两种乔木凋落叶浸提液处理对地毯草土壤酶活性及其化学计量比的影响

doi:10.11686/cyxb2023182

摘要/Abstract

摘要：

乔木搭配人工草坪是园林绿化中常见的植物配置方案，但乔木凋落物可能会影响林下草坪草的生长。为探究两种乔木栾树、樱树凋落物对地毯草草坪的影响，本研究将栾树、樱树凋落叶分别制成10、20、40 g·L^-1质量浓度的水浸提液，通过盆栽试验分析两种凋落叶浸提液处理下地毯草根际土壤水解酶活性及其化学计量比的变化，初步探讨林下植被管理对地毯草土壤质量的影响。结果表明：1）在不同质量浓度的栾树凋落叶浸提液处理下，地毯草根际土壤β-1，4-葡萄糖苷酶（BG）、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）、酸性磷酸酶（PHOS）活性均呈先增后减的变化趋势，木糖聚酶（XYL）则呈先减少后增加，最后减少的变化趋势，而在不同质量浓度的樱树凋落叶浸提液处理下，地毯草根际土壤β-1，4-葡萄糖苷酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、木糖聚酶活性则表现为先减后增的变化规律，酸性磷酸酶随质量浓度的增加呈递减的变化规律；2）相关性分析表明，N、P获取酶活性与土壤有机碳（SOC）含量呈显著正相关，酶C/N、酶C/P与总氮（TN）、总磷（TP）含量呈显著负相关，酶N/P与SOC含量呈显著负相关。矢量模型分析发现凋落物浸提液处理下地毯草根际土壤微生物呈P养分限制特征，樱树凋落叶浸提液处理能缓解微生物C、P限制；3）冗余分析进一步揭示了栾树和樱树凋落叶浸提液处理下地毯草根际土壤SOC、TP含量和土壤C/P、土壤含水量（SWC）、pH是影响土壤酶活性及其化学计量比的主要因子。因此，在人工草坪日常管理中应适时添加栾树、樱树凋落叶，在提高土壤微生物酶活性的同时缓解了地毯草生长中的碳和磷限制。

关键词: 凋落叶, 土壤酶活性, 化学计量比, 养分限制

Abstract:

Matching trees with artificial turf is a common plant configuration scheme in landscaping， but tree litter may affect the growth of understory lawn grass. The aim of this study， therefore， was to explore the allelopathic effects of litter leaf extracts of Koelreuteria paniculata and Prunus serrulata on Axonopus compressus lawn as a preliminarily investigation of the impact of understory vegetation management on the soil quality of A. compressus. Aqueous extracts of K. paniculata and P. serrulata leaf litter were prepared at mass concentrations of 10， 20， and 40 g·L^-1， and applied to A. compressus growing in pots. Hydrolase activity and its stoichiometric changes were determined in the rhizosphere soil of A. compressus treated with the two kinds of litter extracts. It was found that： 1） As the concentration of the K. paniculata extract increased， the activities of β-1，4-glucosidase， β-N-acetylglucosaminidase， and acid phosphatase in the rhizosphere soil of A. compressus initially increased and then decreased， whereasxylase activity initially decreased， then increased， and then decreased. As the concentration of the P. serrulata extract increased， the activities of β-1，4-glucosidase， β-N-acetylglucosaminidase， and xylase in the rhizosphere soil of A. compressus initially decreased and then increased， whereas the activity of acid phosphatase continuously decreased. 2） Correlation analyses showed that the activities of nitrogen- and phosphorus-acquisition enzymes were significantly positively correlated with soil organic carbon （SOC） content； Enzyme carbon∶nitrogen （C∶N） and enzyme carbon∶phosphorus （C∶P） were significantly negatively correlated with total nitrogen （TN） and total phosphorus （TP）， respectively. And enzyme N∶P was significantly negatively correlated with the SOC content. The results of a vector model analysis revealed that the microorganisms in the rhizosphere soil initially had phosphorus limitation characteristics， but treatment with the P. serrulata litter leaf extract alleviated microbial C and P limitation. 3） A redundancy analysis further revealed that SOC， TP content， soil C∶P， soil water content， and pH were the main factors affecting rhizosphere soil enzyme activities and the enzyme stoichiometry of A. compressus. Therefore， in daily management， leaf litter of K. paniculata and P. serrulata should be added to A. compressus turf to improve soil microbial enzyme activities and simultaneously alleviate C and P limitation.

Key words: leaf litter, soil enzyme activity, eco-enzymatic stoichiometry, nutrient limitation

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图/表 7

图1 两种树种凋落叶浸提液处理下地毯草的生物量大写字母表示同一树种不同质量浓度间差异显著，小写字母表示同一质量浓度不同树种间差异显著（P<0.05），下同。Uppercase letters indicate significant differences among different mass concentrations of the same species， and lowercase letters indicate significant differences between different species of the same mass concentration （P<0.05）， the same below.

Fig.1 The biomass of A. compressus under the treatment of two kinds of litter leaf extract

表1 两种树种凋落叶浸提液处理下地毯草的土壤理化性质

Table 1 Physical and chemical properties of rhizosphere soil in A. compressus under the treatment of two kinds of litter leaf extract

处理Treatment	MC （g·L^-1）	pH		SWC （%）		SOC （g·kg^-1）		TN （g·kg^-1）		TP （g·kg^-1）		C/N		C/P		N/P
栾树 K.paniculata	0	6.16±0.04Aa		50.50±3.19Ba		132.96±12.85Aa		3.56±0.29Ba		0.08±0.01 Ca		37.40±2.35Aa		1775.07±242.84Aa		47.33±3.75Aa
	10	6.23±0.06Aa		54.35±2.66Ba		129.57±6.05Aa		7.98±0.85Aa		0.49±0.02Aa		16.36±1.85Ba		265.47±15.21Ba		16.41±2.60BCa
	20	6.26±0.07Aa		71.12±4.50Aa		139.47±1.38Aa		7.57±0.56Aa		0.53±0.08Aa		18.49±1.53Ba		267.20±44.33Ba		14.39±1.21Ca
	40	6.22±0.06Ab		57.03±9.63Ba		112.44±6.42Ba		6.91±0.85Aa		0.36±0.08Ba		16.49±2.77Ba		323.63±78.45Ba		19.45±1.64Ba
樱树 P.serrulata	0	6.16±0.04Ba		50.50±3.19Ba		132.96±12.85Aa		3.56±0.29Ca		0.08±0.01Ba		37.40±2.35Aa		1775.07±242.84Aa		47.33±3.75Aa
	10	6.27±0.06ABa		57.41±1.51Aa		118.37±2.75ABa		6.50±0.62Aa		0.47±0.07Aa		18.35±2.14Ba		254.76±42.12Ba		13.83±0.74Ba
	20	6.26±0.09ABa		56.76±1.97Ab		108.94±4.68Bb		4.98±0.51Bb		0.36±0.05Ab		22.07±3.08Ba		305.97±52.51Ba		13.84±0.96Ba
	40	6.36±0.07Aa		59.80±3.62Aa		90.30±7.76Cb		4.38±0.99BCb		0.37±0.09Aa		21.69±7.21Ba		259.19±88.83Ba		11.93±0.27Bb
自由度df		F	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P
T		3.28	0.09	1.37	0.26	24.51	***	36.61	***	3.35	0.09	3.84	0.07	0.03	0.87	8.40	**
MC		4.9	*	9.4	**	17.5	***	32.6	***	57.7	***	46.1	***	193.6	***	310.4	***
T×MC		1.79	0.19	5.14	*	4.23	*	4.95	*	2.97	0.06	0.66	0.59	0.16	0.92	3.47	*

图2 两种不同凋落叶浸提液处理下土壤酶活性T， C和T×C分别表示处理，质量浓度以及处理与质量浓度的交互作用，下同。T， C and T×C represent treatments， mass concentrations and the interaction between treatments and mass concentrations， respectively， the same below.

Fig.2 Soil enzymes activities under the treatment of two kinds of litter leaf extract

图3 两个树种凋落叶浸提液处理下土壤酶化学计量比

Fig.3 Soil enzyme stoichiometry under the treatment of two kinds of litter leaf extract

图4 生态酶的化学计量学载体特征

Fig.4 Stoichiometric vector characterization of ecological enzymes

图5 土壤理化性质与土壤酶活性及其化学计量比的相关性A：栾树凋落叶浸提液处理K. paniculata litter extract treatment； B：樱树凋落叶浸提液处理P. serrulata litter extract treatment； SWC：土壤含水量Soil water content； SOC：土壤有机质Soil organic carbon； TN：总氮Total nitrogen； TP：总磷Total phosphorus； soil C/N：土壤碳氮比Soil carbon and nitrogen ratio； soil C/P：土壤碳磷比Soil carbon and phosphorus ratio； soil N/P：土壤氮磷比Soil nitrogen and phosphorus ratio； BG+XYL：土壤碳循环相关酶活性Soil carbon cycle-related enzyme activity； NAG：土壤氮循环相关酶活性Soil nitrogen cycle-related enzyme activity； PHOS：土壤磷循环相关酶活性Soil phosphorus cycle-related enzyme activity； C/N-enzymes：酶活性碳氮比Enzyme active carbon-nitrogen ratio； C/P-enzymes：酶活性碳磷比Enzyme active carbon-phosphorus ratio； N/P-enzymes：酶活性氮磷比Enzyme active nitrogen-phosphorus ratio； Length：矢量长度Vector length； Angle：矢量角度Vector angle. 下同The same below.

Fig.5 Correlation between soil enzyme activities， soil enzyme stoichiometry and soil properties

图6 土壤理化性质与土壤酶活性及其化学计量的冗余分析A：栾树凋落叶浸提液处理K. paniculata litter extract treatment； B：樱树凋落叶浸提液处理P. serrulata litter extract treatment； *： P<0.05； **： P<0.01。

Fig. 6 The redundancy analysis （RDA） of soil properties， enzyme activities and stoichiometry

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