氮沉降改变森林生态系统养分平衡,影响土壤中营养元素循环和微生物养分代谢过程。五大连池火山熔岩台地由于自身养分匮乏,植被恢复受到养分条件的制约,但土壤微生物与植物养分限制的协同响应机制仍缺乏深入研究。本研究以香杨(Populus k...氮沉降改变森林生态系统养分平衡,影响土壤中营养元素循环和微生物养分代谢过程。五大连池火山熔岩台地由于自身养分匮乏,植被恢复受到养分条件的制约,但土壤微生物与植物养分限制的协同响应机制仍缺乏深入研究。本研究以香杨(Populus koreana)矮曲林为研究对象,模拟5个氮添加梯度,分别为CK(0 g N m^(-2)a^(-1))、N1(2 g N m^(-2)a^(-1))、N_(2)(4 g N m^(-2)a^(-1))、N_(3)(8 g N m^(-2)a^(-1))和N4(16 g N m^(-2)a^(-1)),施肥两年后测定土壤养分和微生物C、N、P含量及胞外酶活性,采用生态酶化学计量学方法,揭示微生物代谢对碳、氮、磷的限制模式,旨在探究外源氮添加对土壤微生物代谢限制产生的影响。结果表明,(1)添加氮后土壤中C-获取酶,N-获取酶和P-获取酶的活性均显著升高,随着氮添加量的递增,三种酶的活性变化趋势表现为呈先上升后下降,N_(3)处理C-获取酶和P-获取酶活性最高,而N_(2)处理N-获取酶活性最高;(2)土壤胞外酶的EEA_(C∶P)和EEA_(N∶P)呈先升高后降低的趋势,N_(2)处理达到最高,而EEA_(C∶N)呈先降低后增加再降低的趋势,N_(3)处理最高;(3)矢量模型分析发现所有氮处理土壤矢量角度均大于45°,随着氮添加量的增多呈先减少后增加的趋势;(4)冗余分析发现土壤养分是影响胞外酶活性和胞外酶化学计量比的关键因子,TP与矢量长度和矢量角度均呈显著正相关关系(P<0.05)。结果表明,氮沉降可以提高土壤胞外酶活性,影响土壤微生物的养分限制,促进土壤生物化学循环,研究结果为气候变化下森林生态系统的适应性管理提供重要科学依据。展开更多
为探究土壤酶活性和微生物养分限制水平对土地利用强度的响应特征,本研究设置1个高强度(小麦-玉米轮作,MW)、2个中强度(临时草地-小麦,GW;玉米-临时草地,MG)和1个低强度(多年生草地,PG)共4个处理,6 a后采样解析土壤酶活性及酶生态化学...为探究土壤酶活性和微生物养分限制水平对土地利用强度的响应特征,本研究设置1个高强度(小麦-玉米轮作,MW)、2个中强度(临时草地-小麦,GW;玉米-临时草地,MG)和1个低强度(多年生草地,PG)共4个处理,6 a后采样解析土壤酶活性及酶生态化学计量特征。结果表明:土壤pH值随土地利用强度降低而下降(仅PG达到显著),PG和GW均增加了土壤有机碳(Organic carbon,OC)含量;PG还增加了土壤全氮(Total nitrogen,TN)与有效磷(Available phosphorus,AP)含量,进而提高了土壤C∶P和N∶P的比值。与MW和MG相比,PG和GW提高了β-1,4-葡萄糖苷酶(β-1,4-glucosidase,BG)、β-N-乙酰-氨基葡萄糖苷酶(β-N-acetyl-glucosaminidase,NAG)+亮氨酸氨基肽酶(Leucine aminopeptidase,LAP)和碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)活性,以及土壤酶碳磷比(C/P ratio of extracellular enzymatic activities,EEAC∶P)和土壤酶氮磷比(N/P ratio of extracellular enzymatic activities,EEAN∶P),显著降低了土壤微生物P限制。相关性分析表明:土壤C、N和P关键代谢酶活性均与OC、TN、C∶P和N∶P显著正相关,而与NH_(4)^(+)-N显著负相关;EEAC∶P和EEAN∶P均与OC、C∶P和N∶P显著正相关,但仅EEAN∶P与NH_(4)^(+)-N显著负相关。随机森林模型分析表明,pH是土壤微生物C限制的主要解释因子,而C∶P、N∶P和NH_(4)^(+)-N对土壤微生物P限制的解释度最高。研究表明,将临时草地模式引入农田能够增强土壤固碳和供氮能力,提高土壤酶活性并降低土壤微生物P限制,可为集约化农业管理下提升农田土壤生态系统质量提供理论依据和技术支撑。展开更多
文摘氮沉降改变森林生态系统养分平衡,影响土壤中营养元素循环和微生物养分代谢过程。五大连池火山熔岩台地由于自身养分匮乏,植被恢复受到养分条件的制约,但土壤微生物与植物养分限制的协同响应机制仍缺乏深入研究。本研究以香杨(Populus koreana)矮曲林为研究对象,模拟5个氮添加梯度,分别为CK(0 g N m^(-2)a^(-1))、N1(2 g N m^(-2)a^(-1))、N_(2)(4 g N m^(-2)a^(-1))、N_(3)(8 g N m^(-2)a^(-1))和N4(16 g N m^(-2)a^(-1)),施肥两年后测定土壤养分和微生物C、N、P含量及胞外酶活性,采用生态酶化学计量学方法,揭示微生物代谢对碳、氮、磷的限制模式,旨在探究外源氮添加对土壤微生物代谢限制产生的影响。结果表明,(1)添加氮后土壤中C-获取酶,N-获取酶和P-获取酶的活性均显著升高,随着氮添加量的递增,三种酶的活性变化趋势表现为呈先上升后下降,N_(3)处理C-获取酶和P-获取酶活性最高,而N_(2)处理N-获取酶活性最高;(2)土壤胞外酶的EEA_(C∶P)和EEA_(N∶P)呈先升高后降低的趋势,N_(2)处理达到最高,而EEA_(C∶N)呈先降低后增加再降低的趋势,N_(3)处理最高;(3)矢量模型分析发现所有氮处理土壤矢量角度均大于45°,随着氮添加量的增多呈先减少后增加的趋势;(4)冗余分析发现土壤养分是影响胞外酶活性和胞外酶化学计量比的关键因子,TP与矢量长度和矢量角度均呈显著正相关关系(P<0.05)。结果表明,氮沉降可以提高土壤胞外酶活性,影响土壤微生物的养分限制,促进土壤生物化学循环,研究结果为气候变化下森林生态系统的适应性管理提供重要科学依据。
文摘为探究土壤酶活性和微生物养分限制水平对土地利用强度的响应特征,本研究设置1个高强度(小麦-玉米轮作,MW)、2个中强度(临时草地-小麦,GW;玉米-临时草地,MG)和1个低强度(多年生草地,PG)共4个处理,6 a后采样解析土壤酶活性及酶生态化学计量特征。结果表明:土壤pH值随土地利用强度降低而下降(仅PG达到显著),PG和GW均增加了土壤有机碳(Organic carbon,OC)含量;PG还增加了土壤全氮(Total nitrogen,TN)与有效磷(Available phosphorus,AP)含量,进而提高了土壤C∶P和N∶P的比值。与MW和MG相比,PG和GW提高了β-1,4-葡萄糖苷酶(β-1,4-glucosidase,BG)、β-N-乙酰-氨基葡萄糖苷酶(β-N-acetyl-glucosaminidase,NAG)+亮氨酸氨基肽酶(Leucine aminopeptidase,LAP)和碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)活性,以及土壤酶碳磷比(C/P ratio of extracellular enzymatic activities,EEAC∶P)和土壤酶氮磷比(N/P ratio of extracellular enzymatic activities,EEAN∶P),显著降低了土壤微生物P限制。相关性分析表明:土壤C、N和P关键代谢酶活性均与OC、TN、C∶P和N∶P显著正相关,而与NH_(4)^(+)-N显著负相关;EEAC∶P和EEAN∶P均与OC、C∶P和N∶P显著正相关,但仅EEAN∶P与NH_(4)^(+)-N显著负相关。随机森林模型分析表明,pH是土壤微生物C限制的主要解释因子,而C∶P、N∶P和NH_(4)^(+)-N对土壤微生物P限制的解释度最高。研究表明,将临时草地模式引入农田能够增强土壤固碳和供氮能力,提高土壤酶活性并降低土壤微生物P限制,可为集约化农业管理下提升农田土壤生态系统质量提供理论依据和技术支撑。
