【摘 要】
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人类活动引起的大气氮（N）沉降增加,显著改变陆地生态系统生物地球化学循环。土壤微生物群落通过分解、固氮、菌根共生等生态过程调控森林生态系统的物质循环。分析森林土壤微生物群落结构及其活性对N沉降的响应对于了解森林土壤碳（C）、N、磷（P）循环至关重要。不同树种因碳分配、凋落物质量、菌根类型、根际分泌物等的不同而显著影响土壤微生物群落结构、活性以及土壤C和养分循环。因此,N沉降对土壤生态学过程的影响可
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（31901293）； “十四五”国家重点研发计划（2021YFD220010104）； 中国科学技术协会青年人才托举工程项目（2018QNRC001）；
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人类活动引起的大气氮（N）沉降增加,显著改变陆地生态系统生物地球化学循环。土壤微生物群落通过分解、固氮、菌根共生等生态过程调控森林生态系统的物质循环。分析森林土壤微生物群落结构及其活性对N沉降的响应对于了解森林土壤碳（C）、N、磷（P）循环至关重要。不同树种因碳分配、凋落物质量、菌根类型、根际分泌物等的不同而显著影响土壤微生物群落结构、活性以及土壤C和养分循环。因此,N沉降对土壤生态学过程的影响可能因树种而异。本研究基于黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站兴安落叶松（Larix gmelinii）和水曲柳（Fraxinus mandshurica）人工林的长期（16年）N添加（N添加速率为10 g/（m~2·a））试验,揭示长期N添加处理对土壤的C、N、磷（P）组分、微生物生物量、胞外酶活性、微生物（真菌和细菌）多样性和群落结构的影响。结果发现:（1）长期N添加显著增加两种人工林土壤无机N含量达78.3%以上,但降低了两种人工林土壤微生物生物量C、N（24.2%-34.7%）。回归分析进一步发现微生物生物量随着土壤pH的降低而显著降低,却随无机N的增加而显著减小。然而,N添加并未显著改变两种人工林土壤总有机C、酸水解法划分的C组分、全N、全P和有效P含量。（2）长期N添加对两种人工林土壤真菌和细菌ɑ多样性影响微弱,原因可能是N添加后土壤N有效性增加产生的正效应抵消了土壤酸化和微生物生物量降低产生的负效应。长期N添加处理对两种人工林土壤细菌和真菌优势菌门（相对丰度＞15%）相对丰度的影响均不显著。然而,分类操作单元（OTU）水平上的非度量多维尺度分析表明长期N添加显著改变土壤细菌和真菌群落结构,但水曲柳人工林土壤真菌和细菌群落结构对N添加的响应要比落叶松人工林敏感。基于距离的冗余分析表明土壤酸化是N添加对细菌群落结构影响的最大驱动因素,然而N可用性增加是N添加对真菌群落结构影响的最大驱动因子。（3）长期N添加显著抑制了水曲柳人工林β-葡萄糖苷酶和氧化酶活性（24.5%-46.7%）,但却对落叶松人工林β-葡萄糖苷酶和氧化酶活性无显著影响。几丁质酶活性在落叶松人工林中对N添加呈现负响应（49.6%）,却在水曲柳人工林中对N添加呈现正响应（27.0%）。相关性分析表明,长期N添加引起胞外酶活性的变化主要由土壤pH值驱动。Mantel分析进一步表明N添加引起的细菌群落结构变化会影响土壤C循环相关酶的活性,但对N和P循环相关酶的活性没有显著影响;而真菌群落结构的变化会影响土壤C、N循环相关的酶活性。总之,长期N添加主要通过土壤酸化途径改变落叶松和水曲柳人工林土壤微生物生物量、微生物群落结构和酶活性,这些影响因树种而异。N添加对微生物群落结构的改变以及对土壤微生物和C循环酶活性的抑制作用并没有显著增加土壤C含量和改变C组分,潜在的机理可能需要未来从土壤有机C的形成和稳定性进行揭示。
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