氮沉降對土壤微生物群落和養(yǎng)分利用效率研究取得進(jìn)展

時間：2021/4/8閱讀：955

活性氮通過大氣沉降的方式進(jìn)入森林生態(tài)系統(tǒng)，可有效緩解地上植被的氮限制，促進(jìn)植物生長，增加植物生物量。然而，過多的氮素則可能引起土壤pH下降，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡，破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，對氮沉降如何影響地上植物的生長、多樣性及群落結(jié)構(gòu)等內(nèi)容有較多認(rèn)知，但土壤微生物的多樣性和養(yǎng)分利用效率如何響應(yīng)氮增加尚不十分清楚。

中國沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所生物地球化學(xué)組依托在長白山闊葉紅松林建立的氮沉降模擬平臺，利用氧同位素標(biāo)記技術(shù)分析了施氮對土壤微生物碳利用效率（CUE）和氮利用效率（NUE）的影響，發(fā)現(xiàn)土壤微生物CUE和NUE對氮添加的響應(yīng)受氮添加量和土壤深度的影響，并沒有明顯的變化規(guī)律（圖1）；微生物CUE與NUE兩者呈現(xiàn)非線性相關(guān)，拐點(diǎn)出現(xiàn)在CUE=0.4處（圖2）；回歸分析顯示，微生物群落結(jié)構(gòu)的變化和磷元素化學(xué)計量比是影響微生物養(yǎng)分利用效率的主要因子。研究表明氮沉降引起的土壤磷素匱乏或改變微生物的功能以便維持群落的穩(wěn)定。

施氮引起土壤磷素化學(xué)計量比失衡是如何改變微生物群落結(jié)構(gòu)及潛在的機(jī)制尚不清楚。研究團(tuán)隊(duì)利用長白山闊葉紅松林建立的模擬氮磷增加平臺，利用高通量測序技術(shù)對施氮、施磷和氮磷混施樣地的土壤微生物群落和功能進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：氮添加降低了有機(jī)層土壤微生物多樣性，而磷添加則有效減輕了這種影響；氮添加影響細(xì)菌真菌的代謝功能潛力，降低有機(jī)層土壤的碳固持，而磷添加可以緩解或改變氮添加對有機(jī)層土壤微生物功能潛力的影響（圖3）。研究闡明了氮素和磷素調(diào)節(jié)溫帶森林土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的機(jī)理。

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