检索结果-内蒙古大学图书馆

土壤学报 2022年第4期59卷 1089-1099页

作者：梅孔灿陈岳民范跃新周嘉聪张秋芳程蕾曾泉鑫徐建国元晓春崔琚琰刘苑苑福建师范大学地理科学学院福州350007 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007 北京大学生态研究中心北京大学城市与环境学院北京大学地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 福建戴云山国家级自然保护区管理局福建泉州362500

探究土壤有机碳(SOC)矿化的激发效应(Priming effect,PE)对了解森林土壤碳吸存具有重要意义。凋落叶输入是调节激发效应的重要因素,其对激发效应的影响可能受到关键养分(如磷)的制约。在亚热带低磷土壤中,凋落叶和磷添加如何影响森林土... 详细信息

探究土壤有机碳(SOC)矿化的激发效应(Priming effect,PE)对了解森林土壤碳吸存具有重要意义。凋落叶输入是调节激发效应的重要因素,其对激发效应的影响可能受到关键养分(如磷)的制约。在亚热带低磷土壤中,凋落叶和磷添加如何影响森林土壤碳矿化和激发效应目前仍不清楚。以马尾松林土壤为研究对象,探究三种凋落叶(马尾松(Pinus massoniana)、火力楠(Michelia macclurei)和枫香(Liquidambar formosana))和磷(KH_(2)PO_(4))添加对土壤激发效应,土壤养分及微生物特性的影响。结果表明,三种凋落叶添加均显著增加了SOC矿化,产生了正激发效应,且马尾松凋落叶诱导的激发效应强度最大,火力楠凋落叶次之,枫香凋落叶诱导的激发效应强度最弱。此外,凋落叶添加整体上降低了土壤无机氮(铵态氮和硝态氮,IN)的含量,却增加了微生物生物量氮(MBN)和微生物生物量磷(MBP)的含量,提高了β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase,βG)和酸性磷酸酶(Acid phosphatase,ACP)的活性。单独添加磷显著增加了SOC矿化,且提高了土壤有效磷(AP)、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)、MBN和MBP的含量。而与单独添加凋落叶相比,火力楠和枫香凋落叶与磷共同添加显著降低了土壤激发效应的强度和ACP的活性。回归分析结果表明,累积激发效应与AP、MBN和MBP含量呈显著负相关,与ACP活性呈显著正相关。综上,凋落叶添加刺激了微生物生长,产生了正激发效应,且激发强度与凋落叶质量有关;而磷添加可能会降低低质量凋落叶产生的土壤激发效应。

关键词：激发效应土壤有机碳矿化凋落叶和磷添加土壤酶活性马尾松

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凋落叶和磷添加对马尾松林土壤激发效应的影响及机制

凋落叶和磷添加对马尾松林土壤激发效应的影响及机制

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作者：梅孔灿福建师范大学

学位级别：硕士

探究土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)矿化的激发效应(Priming effect,PE)对了解森林土壤碳吸存具有重要意义。凋落叶输入是调节激发效应的重要因素,其对激发效应的影响可能受到关键养分(如磷)的制约。在亚热带低磷土壤中,凋落叶和... 详细信息

探究土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)矿化的激发效应(Priming effect,PE)对了解森林土壤碳吸存具有重要意义。凋落叶输入是调节激发效应的重要因素,其对激发效应的影响可能受到关键养分(如磷)的制约。在亚热带低磷土壤中,凋落叶和磷添加如何影响森林土壤碳矿化和激发效应目前仍不清楚。本研究以亚热带马尾松(Pinus massoniana)林土壤为研究对象,为排除野外因素的干扰,通过为期125天的室内培养试验,探究了3种C同位素标记的凋落叶(马尾松、火力楠(Michelia macclurei)和枫香(Liquidambar formosana))和磷(KHPO)添加对土壤激发效应,土壤养分及微生物特性的影响,分析了凋落叶和磷输入影响亚热带森林土壤激发效应的过程和机制。结果表明:(1)马尾松、火力楠和枫香凋落叶添加分别使土壤累积CO排放量提高了24.64%、21.13%和17.78%,并且在培养初期均产生了强烈的正激发效应,随后激发速率迅速降低至负激发效应,培养后期又逐渐转为正激发效应。且3种凋落叶添加后累积激发效应的强度表现为马尾松>火力楠>枫香,而磷添加降低了火力楠和枫香凋落叶诱导的激发效应强度。(2)凋落叶添加整体上降低了速效氮(AN)的含量,却增加了微生物生物量氮(MBN)和微生物生物量磷(MBP)的含量,并且在培养初期显著提高了纤维素水解酶(CBH)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP)和过氧化物酶(PEO)的活性。与培养初期相比,培养结束时不同处理氧化酶与水解酶比值提高了49.04%～97.25%,表明微生物资源获取策略发生了转变。磷添加增加了土壤总磷(TP)、有效磷(AP)和MBP的含量,但在培养初期和中期抑制了火力楠和枫香凋落叶添加诱导的ACP活性。(3)磷脂脂肪酸(PLFA)与C-PLFA的结果显示,培养结束时真细菌的比值和革兰氏阳性菌与阴性菌比值升高,表明真菌和革兰氏阳性菌等k-策略者在培养后期占主导地位;而凋落叶源C在分解后期主要被真菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌所利用。高通量测序结果表明,凋落叶添加在培养初期和中期显著改变了真菌的群落结构,且真菌丰富度及群落结构随培养时间而发生变化;此外,火力楠凋落叶和磷共同添加时促进了粪壳菌纲/目(Sordariomycetes)物种的富集。(4)随机森林模型(RF)与逐步回归分析的结果表明,土壤碳氮比、碳磷比、氮有效性等是影响激发效应的重要非生物因子,MBN、MBP含量、NAG活性和革兰氏阳性菌与阴性菌比值等是影响激发效应变化的重要生物因子。综上,得出以下结论:(1)凋落叶质量会影响激发效应的强度,高质量凋落叶的添加会诱导更强烈的激发效应。磷添加可能通过缓解微生物的“磷挖掘”作用,降低高碳磷比的凋落叶诱导的激发效应。(2)根据激发效应方向随时间的变化将其分为初期的“强正激发”、中期的“负激发”和后期的“正激发”3个阶段。不同阶段激发效应的微生物机制调控不同,并且伴随着微生物生长策略和资源获取策略的转变。(3)凋落叶输入增多可能会导致土壤碳损失增加,而磷添加可能在短期内降低低质量凋落叶(如火力楠凋落叶)输入诱导的激发效应与碳损失,说明磷有效性是亚热带低磷森林土壤碳矿化的重要影响因素之一,区域碳循环预测模型应考虑磷的贡献。

关键词：激发效应有机碳矿化凋落叶和磷添加酶活性微生物群落

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