华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物和酶活性对模拟氮沉降的响应

发布时间：2019-01-01 12:32

【摘要】：自工业革命以来,不断增加的大气氮沉降已经并正在改变着陆地森林生态系统结构和功能。作为生态系统物质循环和能量转换的积极参与者,土壤微生物和酶活性对环境的变化极为敏感。这意味着,大气氮沉降增加可能通过对土壤微生物和酶活性的影响而深刻地影响到森林生态系统的物质循环和能量转换过程。但有关氮沉降对森林土壤微生物和酶活性影响的研究主要集中在温带森林,而亚热带森林生态系统土壤微生物和酶活性对大气氮沉降响应的报道相对较少,且主要集中在人工林方面。本研究以华西雨屏区天然常绿阔叶林为研究对象,于2013年12月至2014年12月通过定位模拟氮沉降,研究了0-10cm和10-20cm土层土壤微生物数量、微生物生物量和酶活性对模拟氮沉降的响应。试验共设置4个氮处理水平：对照(CK,0 kgN·hm-2·a-1)、低氮(L,50kgN·hm-2·a-1)、中氮(M,150kgN·hm-2·a-1)和高氮(H,300kgN·hm-2·a-1)。主要研究结果如下：(1)华西雨屏区天然常绿阔叶林0-10cm土层的细菌、真菌和放线菌数量大于10-20cm土层,氮沉降未改变原有垂直分布格局。土壤细菌、真菌和放线菌数量均具有明显的季节动态,在0-10cm和10-20cm土层均表现为秋季最高、夏季较低。在10-20cm土层,与CK处理相比,M和H处理在夏季显著增加了真菌数量,表明适量氮沉降能有效缓解夏季土壤真菌的氮限制状态。(2)氮沉降抑制了0-10cm和10-20cm土层的细菌数量,且抑制作用随氮沉降量的增加而增强；降低了0-10cm土层的真菌数量,但下降幅度与氮沉降量之间无明显规律。氮沉降对0-10cm土层放线菌数量的影响表现为先促进再抑制,L和M处理增加了放线菌数量,H处理降低了放线菌数量;促进10-20cm土层的放线菌数量,M处理的促进作用最大。氮沉降对土壤微生物数量的影响随土壤深度的增加而减弱。(3)华西雨屏区天然常绿阔叶林0-10cm土层的MBC和MBN含量大于10-20cm土层,氮沉降未改变原有垂直分布格局。土壤MBC和MBN含量均具有明显的季节动态,在0-10cm和10-20cm土层均表现为秋季最高、夏季较低。在10-20cm土层,与CK处理相比,L和M处理在夏季显著增加了MBC含量。(4)氮沉降降低了0-10cm土层MBC和MBN含量,下降幅度随氮沉降量增加而增大。L和M处理对10-20cm土层MBC和MBN含量无显著影响,H处理显著降低了土壤MBC含量。氮沉降对MBC和MBN含量的影响随土壤深度的增加而减弱。(5)不同土层间土壤微生物量C/N无显著性差异,表明不同土层间真菌与细菌比例无显著差异。与其他季节相比,冬季土壤微生物量C/N最大,表明冬季真菌较细菌处于更加优势的地位。0-10cm和10-20cm土层土壤微生物量C/N波动范围分别为10.58～11.19和9.62-12.20,说明在华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物群落中真菌占据优势。在0-10cm土层,H处理降低了微生物量C/N,使微生物群落向以细菌为主导的食物网转变。(6)华西雨屏区天然常绿阔叶林0-10cm土层的蔗糖酶、纤维素酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性都大于10-20cm土层,氮沉降未改变其原有垂直分布格局。各处理7种土壤酶活性均具有明显的季节动态,且在0-10cm和10-20cm土层中表现一致。纤维素酶活性高峰期出现在春季,酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性高峰期出现在夏季、蔗糖酶、脲酶活性高峰期出现在秋季、过氧化物酶、多酚氧化酶活性高峰期出现在冬季。在10-20cm土层,与CK处理相比,M处理改变了土壤酸性磷酸酶活性高峰,使其发生在秋季；改变了土壤过氧化氢酶活性高峰,使其发生在春季和秋季。(7)在0-10cm土层,氮沉降对纤维素酶活性无显著影响；L处理促进了土壤酸性磷酸酶、脲酶活性；M处理促进了脲酶活性,抑制了蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性；H处理抑制了蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶的活性。氮沉降尤其是高氮沉降显著抑制了碳循环相关酶活性,减缓了土壤碳素周转,增加了土壤中难分解有机质的存贮量。在10-20cm土层,氮沉降对蔗糖酶、脲酶、纤维素酶、酸性磷酸酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性无明显影响。M和H处理降低了过氧化氢酶活性。
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【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714

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