大气CO和O浓度升高对水稻根际土壤胞外酶活性的影响

作     者：冷鹏 王建青 谭云燕 邵亚军 王丽燕 施秀珍 张国友 

作者机构：福建师范大学湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室 福建师范大学地理科学学院 南京信息工程大学应用气象学院江苏省农业气象重点实验室 

出 版 物：《应用生态学报》 (Chinese Journal of Applied Ecology)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金项目（42077209 32271679） 福建省自然科学基金项目（2020J01186）资助 

主　　题：气候变化 土壤胞外酶活性 CO 浓度升高 O 浓度升高 开顶式气室(OTCs) 

摘      要：大气二氧化碳(CO2)和臭氧(O3)浓度升高是全球气候变化的主要特征之一。土壤胞外酶作为维持土壤生态系统服务功能的重要参与者，其活性对大气CO2和O3浓度升高的响应特征及驱动机制研究对应对和缓解未来全球气候变化具有重要意义。本研究采用开顶式气室(OTCs)分别模拟大气CO2浓度升高(环境大气+200 μmol·mol-1，eCO2)、大气O3浓度升高(环境大气+40 μmol·mol-1，eO3)及其交互处理(环境大气+200 μmol·mol-1CO2+0.04 μmol·mol-1O3，eCO2+eO3)，探究水稻根际土壤胞外酶活性对大气CO2和O3浓度升高的响应。结果表明：与对照(环境大气)相比，eCO2处理的土壤β-葡萄糖苷酶(βG)活性显著提高73.0%，而多酚氧化酶(PHO)、过氧化物酶(PEO)、酸性磷酸酶(AP)活性分别显著降低48.9%、46.6%和72.9%，纤维素水解酶(CBH)和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性则无明显变化；eO3处理的土壤CBH、AP活性分别显著降低34.2%和30.4%；eCO2+eO3处理的土壤PHO、AP活性分别显著降低87.3%和32.3%。主坐标分析(PCoA)、置换多元方差分析(PERMANOVA)和冗余分析(RDA)显示，大气CO2和O3浓度升高均可显著影响土壤胞外酶活性，且大气CO2浓度升高对土壤胞外酶活性的影响程度高于O3浓度升高；根系氮含量、根系碳氮比、土壤硝态氮和土壤微生物生物量碳是土壤胞外酶活性的主要驱动因子；大气O3浓度升高能够部分中和大气CO2浓度升高对土壤胞外酶活性的影响。综上，大气CO2和O3浓度升高抑制了大部分土壤胞外酶活性，表明未来气候变化潜在威胁着农田土壤生态系统服务功能。