添加营养物质会降低水解酶的催化效率：这对温带种植园中的土壤碳封存来说是一件好事

《Plant and Soil》：Nutrient addition reduces the catalytic efficiency of hydrolase: a good thing for soil carbon sequestration in temperate plantations

土壤水解酶动力学参数（Vmax/Km）对氮磷添加的响应及对有机质分解的影响。研究通过测定四种水解酶的Vmax、Km及比值，结合土壤理化性质和微生物群落分析，发现营养添加下Vmax稳定但Km升高导致催化效率下降，表明微生物可能通过资源分配和pH调节适应环境，长期或减少氮限制林地碳流失。

　　

摘要

目的

土壤水解酶介导的催化反应是土壤有机质（SOM）分解的限速步骤。水解酶活性对外部环境的响应变化可以归因于动力学参数的变化：V_max（总体活性和数量）和 K_m（酶对底物的亲和力）。V_max 与 K_m 的比值定义为催化效率，比值越高表示土壤有机质的分解速率越高。然而，我们对土壤水解酶在氮和磷沉积作用下的动力学参数的理解非常有限。

方法

在经过10年氮和磷处理的温带人工林中，测量了四种土壤水解酶（β-1,4-葡糖苷酶；β-1,4-N-乙酰葡糖胺酶；酸性磷酸酶；以及亮氨酸氨基肽酶）的 V_max、K_m 和 V_max/K_m 值。同时还研究了土壤的物理和化学性质以及微生物群落组成。

结果

结果表明，添加营养物质后 V_max 相对稳定，而 V_max/K_m 随着 K_m 的增加而降低。在微生物群落组成没有显著变化的情况下，动力学参数的变化可能反映了微生物在资源分配和pH调节方面的适应性调整。

结论

营养物质的添加会抑制水解酶的催化效率，表明它们分解土壤有机质的潜力降低。这表明在营养物质富集的条件下，微生物利用土壤有机质的策略可能会发生改变。从长远来看，这样的变化可能会减少氮限制型温带人工林中的碳损失。