《Biology and Fertility of Soils》：Soil storage changes enzyme activity magnitudes but preserves activity sensitivity to long-term crop rotations and tillage practices
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土壤样品在酶活性测定前经常被储存，但储存引起的改变可能损害区分不同管理措施下酶活性的能力。研究人员利用美国中北部的两项田间试验——一项为27年轮作×耕作（地点为Endoaquoll-Argiudoll），另一项为53年耕作（地点为Endoaqualf）——来量
土壤样品在酶活性测定前经常被储存，但储存引起的改变可能损害区分不同管理措施下酶活性的能力。研究人员利用美国中北部的两项田间试验——一项为27年轮作×耕作（地点为Endoaquoll-Argiudoll），另一项为53年耕作（地点为Endoaqualf）——来量化冷藏（4 °C）、冷冻（-20 °C）和风干（≈24 °C）储存24个月对β-葡萄糖苷酶（BG）、N-乙酰-β-葡萄糖苷酶（NAG）、酸性磷酸单酯酶（acid PME）、碱性磷酸单酯酶（alkaline PME）和芳基硫酸酯酶（SUL）活性的影响，以及相对于田间鲜土（4 °C下≤3 d）的活性对田间处理的敏感性。储存效应，特别是储存时间，通常超过田间处理对活性的影响。取决于酶的种类，活性随储存时间不规则波动，相对于田间鲜土为+220%至-90%。与田间鲜土相比，在Endoaquoll-Argiudoll和Endoaqualf上，酶活性对田间处理的敏感性随储存时间不规则地增加或降低。玉米-玉米连作下高于大豆-大豆连作的NAG活性在冷冻和风干土壤中保存良好，在冷藏土壤中也有一定程度的保存。在Endoaquoll-Argiudoll上，免耕高于凿式耕作的SUL活性在所有储存方法中均得以保留。在Endoaqualf中，免耕与铧式犁耕作之间通过BG、NAG、acid PME和SUL活性实现的区分在储存土壤中得以维持。尽管活性和对田间处理的敏感性发生显著变化，但在美国中北部代表性土壤类型中，冷藏、冷冻或风干储存土壤长达24个月仍能保留区分不同轮作和耕作制度下酶活性的能力。
论文解读：土壤储存对酶活性幅度及其对长期轮作与耕作敏感性的影响
土壤酶活性是反映土壤养分循环和土壤健康的重要指标，常被用于评估不同农业管理措施的效果。然而，土壤样品采集后往往无法立即测定酶活性，通常需要在冷藏（4 °C）、冷冻（-20 °C）或风干（≈24 °C）条件下储存。尽管即时测定被认为能最大限度避免储存干扰，但实际操作中常不可行。目前关于储存条件和储存时间对酶活性影响的研究结果并不一致，且储存后测得的酶活性是否仍能保留不同管理措施之间的相对差异，证据十分有限。为此，研究人员依托美国中北部伊利诺伊州的两个长期田间试验，系统评估了储存方法和储存时间对五种水解酶活性及其对轮作和耕作处理敏感性的影响。该研究发表在《Biology and Fertility of Soils》。
研究人员采用两个长期定位试验：一处位于Monmouth，为27年轮作×耕作试验，土壤为Endoaquoll-Argiudoll复合体；另一处位于Belleville，为53年耕作试验，土壤为Endoaqualf。所有土样于2023年5月采集自0–15 cm土层。样品分别进行冷藏（4 °C）、冷冻（-20 °C）和风干处理，在储存0.5、2、6、12和24个月后测定酶活性，并以田间鲜土（4 °C下储存≤3 d）作为参照。测定的酶包括β-葡萄糖苷酶（BG）、N-乙酰-β-葡萄糖苷酶（NAG）、酸性磷酸单酯酶（acid PME）、碱性磷酸单酯酶（alkaline PME）和芳基硫酸酯酶（SUL）。采用线性混合效应模型计算F统计量（反映敏感性）和半偏R2（反映因子相对贡献），并用Tukey HSD检验进行多重比较。
研究结果部分包括四个方面。第一，储存土壤与田间鲜土相比的酶活性变化。在Monmouth土壤中，BG活性在冷藏和冷冻条件下0.5个月时增加73%–107%，随后恢复至接近鲜土；NAG活性在0.5个月时增加85%–140%，之后大幅下降至-23%至-90%，其中风干处理降幅最大；acid PME和alkaline PME活性在+79%至-41%之间波动；SUL活性在冷藏条件下保持稳定，在冷冻和风干条件下波动在+45%至-29%之间。在Belleville土壤中，冷藏条件下BG、acid PME和alkaline PME活性在多数时间点与鲜土相近，NAG活性总体下降23%–76%，其他酶活性波动范围达+220%至-66%。总体上，储存效应尤其是储存时间对酶活性的影响超过田间处理效应，在Monmouth超过耕作处理2–3.5倍、超过轮作处理1.1–3倍，但SUL活性例外；在Belleville储存效应超过耕作处理1.2–1.3倍，但NAG活性例外。
第二，田间处理和土壤储存对酶活性的相对效应。半偏R2分析表明，储存时间或储存方法与时间的交互作用对大多数酶活性的贡献显著大于长期轮作和耕作措施。在Monmouth，储存效应超过耕作效应2–3.5倍，超过轮作效应1.1–3倍；而在Belleville，储存效应的优势较弱，为1.2–1.3倍，只有NAG活性对耕作的敏感性高于储存效应。
第三，在Endoaquoll-Argiudoll上储存对酶活性对轮作和耕作敏感性的影响。通过比较F统计量发现，NAG活性在鲜土中对轮作最敏感，对耕作最不敏感；储存后其敏感性呈不规则变化，最高增至2.9倍，最低降至0.3倍。然而，玉米-玉米连作下NAG活性高于大豆-大豆的差异在冷冻和风干土壤中保存良好，冷藏土壤中在0.5、2和12个月时也能区分。SUL活性在免耕下高于凿式耕作的差异在所有储存方法和全部24个月储存期内均得以保留。BG、acid PME和alkaline PME活性对轮作或耕作的敏感性虽有波动，但在多数储存方法和时间点仍能区分免耕与凿式耕作。
第四，在Endoaqualf上储存对酶活性对耕作敏感性的影响。在鲜土中，BG、NAG和acid PME活性对耕作最敏感，但储存后其敏感性普遍下降（0.05–0.9倍）；相反，鲜土中对耕作不敏感的alkaline PME和SUL活性在储存后敏感性提高（1.2–6.8倍）。尽管敏感性发生改变，免耕与铧式犁耕作之间的BG、NAG、acid PME和SUL活性差异在储存土壤的大多数时间点仍然显著。alkaline PME活性在鲜土中无法区分耕作处理，但储存后敏感性提高，在部分时间点可检测到免耕高于其他耕作处理的差异；SUL活性在储存后也能区分免耕与间歇耕作或凿式耕作。
讨论指出，储存引起的酶活性变化具有明显的酶特异性，冷藏条件下酶活性波动相对较小，而冷冻和风干可能通过改变土壤基质、微生物细胞裂解、酶吸附或变性等复杂过程导致活性的不规则波动。尽管储存导致绝对酶活性显著偏离田间鲜土，但酶活性对最对比管理处理的区分能力大多得以保存。该研究认为，储存土壤测得的绝对酶活性不能可靠代表采样时的田间鲜土活性，因此如果研究目标是获取采样当日的潜在酶活性，应避免储存。然而，对于区分长期轮作和耕作制度，冷藏、冷冻或风干储存长达24个月是可行的。结论部分翻译如下：研究人员评估了冷藏、冷冻和风干储存0.5至24个月对BG、NAG、acid PME、alkaline PME和SUL活性及其对27年轮作×耕作（Endoaquoll-Argiudoll）和53年耕作（Endoaqualf）敏感性的影响。储存导致酶活性发生显著且不一致的变化（+220%至-90%），表明没有任何一种储存方法能够可靠重现田间鲜土（4 °C下储存≤3 d）中的酶活性。尽管酶活性对轮作和耕作的敏感性相对田间鲜土有升有降，但活性仍能区分最对比的轮作处理（玉米-玉米 vs 大豆-大豆）和耕作处理（免耕 vs 凿式耕作或铧式犁耕作）。短期（数周至数月）和长期（1–2年）储存对田间处理差异的保存程度相似。虽然绝对活性和对田间处理的敏感性发生明显变化，但在美国玉米带代表性土壤类型上，冷藏、冷冻或风干储存土壤至24个月并不会损害酶活性对不同管理措施下土壤的区分能力。
