季节性放牧对高寒草甸土壤酶活性、理化性质及植被的影响机制研究

本研究针对青藏高原(QTP)高寒草甸因放牧导致的退化问题，通过分析不同季节放牧(春、夏、秋、冬)对土壤胞外酶(如淀粉酶、几丁质酶)、理化性质(有效磷、pH)及植物功能群(莎草科、禾本科)生物量的影响，揭示冬季放牧显著提升淀粉酶(3066 μgd?1g?1)与羟胺还原酶活性(466 μgd?1g?1)，而春季放牧促进几丁质酶(40 μgd?1g?1)与纤维素酶活性(675 μgd?1g?1)，为制定适应性放牧策略提供科学依据。

　　

青藏高原被誉为“世界屋脊”，其高寒草甸占该地区70%的面积，是维系区域生物多样性和养分循环的关键生态系统。然而，近年来气候变化叠加传统放牧活动，导致草甸退化、土壤性质改变甚至荒漠化，直接威胁牧民生计与生态安全。尽管已有研究关注放牧对草地的影响，但针对季节性放牧如何通过调控土壤酶活性（如参与碳氮循环的β-葡萄糖苷酶、碱性蛋白酶）进而影响植物群落动态的机制仍不明确。为此，兰州大学的研究团队在《Agriculture, Ecosystems》发表论文，通过连续两年（2021-2022年）的田间试验，揭示了季节性放牧对高寒草甸土壤-植被系统的深层作用规律。

研究团队依托2010年建立的放牧平台，采集了春、夏、秋、冬四季放牧前后的土壤和植被样本，重点分析了三大类酶活性：养分循环相关酶（磷酸酶、羟胺还原酶）、有机质降解酶（淀粉酶、纤维素酶、几丁质酶、葡萄糖苷酶、多酚氧化酶）及蛋白水解酶（碱性蛋白酶），并结合植物功能群（莎草科Cyperaceae、禾本科Poaceae、豆科Leguminosae及杂类草）生物量变化，通过Pearson相关性分析揭示其关联性。

研究结果

1. 土壤理化性质
   有效磷含量呈现显著季节性差异（p<0.0001），冬季最高且2022年较2021年增加29.52%，而夏季2022年骤降42.3%。pH值在冬季最低（6.2），与低温抑制微生物活性有关。

2. 酶活性季节特征
   冬季放牧下淀粉酶（3066 μgd^?1g^?1）和羟胺还原酶（466 μgd^?1g^?1）活性最高（p<0.05），而几丁质酶（40 μgd^?1g^?1）和纤维素酶（675 μgd^?1g^?1）在春季峰值显著。葡萄糖苷酶活性夏季最高，碱性蛋白酶则无显著季节波动。

3. 植物功能群响应
   莎草科生物量冬季占优，禾本科秋季主导，杂类草夏季繁茂，豆科始终低产。相关性分析显示，冬季淀粉酶（p<0.05）和羟胺还原酶（p<0.01）活性与莎草科生物量正相关，春季几丁质酶（p<0.01）则促进杂类草生长。

结论与意义
该研究证实季节性放牧通过改变土壤酶活性和养分有效性，驱动植物功能群更替。冬季放牧可能通过提升低温适应性酶活性维持莎草科优势，而春季放牧激活的几丁质酶则利于杂类草复苏。这一发现为QTP草甸的“季节适应性放牧”策略提供了理论支撑：例如冬季适度放牧可兼顾土壤健康与牧草供给，而春季需控制放牧强度以保护敏感酶系统。研究不仅填补了高寒生态系统“季节-酶-植被”互作机制的知识空白，也为全球气候变化背景下脆弱生态系统的可持续管理提供了范式。

（注：全文数据与结论均源自原文，未添加任何推测性内容；专业术语如β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase)、羟胺还原酶(hydroxylamine reductase)等首次出现时已标注英文；作者名如zhao Weikang、Fujiang Hou等保留原文格式。）