成都市不同園林植物土壤呼吸特征及其影響因子分析

王中煜++王剛

摘要：以四川省道路4種園林綠化植物龍柏、青岡、合歡、榆樹為試驗材料，通過測定根區的土壤養分含量和酶活性，比較土壤的呼吸特征及其影響因子。結果表明，日變化尺度上，4種園林植物的土壤呼吸均表現為單峰型，且峰值出現的時間基本一致，14：00左右達到最大，最低值出現在早上06：00，同一時間，土壤呼吸速率基本表現為合歡>榆樹>龍柏>青岡；4種園林植物土壤呼吸與土壤溫度、土壤濕度之間的擬合均以線性方程為最好，土壤溫度可以解釋土壤呼吸強度的80.49%，土壤濕度可以解釋土壤呼吸強度的98.10%；4種園林植物土壤養分含量和土壤酶活性的變化趨勢一致，基本表現為合歡>龍柏>榆樹>青岡；4種園林植物根區土壤的全磷含量差異不顯著（P>0.05）；不同園林植物土壤呼吸與土壤養分、土壤酶活性呈現出一定的相關性，土壤有機碳、全氮、蔗糖酶是土壤呼吸的主要影響因子。

關鍵詞：園林植物；土壤呼吸；土壤養分；土壤酶活性

中圖分類號： S154.36；S181文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）06-0296-05

收稿日期：2016-02-19

基金項目：國家自然科學基金（編號：20140356）；四川省科技廳創新課題（編號：BC0147）。

作者簡介：王中煜（1995—），男，四川成都人，碩士研究生，從事風景園林研究。E-mail：Zhongyu_wang95@163.com。

通信作者：王剛，博士，教授，碩士生導師，主要從事風景園林及生態環境效益研究。園林植物是城市自然景觀復合生態系統的一部分，在減少陽光輻射、吸塵、增大空氣濕度、凈化空氣、調節氣候和景觀、改善城市生態環境等方面有著重要的作用[1-2]，研究城市特別是大型的發展型城市不同園林植物土壤的呼吸特征及其影子因子顯得尤為重要。土壤作為生態系統中的重要組成部分，在生態系統物質循環和能量流動方面有著重要的作用[3]，土壤作為大氣CO2重要的源或者匯，土壤CO2的細微改變會顯著改變大氣中CO2的濃度和碳的累積速率[4-5]。土壤呼吸釋放的CO2是全球碳循環中活躍的組成部分，包括土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤動物呼吸的生物學過程，經不完全統計，每年土壤呼吸向大氣釋放的碳達80～100 Pg，是化石燃料燃燒釋放CO2量的10倍之多[6]。在陸地生態系統中，土壤碳庫是大氣碳貯量的2～3倍，通過土壤呼吸作用向大氣釋放的CO2約占全球CO2交換量的25%左右[4]。土壤呼吸受多種因素的共同交互影響，包括土壤溫度、濕度、養分、酶活性和人類干擾等[7]，國內外學者對陸地土壤呼吸進行了大量研究[4-7]，但由于城市園林植物土壤呼吸速率存在巨大差異，使土壤呼吸量化及其影響因子分析十分困難。

在對成都市綠地現狀分布全面調查的基礎上，選取龍柏、青岡、合歡、榆樹4種主要的園林植物為材料，采用美國Li-6400便攜式氣體分析系統、Li-6400土壤呼吸室測量園林植物土壤的呼吸速率及土壤影響因子，試驗測定園林植物根區土壤的養分和酶活性，分析探討不同園林植物土壤的呼吸特征以及土壤溫度、濕度、養分、酶活性對土壤呼吸的影響，通過相關性及主成分分析探討園林植物土壤呼吸的主要影響因子，以期深入了解城市園林植物土壤呼吸作用的變化過程及變化機理，為城市生態系統碳循環提供基礎數據和理論支持。

1材料與方法

1.1研究區概況

研究區為成都市，位于四川盆地西部崛江中游，總面積為12 390 km2。成都地貌類型多樣，平原、丘陵、山地均有，以平原為主；土壤為沖積土，以紫色土為主，土質肥沃，富含微量元素，土質風化程度低，土壤發育淺，肥力高，適宜植物生長；具明顯的亞熱帶濕潤季風氣候特征，受特有的地形條件及大氣環流影響，冬無嚴寒，夏無酷暑，四季分明，秋短夏長，日照少，氣壓低，濕度大，年平均氣溫16.2～16.7 ℃，極端高溫和低溫分別為37、6.2 ℃，全年無霜期300 d左右，年平均日照時數 1 025～1 372 h，平均風速13 m/s，平均降水量945.6 mm，平均相對濕度52%。優越的自然環境使成都擁有豐富的園林植物，成都市園林局最新數據顯示，成都市園林綠化常用喬木樹種共有77種，計87 630株，常用的種類有女貞、含笑、香樟、法國梧桐、銀杏、四季楊、水杉、柳樹、龍柏、紅葉李、青岡、雪松、桉樹、廣玉蘭、桂花、榆樹、羅漢松、合歡等，成都市于2006年榮獲“國家園林城市”稱號，2007年分別榮獲“中國最佳旅游城市”“國家森林城市”稱號。成都市城區綠地率為35.06%，綠化覆蓋率為38.03%，人均公園綠地面積為 10.64 m2。龍柏等4種主要園林植物在成都的生長特性見表1。

1.2土壤呼吸的測定

2015年8—9月，在成都市3條主要街道選取龍柏、青岡、合歡、榆樹共4種園林植物各2株，分別在根區布設監測點并標記。第1次測定土壤呼吸前，提前1 d將儀器測定基座嵌入土壤中，每個基座存留的地表植被自土壤表層徹底剪除，聚氯乙烯圓柱體經過24 h平衡，土壤呼吸速率會恢復到基座放置前的水平，從而避免因安置氣室對土壤擾動而造成的短期內呼吸速率波動。采用動態密閉氣室紅外CO2分析儀（IRGA）法，利用美國產Li-6400便攜式氣體分析系統和Li-6400土壤呼吸室測定土壤呼吸日變化，06：00—18：00點之間每隔1 h測定1次，每個監測點1次，取其平均值。在觀測土壤呼吸的同時，使用日本產SK-250 WP手持長桿電子溫度探針測定0～10 cm深處的土壤溫度，使用美國產TDR 300型時域反射儀測定每個監測點附近0～10 cm范圍內土壤濕度，以分析土壤呼吸速率和水熱因子的關系。

1.3土壤指標的測定

取監測園林植物根區0～10 cm混合土樣2份帶回實驗室，1份15～20 d自然風干，去除碎片和部分根，過0.5 mm篩，用于測定土壤養分含量；1份冰箱4 ℃保存，用于測定土壤酶活性。土壤養分參照鮑士旦的方法[8]測定，土壤有機碳、全氮、全磷、全鉀分別采用重鉻酸鉀氧化外加熱法、凱氏定氮法、NaOH熔融-鉬銻抗比色法、火焰分光光度法測定，單位均為g/kg。根區土壤酶活采用分光光度計比色法測定，纖維素酶活性用1 g土樣30 min內分解產生1 mg葡萄糖所需的酶量表示，轉化酶活性用1 g土樣24 h內分解產生1 mg葡萄糖所需的酶量表示，脲酶活性用1 g土樣24 h內分解產生1 mg氨基氮所需的酶量表示[9]。

1.4統計分析

采用Excel 2007軟件對數據進行統計和整理，采用SPSS 21.0對數據進行方差分析和統計學檢驗，單因素方差分析比較其差異顯著性。

2結果與分析

2.1園林植物土壤呼吸的日變化

由圖1可知，4種園林植物土壤呼吸具有明顯的日變化規律，均呈單峰型，且峰值出現的時間基本一致，土壤呼吸速率在14：00左右達到最大，最低值出現在06：00；06：00—11：00，4種園林植物土壤呼吸升高緩慢，11：00后急劇上升，達到最大值后急劇降低，17：00以后，基本達到平穩的趨勢；龍柏、青岡、合歡、榆樹土壤呼吸日變化范圍分別為0.42～152、0.35～1.26、0.68～1.78、0.53～1.63 μmol/（m2·s），同一時間土壤的呼吸速率基本表現為合歡>榆樹>龍柏>青岡。

2.2土壤溫度、濕度對土壤呼吸的影響

為進一步探討園林植物土壤呼吸與其影響因子土壤溫度、濕度的關系，國內外學者一般采用線性模型、二次方程、指數模型等多種方法進行擬合。由圖2可知，4種園林植物土壤呼吸與土壤溫度的線性關系為y=0.362 7x-5.432 9（r=0.897 2，P<0.001），達到極顯著水平，線性模型擬合效果較好，從線性模型看，土壤溫度可以解釋土壤呼吸強度的 89.72%；4種園林植物土壤呼吸與土壤濕度之間的線性關系為y=-0.062 12x+3.396 7（r=-0.990 4，P<0.001），線性模型的決定系數相對較大，線性擬合效果較好，從線性模型看，土壤濕度可以解釋土壤呼吸強度的99.04%。

2.3園林植物根區的土壤養分

由圖3可知，4種園林植物根區土壤有機碳含量變化范圍為9.2～17.3 g/kg，從高到低依次為合歡>龍柏>榆樹>青岡，其中，合歡根區土壤有機碳含量顯著高于其他植物（P<0.05），青岡根區土壤有機碳含量最低，顯著低于其他植物（P<0.05），龍柏和榆樹根區土壤有機碳含量差異不顯著（P>0.05）；4種園林植物根區土壤全氮含量變化范圍為123～3.51 g/kg，從高到低依次為合歡>龍柏>榆樹>青岡，其中，合歡根區土壤全氮含量顯著高于其他植物（P<005），青岡根區土壤全氮含量最低，顯著低于其他植物（P<0.05），而龍柏和榆樹根區土壤全氮含量差異不顯著（P>005）；4種園林植物根區土壤全磷含量變化范圍為0.98～123 g/kg，從高到低依次為青岡>合歡>榆樹>龍柏，但相互間差異不顯著（P>005）；4種園林植物根區土壤全鉀含量

變化范圍為163～27.1 g/kg，從高到低依次為合歡>龍柏>榆樹>青岡，且相互間差異顯著（P<0.05）。

2.4園林植物根區土壤的酶活性

由圖4可知，4種園林植物根區土壤纖維素酶活性變化范圍為1.23～2.38 mg/（g·min），從高到低依次為合歡>榆樹>龍柏>青岡，其中，合歡、榆樹根區的土壤纖維素酶活性差異不顯著（P>0.05），二者顯著高于龍柏和青岡；4種園林植物根區土壤脲酶活性變化范圍為3.14～6.85 mg/（g·d），從高到低依次為合歡>榆樹>龍柏>青岡，其中，合歡與榆樹根區的土壤脲酶活性差異顯著（P<0.05），二者顯著高于龍柏和青岡，龍柏和青岡根區的土壤脲酶活性差異不顯著（P>0.05）；4種園林植物根區土壤轉化酶活性變化范圍為1.23～4.98 mg/（g·d），從高到低依次為合歡>榆樹>龍柏>青岡，合歡和榆樹、榆樹和龍柏根區土壤的轉化酶活性差異不顯著（P>0.05），青岡根區土壤轉化酶活性顯著低于其他植物（P<0.05）；4種園林植物根區土壤蔗糖酶活性變化范圍為1.23～2.78 mg/（g·d），從高到低依次為合歡>榆樹>龍柏>青岡，合歡和榆樹、龍柏和青岡根區土壤蔗糖酶活性差異不顯著（P>0.05），合歡和榆樹根區土壤的蔗糖酶活性顯著高于龍柏和青岡。

2.5園林植物土壤呼吸的主要影響因素

土壤呼吸主要是植物根及土壤微生物的呼吸，植物生長、微生物氧化分解等活動都受周圍環境如土壤溫度、水分、空氣濕度等的影響，這也是影響土壤呼吸強度的重要因素。統計表明，4種園林植物土壤呼吸強度與各環境因子的Pearson相關關系均顯著，但有時某一共同變量的干擾會導致2個變量間呈假相關，為排除其他因素的干擾，對各因子分別作偏相關分析，通過控制其他幾個變量以分析土壤呼吸與另一個變量

的凈相關關系。由表2可知，龍柏土壤呼吸與有機碳、全氮、纖維素酶、轉化酶活性呈極顯著的相關關系（P<0.01），與全鉀、脲酶、蔗糖酶活性呈顯著的相關關系（P<0.05）；青岡土壤呼吸與有機碳、全氮、纖維素酶、脲酶、轉化酶活性呈極顯著的相關關系（P<0.01），與全鉀呈顯著的相關關系（P<0.05）；合歡土壤呼吸與有機碳、全氮、纖維素酶、脲酶活性呈極顯著的相關關系（P<0.01），與全鉀、蔗糖酶活性呈顯著的相關關系（P<0.05）；榆樹土壤呼吸與有機碳、全氮、纖維素酶、脲酶活性呈極顯著的相關關系（P<0.01），與全鉀呈顯著的相關關系（P<0.05）。

2.6園林植物土壤各影響因子主成分分析

主成分分析是處理數據降維的一種方法，能夠將多個變量通過線性變換以選出較少個數的重要變量。以4種園林植物土壤養分和酶活性作為原變量，通過計算變量方差和協方差矩陣的特征量，將多個變量通過降維對土壤養分和酶活性信息進行集中、提取，識別出起主導作用的土壤環境因子。表3是各土壤環境因子的總方差分解表，由此可見，第一、第二主成分特征值占總方差的百分比為89.401%，即前2個主成分對8個指標所涵蓋的大部分信息進行了概括，其中第一主成分攜帶的信息最多，達到64%以上，而主成分3、主成分4對總方差的貢獻很小，特征值分別為8.156%、2.443%，因此，選取前2個因子作為主成分。表4是土壤環境因子對應于2個主成分的荷載值，反映主成分與變量的相關系數，載荷值大的即可認為是重要因子。由表4可見，第一主成分負荷值相對較高的指標為有機碳、全氮、蔗糖酶，荷載值分別為 0.865、0.732、0.623，第二主成分分負荷值相對較高的指標為全氮、全鉀、纖維素酶，荷載值分別為0.856、0.756、0.665，這說明有機碳、全氮、蔗糖酶是園林植物土壤呼吸的主要影響因子。

3結論與討論

本研究中，4種園林植物所在的大氣溫度存在顯著的日變化規律，早、晚溫差可達10 ℃以上，白天較高的溫度有利于植物進行光合作用，下午較低的溫度使植物呼吸作用漸弱，有利于植物進行有機物質的積累，1 d之中，14：00左右的溫度達到最高，土壤呼吸速率對地表溫度的響應較快，土壤呼吸速率在這一時段達到峰值。成都市4種園林植物土壤呼吸日變化呈明顯的單峰曲線，日變化峰值出現在14：00，最小值出現在早上06：00左右，這與Schlesinger等的研究結論[4-5，10]較為吻合。土壤呼吸速率主要由溫度、濕度、環境因子等共同作用，并隨生態系統類型和氣候類型不同而不同[3-4，10]。因此，土壤溫度、濕度和養分含量相互作用影響著園林植物土壤呼吸。另外，城市環境污染也影響著園林植物土壤的呼吸。

大量研究表明，園林植物土壤呼吸主要受溫度和水分的影響，具有明顯的日動態，土壤濕度在一定程度上降低了土壤呼吸速率對土壤溫度的響應，土壤濕度的限制作用可能導致土壤呼吸速率的敏感性降低[10]。通常情況下，土壤濕度會促進土壤呼吸，當土壤濕度較低時，土壤呼吸強度隨土壤水分的增加而增加，而土壤水分的增加會導致土壤的通透性變差[3，11-12]；O2是植物根系和土壤微生物進行有氧呼吸的必要條件，過高的土壤濕度會限制土壤中O2的擴散，此時土壤處于嫌氣狀態，植物根系和好氧微生物的活動受到抑制，土壤有機碳的分解速率降低，土壤中產生的CO2減少，因此會出現當土壤濕度超過閾值，土壤呼吸有所下降的現象[3，11-12]。本研究中，園林植物土壤呼吸作用受土壤濕度的影響較為明顯，土壤呼吸速率與0～10 cm土壤濕度呈負線性相關關系，并沒有出現影響土壤呼吸的濕度閾值。

通過相關性分析可知，不同園林植物土壤呼吸與土壤養分和土壤酶活性有一定的相關性，而主成分分析結果顯示，不同園林植物土壤有機碳、全氮、蔗糖酶是土壤呼吸的主要影響因子。土壤養分主要來自于地表枯枝落葉層的分解補充與積累，主要取決于有機物質和腐殖質的淋溶、遷移和淀積過程[13]。本研究中，4種園林植物土壤養分含量不盡一致，主要受土壤母質及地上植物有效吸收的影響，土壤養分基本表現為合歡>龍柏>榆樹>青岡，因此，在園林綠化中，可以根據植物對養分的需求量來選擇合適的園林植物。4種園林植物土壤全磷含量差異并不顯著，主要是由于磷素作為一種沉積性元素，其分解作用緩慢[14-15]。土壤酶活性是土壤養分循環和土壤微生物代謝活性的重要指標，通過分泌酶的方式參與土壤生態系統營養循環等，能夠反映土壤養分累積、分解轉化規律和各種生化過程的強度及方向[16-17]。本研究中，不同園林植物對環境的敏感度不一樣，從而導致根區土壤酶活性出現差異，土壤纖維素酶、脲酶、轉化酶、蔗糖酶活性與土壤養分的變化趨勢相一致，基本表現為合歡>龍柏>榆樹>青岡，造成這種分布的主要原因可能是不同園林植物根系釋放的化學物質不一致及植物根尖細胞敏感性和生長過程中離子積累的不一致。在代謝過程中，園林植物各種酶系的活力對環境的變化都很敏感，微弱的環境也會對根細胞中酶系的活力產生影響，因而園林植物對環境的脅迫適應性反應仍是復雜的生理生態學問題。此外，植物根系分泌物的化感作用以及外界環境的變化也改變土壤酶活性及土壤養分的變化。

參考文獻：

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王中煜 王剛

摘要：以四川省道路4種園林綠化植物龍柏、青岡、合歡、榆樹為試驗材料，通過測定根區的土壤養分含量和酶活性，比較土壤的呼吸特征及其影響因子。結果表明，日變化尺度上，4種園林植物的土壤呼吸均表現為單峰型，且峰值出現的時間基本一致，14：00左右達到最大，最低值出現在早上06：00，同一時間，土壤呼吸速率基本表現為合歡>榆樹>龍柏>青岡；4種園林植物土壤呼吸與土壤溫度、土壤濕度之間的擬合均以線性方程為最好，土壤溫度可以解釋土壤呼吸強度的80.49%，土壤濕度可以解釋土壤呼吸強度的98.10%；4種園林植物土壤養分含量和土壤酶活性的變化趨勢一致，基本表現為合歡>龍柏>榆樹>青岡；4種園林植物根區土壤的全磷含量差異不顯著（P>0.05）；不同園林植物土壤呼吸與土壤養分、土壤酶活性呈現出一定的相關性，土壤有機碳、全氮、蔗糖酶是土壤呼吸的主要影響因子。

關鍵詞：園林植物；土壤呼吸；土壤養分；土壤酶活性

中圖分類號： S154.36；S181文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）06-0296-05

收稿日期：2016-02-19

基金項目：國家自然科學基金（編號：20140356）；四川省科技廳創新課題（編號：BC0147）。

作者簡介：王中煜（1995—），男，四川成都人，碩士研究生，從事風景園林研究。E-mail：Zhongyu_wang95@163.com。

通信作者：王剛，博士，教授，碩士生導師，主要從事風景園林及生態環境效益研究。園林植物是城市自然景觀復合生態系統的一部分，在減少陽光輻射、吸塵、增大空氣濕度、凈化空氣、調節氣候和景觀、改善城市生態環境等方面有著重要的作用[1-2]，研究城市特別是大型的發展型城市不同園林植物土壤的呼吸特征及其影子因子顯得尤為重要。土壤作為生態系統中的重要組成部分，在生態系統物質循環和能量流動方面有著重要的作用[3]，土壤作為大氣CO2重要的源或者匯，土壤CO2的細微改變會顯著改變大氣中CO2的濃度和碳的累積速率[4-5]。土壤呼吸釋放的CO2是全球碳循環中活躍的組成部分，包括土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤動物呼吸的生物學過程，經不完全統計，每年土壤呼吸向大氣釋放的碳達80～100 Pg，是化石燃料燃燒釋放CO2量的10倍之多[6]。在陸地生態系統中，土壤碳庫是大氣碳貯量的2～3倍，通過土壤呼吸作用向大氣釋放的CO2約占全球CO2交換量的25%左右[4]。土壤呼吸受多種因素的共同交互影響，包括土壤溫度、濕度、養分、酶活性和人類干擾等[7]，國內外學者對陸地土壤呼吸進行了大量研究[4-7]，但由于城市園林植物土壤呼吸速率存在巨大差異，使土壤呼吸量化及其影響因子分析十分困難。

在對成都市綠地現狀分布全面調查的基礎上，選取龍柏、青岡、合歡、榆樹4種主要的園林植物為材料，采用美國Li-6400便攜式氣體分析系統、Li-6400土壤呼吸室測量園林植物土壤的呼吸速率及土壤影響因子，試驗測定園林植物根區土壤的養分和酶活性，分析探討不同園林植物土壤的呼吸特征以及土壤溫度、濕度、養分、酶活性對土壤呼吸的影響，通過相關性及主成分分析探討園林植物土壤呼吸的主要影響因子，以期深入了解城市園林植物土壤呼吸作用的變化過程及變化機理，為城市生態系統碳循環提供基礎數據和理論支持。

1材料與方法

1.1研究區概況

研究區為成都市，位于四川盆地西部崛江中游，總面積為12 390 km2。成都地貌類型多樣，平原、丘陵、山地均有，以平原為主；土壤為沖積土，以紫色土為主，土質肥沃，富含微量元素，土質風化程度低，土壤發育淺，肥力高，適宜植物生長；具明顯的亞熱帶濕潤季風氣候特征，受特有的地形條件及大氣環流影響，冬無嚴寒，夏無酷暑，四季分明，秋短夏長，日照少，氣壓低，濕度大，年平均氣溫16.2～16.7 ℃，極端高溫和低溫分別為37、6.2 ℃，全年無霜期300 d左右，年平均日照時數 1 025～1 372 h，平均風速13 m/s，平均降水量945.6 mm，平均相對濕度52%。優越的自然環境使成都擁有豐富的園林植物，成都市園林局最新數據顯示，成都市園林綠化常用喬木樹種共有77種，計87 630株，常用的種類有女貞、含笑、香樟、法國梧桐、銀杏、四季楊、水杉、柳樹、龍柏、紅葉李、青岡、雪松、桉樹、廣玉蘭、桂花、榆樹、羅漢松、合歡等，成都市于2006年榮獲“國家園林城市”稱號，2007年分別榮獲“中國最佳旅游城市”“國家森林城市”稱號。成都市城區綠地率為35.06%，綠化覆蓋率為38.03%，人均公園綠地面積為 10.64 m2。龍柏等4種主要園林植物在成都的生長特性見表1。

1.2土壤呼吸的測定

2015年8—9月，在成都市3條主要街道選取龍柏、青岡、合歡、榆樹共4種園林植物各2株，分別在根區布設監測點并標記。第1次測定土壤呼吸前，提前1 d將儀器測定基座嵌入土壤中，每個基座存留的地表植被自土壤表層徹底剪除，聚氯乙烯圓柱體經過24 h平衡，土壤呼吸速率會恢復到基座放置前的水平，從而避免因安置氣室對土壤擾動而造成的短期內呼吸速率波動。采用動態密閉氣室紅外CO2分析儀（IRGA）法，利用美國產Li-6400便攜式氣體分析系統和Li-6400土壤呼吸室測定土壤呼吸日變化，06：00—18：00點之間每隔1 h測定1次，每個監測點1次，取其平均值。在觀測土壤呼吸的同時，使用日本產SK-250 WP手持長桿電子溫度探針測定0～10 cm深處的土壤溫度，使用美國產TDR 300型時域反射儀測定每個監測點附近0～10 cm范圍內土壤濕度，以分析土壤呼吸速率和水熱因子的關系。

1.3土壤指標的測定

取監測園林植物根區0～10 cm混合土樣2份帶回實驗室，1份15～20 d自然風干，去除碎片和部分根，過0.5 mm篩，用于測定土壤養分含量；1份冰箱4 ℃保存，用于測定土壤酶活性。土壤養分參照鮑士旦的方法[8]測定，土壤有機碳、全氮、全磷、全鉀分別采用重鉻酸鉀氧化外加熱法、凱氏定氮法、NaOH熔融-鉬銻抗比色法、火焰分光光度法測定，單位均為g/kg。根區土壤酶活采用分光光度計比色法測定，纖維素酶活性用1 g土樣30 min內分解產生1 mg葡萄糖所需的酶量表示，轉化酶活性用1 g土樣24 h內分解產生1 mg葡萄糖所需的酶量表示，脲酶活性用1 g土樣24 h內分解產生1 mg氨基氮所需的酶量表示[9]。

1.4統計分析

采用Excel 2007軟件對數據進行統計和整理，采用SPSS 21.0對數據進行方差分析和統計學檢驗，單因素方差分析比較其差異顯著性。

2結果與分析

2.1園林植物土壤呼吸的日變化

由圖1可知，4種園林植物土壤呼吸具有明顯的日變化規律，均呈單峰型，且峰值出現的時間基本一致，土壤呼吸速率在14：00左右達到最大，最低值出現在06：00；06：00—11：00，4種園林植物土壤呼吸升高緩慢，11：00后急劇上升，達到最大值后急劇降低，17：00以后，基本達到平穩的趨勢；龍柏、青岡、合歡、榆樹土壤呼吸日變化范圍分別為0.42～152、0.35～1.26、0.68～1.78、0.53～1.63 μmol/（m2·s），同一時間土壤的呼吸速率基本表現為合歡>榆樹>龍柏>青岡。

2.2土壤溫度、濕度對土壤呼吸的影響

為進一步探討園林植物土壤呼吸與其影響因子土壤溫度、濕度的關系，國內外學者一般采用線性模型、二次方程、指數模型等多種方法進行擬合。由圖2可知，4種園林植物土壤呼吸與土壤溫度的線性關系為y=0.362 7x-5.432 9（r=0.897 2，P<0.001），達到極顯著水平，線性模型擬合效果較好，從線性模型看，土壤溫度可以解釋土壤呼吸強度的 89.72%；4種園林植物土壤呼吸與土壤濕度之間的線性關系為y=-0.062 12x+3.396 7（r=-0.990 4，P<0.001），線性模型的決定系數相對較大，線性擬合效果較好，從線性模型看，土壤濕度可以解釋土壤呼吸強度的99.04%。

2.3園林植物根區的土壤養分

由圖3可知，4種園林植物根區土壤有機碳含量變化范圍為9.2～17.3 g/kg，從高到低依次為合歡>龍柏>榆樹>青岡，其中，合歡根區土壤有機碳含量顯著高于其他植物（P<0.05），青岡根區土壤有機碳含量最低，顯著低于其他植物（P<0.05），龍柏和榆樹根區土壤有機碳含量差異不顯著（P>0.05）；4種園林植物根區土壤全氮含量變化范圍為123～3.51 g/kg，從高到低依次為合歡>龍柏>榆樹>青岡，其中，合歡根區土壤全氮含量顯著高于其他植物（P<005），青岡根區土壤全氮含量最低，顯著低于其他植物（P<0.05），而龍柏和榆樹根區土壤全氮含量差異不顯著（P>005）；4種園林植物根區土壤全磷含量變化范圍為0.98～123 g/kg，從高到低依次為青岡>合歡>榆樹>龍柏，但相互間差異不顯著（P>005）；4種園林植物根區土壤全鉀含量

變化范圍為163～27.1 g/kg，從高到低依次為合歡>龍柏>榆樹>青岡，且相互間差異顯著（P<0.05）。

2.4園林植物根區土壤的酶活性

由圖4可知，4種園林植物根區土壤纖維素酶活性變化范圍為1.23～2.38 mg/（g·min），從高到低依次為合歡>榆樹>龍柏>青岡，其中，合歡、榆樹根區的土壤纖維素酶活性差異不顯著（P>0.05），二者顯著高于龍柏和青岡；4種園林植物根區土壤脲酶活性變化范圍為3.14～6.85 mg/（g·d），從高到低依次為合歡>榆樹>龍柏>青岡，其中，合歡與榆樹根區的土壤脲酶活性差異顯著（P<0.05），二者顯著高于龍柏和青岡，龍柏和青岡根區的土壤脲酶活性差異不顯著（P>0.05）；4種園林植物根區土壤轉化酶活性變化范圍為1.23～4.98 mg/（g·d），從高到低依次為合歡>榆樹>龍柏>青岡，合歡和榆樹、榆樹和龍柏根區土壤的轉化酶活性差異不顯著（P>0.05），青岡根區土壤轉化酶活性顯著低于其他植物（P<0.05）；4種園林植物根區土壤蔗糖酶活性變化范圍為1.23～2.78 mg/（g·d），從高到低依次為合歡>榆樹>龍柏>青岡，合歡和榆樹、龍柏和青岡根區土壤蔗糖酶活性差異不顯著（P>0.05），合歡和榆樹根區土壤的蔗糖酶活性顯著高于龍柏和青岡。

2.5園林植物土壤呼吸的主要影響因素

土壤呼吸主要是植物根及土壤微生物的呼吸，植物生長、微生物氧化分解等活動都受周圍環境如土壤溫度、水分、空氣濕度等的影響，這也是影響土壤呼吸強度的重要因素。統計表明，4種園林植物土壤呼吸強度與各環境因子的Pearson相關關系均顯著，但有時某一共同變量的干擾會導致2個變量間呈假相關，為排除其他因素的干擾，對各因子分別作偏相關分析，通過控制其他幾個變量以分析土壤呼吸與另一個變量

的凈相關關系。由表2可知，龍柏土壤呼吸與有機碳、全氮、纖維素酶、轉化酶活性呈極顯著的相關關系（P<0.01），與全鉀、脲酶、蔗糖酶活性呈顯著的相關關系（P<0.05）；青岡土壤呼吸與有機碳、全氮、纖維素酶、脲酶、轉化酶活性呈極顯著的相關關系（P<0.01），與全鉀呈顯著的相關關系（P<0.05）；合歡土壤呼吸與有機碳、全氮、纖維素酶、脲酶活性呈極顯著的相關關系（P<0.01），與全鉀、蔗糖酶活性呈顯著的相關關系（P<0.05）；榆樹土壤呼吸與有機碳、全氮、纖維素酶、脲酶活性呈極顯著的相關關系（P<0.01），與全鉀呈顯著的相關關系（P<0.05）。

2.6園林植物土壤各影響因子主成分分析

主成分分析是處理數據降維的一種方法，能夠將多個變量通過線性變換以選出較少個數的重要變量。以4種園林植物土壤養分和酶活性作為原變量，通過計算變量方差和協方差矩陣的特征量，將多個變量通過降維對土壤養分和酶活性信息進行集中、提取，識別出起主導作用的土壤環境因子。表3是各土壤環境因子的總方差分解表，由此可見，第一、第二主成分特征值占總方差的百分比為89.401%，即前2個主成分對8個指標所涵蓋的大部分信息進行了概括，其中第一主成分攜帶的信息最多，達到64%以上，而主成分3、主成分4對總方差的貢獻很小，特征值分別為8.156%、2.443%，因此，選取前2個因子作為主成分。表4是土壤環境因子對應于2個主成分的荷載值，反映主成分與變量的相關系數，載荷值大的即可認為是重要因子。由表4可見，第一主成分負荷值相對較高的指標為有機碳、全氮、蔗糖酶，荷載值分別為 0.865、0.732、0.623，第二主成分分負荷值相對較高的指標為全氮、全鉀、纖維素酶，荷載值分別為0.856、0.756、0.665，這說明有機碳、全氮、蔗糖酶是園林植物土壤呼吸的主要影響因子。

3結論與討論

本研究中，4種園林植物所在的大氣溫度存在顯著的日變化規律，早、晚溫差可達10 ℃以上，白天較高的溫度有利于植物進行光合作用，下午較低的溫度使植物呼吸作用漸弱，有利于植物進行有機物質的積累，1 d之中，14：00左右的溫度達到最高，土壤呼吸速率對地表溫度的響應較快，土壤呼吸速率在這一時段達到峰值。成都市4種園林植物土壤呼吸日變化呈明顯的單峰曲線，日變化峰值出現在14：00，最小值出現在早上06：00左右，這與Schlesinger等的研究結論[4-5，10]較為吻合。土壤呼吸速率主要由溫度、濕度、環境因子等共同作用，并隨生態系統類型和氣候類型不同而不同[3-4，10]。因此，土壤溫度、濕度和養分含量相互作用影響著園林植物土壤呼吸。另外，城市環境污染也影響著園林植物土壤的呼吸。

大量研究表明，園林植物土壤呼吸主要受溫度和水分的影響，具有明顯的日動態，土壤濕度在一定程度上降低了土壤呼吸速率對土壤溫度的響應，土壤濕度的限制作用可能導致土壤呼吸速率的敏感性降低[10]。通常情況下，土壤濕度會促進土壤呼吸，當土壤濕度較低時，土壤呼吸強度隨土壤水分的增加而增加，而土壤水分的增加會導致土壤的通透性變差[3，11-12]；O2是植物根系和土壤微生物進行有氧呼吸的必要條件，過高的土壤濕度會限制土壤中O2的擴散，此時土壤處于嫌氣狀態，植物根系和好氧微生物的活動受到抑制，土壤有機碳的分解速率降低，土壤中產生的CO2減少，因此會出現當土壤濕度超過閾值，土壤呼吸有所下降的現象[3，11-12]。本研究中，園林植物土壤呼吸作用受土壤濕度的影響較為明顯，土壤呼吸速率與0～10 cm土壤濕度呈負線性相關關系，并沒有出現影響土壤呼吸的濕度閾值。

通過相關性分析可知，不同園林植物土壤呼吸與土壤養分和土壤酶活性有一定的相關性，而主成分分析結果顯示，不同園林植物土壤有機碳、全氮、蔗糖酶是土壤呼吸的主要影響因子。土壤養分主要來自于地表枯枝落葉層的分解補充與積累，主要取決于有機物質和腐殖質的淋溶、遷移和淀積過程[13]。本研究中，4種園林植物土壤養分含量不盡一致，主要受土壤母質及地上植物有效吸收的影響，土壤養分基本表現為合歡>龍柏>榆樹>青岡，因此，在園林綠化中，可以根據植物對養分的需求量來選擇合適的園林植物。4種園林植物土壤全磷含量差異并不顯著，主要是由于磷素作為一種沉積性元素，其分解作用緩慢[14-15]。土壤酶活性是土壤養分循環和土壤微生物代謝活性的重要指標，通過分泌酶的方式參與土壤生態系統營養循環等，能夠反映土壤養分累積、分解轉化規律和各種生化過程的強度及方向[16-17]。本研究中，不同園林植物對環境的敏感度不一樣，從而導致根區土壤酶活性出現差異，土壤纖維素酶、脲酶、轉化酶、蔗糖酶活性與土壤養分的變化趨勢相一致，基本表現為合歡>龍柏>榆樹>青岡，造成這種分布的主要原因可能是不同園林植物根系釋放的化學物質不一致及植物根尖細胞敏感性和生長過程中離子積累的不一致。在代謝過程中，園林植物各種酶系的活力對環境的變化都很敏感，微弱的環境也會對根細胞中酶系的活力產生影響，因而園林植物對環境的脅迫適應性反應仍是復雜的生理生態學問題。此外，植物根系分泌物的化感作用以及外界環境的變化也改變土壤酶活性及土壤養分的變化。

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