土壤微生物在陆地生态系统的生物地球化学循环中起着重要作用。然而目前尚不清楚氮(N)添加量及其持续时间如何影响土壤微生物群落结构,以及微生物群落结构变化与微生物相对养分限制状况是否存在关联。本研究在亚热带黄山松林开展了N添...土壤微生物在陆地生态系统的生物地球化学循环中起着重要作用。然而目前尚不清楚氮(N)添加量及其持续时间如何影响土壤微生物群落结构,以及微生物群落结构变化与微生物相对养分限制状况是否存在关联。本研究在亚热带黄山松林开展了N添加试验以模拟N沉降,并设置3个处理:对照(CK,0 kg N·hm^(-2)·a^(-1))、低N(LN,40 kg N·hm^(-2)·a^(-1))和高N(HN,80 kg N·hm^(-2)·a^(-1))。在N添加满1年和3年时测定土壤基本理化性质、磷脂脂肪酸含量和碳(C)、N、磷(P)获取酶活性,并通过生态酶化学计量分析土壤微生物的相对养分限制状况。结果表明:1年N添加对土壤微生物群落结构无显著影响,3年LN处理显著提高了革兰氏阳性菌(G^(+))、革兰氏阴性菌(G^(-))、放线菌(ACT)和总磷脂脂肪酸(TPLFA)含量,而3年HN处理对微生物的影响不显著,表明细菌和ACT对N添加可能更为敏感。N添加加剧了微生物C和P限制,而P限制是土壤微生物群落结构变化的最佳解释因子。这表明,N添加诱导的P限制可能更有利于部分贫营养菌(如G^(+))和参与P循环的微生物(如ACT)的生长,从而改变亚热带黄山松林土壤微生物群落结构。展开更多
激发效应(PE)在调控陆地土壤碳(C)循环中发挥着重要作用,但在氮(N)沉降日益严重的亚热带森林生态系统中,不同C添加模式对PE的影响尚不清楚。本研究通过添加^(13)C标记的葡萄糖,进行90 d的室内培养试验,探究不同施N水平下(0、20、80 kg N...激发效应(PE)在调控陆地土壤碳(C)循环中发挥着重要作用,但在氮(N)沉降日益严重的亚热带森林生态系统中,不同C添加模式对PE的影响尚不清楚。本研究通过添加^(13)C标记的葡萄糖,进行90 d的室内培养试验,探究不同施N水平下(0、20、80 kg N·hm^(-2)·a^(-1))C添加模式(单次C添加、重复C添加)对土壤PE的影响。结果表明:不同模式葡萄糖添加均显著增加了土壤有机C(SOC)矿化,产生了正PE,且单次的葡萄糖添加比重复添加引起的PE更大;随着施N水平的增加,PE显著减弱,表明N沉降抑制了毛竹林土壤激发。相关分析显示,累积PE与β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、过氧化物酶(PEO)活性呈显著负相关,与微生物生物量磷(MBP)、酸碱度(pH)呈显著正相关。综上,施N和C添加共同作用于土壤时,可以通过刺激亚热带森林中原生土壤有机质矿化而对土壤C储量产生强烈影响。本研究证明,单次C添加模式可能高估了外源易分解有机C对PE的影响,而忽略了N沉降对PE的影响,进而高估了森林SOC的矿化损失。展开更多
磷(P)素是限制植物生产力的重要养分,对维持森林生态系统平衡起着重要作用。中国南方已成为继欧美之后的第三大氮(N)沉降区,了解N沉降加剧对南方土壤中不同P组分转化的影响对维持植物生长具有重要意义。杉木是中国南方重要的人工林,本...磷(P)素是限制植物生产力的重要养分,对维持森林生态系统平衡起着重要作用。中国南方已成为继欧美之后的第三大氮(N)沉降区,了解N沉降加剧对南方土壤中不同P组分转化的影响对维持植物生长具有重要意义。杉木是中国南方重要的人工林,本研究以杉木为对象,设置对照(0 kg N·hm^-2·a^-1)、低N(40 kg N·hm^-2·a^-1)和高N(80kg N·hm^-2·a^-1)3个处理,测定不同处理土壤基本理化性质、P组分的含量、微生物生物量以及磷酸酶活性。结果表明,施N促进了有机P和无机P之间的转化,增加了NaHCO3-Pi含量和土壤有效P含量,进而满足植物生长需要。施N还显著提高了微生物生物量磷和酸性磷酸酶活性。冗余分析显示,微生物生物量磷与土壤无机P呈显著正相关,说明土壤无机P主要受微生物生物量磷调控。本研究为未来N沉降加剧背景下,受P素限制的亚热带地区土壤P转化的生物地球化学模型参数提供了参考依据。展开更多
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...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。展开更多
土壤磷酸酶在有机磷矿化和磷循环过程中发挥着重要作用,然而,土壤磷酸酶响应氮(N)沉降的动力学机制仍不清楚。本研究在亚热带毛竹林中设置对照(0)、20(低氮)、40(中氮)和80 g N·hm^(-2)·a^(-1)(高氮)4种不同氮添加处理,在氮...土壤磷酸酶在有机磷矿化和磷循环过程中发挥着重要作用,然而,土壤磷酸酶响应氮(N)沉降的动力学机制仍不清楚。本研究在亚热带毛竹林中设置对照(0)、20(低氮)、40(中氮)和80 g N·hm^(-2)·a^(-1)(高氮)4种不同氮添加处理,在氮添加满3年、5年和7年时采集0~15 cm土层土壤样本,测定了土壤化学性质、微生物生物量,并分析了酸性磷酸单酯酶(ACP)的最大反应速率(V_(m))、半饱和常数(K_(m))和催化效率(K_(a))。结果表明:氮添加显著降低了土壤可溶性有机碳、有效磷和有机磷含量,显著增加了土壤铵态氮、硝态氮含量和V_(m),且V_(m)与有效磷、有机磷和可溶性有机碳含量存在显著相关关系;总体上,氮添加显著提高了Ka;除了在氮添加满5年时高氮处理下K_(m)显著高于对照外,氮添加对K_(m)无显著影响,且K_(m)与有效磷和有机磷含量有显著负相关关系。中、高氮处理对ACP动力学参数的影响大于低氮处理。方差分解分析表明,土壤化学性质的变化而非微生物学性质的变化主导了V_(m)(47%)和K_(m)(33%)的变化。总之,氮添加显著影响了毛竹林土壤的基质有效性,通过调控ACP动力学参数(尤其是V_(m))进而影响了土壤磷循环。本研究有助于了解氮素富集下土壤微生物调节土壤磷循环的潜在机制,并为全球变化下土壤磷循环模型优化提供重要参数。展开更多
文摘土壤微生物在陆地生态系统的生物地球化学循环中起着重要作用。然而目前尚不清楚氮(N)添加量及其持续时间如何影响土壤微生物群落结构,以及微生物群落结构变化与微生物相对养分限制状况是否存在关联。本研究在亚热带黄山松林开展了N添加试验以模拟N沉降,并设置3个处理:对照(CK,0 kg N·hm^(-2)·a^(-1))、低N(LN,40 kg N·hm^(-2)·a^(-1))和高N(HN,80 kg N·hm^(-2)·a^(-1))。在N添加满1年和3年时测定土壤基本理化性质、磷脂脂肪酸含量和碳(C)、N、磷(P)获取酶活性,并通过生态酶化学计量分析土壤微生物的相对养分限制状况。结果表明:1年N添加对土壤微生物群落结构无显著影响,3年LN处理显著提高了革兰氏阳性菌(G^(+))、革兰氏阴性菌(G^(-))、放线菌(ACT)和总磷脂脂肪酸(TPLFA)含量,而3年HN处理对微生物的影响不显著,表明细菌和ACT对N添加可能更为敏感。N添加加剧了微生物C和P限制,而P限制是土壤微生物群落结构变化的最佳解释因子。这表明,N添加诱导的P限制可能更有利于部分贫营养菌(如G^(+))和参与P循环的微生物(如ACT)的生长,从而改变亚热带黄山松林土壤微生物群落结构。
文摘激发效应(PE)在调控陆地土壤碳(C)循环中发挥着重要作用,但在氮(N)沉降日益严重的亚热带森林生态系统中,不同C添加模式对PE的影响尚不清楚。本研究通过添加^(13)C标记的葡萄糖,进行90 d的室内培养试验,探究不同施N水平下(0、20、80 kg N·hm^(-2)·a^(-1))C添加模式(单次C添加、重复C添加)对土壤PE的影响。结果表明:不同模式葡萄糖添加均显著增加了土壤有机C(SOC)矿化,产生了正PE,且单次的葡萄糖添加比重复添加引起的PE更大;随着施N水平的增加,PE显著减弱,表明N沉降抑制了毛竹林土壤激发。相关分析显示,累积PE与β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、过氧化物酶(PEO)活性呈显著负相关,与微生物生物量磷(MBP)、酸碱度(pH)呈显著正相关。综上,施N和C添加共同作用于土壤时,可以通过刺激亚热带森林中原生土壤有机质矿化而对土壤C储量产生强烈影响。本研究证明,单次C添加模式可能高估了外源易分解有机C对PE的影响,而忽略了N沉降对PE的影响,进而高估了森林SOC的矿化损失。
文摘磷(P)素是限制植物生产力的重要养分,对维持森林生态系统平衡起着重要作用。中国南方已成为继欧美之后的第三大氮(N)沉降区,了解N沉降加剧对南方土壤中不同P组分转化的影响对维持植物生长具有重要意义。杉木是中国南方重要的人工林,本研究以杉木为对象,设置对照(0 kg N·hm^-2·a^-1)、低N(40 kg N·hm^-2·a^-1)和高N(80kg N·hm^-2·a^-1)3个处理,测定不同处理土壤基本理化性质、P组分的含量、微生物生物量以及磷酸酶活性。结果表明,施N促进了有机P和无机P之间的转化,增加了NaHCO3-Pi含量和土壤有效P含量,进而满足植物生长需要。施N还显著提高了微生物生物量磷和酸性磷酸酶活性。冗余分析显示,微生物生物量磷与土壤无机P呈显著正相关,说明土壤无机P主要受微生物生物量磷调控。本研究为未来N沉降加剧背景下,受P素限制的亚热带地区土壤P转化的生物地球化学模型参数提供了参考依据。
文摘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。
文摘土壤磷酸酶在有机磷矿化和磷循环过程中发挥着重要作用,然而,土壤磷酸酶响应氮(N)沉降的动力学机制仍不清楚。本研究在亚热带毛竹林中设置对照(0)、20(低氮)、40(中氮)和80 g N·hm^(-2)·a^(-1)(高氮)4种不同氮添加处理,在氮添加满3年、5年和7年时采集0~15 cm土层土壤样本,测定了土壤化学性质、微生物生物量,并分析了酸性磷酸单酯酶(ACP)的最大反应速率(V_(m))、半饱和常数(K_(m))和催化效率(K_(a))。结果表明:氮添加显著降低了土壤可溶性有机碳、有效磷和有机磷含量,显著增加了土壤铵态氮、硝态氮含量和V_(m),且V_(m)与有效磷、有机磷和可溶性有机碳含量存在显著相关关系;总体上,氮添加显著提高了Ka;除了在氮添加满5年时高氮处理下K_(m)显著高于对照外,氮添加对K_(m)无显著影响,且K_(m)与有效磷和有机磷含量有显著负相关关系。中、高氮处理对ACP动力学参数的影响大于低氮处理。方差分解分析表明,土壤化学性质的变化而非微生物学性质的变化主导了V_(m)(47%)和K_(m)(33%)的变化。总之,氮添加显著影响了毛竹林土壤的基质有效性,通过调控ACP动力学参数(尤其是V_(m))进而影响了土壤磷循环。本研究有助于了解氮素富集下土壤微生物调节土壤磷循环的潜在机制,并为全球变化下土壤磷循环模型优化提供重要参数。
