川西亚高山针叶林土壤微生物类群和酶活性对模拟氮沉降的响应

论文摘要

如今全球大气氮沉降增加已经非常明显,我国已成为继欧洲、美洲后的第三大氮沉降区域,大气氮沉降增加会带来土质和水质的酸化、生物多样性发生变化等一系列生态问题。主要由土壤微生物分泌的胞外酶作为重要的催化剂,积极参与到土壤中各种生物化学过程中。土壤微生物对环境因子的变化十分敏感,在亚高山森林生态系统中进行模拟氮沉降实验,研究土壤生化过程,对了解大气氮沉降增加对亚高山森林生态系统物质循环和能量流动的影响有着重要意义。然而目前关于模拟氮沉降对土壤微生物类群和酶活性的研究结果并不一致,并且主要集中于温带森林生态系统,对受氮限制的川西亚高山森林研究较为缺乏。因此,大气氮沉降增加是否会显著改变土壤微生物类群,土壤酶活性及化学计量比,进而影响土壤的碳氮磷限制?基于此,我们选择了川西亚高山60年生的四川红杉（Larix mastersiana）人工林为研究对象,通过4个梯度水平的土壤施氮试验(CK:0 g m-2a-1、N1:2 g m-2a-1、N2:5 g m-2a-1、N3:10 g m-2a-1),采用磷脂脂肪酸分析方法及由Bob Sinsabaugha Lab改进的方法,研究了亚高山森林土壤微生物类群,土壤胞外酶活性及其化学计量比和土壤微生物对碳氮磷的相对限制,探讨未来气候变化背景下土壤生物化学过程对模拟氮沉降的响应。。模拟氮沉降对土壤革兰氏阳性菌有显著影响（P<0.05）,对细菌PLFA含量、真菌PLFA含量、革兰氏阴性菌PLFA含量、总微生物PLFA含量、真菌/细菌比值、革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌没有显著影响（P>0.0.5）,模拟氮沉降没有显著的改变土壤微生物含量及类群结构。采样时间对土壤微生物PLFA含量及类群结构均有极显著影响（P<0.01）。土壤可溶性碳、磷及无机氮、温度、含水率是影响微生物类群变化的主要土壤理化因子,土壤胞外酶活性与土壤微生物类群变化密切相关,其中革兰氏阴性菌与土壤酶活性的相关性最显著。模拟氮沉降显著促进了N-乙酰葡萄糖苷酶、过氧化物酶活性（P<0.01）,并且是N2处理促进程度高于N1和N3。模拟氮沉降对C:NEEA、N:PEEA、微生物相对养分限制影响极显著（P<0.01）,土壤碳、氮限制在一定程度上得到缓解,尤其是N2处理缓解更明显,并且在N2处理下由氮限制向磷限制转移。采样时间对土壤酶活性及其化学计量比、微生物相对养分限制影响极显著（P<0.01）。土壤酶活性及化学计量比与土壤温度呈负相关关系;与碳转化相关的土壤酶活性及化学计量比与土壤含水率呈负相关关系,与氮、磷转化相关的土壤酶活性与土壤含水率呈正相关关系;多数土壤酶活性及化学计量比与土壤pH值相关性不显著;多数土壤酶活性与土壤可溶性碳呈正相关关系,而化学计量比呈负相关关系;土壤酶活性及化学计量比、微生物相对养分限制均与土壤无机氮、可溶性磷有显著的相关关系。影响土壤酶活性的主要理化因子是土壤可溶性碳、磷、无机氮及温度、含水率。综上所述,模拟氮沉降对土壤微生物类群影响较小,对N-乙酰葡萄糖苷酶、过氧化物酶活性由极显著的促进作用（P<0.01）。模拟氮沉降缓解了研究区域的碳、氮限制,并且在N2处理下由氮限制向磷限制转移。季节变化对土壤微生物和酶活性、土壤理化性质影响极显著,土壤可溶性碳、氮、磷是影响土壤微生物类群的主要因子。这些研究结果将为了解大气氮沉降背景下的亚高山森林土壤生态系统过程提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 引言
• 1 文献综述
•   1.1 大气氮沉降概述
•   1.2 土壤微生物类群研究进展
•     1.2.1 磷脂脂肪酸PLFA标记法
•     1.2.2 模拟氮沉降对土壤微生物类群的影响
•   1.3 土壤酶活性的研究进展
•     1.3.1 大气氮沉降对土壤酶活性的影响
•     1.3.2 土壤酶化学计量比
•   1.4 存在的科学问题
•   1.5 研究目的与意义
•   1.6 研究内容
• 2 材料与方法
•   2.1 研究区概况
•   2.2 样地设置
•   2.3 试验方法
•     2.3.1 样品采集
•     2.3.2 土壤理化性质测定
•     2.3.3 土壤微生物类群PLFA生物标记分析
•     2.3.4 土壤酶活性测定
•   2.4 数据统计与分析方法
•     2.4.1 PLFA数据分析
•     2.4.2 土壤酶活性数据分析
•     2.4.3 土壤酶化学计量比分析
• 3 结果分析
•   3.1 土壤环境特征
•     3.1.1 土壤温度
•     3.1.2 土壤含水率和pH值
•   3.2 土壤可溶性碳氮磷
•   3.3 PLFA微生物量
•     3.3.1 细菌、真菌PLFA微生物量
•     3.3.2 革兰氏阴性菌、阳性菌PLFA微生物量
•     3.3.3 总PLFA微生物量
•     3.3.4 真菌/细菌、革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌比值
•   3.4 土壤酶活性
•     3.4.1 与碳转化相关的土壤酶—β-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶、过氧化物酶和多酚氧化酶
•     3.4.2 与氮转化相关的土壤酶—土壤N-乙酰葡萄糖苷酶和亮氨酸肽酶
•     3.4.3 与磷转化相关的土壤酶—磷酸酶
•   3.5 土壤酶化学计量比特征
• EEA'>    3.5.1 C:N_EEA
• EEA'>    3.5.2 C:P_EEA
• EEA'>    3.5.3 N:P_EEA
•     3.5.4 微生物相对碳限制
•     3.5.5 微生物相对氮磷限制
•   3.6 微生物类群、酶活性和酶化学计量比特征与环境因子的相关性
•     3.6.1 微生物类群与土壤酶活性、环境因子的相关性
•     3.6.2 土壤酶活性与环境因子的相关性
•     3.6.3 土壤酶活性与土壤微生物类群的相关性
• 4 讨论与结论
•   4.1 土壤微生物对模拟氮沉降的响应
•   4.2 土壤酶活性对模拟氮沉降的响应
•   4.3 土壤酶化学计量比及微生物相对养分限制对模拟氮沉降的响应
•   4.4 土壤酶与土壤微生物的关系
• 5 结论
• 6 问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈倩妹

导师: 刘洋

关键词: 模拟氮沉降,川西亚高山针叶林,土壤微生物类群,土壤酶活性,相对养分限制

来源: 四川农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

单位: 四川农业大学

基金: 国家自然科学基金项目(31570605),国家自然科学基金项目(31200345),四川省教育厅重点项目(18ZA0393)

分类号: S714

DOI: 10.27345/d.cnki.gsnyu.2019.000722

总页数: 68

文件大小: 3055k

下载量: 6