多形态多水平氮添加对温带森林土壤根系呼吸和微生物呼吸的影响
发布时间：2021-03-08 17:49
为阐明不同水平、不同形态的氮添加对土壤总呼吸、土壤微生物呼吸、根系呼吸的影响及微生物机制,本研究以温带森林土壤为研究对象,开展多形态（硝态氮（NaNO3）、铵态氮（（NH4）2SO4）和混合态氮（NH4NO3））多水平(50 kg N·ha-1·a-1和150 kg N·ha-1·a-1)的增氮控制实验.在施氮后的第7—9年,利用静态箱-气相色谱法研究土壤呼吸组分和磷脂脂肪酸方法研究微生物群落丰度和群落结构的改变.结果表明,氮添加显著提高了土壤硝态氮和铵态氮含量,而土壤pH平均降低0.85个单位.在施氮后的第7—9年,氮添加将会减弱土壤呼吸活动,高水平的氮添加效应强于低水平氮添加;就形态来说,（NH4）2SO4起到促进效应,而NH4NO3则逐渐由促进效应转变成抑...
【文章来源】：环境化学. 2020,39(06)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不同氮添加下土壤硝态氮、铵态氮含量
土壤总呼吸、微生物呼吸和根系呼吸通量都呈现出明显的季节变化,氮添加处理并未改变这种变化趋势(图2).土壤总的CO2通量峰值出现在7月,范围为92.01—137.12 mg C·m-2·h-1.氮添加形态和水平对土壤总呼吸、微生物和根系呼吸均没有显著影响(P>0.05),氮添加形态和添加水平的交互作用也没有显著影响(P>0.05).而从不同氮添加下累积CO2通量方差分析结果看出,只有不同形态氮添加对土壤微生物呼吸有显著影响(表3).氮添加的前5年结果表明,低水平和高水平氮对不同处理CO2通量均有显著的促进作用,高水平氮对累积CO2通量的影响显著强于低水平氮添加[23].而氮添加的第7—9年,氮添加的促进效应在逐渐削弱.在2019年,低和高水平的(NH4)2SO4施加分别显著促进了土壤总呼吸和微生物呼吸的18.4%和34.06%,21.89%和37.95% ((P<0.05)),NaNO3施加则没有影响;低和高水平NH4NO3抑制了土壤总呼吸和微生物呼吸的20.97%和27.62%,24.46%和31.70%(P<0.05).而高水平的(NH4)2SO4 和高水平的NH4NO3分别显著促进和抑制根系呼吸的25.63%和18.95%(P<0.05)(图3).这个研究结果和孙涛[29]在东北帽儿山地区落叶兴安松林地的研究结果相似,他的研究结果是增氮(NH4NO3)初期促进土壤呼吸和微生物呼吸,而后期二者则受到了抑制.微生物呼吸实质上反映的是土壤微生物在酶系统的作用下对有机物的分解过程.随着土壤氮素的富集,氮的限制作用缓解,微生物通过产生酶去分解复杂有机质而获取氮素的投资减缓,不再促进甚至抑制CO2的排放.可见,氮添加对土壤CO2的排放有阶段性的效应,所以应强调长期的生态监测的重要性.表3 不同氮添加下累积CO2通量方差分析(n=6)Table 3 Analysis of variance of total CO2 flux under different levels and forms of nitrogen additions(n=6) 处理Treatment 土壤总呼吸Soil total respiration/(mg C·m-2·h-1) 土壤根系呼吸Soil root respiration/(mg C·m-2·h-1) 土壤微生物呼吸Soil microbial respiration/(mg C·m-2·h-1) F P F P F P 水平Levels a 1.274 0.278 1.393 0.258 1.599 0.227 形态Forms b 2.392 0.128 0.464 0.638 4.841* 0.025 水平×形态a×b 0.236 0.793 0.142 0.869 0.421 0.665 注:a. 不同氮添加水平;b. 不同氮添加形态; * P<0.05表示差异显著.Note: a. N level; b. N form; *. significantly different at P<0.05.
温带森林是受氮限制的生态系统[34],氮添加对土壤呼吸的影响可能与土壤本身的氮含量有关,在受氮限制的时候,土壤可用性氮的增加可能会使植物根系对氮的吸收增加,但土壤中含氮量超过一定程度和状态时,如达到饱和状态时,氮不再成为微生物和植物的限制因子,氮添加促进土壤微生物和根系呼吸的作用将会很小,甚至产生相反的作用[34].虽然挖壕沟-切根法常用来区分和量化森林土壤的根系呼吸与微生物呼吸, 但是只有保证切根处理样方内根系已经完全分解,才能准确量化土壤根系呼吸与微生物呼吸[12].在实验开始前2年已做切根处理,但是如果其中的死根没有彻底分解,有可能使根系呼吸被低估.2.3 土壤微生物丰度和群落结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]大气氮沉降对三峡库区消落带土壤呼吸的影响[J]. 何立平,田茂平,吴红,林俊杰,兰波. 中国环境科学. 2019(03)
[2]氮沉降增加情景下植物-土壤-微生物交互对自然生态系统土壤有机碳的调控研究进展[J]. 程淑兰,方华军,徐梦,耿静,何舜,于光夏,曹子铖. 生态学报. 2018(23)
[3]太岳山油松人工林土壤呼吸对模拟氮沉降的短期响应[J]. 陈平,赵博,闫子超,杨璐,赵秀海,张春雨. 生态学报. 2018(22)
[4]氮沉降对中国森林土壤CO2通量的影响[J]. 杨长青,朱艳,蔡卫红,张林. 四川林业科技. 2018(01)
[5]模拟大气氮沉降对温带森林土壤微生物群落结构的影响[J]. 许可,王春梅,张艺,杨欣桐,刘卫敏. 生态学杂志. 2016(10)
博士论文
[1]模拟氮沉降对东北地区兴安落叶松人工林生态系统呼吸主要组分影响研究[D]. 孙涛.东北林业大学 2014
硕士论文
[1]森林土壤大团聚体有机碳稳定性研究[D]. 马天娥.西北农林科技大学 2016
本文编号：3071415
【文章来源】：环境化学. 2020,39(06)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不同氮添加下土壤硝态氮、铵态氮含量
土壤总呼吸、微生物呼吸和根系呼吸通量都呈现出明显的季节变化,氮添加处理并未改变这种变化趋势(图2).土壤总的CO2通量峰值出现在7月,范围为92.01—137.12 mg C·m-2·h-1.氮添加形态和水平对土壤总呼吸、微生物和根系呼吸均没有显著影响(P>0.05),氮添加形态和添加水平的交互作用也没有显著影响(P>0.05).而从不同氮添加下累积CO2通量方差分析结果看出,只有不同形态氮添加对土壤微生物呼吸有显著影响(表3).氮添加的前5年结果表明,低水平和高水平氮对不同处理CO2通量均有显著的促进作用,高水平氮对累积CO2通量的影响显著强于低水平氮添加[23].而氮添加的第7—9年,氮添加的促进效应在逐渐削弱.在2019年,低和高水平的(NH4)2SO4施加分别显著促进了土壤总呼吸和微生物呼吸的18.4%和34.06%,21.89%和37.95% ((P<0.05)),NaNO3施加则没有影响;低和高水平NH4NO3抑制了土壤总呼吸和微生物呼吸的20.97%和27.62%,24.46%和31.70%(P<0.05).而高水平的(NH4)2SO4 和高水平的NH4NO3分别显著促进和抑制根系呼吸的25.63%和18.95%(P<0.05)(图3).这个研究结果和孙涛[29]在东北帽儿山地区落叶兴安松林地的研究结果相似,他的研究结果是增氮(NH4NO3)初期促进土壤呼吸和微生物呼吸,而后期二者则受到了抑制.微生物呼吸实质上反映的是土壤微生物在酶系统的作用下对有机物的分解过程.随着土壤氮素的富集,氮的限制作用缓解,微生物通过产生酶去分解复杂有机质而获取氮素的投资减缓,不再促进甚至抑制CO2的排放.可见,氮添加对土壤CO2的排放有阶段性的效应,所以应强调长期的生态监测的重要性.表3 不同氮添加下累积CO2通量方差分析(n=6)Table 3 Analysis of variance of total CO2 flux under different levels and forms of nitrogen additions(n=6) 处理Treatment 土壤总呼吸Soil total respiration/(mg C·m-2·h-1) 土壤根系呼吸Soil root respiration/(mg C·m-2·h-1) 土壤微生物呼吸Soil microbial respiration/(mg C·m-2·h-1) F P F P F P 水平Levels a 1.274 0.278 1.393 0.258 1.599 0.227 形态Forms b 2.392 0.128 0.464 0.638 4.841* 0.025 水平×形态a×b 0.236 0.793 0.142 0.869 0.421 0.665 注:a. 不同氮添加水平;b. 不同氮添加形态; * P<0.05表示差异显著.Note: a. N level; b. N form; *. significantly different at P<0.05.
温带森林是受氮限制的生态系统[34],氮添加对土壤呼吸的影响可能与土壤本身的氮含量有关,在受氮限制的时候,土壤可用性氮的增加可能会使植物根系对氮的吸收增加,但土壤中含氮量超过一定程度和状态时,如达到饱和状态时,氮不再成为微生物和植物的限制因子,氮添加促进土壤微生物和根系呼吸的作用将会很小,甚至产生相反的作用[34].虽然挖壕沟-切根法常用来区分和量化森林土壤的根系呼吸与微生物呼吸, 但是只有保证切根处理样方内根系已经完全分解,才能准确量化土壤根系呼吸与微生物呼吸[12].在实验开始前2年已做切根处理,但是如果其中的死根没有彻底分解,有可能使根系呼吸被低估.2.3 土壤微生物丰度和群落结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]大气氮沉降对三峡库区消落带土壤呼吸的影响[J]. 何立平,田茂平,吴红,林俊杰,兰波. 中国环境科学. 2019(03)
[2]氮沉降增加情景下植物-土壤-微生物交互对自然生态系统土壤有机碳的调控研究进展[J]. 程淑兰,方华军,徐梦,耿静,何舜,于光夏,曹子铖. 生态学报. 2018(23)
[3]太岳山油松人工林土壤呼吸对模拟氮沉降的短期响应[J]. 陈平,赵博,闫子超,杨璐,赵秀海,张春雨. 生态学报. 2018(22)
[4]氮沉降对中国森林土壤CO2通量的影响[J]. 杨长青,朱艳,蔡卫红,张林. 四川林业科技. 2018(01)
[5]模拟大气氮沉降对温带森林土壤微生物群落结构的影响[J]. 许可,王春梅,张艺,杨欣桐,刘卫敏. 生态学杂志. 2016(10)
博士论文
[1]模拟氮沉降对东北地区兴安落叶松人工林生态系统呼吸主要组分影响研究[D]. 孙涛.东北林业大学 2014
硕士论文
[1]森林土壤大团聚体有机碳稳定性研究[D]. 马天娥.西北农林科技大学 2016
本文编号：3071415
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