摘要：土壤微生物是土壤養(yǎng)分釋放或固持的重要調(diào)節(jié)者。本實(shí)驗(yàn)以青藏高原高寒草原為研究對(duì)象，以藏羊放牧強(qiáng)度控制實(shí)驗(yàn)為平臺(tái)（對(duì)照（CK，0），輕度放牧（LG，2 sheep·hm^-2），中度放牧（MG，4 sheep·hm^-2），重度放牧（HG，6 sheep·hm^-2）），開(kāi)展不同放牧強(qiáng)度下高寒草地土壤和微生物養(yǎng)分變化特征及其對(duì)土壤微生物養(yǎng)分代謝的影響研究。結(jié)果顯示：總體上，土壤碳氮磷含量在放牧干擾下呈減少趨勢(shì)，而微生物碳氮磷含量及其化學(xué)計(jì)量的變化幅度較小；重牧的碳獲取酶（β-葡萄糖苷酶）活性及化學(xué)計(jì)量顯著高于其余處理。此外，中牧和重牧的C∶P不平衡和N∶P不平衡高于CK，而C∶N不平衡低于CK，這表示在中度或重度放牧下高寒草地主要受到碳、磷的限制。當(dāng)面對(duì)自身與資源之間的養(yǎng)分不匹配時(shí)，高寒草地土壤微生物主要通過(guò)增加碳獲取酶的分泌，來(lái)緩解在重牧下的養(yǎng)分限制。

關(guān)鍵詞：放牧強(qiáng)度；土壤養(yǎng)分；土壤微生物生物量；土壤酶活性；生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)

中圖分類號(hào)：S812

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1007-0435（2023）06-1780-08

Effect of Grazing Intensities on Extracellular Enzyme Stoichiometry of Soil

Microorganisms in Alpine Grassland

PAN Sen¹， BU Jia-wei¹， GAN An-qi¹， SHANG Zhen-yan¹， GUO Ding¹，

YANG Xiao-xia²， DONG Quan-min²， NIU De-cao^1*

（1. State Key Laboratory of Herbage Improvement and Grassland Agro-ecosystems;Key Laboratory of Grassland Livestock Industry

Innovation， _Miistry of Agriculture and Rural Affairs; Engineering Research Center of Grassland Industry， _Miistry of Education;

College of Pastoral Agriculture Science and Technology， Lanzhou University， Lanzhou， Gansu Province 730020， China; 2. Qinghai

Provincial Key Laboratory of Adaptive Management on Alpine Grassland， Qinghai Academy of Animal Science and Veterinary Medicine，

Qinghai University， Xining， Qinghai Province 810016， China）

Abstract：Soil microorganisms are important regulators of soil nutrient release and retention. The differences in soil physicochemical properties and soil microorganisms under four grazing intensities of sheep grazing （control blank CK：0，light grazing LG：2 sheep·hm^-2，moderate grazing MG：4 sheep·hm^-2，heavy grazing HG：6 sheep·hm^-2） were investigated，and the effects of different grazing intensities on soil microbial nutrient metabolism were analyzed. The results showed that：in general，the soil carbon （C），nitrogen （N） and phosphorus （P） contents decreased under grazing interference，while the microbial C，N and P contents and their stoichiometry changed a little. The activity and stoichiometry of C-acquiring enzyme （β-glucosidase） in heavy grazing treatment were significantly higher than those in other treatments. In addition，the C∶P imbalance and N∶P imbalance in the moderate and heavy grazing were higher than those of CK，while the C∶N imbalance was lower than that of CK，indicating that moderate or heavy grazing can lead to alpine grassland be relatively limited by carbon and phosphorus. The soil microorganisms mainly balanced the nutrients mismatch between themselves and resources by increasing the C-acquiring enzyme secretion under heavy grazing in alpine grassland.

Key words：Grazing intensity;Soil nutrient;Soil microbial biomass;Soil enzyme activity;Ecological stoichiometry

青藏高原高寒草地因其獨(dú)特的地理?xiàng)l件成為地球上最為脆弱的生態(tài)系統(tǒng)之一^［1-2］，對(duì)氣候變化和人為干擾的響應(yīng)敏感^［3］。放牧是草地生態(tài)系統(tǒng)最為關(guān)鍵的人為干擾因子^［4］，不合理的放牧管理方式和氣候變化的綜合影響，已造成全國(guó)近90%草地出現(xiàn)不同程度退化^［5-6］。過(guò)度放牧不僅造成地上生物量減少、裸地增加^［7-8］，還影響草地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、功能及土壤理化性質(zhì)^［9-10］，嚴(yán)重削弱了草地固碳、水土保持等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。土壤微生物作為生物地球化學(xué)循環(huán)的主要驅(qū)動(dòng)因素之一，推動(dòng)著土壤養(yǎng)分在土壤和大氣圈之間的雙向循環(huán)和轉(zhuǎn)化^［11］，在調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)和有機(jī)質(zhì)降解等生態(tài)功能方面發(fā)揮著重要作用。因此，探討放牧強(qiáng)度對(duì)高寒草地土壤養(yǎng)分及其對(duì)土壤微生物養(yǎng)分代謝的影響規(guī)律，對(duì)于維持高寒草地生態(tài)功能和健康具有重要意義。

土壤中養(yǎng)分資源的變化往往驅(qū)動(dòng)微生物代謝過(guò)程發(fā)生相應(yīng)變化^［12］。同時(shí)，土壤微生物作為土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，相較于土壤理化性質(zhì)，對(duì)于草地利用方式和強(qiáng)度的響應(yīng)更加敏感，是指示土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的敏感指標(biāo)^［13］。馬源等^［14］研究表明，在高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)中，隨草地退化程度加大，土壤微生物生物量碳氮磷含量均顯著下降。此外，由土壤微生物代謝產(chǎn)生的土壤胞外酶，可以把土壤中復(fù)雜的有機(jī)化合物降解成為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)化合物，再由植物根系和土壤微生物重新吸收并加以利用，是土壤中生化反應(yīng)的催化劑，參與土壤養(yǎng)分的循環(huán)代謝過(guò)程，是推斷土壤微生物養(yǎng)分限制的有力指標(biāo)^［15-17］。牲畜的行為^［18］、放牧強(qiáng)度^［19］和放牧方式（自由放牧、輪牧和休牧）^［20］對(duì)土壤微生物的生物量和土壤酶活性以及土壤養(yǎng)分含量均有不同程度的影響。同時(shí)，土壤酶活性發(fā)生變化標(biāo)志著土壤生態(tài)系統(tǒng)受到外界擾動(dòng)影響，且土壤的生物功能多樣性與土壤酶功能的多樣性往往是密不可分的^［21］。土壤微生物通過(guò)分泌多種土壤酶降解土壤有機(jī)質(zhì)，驅(qū)動(dòng)了陸地生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)^［22］。此外，土壤酶計(jì)量比亦可反映土壤微生物養(yǎng)分利用能力，即潛在的養(yǎng)分限制性^［23］。盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)草地土壤養(yǎng)分、微生物群落特征、土壤酶和放牧干擾之間關(guān)系的研究取得了一定進(jìn)展^［24］，但是研究結(jié)果主要以牦牛所開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)為主，藏羊和牦牛均是當(dāng)?shù)啬撩裣矚g飼養(yǎng)的本地牲畜，但關(guān)于青藏高原藏羊放牧的土壤養(yǎng)分特征與微生物養(yǎng)分代謝之間相互關(guān)系的研究較少，不同的牲畜的選擇性采食和行為習(xí)性同樣影響著草地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能^［25］。本實(shí)驗(yàn)立足于青藏高原青海湖東岸建立的控制放牧實(shí)驗(yàn)樣地，研究藏羊不同放牧強(qiáng)度下高寒草原土壤理化性質(zhì)、土壤微生物養(yǎng)分特征、土壤酶活性及其計(jì)量比的變化，分析放牧活動(dòng)對(duì)土壤及微生物養(yǎng)分代謝的影響，加深放牧影響土壤微生物驅(qū)動(dòng)養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程的認(rèn)識(shí)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究的放牧實(shí)驗(yàn)區(qū)位于青海省海北州海晏縣西海鎮(zhèn)（36°55′10′′ N，100°56′9′′ E，海拔3 000～3 100 m），屬山地高原氣候。非生長(zhǎng)季節(jié)從當(dāng)年10月持續(xù)到次年4月，漫長(zhǎng)而寒冷，而生長(zhǎng)季從5月持續(xù)到9月，僅五個(gè)月，短暫而涼爽。年均溫為1.5℃左右，年平均降水量約為400 mm，降水多集中在5—9月，約占全年降水量的80%以上。研究區(qū)草地類型為高寒草甸化草原，土壤類型為粘壤土，植被群落以矮嵩草（Kobresia humilis Sergiev）、賴草（Leymus secalinus Tzvel.）、垂穗披堿草（Elymus nutans Griseb.）、干生薹草（Carex aridula V. Krecz.）和星毛委陵菜（Potentilla acaulis L.）為主。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)有1個(gè)對(duì)照（Control blank，CK）和3個(gè)放牧處理，共計(jì)4個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共12個(gè)實(shí)驗(yàn)小區(qū)。3個(gè)放牧處理設(shè)置輕度放牧（Light grazing，LG）、中度放牧（Moderate grazing，MG）和重度放牧（Heavy grazing;HG），牧草采食率分別為30%～35%左右，50%～55%左右和65%～70%左右。放牧家畜為青藏高原特有家畜藏羊（Ovis aries），每只藏羊?yàn)?個(gè)羊單位，CK不放牧，面積為0.05 hm²；輕度放牧強(qiáng)度為2 sheep·hm^-2，面積為2 hm²；中度放牧強(qiáng)度為4 sheep·hm^-2，面積為1 hm²；重度放牧強(qiáng)度為6 sheep·hm^-2，面積為0.67 hm²。實(shí)驗(yàn)中使用的藏羊重約30 kg。根據(jù)牲畜在實(shí)驗(yàn)前的每日攝入量為每只藏羊每天（1.2±0.2） kg干物質(zhì)。放牧實(shí)驗(yàn)始于2018年，放牧?xí)r間為每年6月初到10月底。為盡可能模擬自然放牧條件，牲畜除自然采食外不進(jìn)行補(bǔ)充喂養(yǎng)。

土壤樣品采集在2021年8月進(jìn)行。每個(gè)實(shí)驗(yàn)小區(qū)內(nèi)沿對(duì)角線選取5個(gè)代表性的取樣點(diǎn)，用土鉆（內(nèi)徑60 mm）采集0～10 cm的土壤樣品，每個(gè)小區(qū)采集的土樣混合成1個(gè)樣品，共12份混合土壤樣品。所有混合土壤樣品過(guò)2 mm篩后儲(chǔ)存于4℃恒溫箱運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤理化性質(zhì)、微生物養(yǎng)分及土壤胞外酶活性的測(cè)定 用pH計(jì)（pHS-3C，上海）測(cè)定土壤pH值；烘干法測(cè)定土壤含水量（Soil water content，SWC）；用重鉻酸鉀容量法（外加熱法）測(cè)定土壤有機(jī)碳（Soil organic carbon，SOC）和溶解性有機(jī)碳（Dissolved organic carbon，DOC）含量；土壤全氮（Total nitrogen，TN）、全磷（Total phosphorus，TP）、溶解性總氮（Total dissolved nitrogen，TDN）和溶解性總磷（Total dissolved phosphorus，TDP）含量用FIAstar 5000流動(dòng)注射分析儀（FOSS，Sweden）測(cè)定；用鉬銻抗比色法^［26］測(cè)定速效磷（Available phosphorus，AP）含量；銨態(tài)氮（NH+₄-N）和硝態(tài)氮（NO-₃-N）含量分別采用改良靛藍(lán)法和Griess試劑法測(cè)定^［27］；溶解性有機(jī)氮（Dissolved organic nitrogen，DON）含量為TDN與土壤無(wú)機(jī)氮（Inorganic nitrogen，IN）含量的差值，溶解性有機(jī)磷（Dissolved organic phosphorus，DOP）含量為TDP與AP含量的差值^［23］；用氯仿熏蒸浸提法測(cè)定土壤微生物生物量碳（Soil microbial biomass carbon，MBC）、生物量氮（Soil microbial biomass nitrogen，MBN）、生物量磷（Soil microbial biomass phosphorus，MBP）含量^［28］；4種土壤胞外酶（β-葡萄糖苷酶，BG；N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶，NAG；亮氨酸氨基肽酶，LAP；酸性磷酸酶，AP）的活性采用對(duì)硝基苯酚（para-nitrophenol，ρNP）底物比色法測(cè)定^［29］，以每小時(shí)每克干物質(zhì)產(chǎn)生底物的摩爾數(shù)（μmol·g^-1·h^-1）來(lái)表示。

1.3.2 化學(xué)計(jì)量不平衡的量化 本研究使用土壤溶解性有機(jī)養(yǎng)分計(jì)量比來(lái)量化土壤微生物與其資源間的化學(xué)計(jì)量不平衡特征，原因是與土壤全量養(yǎng)分相比，溶解性有機(jī)養(yǎng)分可被微生物直接吸收利用，并作用于其自身生長(zhǎng)和代謝活性^［30］?；瘜W(xué)計(jì)量不平衡的計(jì)算公式^［30］如下：

C∶X不平衡=DO_C∶X（資源）/MB_C∶X（微生物養(yǎng)分）

式中，DO_C∶X是土壤溶解性有機(jī)養(yǎng)分C∶N∶P計(jì)量比，即DOC∶DON，DOC∶DOP和DON∶DOP；MB_C∶X是土壤微生物養(yǎng)分C∶N∶P計(jì)量比，即MBC∶MBN，MBC∶MBP和MBN∶MBP。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016和SPSS 26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析，Excel 2016進(jìn)行繪圖。采用單因素方差分析（One-Way ANOVA），探究不同放牧強(qiáng)度處理對(duì)土壤理化性質(zhì)、微生物養(yǎng)分特征、土壤酶活性及其化學(xué)計(jì)量比的影響，并用Turkey檢驗(yàn)進(jìn)行各處理之間的多重比較，顯著性水平設(shè)為Plt;0.05，后利用Pearson相關(guān)分析法分析土壤養(yǎng)分、溶解性有機(jī)養(yǎng)分、微生物養(yǎng)分和土壤胞外酶的計(jì)量比之間的關(guān)系。圖表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)

在本研究中，不同放牧處理間土壤pH值，SWC，IN和AP含量無(wú)明顯差異（表1）。SOC含量?jī)H在HG處理下顯著增加（Plt;0.05）；TN含量在MG處理下顯著降低（Plt;0.05），而在HG處理下顯著增加（Plt;0.05）；TP含量在LG和HG處理下均顯著低于CK處理（Plt;0.05）；而DOC含量在3個(gè)放牧處理下均顯著低于對(duì)照組（Plt;0.05）；LG處理的土壤DON含量顯著低于MG和CK對(duì)照（Plt;0.05）；放牧減少了土壤DOP含量，在MG和HG處理中變化顯著。MG處理的SOC∶TN顯著高于其他處理（Plt;0.05），但SOC∶TP和TN∶TP均為所有處理中的最低值，分別為58.57和4.38。放牧處理對(duì)土壤溶解性養(yǎng)分計(jì)量比DOC∶DON，DOC∶DOP和DON∶DOP影響極顯著（Plt;0.01），其中，CK和LG處理的DOC∶DON顯著高于MG和HG處理（Plt;0.05），而MG處理的DOC∶DOP顯著高于CK和LG處理（Plt;0.05），DON∶DOP的顯著高于其余處理組（Plt;0.05），同時(shí)HG處理的DON∶DOP也顯著高于對(duì)照CK（Plt;0.05）。

2.2 土壤微生物養(yǎng)分特征及其計(jì)量比

放牧處理對(duì)MBC和MBP含量及MBC∶MBN，MBC∶MBP和MBN∶MBP無(wú)顯著影響（表2），僅MBN含量在MG處理下較對(duì)照（CK）顯著減少25.0%（Plt;0.05），而其他放牧處理之間并無(wú)顯著差異。

2.3 土壤微生物與其資源間的養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量不平衡度

不同放牧強(qiáng)度對(duì)化學(xué)計(jì)量不平衡產(chǎn)生了顯著影響（圖1，Plt;0.05）。MG處理的C∶N不平衡顯著低于CK和LG處理（Plt;0.05），HG處理的C∶N不平衡顯著低于CK（Plt;0.05）。C∶P不平衡和N∶P不平衡在MG處理達(dá)到最高，顯著高于CK和LG處理（Plt; 0.05），分別為1.65和2.6。

2.4 土壤酶活性及其計(jì)量比

放牧處理顯著改變了土壤碳氮磷獲取酶活性及其計(jì)量比（圖2，Plt;0.05）。隨放牧強(qiáng)度增加，BG，BG∶（NAG+LAP），BG∶AP的計(jì)量比在HG處理顯著高于其他處理（Plt;0.05），而MG處理的AP和（NAG+LAP）的活性顯著低于對(duì)照CK（Plt;0.05），分別為6.07 μmol·g^-1·h^-1和10.43 μmol·g^-1·h^-1。不過(guò)，不同處理間AP和（NAG+LAP）∶AP的計(jì)量比無(wú)顯著差異。

2.5 土壤各組分碳氮磷計(jì)量比之間的相關(guān)分析

由表3可知，TN∶P與TC∶N呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt; 0.01），而與TC∶P呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），當(dāng)TN∶TP減少時(shí)，SOC∶TN上升，SOC∶TP減少。DOC∶N與DOC∶P，DON∶P呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01），DOC∶P和DON∶P呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01）。MBC∶P和MBN∶P均與DOC∶P呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05），隨著DOC∶DOP的增大，MBC∶MBP和MBN∶MBP將會(huì)減少。此外，僅EAC∶P與TC∶N呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05），總體上土壤酶計(jì)量比與其余組分的化學(xué)計(jì)量比沒(méi)有相關(guān)性。

3 討論

3.1 放牧強(qiáng)度對(duì)土壤理化性質(zhì)和微生物養(yǎng)分特征的影響

碳、氮和磷是土壤養(yǎng)分中最重要的3種元素，其含量大小和分布范圍直接影響草地生態(tài)系統(tǒng)功能的有效發(fā)揮^［31］。土壤養(yǎng)分主要受放牧家畜的采食、踐踏和排泄物影響^［32］。本研究結(jié)果顯示，隨放牧強(qiáng)度增加，SOC和TN含量均呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)。在放牧強(qiáng)度較低時(shí)，藏羊適度采食，促進(jìn)了植物補(bǔ)償性生長(zhǎng)和植物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收，導(dǎo)致流向土壤中的碳、氮減少，土壤SOC和TN含量隨之降低，且SOC∶TN在中牧處理中達(dá)到最大值。在放牧強(qiáng)度較大時(shí)，植物補(bǔ)償性生長(zhǎng)受到抑制，SOC和TN含量增加可能是由于家畜的踐踏和排泄等行為所引起的營(yíng)養(yǎng)回歸占據(jù)主導(dǎo)，因此增加了土壤碳和氮的積累。磷素是一種沉積型循環(huán)元素，在土壤中較碳和氮元素含量低，且易受固定^［33-34］，同時(shí)磷素在動(dòng)物體內(nèi)的富集率高。放牧減少了土壤TP含量，表明TP含量對(duì)放牧干擾的響應(yīng)強(qiáng)烈，可能是由于家畜體內(nèi)的養(yǎng)分富集，導(dǎo)致了土壤磷平衡失調(diào)，這與李嵐^［35］的研究結(jié)果相一致。

溶解性有機(jī)養(yǎng)分是土壤微生物從環(huán)境中獲取物質(zhì)和能量的有效形態(tài)^［36］。Kaiser等^［37］研究表明，土壤溶解性有機(jī)養(yǎng)分的計(jì)量比可以直觀地反映土壤微生物生長(zhǎng)的化學(xué)計(jì)量限制性，而非受土壤全量養(yǎng)分的影響。在本研究中，放牧減少了土壤DOC和DOP含量，而對(duì)土壤DON含量無(wú)明顯影響，從而使得不同放牧強(qiáng)度下的DOC∶DON的比值總體減少，DOC∶DOP和DON∶DOP的比值總體上升。通常來(lái)說(shuō)，當(dāng)土壤資源環(huán)境中的C∶N比降低時(shí)，土壤微生物的生長(zhǎng)往往會(huì)受到碳素限制^［38］。在本研究中，中牧和重牧處理組的DOC∶DON均顯著低于對(duì)照組，表明藏羊放牧可能會(huì)使高寒草地土壤微生物的生長(zhǎng)受碳限制的程度增強(qiáng)。

土壤微生物是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的成分，其生物量C∶N∶P計(jì)量比能反映其對(duì)養(yǎng)分的相對(duì)需求程度^［39］。放牧活動(dòng)通常會(huì)對(duì)土壤理化環(huán)境產(chǎn)生強(qiáng)烈影響，尤其是改變土壤可利用養(yǎng)分含量水平，這直接或間接改變了土壤微生物與資源間的養(yǎng)分供求平衡關(guān)系，導(dǎo)致其資源的化學(xué)計(jì)量比不能滿足土壤微生物的生長(zhǎng)需求。為此，土壤微生物將主要從以下四方面進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整^［40］：一是通過(guò)提高特定類群的活性，如固氮細(xì)菌和腐生真菌可以增加土壤中氮和磷等養(yǎng)分輸入；二是通過(guò)提高限制元素獲取酶的產(chǎn)量以增加限制元素的獲取；三是通過(guò)吸收并貯存過(guò)量元素，使其生物量的化學(xué)計(jì)量比向資源不斷趨近；四是通過(guò)保留限制元素或是釋放自身體內(nèi)的過(guò)量元素，維持其生物量計(jì)量比的相對(duì)穩(wěn)定。本研究中，不同放牧強(qiáng)度對(duì)土壤MBC，MBN，MBP含量及其計(jì)量比均沒(méi)有顯著影響，可能是由于放牧強(qiáng)度控制平臺(tái)建立年限較短的緣故，說(shuō)明土壤微生物量對(duì)短期放牧干擾沒(méi)有明顯響應(yīng)，這與Lin等^［41］對(duì)溫帶典型草原的研究結(jié)果相同。同時(shí)，這也表明在放牧作用的強(qiáng)烈干擾下，土壤發(fā)生的變化相比微生物量碳氮磷含量變化更顯著^［42］，高寒草地土壤微生物C∶N∶P計(jì)量比存在較強(qiáng)的內(nèi)穩(wěn)性，也進(jìn)一步表示高寒草地土壤微生物并沒(méi)有從環(huán)境中獲取過(guò)量的限制元素貯存于體內(nèi)，而是通過(guò)其余途徑來(lái)應(yīng)對(duì)其環(huán)境資源有限與微生物自身生長(zhǎng)所需之間的化學(xué)計(jì)量不平衡問(wèn)題。此外，中牧和重牧處理中C∶N不平衡低于對(duì)照組，且C∶P不平衡和N∶P不平衡高于對(duì)照組，這也證明了在較大的放牧強(qiáng)度下，高寒草地主要受碳和磷的共同限制。

3.2 放牧強(qiáng)度對(duì)土壤酶活性及其計(jì)量比的影響

土壤胞外酶主要來(lái)自于土壤微生物^［43］，其活性強(qiáng)弱可表征生態(tài)系統(tǒng)中土壤碳、氮、磷的循環(huán)情況，是催化分解和養(yǎng)分礦化的關(guān)鍵一環(huán)^［44］。Mooshammer等^［45］研究表明，當(dāng)土壤微生物受到某一元素限制時(shí)，土壤微生物可以通過(guò)貯存過(guò)量元素來(lái)適應(yīng)有限的環(huán)境資源脅迫；或是提高相關(guān)的獲取酶活性，使獲取限制元素的效率增加，進(jìn)而維持自身化學(xué)計(jì)量的相對(duì)平衡。本研究選擇了與微生物養(yǎng)分代謝關(guān)系密切的四種水解酶（BG，LAP，NAG和AP），它們直接參與土壤碳氮磷的轉(zhuǎn)化過(guò)程，可以催化產(chǎn)生生物可利用的末端單體^［46］。目前，往往用土壤胞外酶活性及其計(jì)量比來(lái)表征土壤微生物生長(zhǎng)的相對(duì)養(yǎng)分需求^［16］。例如，BG∶（NAG+LAP），BG∶AP和（NAG+LAP）∶AP越小分別表明土壤中的氮和磷的可利用性越低，土壤微生物生長(zhǎng)可能受到氮或磷的相對(duì)限制^［47］。本研究結(jié)果顯示，重牧處理使土壤BG酶活性顯著增加，從而導(dǎo)致BG∶（NAG+LAP）和BG∶AP的比值顯著上升，土壤微生物生長(zhǎng)主要受碳限制。這表明在重度放牧下，相對(duì)于氮獲取酶（NAG+LAP）和磷獲取酶（AP），高寒草地土壤微生物會(huì)選擇通過(guò)提高碳獲取酶（BG）的活性，使BG的產(chǎn)量增多，以獲取更多的碳，進(jìn)而緩解其生長(zhǎng)受碳限制的程度。

通過(guò)對(duì)土壤各組分碳氮磷計(jì)量比進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)土壤酶化學(xué)計(jì)量特征不受土壤資源計(jì)量比和微生物養(yǎng)分計(jì)量比的調(diào)控（表3），對(duì)土壤微生物胞外酶合成和分泌的影響機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

在本研究中，中度放牧和重度放牧減少了土壤溶解性有機(jī)碳和溶解性有機(jī)磷含量，而對(duì)溶解性有機(jī)氮含量無(wú)明顯影響，進(jìn)而使土壤溶解性有機(jī)碳氮比隨之下降，這導(dǎo)致高寒草地微生物生長(zhǎng)可能受到碳和磷的共同限制。同時(shí)，微生物生物量碳氮磷含量對(duì)放牧干擾無(wú)明顯響應(yīng)，并且高寒草地土壤微生物通常會(huì)通過(guò)不同途徑來(lái)維持其自身化學(xué)計(jì)量比的相對(duì)穩(wěn)定。面對(duì)重度放牧引起的化學(xué)計(jì)量不平衡問(wèn)題，高寒草地土壤微生物主要通過(guò)提高碳獲取酶BG的產(chǎn)量，以維持其自身與環(huán)境資源之間化學(xué)計(jì)量的相對(duì)平衡。

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（責(zé)任編輯 閔芝智）