随着人口增长、化石燃料燃烧增加以及大量使用工业化肥，陆地生态系统氮超标问题已引起广泛关注(Nihlgard, 1985; Köchy et al., 2001；李新艳等，2011)。1988年美国科学家在马萨诸塞中部的Harvard试验林中进行了长期氮素增加试验(Bauer et al., 2004)。实施36年的瑞典SFONE(瑞典最适森林营养试验)项目为揭示氮沉降对森林生态系统的长期影响提供了宝贵资料(Högberg et al., 2006)。研究表明，氮沉降会使温带森林生态系统生产力降低、土壤酸化及生物多样性降低(Emmet, 1999; Magill et al., 2000; Damgaard et al., 2011)。近几年我国逐步开展了氮沉降对亚热带森林生长、生物量分配、土壤养分和凋落物养分循环影响的研究(樊后保等，2007；刘文飞等，2011；李德军等，2005)。土壤酶是土壤组分中最活跃的有机成分之一，是土壤生物过程的主要调节者(Max et al., 2001)。已有研究表明，土壤酶活性对外界的干扰非常敏感(Sinsabaugh et al., 2002; 杨万勤等，2004；李国雷等，2008)。长期氮增加会造成土壤酶活性降低，特别是木质素溶解酶和纤维素降解酶(Carreiro et al., 2000; Deforest et al., 2004; Waldrop et al., 2004)。我国学者研究发现，不同氮沉降水平对不同种类酶的活性影响有差异(赵玉涛等，2008；周晓兵等，2011)。杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方重要的用材树种之一，杉木林是中国亚热带的典型森林生态系统。本研究野外模拟氮沉降试验，研究氮沉降对杉木人工林土壤酶活性的影响，为开展氮沉降对森林生态系统影响机理研究提供基础数据。

1 研究区概况

研究区位于福建三明沙县官庄国有林场(117°43′29″E，26°30′47″N)。属中亚热带季风气候，年平均气温18.8~19.6 ℃，年平均降水量1 606~1 650 mm，全年无霜期271天。试验林位于该林场的白溪工区21大班8小班南坡上，平均海拔200m，土壤为山地红壤。试验林为1992年营造的杉木人工林，面积为6 hm²。林下植被稀疏，以五节芒(Miscanthus floridulus)、芒萁(Dicranopteris olichotoma)和蕨(Pteridium aquilinum var. latiusculum)等为主，盖度为3%~5%。

2 研究方法

依据随机区组试验设计原理，于2003年12月选择12块20 m×20 m立地条件基本相似的杉木人工林样地，每个样地内设15 m×15 m中心区域，中心区外围为缓冲区。2003年12月进行了样地林分特征和立地条件调查，结果见表 1。

试验设4个处理，按施氮量由低到高分别标记为N0(0 kg N·hm^-2a^-1)、N1(60 kg N·hm^-2a^-1)、N2(120 kg N·hm^-2a^-1)和N3(240 kg N·hm^-2a^-1)，每种施氮水平设3块样地。

2004年1月开始对样地中心区模拟氮沉降处理，一直延续到2006年9月份。将每年施氮量换算成每月施氮量，每月月初按照月施氮量，将尿素CO(NH₂)₂溶解在20 L水中，以背式喷雾器在样地中心区人工来回均匀喷洒。对照样地中心区喷施同样量的水。为探讨短期内高剂量的氮输入对土壤酶活性的影响，2006年6月23日在样地缓冲区一次性施入全年氮量。

2006年6月23日、7月3日、7月13日和7月23日在一次性施氮区域进行土壤取样，观察施氮后每10天的酶活性变化情况。在每月施氮样地中心区内，于2006年7月15日、8月15日和9月15日采集土样，以观察施氮后酶活性月动态变化情况。取样时在中心区和缓冲区各随机挖取土壤剖面3个，分层(表层0~20 cm，中层20~40 cm，底层40~60 cm)取新鲜土样带回实验室。室内挑出肉眼可见植物残体，研碎过2 mm筛后储于玻璃瓶中待土壤酶活性分析。

采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶活性：采用苯酚-次氯酸钠比色法测定脲酶活性；采用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶活性(关松荫，1986)。

利用SPSS软件进行统计分析，对各处理土壤酶活性数据进行重复单因素方差分析，然后以LSD多重检验法检验不同处理间的差异显著性。

3 结果与分析 3.1 缓冲区氮沉降后30天内土壤酶活性变化

由图 1可知，相对N0处理，缓冲区处理后30天内N1处理明显提高土壤过氧化氢酶活性，N2和N3处理作用不明显；在40~60 cm土层除N0处理表现为施氮后30天时过氧化氢酶活性低于施氮当天外，其余均高于施氮当天过氧化氢酶活性；0~20 cm土层，N0处理在施氮后30天时土壤过氧化氢酶活性与施氮当天差异达到显著水平(P < 0.05)；40~60 cm土层中，N3处理施氮当天与施氮后30天时过氧化氢酶活性差异达到显著水平(P < 0.05)。

由图 2可知，相对N0处理，缓冲区处理后30天内N1处理提高土壤蔗糖酶活性的作用最为明显，N2和N3处理没有表现出明显的促进或抑制作用；0~20 cm土层中，除N2处理在施氮后30天时土壤蔗糖酶活性低于施氮当天外，其余处理在施氮后30天时土壤蔗糖酶活性均高于施氮当天，N3处理施氮当天与施氮后30天时蔗糖酶活性差异达到显著水平(P < 0.05)；20~40 cm土层中，除N3处理施氮后30天时土壤蔗糖酶活性高于施氮当天外，其余处理施氮后30天时土壤蔗糖酶活性均低于施氮当天；40~60 cm土层中，除N0处理施氮后30天时土壤蔗糖酶活性低于施氮当天外，其余处理施氮后30天时土壤蔗糖酶活性均高于施氮当天。

由图 3可知，相对N0处理，缓冲区处理后30天内N1处理始终提高土壤脲酶活性，N2处理作用不明显，N3处理总体表现为抑制作用；各土层中，N0和N1处理施氮后30天时土壤脲酶活性低于施氮当天，N2和N3处理施氮后30天时土壤脲酶活性高于施氮当天；0~20 cm土层中，N3处理施氮当天与施氮后30天时脲酶活性差异显著(P < 0.05)。

3.2 中心区氮沉降后土壤酶活性月动态

由图 4可知，不同氮处理土壤过氧化氢酶活性随着土层深度的增加而降低。N1处理对提高土壤过氧化氢酶活性作用明显，N2和N3处理不同月份和不同土层对过氧化氢酶活性影响存在差异，但没有明显的规律。在7—9月份，N0和N2处理0~ 20 cm土层过氧化氢酶活性表现为先降低后升高，最大值分别出现在9月份和7月份，N1和N3处理过氧化氢酶活性持续升高，最大值均出现在9月份。

由图 5可知，不同氮处理土壤蔗糖酶活性随着土层深度的增加而降低。相对于N0处理，N1处理对提高土壤蔗糖酶活性作用明显，N2和N3处理对不同月份和不同土层蔗糖酶活性的影响存在差异，但没有明显规律。在7—9月份，除N2处理土壤蔗糖酶活性呈先上升后下降外，其余处理均处于持续上升状态，N2处理8月份蔗糖酶活性最高，N0，N1和N2处理土壤蔗糖酶活性均在9月份最高。

由图 6可知，不同氮处理土壤脲酶活性随着土层深度的增加而降低。N1处理提高土壤蔗糖酶活性作用明显，N2和N3处理对不同月份和不同土层的蔗糖酶活性影响存在差异，但没有表现出明显规律。在7—9月份，0~20 cm土层中，N0处理土壤脲酶活性持续下降，N2处理土壤脲酶活性持续上升，N1处理土壤脲酶活性先上升下后降，N3处理土壤脲酶活性呈先下降后上升，N0和N1处理土壤脲酶活性峰值分别出现在7和8月份，N2和N3处理土壤脲酶活性峰值均出现在9月份。

4 结论与讨论

本研究发现，土壤酶活性对氮沉降较为敏感，不同水平的氮沉降处理对酶活性的影响有所不同，从施氮后不同时间酶活性动态来看，相对于N0处理，N1处理始终表现出促进3种酶活性(过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶)活性提高。Jessica等(2010)对一些水解酶(葡萄糖苷酶，磷酸酶和木糖苷酶等)的研究表明，输入50 kg N·hm^-2 a^-1显著增加了酶活性；赵玉涛等(2008)对长白山天然红松(Pinus koraiensis)林的研究发现，输入25 kg N·hm^-2 a^-1在短期内(生长期5—9月)显著增强了纤维素酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性；在热带夏威夷森林，100 kg N·hm^-2 a^-1氮输入降低了木质素酶活性(Hobbie, 2000)；对新疆古尔班通古特沙漠的研究也表明，240 kg N·hm^-2 a^-1的氮输入水平明显抑制了氧化酶活性(周晓兵等，2011)；杜红霞等(2006)对四川岷江上游连香树(Cercidiphyllum japonicum)的研究表明，施450和750 kgN·hm^-2 a^-1的NH₄NO₃后连香树林地土壤脲酶和过氧化氢酶活性降低，且有随施氮用量增加而减小的趋势。以上结果说明较低水平的氮输入有利于土壤酶活性的提高，高水平的氮输入对土壤酶活性有抑制作用。本研究还发现，不同处理杉木人工林土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性均随土层的增加而显著降低，其主要原因是随着土层的增加土壤养分含量呈下降趋势，从而引起土壤酶活性的下降(García-Gill et al., 2004; 宋学贵等，2009；何斌等，2002)。