《Soil Biology and Biochemistry》：Optimal soil storage methods for enzyme activity assays: a meta-analysis
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为解决土壤酶活性测定缺乏标准化储存方法导致数据可比性差的问题，研究人员开展了关于土壤样品储存方法对酶活性影响的系统综述和Meta分析。研究量化了冷藏、冷冻和风干储存对β-葡萄糖苷酶(BG)、磷酸单酯酶(PME)、N-乙酰-β-葡萄糖氨基糖苷酶(NAG)和脲酶(URE)活性的影响，发现风干储存导致酶活性最大程度降低(7-68%)，而冷藏≤3天对色度法测定的BG活性影响最小。该研究为土壤酶活性测定的样品储存标准化提供了重要依据。
土壤是地球生命支持系统的核心组成部分，其中蕴含的酶活性是评估土壤健康状况和生态系统功能的重要指标。然而长期以来，科学界面临一个棘手难题：不同实验室对土壤样品的储存方法五花八门，从冷藏、冷冻到风干储存，导致测得的酶活性数据难以直接比较。这种缺乏标准化操作流程的状况，严重制约了土壤酶学研究的发展和数据整合。
在《Soil Biology and Biochemistry》期刊上发表的最新研究中，Chammi P. Attanayake和Andrew J. Margenot通过系统综述和Meta分析，对土壤样品储存方法如何影响四种关键水解酶活性进行了全面评估。这四种酶包括参与碳循环的β-葡萄糖苷酶(BG)、参与磷循环的磷酸单酯酶(PME)、参与氮循环的N-乙酰-β-葡萄糖氨基糖苷酶(NAG)和脲酶(URE)。
研究人员检索了1917年至2025年9月7日期间发表的22篇研究论文，涵盖了106种不同土壤的数据。他们系统比较了三种常见储存方法——冷藏(2-7°C)、冷冻(-5至-35°C)和风干(室温≈24°C)——相对于田间新鲜土壤(采样后24小时内测定)对酶活性的影响。研究还评估了储存持续时间(最多224天)以及土壤性质(pH、黏土含量、有机碳)和测定方法(荧光法与色度法)对储存效果的调节作用。
主要技术方法
研究采用系统文献检索和Meta分析方法，从Web of Science和Scopus等数据库筛选符合条件的研究。数据提取包括酶活性均值、标准差和样本量，计算响应比(RR)来量化储存效果。通过加权平均和95%置信区间评估储存方法的总体影响，并按土壤性质和测定方法进行亚组分析。研究涵盖了多种土壤类型(主要是Oxisols和Mollisols)和土地利用方式。
3.1 气候、土地利用、土壤类型和性质分布
研究所用的106种土壤主要来自北美、南美和欧洲，气候类型以热带和温带为主。土壤类型以氧化土(Oxisols，34%)和软土(Mollisols，19%)为主，86%的土壤为酸性(pH < 7)。黏土含量变化范围大(3-66%)，有机碳含量范围为7.2-192 g kg-1。大多数土壤在酶活性测定前都经过过筛处理。
3.2 土壤储存对酶活性的影响
研究发现储存方法对酶活性的影响因酶种类和测定方法而异。总体而言，风干储存导致BG、PME和NAG活性最大程度降低(7-68%)，而冷藏和冷冻储存的影响较小。具体而言，冷藏对色度法测定的BG和PME活性影响最小(分别降低9%和7%)，而风干储存使荧光法测定的这三种酶活性降低53-68%。URE活性仅受冷藏影响(降低8%)，冷冻和风干储存对其影响不显著。
3.3 土壤性质对储存效果的影响
土壤性质(pH、黏土含量、有机碳)对储存效果的影响不一致。与预期相反，较高的黏土和有机碳含量以及较低pH值并未一致缓解储存对酶活性的影响。例如，荧光法测定的BG和PME活性在冷藏条件下，于高黏土、高有机碳和低pH土壤中降低更明显。这种不一致性表明储存效果可能独立于酶的可溶性或可交换性池。
3.4 土壤储存对酶活性的影响受土壤纲影响
不同土壤纲中酶活性对储存的响应各异。在软土和老成土中，BG活性对储存方法最为敏感。风干储存导致软土和老成土中荧光法测定的BG活性降低最多(60%)。PME活性在软土、老成土或氧化土中经冷藏或冷冻储存后降低最为明显。
研究结论与意义
本研究首次通过Meta分析系统评估了土壤储存方法对酶活性的影响，发现没有一种储存方法能完全保持田间新鲜土壤的酶活性。风干储存导致BG、PME和NAG活性显著降低(7-68%)，这可能与酶在土壤胶体上的吸附以及酶结构的改变有关。冷藏和冷冻储存的影响相对较小，但依然存在。研究还发现储存效果受测定方法影响，表明荧光法和色度法可能检测不同的酶池。
基于研究结果，作者建议针对特定酶和测定方法选择储存方法：色度法测定BG活性时，土壤冷藏不超过3天；荧光法测定BG和PME活性时，冷冻储存更为可靠。这些发现为土壤酶活性测定的标准化提供了重要科学依据，对推动土壤健康评估和生态系统研究具有重要意义。
研究同时指出了当前数据的局限性，包括酸性土壤的过度代表、碱性土壤数据的缺乏，以及不同酶动力学参数在储存过程中变化的不确定性。这些数据缺口需要通过未来研究进一步填补，以完善土壤酶活性测定的标准化方案。
