6∶2∶2)，馬尾松、香樟和香椿混合凋落葉(質(zhì)量比6∶3∶1和6∶1∶3)以及馬尾松、檫木、香樟和香椿混合凋落葉(質(zhì)量比7∶1∶1∶1、6∶2∶1∶1、6∶1∶2∶1和6∶1∶1∶2)的纖維二糖水解酶活性在分解75 d最高；其余混合凋落葉的纖維二糖水解酶活性基本在分解437或618 d最高；多數(shù)混合凋落葉的纖維二糖水解酶活性在分解249 d最低。馬尾松和香椿混合凋落葉，馬尾松、檫木和香椿混合凋落葉，馬尾松、檫木和香樟混合凋落葉，馬尾松、香樟和香椿混合凋落葉以及馬尾松、檫木、香樟和香椿混合凋落葉的β-葡萄糖苷酶活性基本在分解75 d最高；其余混合凋落葉的β-葡萄糖苷酶活性在分解437或618 d最高；多數(shù)混合凋落葉的β-葡萄糖苷酶活性在分解249或437 d最低。馬尾松和香椿混合凋落葉(質(zhì)量比8∶2和6∶4)，馬尾松、檫木和香椿混合凋落葉(質(zhì)量比8∶1∶1、6∶3∶1、6∶2∶2和6∶1∶3)，馬尾松、檫木和香樟混合凋落葉(質(zhì)量比8∶1∶1和7∶2∶1)，馬尾松、香樟和香椿混合凋落葉(質(zhì)量比7∶2∶1、6∶3∶1和6∶2∶2)以及馬尾松、檫木、香樟和香椿混合凋落葉(質(zhì)量比7∶1∶1∶1、6∶1∶2∶1和6∶1∶1∶2)的多酚氧化酶活性在分解75 d最高；其余混合凋落葉的多酚氧化酶活性基本在分解437或618 d最高；多數(shù)混合凋落葉的多酚氧化酶活性在分解249 d最低。除馬尾松、檫木、香樟和香椿混合凋落葉(質(zhì)量比6∶1∶2∶1)外，其余混合凋落葉的過氧化物酶均在分解437或618 d最高；多數(shù)混合凋落葉的過氧化物酶活性在分解249 d最低。并且，各混合凋落葉的纖維二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性的最高值與最低值的差異基本上達到顯著水平。

2.1.2 不同樹種組成間的差異 基于表1的結果，對混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性在不同樹種組成間的差異進行統(tǒng)計，結果見表2。由表2可見：纖維二糖水解酶活性在馬尾松、檫木、香樟和香椿混合凋落葉中最高，β-葡萄糖苷酶活性在馬尾松和香椿混合凋落葉中最高，多酚氧化酶活性在馬尾松、檫木和香樟混合凋落葉中最高，而過氧化物酶活性在馬尾松和檫木混合凋落葉中最高。4種酶活性在單一馬尾松凋落葉中較高，但在3種單一闊葉樹凋落葉中較低。在2個樹種的混合凋落葉中，馬尾松和香椿混合凋落葉的纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性最高，多酚氧化酶和過氧化物酶活性最低。在3個樹種的混合凋落葉中，馬尾松、檫木和香樟混合凋落葉的纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性最低，但多酚氧化酶和過氧化物酶活性最高。馬尾松、檫木和香椿混合凋落葉，馬尾松、香樟和香椿混合凋落葉以及馬尾松、檫木、香樟和香椿混合凋落葉的纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性高于單一馬尾松凋落葉；馬尾松和香椿混合凋落葉的纖維二糖水解酶活性低于單一馬尾松凋落葉，但β-葡萄糖苷酶活性卻高于單一馬尾松凋落葉；其余混合凋落葉的纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性低于單一馬尾松凋落葉。除馬尾松、檫木和香樟混合凋落葉的多酚氧化酶活性以及馬尾松和檫木混合凋落葉的過氧化物酶活性外，其余樹種組成的混合凋落葉的多酚氧化酶和過氧化物酶活性低于單一馬尾松凋落葉。

表2 馬尾松與3種闊葉樹混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性在不同樹種組成間的差異

2.1.3 不同質(zhì)量比間的差異 基于表1的結果，對混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性在不同質(zhì)量比間的差異進行統(tǒng)計，結果見表3。由表3可見：纖維二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性分別在質(zhì)量比6∶1∶1∶2、6∶1∶2∶1、6∶3∶1和8∶2的馬尾松和闊葉樹混合凋落葉中最高。除質(zhì)量比6∶1∶2∶1的馬尾松和闊葉樹混合凋落葉的多酚氧化酶活性低于單一凋落葉外，其余馬尾松和闊葉樹凋落葉質(zhì)量比混合凋落葉的4種酶活性均高于單一凋落葉。

表3 馬尾松與3種闊葉樹混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性在不同質(zhì)量比間的差異

2.2 混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性的混合效應

從馬尾松與3種闊葉樹混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性的相對混合效應(RME)統(tǒng)計結果(表4)可見：實驗期間，馬尾松和3種闊葉樹混合凋落葉的纖維二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性以加和效應為主，尤其是在分解437和618 d，僅少部分混合凋落葉的酶活性表現(xiàn)為非加和效應。在分解75、249、437和618 d，纖維二糖水解酶活性表現(xiàn)為非加和效應的混合凋落葉分別有11、8、1和4種，其中，表現(xiàn)為拮抗效應的混合凋落葉分別有10、1、1和4種，表現(xiàn)為協(xié)同效應的混合凋落葉分別有1、7、0和0種；β-葡萄糖苷酶活性表現(xiàn)為非加和效應的混合凋落葉分別有10、10、6和2種，其中，表現(xiàn)為拮抗效應的混合凋落葉分別有6、2、1和2種，表現(xiàn)為協(xié)同效應的混合凋落葉分別有4、8、5和0種；多酚氧化酶活性表現(xiàn)為非加和效應的混合凋落葉分別有22、10、1和3種，其中，表現(xiàn)為拮抗效應的混合凋落葉分別有22、1、1和1種，表現(xiàn)為協(xié)同效應的混合凋落葉分別有0、9、0和2種；過氧化物酶活性表現(xiàn)為非加和效應的混合凋落葉分別有19、7、3和4種，其中，表現(xiàn)為拮抗效應的混合凋落葉分別有19、1、0和3種，表現(xiàn)為協(xié)同效應的混合凋落葉分別有0、6、3和1種。

表4 馬尾松與3種闊葉樹混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性的相對混合效應(RME)分析1)

2.3 混合凋落葉分解過程中酶活性的多元線性逐步回歸分析

多元線性逐步回歸分析結果(表5)表明：馬尾松與3種闊葉樹混合凋落葉的初始質(zhì)量及pH值和含水量對不同分解時間纖維二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性的影響存在明顯差異，部分因子在不同分解時間對同一酶活性的影響完全相反?；旌系蚵淙~分解過程中，碳含量、纖維素含量、總酚含量、縮合單寧含量和pH值抑制纖維二糖水解酶活性，而磷含量和含水量則促進纖維二糖水解酶活性；碳含量、纖維素含量和縮合單寧含量抑制β-葡萄糖苷酶活性，而木質(zhì)素含量、微生物量碳、微生物量氮和含水量則促進β-葡萄糖苷酶活性；磷含量、縮合單寧含量和pH值抑制多酚氧化酶活性，而碳含量、木質(zhì)素含量、纖維素含量、縮合單寧含量、碳含量與氮含量的比值、微生物量碳和含水量則促進多酚氧化酶活性；磷含量、pH值和含水量抑制過氧化物酶活性，而磷含量、木質(zhì)素含量、纖維素含量、總酚含量、縮合單寧含量、微生物量碳和含水量則促進過氧化物酶活性。整個分解過程中，混合凋落葉的纖維二糖水解酶活性受到碳含量的抑制作用以及磷含量和微生物量碳的促進作用，β-葡萄糖苷酶活性受到縮合單寧含量和微生物量碳的抑制作用以及磷含量的促進作用，多酚氧化酶活性受到磷含量的抑制作用和微生物量碳的促進作用，過氧化物酶活性僅受到縮合單寧含量的促進作用。

表5 馬尾松與3種闊葉樹混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性的多元線性逐步回歸分析1)

3 討論和結論

3.1 混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性變化

馬尾松針葉的木質(zhì)素含量較高且比葉面積較小[38]，不利于微生物的生長和繁殖，林下凋落物的分解能力相對較差，而闊葉樹的葉片較大且質(zhì)地柔軟，容易被生活在土壤中的動物咀嚼和粉碎，有助于微生物的生長和繁殖。此外，針葉樹通常具有一些化感物質(zhì)，將針葉樹凋落物與闊葉樹凋落物混合不但會降低單位混合凋落物的化感物質(zhì)濃度，而且能夠為微生物提供營養(yǎng)成分[39]，提高相關酶的活性，有利于凋落物的分解。本研究結果表明：總體來看，隨著分解時間延長，混合凋落葉的過氧化物酶活性表現(xiàn)為先降低后升高再降低的變化趨勢，混合凋落葉及單一凋落葉的纖維二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶活性則呈先降低后升高的變化趨勢。過氧化物酶活性基本在混合凋落葉分解437或618 d達到最高值，其余3種酶活性則基本在混合凋落葉分解75 d達到最高值。在分解早期，為了獲得更多的養(yǎng)分，凋落葉中的微生物大量分泌纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶，使凋落葉中的易降解成分大量釋放，致使2種酶活性較高；隨著分解進程的持續(xù)，凋落葉中的難降解成分(木質(zhì)素等)占比逐漸升高，纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性隨之逐漸降低；然而，隨著分解進程的繼續(xù)，凋落葉的組織結構發(fā)生很大變化，部分難降解成分逐步轉化為易降解成分[6]，同時因馬尾松凋落葉在分解后期出現(xiàn)纖維素分解菌群誘集過程[40]，最終導致纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性再次升高。多酚氧化酶和過氧化物酶主要參與凋落物中難降解碳的分解過程[19，41，42]，因此，在馬尾松與3種闊葉樹混合凋落葉中難降解物質(zhì)較多時(即分解后期)，過氧化物酶和多酚氧化酶活性顯著升高。然而，分解后期凋落葉基質(zhì)質(zhì)量降低，導致參與凋落葉分解的土壤動物數(shù)量下降，同時，分解后期較低的養(yǎng)分限制微生物分泌過氧化物酶，從而導致其活性降低。

值得注意的是，在分解249～618 d，馬尾松和香樟混合凋落葉的纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性持續(xù)升高，推測造成此結果的原因是適量的香樟凋落葉為微生物的生長繁殖提供了穩(wěn)定的環(huán)境[43]，并且，隨著分解進程的持續(xù)，香樟葉片中養(yǎng)分的可利用性通過淋溶作用和土壤生物破碎作用被逐漸提高，這些均有利于混合凋落葉中纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性升高。

3.2 樹種組成對混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性的影響

凋落物分解可調(diào)控森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動，酶在凋落物分解過程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用[23]。與單一馬尾松凋落葉相比，3種闊葉樹的單一凋落葉碳循環(huán)相關酶活性顯著降低，馬尾松與3種闊葉樹的混合凋落葉碳循環(huán)相關酶活性未顯著升高。由于單一馬尾松凋落葉的初始碳含量最高，且凋落物中不穩(wěn)定和易被利用的含碳化合物可提高分解難降解化合物的酶活性[10]，導致單一馬尾松凋落葉的碳循環(huán)相關酶活性高于單一闊葉樹凋落葉。馬尾松凋落葉與闊葉樹凋落葉混合后，由于闊葉樹凋落葉中含有更多的可溶性碳，導致混合凋落葉中碳的可利用性發(fā)生改變，進而提高相關酶的活性。本研究結果表明：不同樹種組成對混合凋落葉的碳循環(huán)相關酶活性有較大影響，例如：馬尾松和香椿混合凋落葉的纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性高于馬尾松和檫木混合凋落葉以及馬尾松和香樟混合凋落葉，而馬尾松、檫木和香椿混合凋落葉以及馬尾松、香樟和香椿混合凋落葉的這2種酶活性則高于馬尾松、檫木和香樟混合凋落葉；多酚氧化酶和過氧化物酶活性則恰好相反。纖維二糖水解酶活性在馬尾松、檫木、香樟和香椿混合凋落葉中最高，β-葡萄糖苷酶活性在馬尾松和香椿混合凋落葉中最高，多酚氧化酶活性在馬尾松、檫木和香樟混合凋落葉中最高，而過氧化物酶活性在馬尾松和檫木混合凋落葉中最高。可見，馬尾松與3種闊葉樹混合凋落葉的碳循環(huán)相關酶活性雖然沒有較單一馬尾松凋落葉顯著提高，但混合香椿凋落葉有利于纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性提高，而混合檫木和香樟凋落葉有利于多酚氧化酶和過氧化物酶活性提高。這主要歸因于混合凋落葉的自身特性：香椿凋落葉的養(yǎng)分含量最高，碳含量與氮含量的比值和難降解成分含量最低[38]，可為微生物提供更多可利用的養(yǎng)分，有利于碳循環(huán)相關酶活性的提高[44，45]；香樟凋落葉厚且革質(zhì)，不利于土壤動物破碎及微生物的侵入和定植[46]，而檫木凋落葉的木質(zhì)素含量較高，可抑制降解易分解成分的酶活性，而且難降解成分可與蛋白質(zhì)結合形成絡合物，致使碳循環(huán)相關酶活性降低[40]。

多元線性逐步回歸分析結果表明：凋落葉中的難分解物質(zhì)(碳含量、纖維素含量和縮合單寧含量等)可抑制纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性，并促進多酚氧化酶和過氧化物酶活性?；旌闲治鼋Y果表明：分解過程中，混合凋落葉的4種酶活性主要表現(xiàn)為加和效應，少數(shù)混合凋落葉的酶活性表現(xiàn)為非加和效應，并且，僅少部分混合凋落葉的酶活性在分解75 d表現(xiàn)為拮抗效應，其中，多數(shù)混合凋落葉的多酚氧化酶和過氧化物酶活性在分解75 d表現(xiàn)為拮抗效應；分解249 d，酶活性表現(xiàn)為協(xié)同效應的混合凋落葉增多，并以混有香椿和香樟的混合凋落葉為主。研究發(fā)現(xiàn)：馬尾松含有較多的樹脂和木質(zhì)素等較難分解的成分[38]，且在分解后會產(chǎn)生酸性成分，抑制微生物的捕食和繁殖等活動[47]，這可能是部分混合凋落葉的酶活性在分解75 d表現(xiàn)為拮抗效應的主要原因。隨著分解時間的延續(xù)，闊葉樹凋落葉中的養(yǎng)分不斷釋放，有利于微生物生長，特別是混有香椿凋落葉的混合凋落葉最為明顯，而香樟凋落葉的養(yǎng)分可利用性在淋溶作用及土壤動物破碎作用下逐漸提高，以致混有香椿和香樟的部分混合凋落葉的酶活性表現(xiàn)為協(xié)同效應。可見，凋落葉自身的化學和物理性質(zhì)相互作用，共同影響混合凋落葉分解過程中的酶活性[48，49]。

3.3 凋落葉質(zhì)量比對混合凋落葉分解過程中碳循環(huán)相關酶活性的影響

凋落葉的混合比例對混合凋落物的酶活性有一定的影響，只有凋落葉混合比例合適才能顯著促進混合凋落葉的分解[49]。相關研究結果表明：碳循環(huán)相關酶主要參與易分解有機質(zhì)的分解過程，這些酶是凋落物分解初期的重要指標[31]。總體來看，除過氧化物酶活性在質(zhì)量比8∶2的馬尾松和闊葉樹混合凋落葉中較高外，其余3種酶活性均在質(zhì)量比6∶4的馬尾松和闊葉樹混合凋落葉中較高。這是因為闊葉樹凋落葉占比較大的混合凋落葉可為微生物生長和繁殖提供更多可利用的養(yǎng)分，酶活性相應升高。廖利平等[22]的研究結果也表明：闊葉樹凋落葉占比較大(30%以上)的混合凋落葉的分解速率明顯加快，而針葉樹凋落葉占比較大(針葉樹凋落葉與闊葉樹凋落葉質(zhì)量比9∶1和8∶2)的混合凋落葉的分解速率加快不明顯。林開敏等[18]在研究杉木與楠木(PhoebezhennanS. Lee et F. N. Wei)混合凋落葉分解時發(fā)現(xiàn)楠木凋落葉占比越大，混合凋落葉中N和K的釋放越快。Zhang等[50]研究馬尾松與闊葉樹凋落葉混合分解過程中真菌多樣性時發(fā)現(xiàn)，香椿凋落葉占比達30%～40%的混合凋落葉的真菌多樣性提高。由此可見，針葉樹和闊葉樹凋落葉的混合比例對混合凋落葉的分解具有重要的調(diào)控作用，闊葉樹凋落葉占比增加更有利于混合凋落葉的分解和酶活性的提高。

3.4 結論

綜上所述，雖然馬尾松與3種闊葉樹凋落葉混合后沒有顯著促進碳循環(huán)相關酶活性，但酶活性在混合凋落葉分解過程中以及不同樹種組成和質(zhì)量比的混合凋落葉中均存在一定差異?？傮w來看，隨著分解時間延長，混合凋落葉的纖維二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶活性先降低后升高，而過氧化物酶活性則先降低后升高再降低?；旌舷愦坏蚵淙~有利于混合凋落葉中纖維二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶活性的提高，而混合檫木和香樟凋落葉有利于多酚氧化酶和過氧化物酶活性的提高。馬尾松與闊葉樹凋落葉質(zhì)量比6∶4有利于混合凋落葉中碳循環(huán)相關酶活性的提高。