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Panpan Liu1,2, Jiacong Zhou2, Daryl L. Moorhead3, Megharaj Mallavarapu4,5, Andrew J. Margenot6,7, Taiki Mori8,9, Xuyang Wang10,11,12, Nicolas Fanin13, Raul Ochoa-Hueso14,15, Dong Wang16, Zhao Jin2, Ji Liu2,17, Guopeng Liang18,19, Yongxing Cui20,21, Yang Yang2, Jinzhao Liu2, Yangyang Li2, Xiao Chen22, Xiaojun Shi1*, Ji Chen2,23,24*
摘要: 土壤胞外酶是生物地球化学循环的关键驱动因子,然而其活性测定条件(尤其是培养温度)目前仍缺乏统一的标准。方法学上的差异不仅会引入较大的实验误差,也会给不同研究间的比较带来了困难。为此,本研究选取酸性、中性和碱性森林土壤为研究对象,分别在10、 20和30 ℃三个温度下进行培养,测定并比较了不同培养温度下土壤水解酶和氧化酶的活性。结果表明,土壤水解酶活性整体随培养温度的升高而增加,但其响应模式因土壤pH的不同而异:在酸性土壤中, 10 ℃下的水解酶活性显著低于20 ℃和30 ℃,而20 ℃与30 ℃之间差异很小;相比之下,在中性和碱性土壤中,水解酶活性在10~30 ℃范围内呈持续上升趋势。综合所有土壤样品的数据,培养温度对氧化酶活性无整体显著影响;然而,氧化酶活性对温度的响应有明显的pH特异性:在酸性和中性土壤中,氧化酶活性随培养温度的升高而增加,但在碱性土壤中,高温反而降低了其活性。在所有培养温度下,土壤pH始终是决定水解酶和氧化酶活性的主要环境影响因子,而培养温度本身的直接影响并不显著。这种强烈的pH依赖性掩盖了温度效应,表明土壤的本底条件从根本上制约着酶活性的温度响应特征。基于上述结果,本研究提出了一个依据土壤pH和酶类别来选择培养温度的决策框架,旨在提高土壤胞外酶活性测定的准确性以及不同研究间的可比性。