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土壤酶涉及土壤中碳、氮、磷和硫等多种元素的生物地球化学循环过程,反映出微生物活性和土壤中物质的周转速率。随海拔上升,土壤酶活性受到气候、植被和土壤理化性质等环境因子的影响,可以作为气候变化预测的重要指标。因此研究不同海拔梯度土壤酶活性及其与环境因子的关系有着重要的意义。本研究以青藏高原中南部色季拉山北坡(3703-4309 m)森林土壤和念青唐古拉山南坡(4267-4956m)河流湿地土壤为研究对象,通过野外取样和室内分析,研究了两个地区土壤酶活性沿海拔梯度的空间分布特征及其与气候因子和土壤因子之间的关系。主要结论如下: 1.色季拉山北坡森林 (1)随着海拔上升,色季拉山北坡森林土壤酶活性特征:降解多聚糖类物质的土壤β-葡糖苷酶活性呈现不规则的波动特征;土壤蔗糖酶、酚氧化酶和过氧化物酶活性呈先减后增趋势,在海拔4000m和4100m处酶活性达到最低;降解天冬酰胺类物质的土壤L-天冬酰胺酶活性无显著变化;水解尿素的土壤脲酶活性呈逐渐增加的趋势,但在海拔4200m处酶活性达到最高;降解蛋白类物质的土壤蛋白酶和降解磷酸酯类物质的土壤酸性磷酸酶活性呈先增后减趋势,分别在海拔4000m和3881m处酶活性达到最高。 (2)皮尔森相关分析表明,色季拉山北坡森林土壤酶与环境因子之间关系复杂,如土壤β-葡糖苷酶与土壤pH值之间呈极显著正相关关系,土壤蛋白酶与8月月平均气温之间呈极显著负相关关系,土壤蔗糖酶与土壤含水量之间不存在显著相关关系。部分环境因子与土壤酶活性间存在显著或极显著相关关系,因此可以作为指示研究区土壤中物质周转速率的指标。逐步回归分析表明,土壤pH值和土壤水溶性NO3-分别对土壤β-葡糖苷酶和蔗糖酶活性影响最大,土壤水分因子如水溶性有机氮和水溶性NO3-对土壤酚氧化酶、过氧化物酶和酸性磷酸酶活性影响最大,土壤L-天冬酰胺酶、蛋白酶和脲酶活性主要受多环境因子如8月月平均气温、土壤含水量和土壤全氮等的综合作用。 2.念青唐古拉山南坡河流湿地 (1)随着海拔上升,念青唐古拉山南坡河流湿地土壤酶活性特征:土壤β-葡糖苷酶和蔗糖酶活性在海拔4737 m处偏高,分别是其它海拔的1.84-3.34倍和1.97-6.86倍,其余6个海拔处的酶活性差异不显著;降解天冬酰胺类物质的土壤L-天冬酰胺酶活性呈现不规则的波动特征;土壤酚氧化酶、过氧化物酶、蛋白酶、脲酶和碱性磷酸酶活性总体上呈递减趋势。 (2)皮尔森相关分析表明,念青唐古拉山南坡河流湿地土壤酶与多数环境因子之间呈现显著或极显著正相关关系,分析结果表明某些环境因子可以作为指示研究区土壤中物质周转速率的指标。逐步回归分析表明,8月月平均气温对土壤过氧化物酶活性影响最大,土壤水溶性NO3-对土壤酚氧化酶活性影响最大,土壤pH值对土壤β-葡糖苷酶活性影响最大,土壤有机碳对土壤蔗糖酶活性影响最大,土壤含水量对土壤L-天冬酰胺酶、蛋白酶和脲酶活性影响最大,土壤水溶性NH4+对土壤碱性磷酸酶活性影响最大。 3.对比青藏高原中南部森林和河流湿地两个生态系统表明,随着海拔上升,色季拉山北坡森林土壤酶活性呈现多种类型的变化特征,其与环境因子的关系复杂,而总体上看,念青唐古拉山南坡河流湿地土壤酶活性呈现降低的特征,其与环境因子的关系呈正相关关系。分析认为在水分条件比较一致的情况下,温度和植被是影响研究区土壤酶活性特征及其与环境因子关系的关键因素。色季拉山北坡森林生态系统不同海拔梯度的植被因素的复杂性对土壤酶的影响大于温度,可能导致土壤酶活性及其与环境因子之间呈现复杂关系,而由于念青唐古拉山南坡河流湿地生态系统不同海拔梯度的植被因素无明显差异,对土壤酶的影响小于温度,可能使土壤酶活性和环境因子表现出类似于温度随海拔升高而垂直递减的分布特征,导致土壤酶活性总体呈现降低趋势,且与环境因子之间呈正相关关系。