EC | 枯落物分解、枯落物和沉积物相关的水解酶在咸水和淡水沼泽湿地之间的差异

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https://link.springer.com/article/10.1007/s12237-019-00565-7

    虽然盐水入侵淡水湿地的进程无疑会改变淡水湿地生态系统的功能，但这一过程对枯落物分解及酶活性的影响仍知之甚少。本文研究了两个在中国东南部的亚热带潮汐湿地（淡水沼泽湿地和咸水沼泽湿地）的短叶茳芏枯落物的质量、总碳（TC）和总氮（TN）的损失，及其分解过程中的枯落物和沉积物的水解酶活性。经过202天的实验表明，在立枯阶段（在空气中分解枯落物）和沉积物表面分解的后期（相对较难分解的物质），淡水和咸水沼泽湿地的枯落物的质量损失没有显著差异（p >0.05）。在沉积物表面分解的第一个月，枯落物的TC和TN损失最快，且咸水沼泽湿地的损失率（质量损失61.63％，TC释放50.55％，TN释放36.40％）显著高于淡水沼泽湿地的（质量损失43.28％，TC释放46.31％，TN释放41.31％）。此外，在沉积物表面分解阶段，咸水湿地的沉积物的β-葡萄糖苷酶活性显著较高，且它与枯落物的质量损失显著相关。在咸水沼泽湿地，在早期沉积物表面分解阶段，较高的β-葡萄糖苷酶活性加速了枯落物分解；然而，在沉积物表面分解后期，较高的盐度和潮水的SO₄^2‒对枯落物分解的抑制作用抵消了早期加速分解的部分。本研究为盐水入侵后产生的潜在后果提供了一个新的视角；盐水入侵虽然最终不会改变枯落物分解速率，但会改变分解的主导途径。

    枯落物的和沉积物的β-葡萄糖苷酶活性分别在立枯和沉积物表面分解阶段起到关键作用。图1为咸水和淡水沼泽湿地枯落物分解的概念示意图。在立枯分解阶段，枯落物分解受到潮水的SO₄^2‒和枯落物的β-葡萄糖苷酶活性的影响。然而，两个潮滩的枯落物质量损失在立枯阶段的差异并不显著。潮水的物理化学性质和微生物酶活性对枯落物分解影响可能被枯落物的物理淋溶掩盖了。在沉积物表面分解的早期，咸水沼泽中较高的粉砂含量有利于沉积物的β-葡萄糖苷酶活性的结合与保护，而淡水沼泽湿地中较低的β-葡萄糖苷酶活性受到潮水中NO₃^‒的抑制作用，进而导致咸水沼泽湿地的枯落物分解比淡水沼泽的快。在沉积物表面分解后期，早期的枯落物质量损失的差异被盐度和潮水中的SO₄^2‒抵消，最终导致两个潮滩的枯落物质量损失相似，并处于一个相对稳定的低水平。本研究可进一步推断，盐水入侵虽然最终不会改变枯落物分解速率，但会改变分解的主导途径。