氮添加对杉木苗期磷转化和分解类真菌的影响

持续增加的氮沉降加剧了森林土壤氮磷养分失衡, 并且已成为当前生态学领域关注的热点。真菌作为土壤中主要的微生物, 在维持养分平衡, 促进植物生长过程中发挥着不可忽视的作用。该研究以杉木(Cunninghamia lanceolata)土壤为研究对象, 通过施加硝酸铵模拟大气氮沉降, 设置对照(CK, 0 kg N·hm^-2·a^-1)、低氮(LN, 40 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(HN, 80 kg N·hm^-2·a^-1) 3个处理, 利用高通量测序并结合FUNGuild真菌功能预测, 研究亚热带地区杉木土壤真菌群落结构和功能对氮沉降的响应。结果表明: 氮添加降低了杉木幼苗的生物量和叶片磷含量。在杉木土壤中, 子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota)是真菌群落在门水平上的优势类群, 三者的相对丰度约占整个真菌群落的76.71%-86.72%。短期氮添加对真菌门水平物种组成的影响不显著, 但LN处理较对照处理显著提高了球囊菌门(Glomeromycota)的相对丰度。在目水平上, 与对照相比, LN处理也显著提高被孢霉目(Mortierellales)的相对丰度, HN处理显著增加银耳目(Tremellales)的相对丰度, 但显著降低粪壳菌纲(Sordariales)的相对丰度。并且LN处理显著提高了土壤有效磷含量, 且与被孢霉目和球囊菌门的相对丰度呈显著正相关关系, 表明氮添加可能通过改变与磷转化相关的真菌类群来维持杉木生长的磷有效性。此外, LN处理显著降低了腐生营养型真菌的相对丰度, 但是显著增加了丛枝菌根真菌的相对丰度。总之, 土壤真菌功能类群可以通过改变不同功能类群相对丰度来参与土壤养分循环。     

罗浮栲林土壤微生物碳利用效率对短期氮添加的响应

作为调节土壤碳矿化过程的重要参数,微生物碳利用效率(CUE)对理解陆地生态系统中的碳循环至关重要。本研究在戴云山罗浮栲林设置对照(0 kg N·hm^-2·a^-1)、低氮(40 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(80 kg N·hm^-2·a^-1) 3个氮添加水平以模拟氮沉降,测定了表层(0～10 cm)土壤基本理化性质、有机碳组分、微生物生物量和酶活性;并利用¹⁸O标记水方法测定土壤微生物CUE,以更好地理解氮沉降加剧对微生物CUE的影响及其影响因素。结果表明: 短期氮添加显著降低了土壤微生物的呼吸速率、碳和氮获取酶活性,但显著增加了土壤微生物CUE。β-N-乙酰氨基酸葡糖苷酶(NAG)/微生物生物量碳(MBC)、微生物呼吸速率、β-葡萄糖苷酶(BG)/MBC、纤维素水解酶(CBH)/MBC和土壤有机碳含量是影响CUE的主要因素,且CUE与NAG/MBC、微生物呼吸速率、BG/MBC和CBH/MBC呈显著负相关,与土壤有机碳呈显著正相关。综上,短期氮添加导致土壤微生物获取碳和氮的成本降低,减少微生物呼吸,从而提高了土壤微生物CUE,这将有助于提高罗浮栲林土壤碳固存潜力。     

减少降雨对杉木幼林土壤有机质组分及稳定性的影响

由于土壤有机质(SOM)化学结构上的异质性,其对于全球气候变化的响应变得难以预测.随着分子水平技术逐渐应用于SOM结构、来源及分解状态的研究,长久以来关于SOM组分及稳定性的问题可能将被解决.本研究通过两年的减少降雨(50%)处理,运用生物标志物技术,对杉木幼林SOM组分及分解程度进行研究,以探究降水格局的改变对亚热带杉木幼林SOM稳定性的影响.结果表明: 减少降雨处理显著降低了土壤中游离脂质的含量,分别降低了短链烷酸的62.8%和萜类及固醇类含量的19.1%,而对其他脂类无显著影响.尽管短期减少降雨处理并未影响土壤中木质素总量,却显著降低了紫丁香基和香草基的酸醛比值.因此,随着降雨格局的改变,可能加快SOM易分解组分分解.尽管难分解组分(木质素)相对稳定,但从长远来看,其稳定性还需持续监测.     

亚热带不同海拔黄山松林土壤磷组分及微生物特征

磷是亚热带地区植物生长必需的养分元素之一,海拔梯度可能会改变土壤-植物-微生物系统并影响土壤磷形态及有效性。了解不同海拔土壤磷组分状况,对维持山地森林生态系统可持续发展具有重要的意义。以戴云山地区不同海拔梯度(1300m和1600 m)黄山松林为研究对象,分析了土壤磷组分、微生物群落特征和磷酸酶活性。结果显示:海拔显著影响黄山松林土壤磷组分,与海拔1300 m相比,海拔1600 m处土壤总磷含量减少了48.4%—49.8%,且各磷组分(易分解态磷、中等易分解态磷和难分解态磷)含量也显著降低,淋溶层(A层)土壤的降低程度分别为45.7%、58.6%和38.7%,淀积层(B层)为82.6%、59.9%和31.1%。海拔对土壤微生物群落特征和酶活性亦有显著影响,各类微生物群落和总微生物磷脂脂肪酸含量(PLFAs),以及磷酸双酯酶(PD)活性均表现为海拔1600 m 1300 m,但酸性磷酸单酯酶(ACP)活性呈相反的趋势。冗余分析(RDA)表明,土壤磷组分主要受有机碳(SOC)调控,且SOC与有机磷组分(Na HCO3-Po和Na OH-Po)呈显著正相关;磷酸酶和外生菌根真菌(EMF)也是影响土壤磷组分变化的重要因素。研究表明,土壤有机质含量和微生物群落结构及功能的变化可能是不同海拔黄山松林土壤磷有效性的关键调控因素。     

酶化学计量揭示5年氮添加加剧毛竹林土壤微生物碳磷限制

土壤胞外酶活性和酶化学计量比能很好地反映土壤养分有效性和微生物对养分的需求变化。然而,氮(N)沉降对亚热带森林土壤微生物养分相对限制情况的影响尚不清楚。通过在亚热带毛竹林进行N添加试验来模拟N沉降,并在试验满5年时进行取样,测定不同处理下土壤养分和与碳(C)、N、磷(P)循环相关的酶活性,利用酶化学计量比及矢量分析探究微生物的养分分配情况。结果表明: N添加显著降低土壤可溶性有机碳、有效磷含量,显著提高有效氮含量。此外,N添加显著降低β-N-乙酰氨基葡糖苷酶(NAG)活性和NAG/微生物生物量碳(MBC),显著提高酸性磷酸酶(ACP)和ACP/MBC。低N和中N处理显著提高酶C/N、矢量长度和矢量角度,但显著降低酶N/P。冗余分析表明,N添加下,土壤有效磷含量的变化是影响土壤酶活性及酶化学计量比变化的主要因子。综上可知,N添加改变了微生物的养分获取策略,即通过减少分配给合成N获取酶的养分来增加合成P获取酶的养分。此外,N添加还加剧了微生物的C、P限制,未来可以施加适量P肥来提高亚热带毛竹林的土壤肥力。     

海拔梯度变化对中亚热带黄山松土壤微生物生物量和群落结构的影响

全球变暖对陆地生态系统造成一系列生态问题,使这些问题将随着全球平均气温的升高而进一步加剧。海拔梯度变化是研究气候变暖对陆地生态系统影响的一种重要手段。目前为止利用海拔梯度对微生物影响的研究尚未定论,其主要原因是忽略了植被类型的影响。因此,以中亚热带戴云山的3个海拔(1300、1450、1600 m)的黄山松(Pinus taiwanensis)林为研究对象,探究沿海拔梯度的变化,森林土壤微生物生物量和微生物群落结构的响应变化。结果表明:土壤碳氮磷养分(SOC、TN、TP)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)和丛枝菌根真菌(AMF)、革兰氏阴性菌(GN)、真菌(Fungi)、总磷脂脂肪酸(T_(PLFA)),细菌∶真菌(F∶B)均随海拔升高显著下降,而革兰氏阳性菌∶革兰氏阴性菌(GP∶GN)随海拔升高呈相反的趋势。冗余分析(RDA)表明,温度(T)和可溶性有机氮(DON)是影响微生物群落结构的最重要的环境因子。研究表明:与1600 m海拔相比,1300 m海拔温度较高,土壤有机质矿化作用较强,土壤速效养分及微生物生物量随之增加,从而提高(Fungi)、细菌(Bacteria)等。因此,未来气候变暖将通过改变土壤碳氮磷养分来影响本区域微生物群落组成结构。这对进一步深入了解气候变化对山地生态系统土壤养分循环过程具有重要意义。     

土壤增温对亚热带杉木幼树不同深度土壤微生物胞外酶活性的影响

土壤微生物胞外酶可有效反映气候变暖对土壤微生物功能和土壤有机质分解的影响.目前关于气候变暖对土壤微生物胞外酶活性(EEAs)影响的相关研究主要关注有机碳含量较丰富的表层土壤(0～20 cm),而对深层土壤(>20 cm)EEAs的研究仍较缺乏.因此,本研究关注土壤增温对亚热带不同深度(0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm和40～60 cm)EEAs的影响及主要调控因素,其中微生物胞外酶包括参与碳循环的β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、酚氧化酶(PHO)和过氧化物氧化酶(PEO).结果表明: 土壤增温提高了0～10 cm和10～20 cm土壤所有胞外酶的活性(18%～69%).在20 cm以下的深层土壤中,土壤增温仅显著提高了20～40 cm的PHO(10%),而对其余胞外酶的活性无显著影响或有一定的抑制作用(13%～31%).冗余分析(RDA)结果表明: 在微生物可利用有机碳较丰富的表层土壤中,铵态氮(NH₄⁺-N)和土壤含水率(M)是调控EEAs的主要因素,增温增强了微生物与植物之间的养分竞争,因而提高EEAs以获取微生物所需的养分NH₄⁺-N;而在微生物底物有效性较低的深层土壤中,EEAs主要受可溶性有机质(可溶性有机碳和可溶性有机氮)和微生物生物量(MBC)的影响,增温提高深层土壤可溶性有机质的含量,为微生物提供更多的底物,减少微生物对EEAs的需求,进而降低EEAs.本研究发现,不同深度EEAs对土壤增温具有不同响应,且土壤增温条件下表层和深层土壤的EEAs具有明显不同的调控因素.因此,加强不同深度土壤微生物的研究对于准确评估生态系统碳循环对全球变暖的响应具有重要意义.