论文部分内容阅读
人类活动正剧烈地改变着全球氮循环过程,导致大气氮沉降不断增加,氮沉降对森林生态系统生物地球化学循环过程的影响及其反馈机制受到越来越多的关注。在相对较短的时间内,具有较高周转率的微生物和作为土壤活跃营养库的微生物生物量,可以对土壤生物化学性质起到指示作用。为了揭示氮添加对森林土壤微生物活性和群落结构的影响,本研究以我国北方温带地区的重要森林物种--落叶松(Larix gmelimii)人工林为对象,通过连续6年的氮素添加试验,采用微生物分子生态学技术,分析了氮添加对落叶松人工林土壤微生物生物量和微生物活性的影响,检测了土壤微生物群落的结构和功能以及土壤化学性质的变化,主要结论如下:
(1)氮添加6年后,落叶松人工林土壤pH值和全磷含量显著降低,8月份土壤NO-3-N含量、氮矿化速率和硝化速率显著增加,其中NO-3-N含量增加了约5倍,土壤MBC和MBN含量以及MBC/SOC均下降,而MBC/MBN比值增加;氮添加处理使5月份表层土壤MBN含量降低,亚表层代谢熵qCO2增加。
(2)8月份土壤亚表层细菌群落Shannon指数平均值为1.77,均匀度为0.77,与对照相比均显著降低。表明氮添加能改变土壤细菌群落的遗传多样性。
(3)与对照相比,氮添加处理后8月份土壤的脱氢酶活性显著降低,而β-葡萄糖苷酶、脲酶、磷酸单酯酶的活性没有变化;5月份土壤的酶活性均未受氮添加处理的影响。
(4)氮添加处理没有对5月份和8月份土壤固氮菌群落多样性和均匀度产生影响,但影响了固氮菌的群落组成,表现为一些种群优势度上升,另一些种群则降低。所测nifH基因序列大部分(>70%)与不可培养细菌亲缘关系最近,在可培养细菌中与变形菌门Proteobacteria亲缘关系最近,且多数与α-Protcobacteria聚在一起。8月份,氮添加后,与Methylocystis sp.和Burkholderia unamae strain SCCu-23亲缘关系相近的种丰富度显著提高;与Azorhizobium doebereinerae和Xanthomonas translucens缘关系相近的种丰富度降低。5月份,与Rhodoferax antarcticus亲缘关系相近的种群丰富度显著提高,与Methylobacterium sp.、Bradyrhizobium elkanii CCBAU05041 nifH和Ideonella dechloratans nifH亲缘关系相近的种消失。