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土壤微生物是陆地生态系统中最活跃的成分,担负着分解动植物残体的重要作用,并且是植物养分转化,有机碳代谢及污染物降解的驱动力,在土壤能量循环和养分转移与运输中具有重要意义。土壤微生物量的变化对陆地生态系统的养分循环发挥着重要作用。土壤微生物量可以作为氮沉降条件下土壤微生物活性变化的衡量指标,土壤微生物活性的变化可以对温室气体的排放和陆地生态系统固持碳的能力产生影响。土壤微生物量碳还具有极高的灵敏性,可以在森林土壤总碳变化之前反映出土壤有机质成分微小的变化。近几十年人类活动向大气中排放的含氮化合物激增,并引起大气氮沉降也成比例增加。全球范围内的氮沉降的持续增加使得一些森林生态系统结构和功能发生改变,甚至衰退,同时势必会对森林土壤微生物产生影响。可见,研究氮沉降增加对森林生态系统微生物量碳的影响,对于了解氮沉降对生态系统地下生态过程的影响以及对于评估陆地生态系统固持碳的能力等方面均具有重要的意义。
本研究以鼎湖山国家级自然保护区苗圃试验样地和马尾松林、针阔混交林和季风常绿阔叶林试验样地为研究对象,通过人为外加氮处理模拟氮沉降增加,研究了:(1)苗圃试验样地土壤细菌、放线菌和真菌的数量组成及其对氮沉降增加的变化趋势;(2)森林试验样地土壤微生物量和土壤可浸提有机碳的分布和季节动态;(3)氮沉降增加对森林试验样地土壤微生物量和土壤可浸提有机碳的影响及原因。
本研究所取得的主要结果如下:
(1)氮沉降增加对土壤微生物群落数量组成有影响,氮沉降对土壤放线菌和土壤真菌抑制作用较为明显。
(2)鼎湖山各林分湿季的土壤微生物量碳和可浸提有机碳大于干季。季风常绿阔叶林土壤微生物量碳和可浸提有机碳大于针阔混交林和马尾松林。
(3)高氮沉降明显降低季风常绿阔叶林土壤微生物量碳含量,但增加了季风常绿阔叶林土壤可浸提有机碳的含量。然而,氮沉降增加对马尾松林和针阔混交林土壤微生物量碳和可浸提有机碳含量的影响不明显。
以上结果表明,南亚热带鼎湖山季风常绿阔叶林土壤微生物量碳对氮沉降增加的响应较温带森林更快更强烈。氮沉降持续增加可能提高鼎湖山季风常绿阔叶林土壤有机碳的固持能力。