植物生态学报 ›› 2024, Vol. 48 ›› Issue (2): 242-253.DOI: 10.17521/cjpe.2022.0430
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吴君梅1,曾泉鑫2,张秋芳2,梅孔灿2,3,林惠瑛2,谢欢2,刘苑苑2,徐建国4,陈岳民2
Jun-Mei WU1,Quan-Xin ZENG2,4,Qiufang ZHANG3,Kong-Can MEI2,4,5,林 瑛6,欢 谢6,刘 苑苑6,Jian-Guo XU7,CHEN Min
摘要: 探究土壤胞外酶活性及其化学计量对了解土壤微生物的养分限制情况和土壤养分的循环过程具有重要意义。尽管亚热带森林土壤风化严重, 土壤磷有效性低, 但是亚热带森林生态系统具有较高水平的植被生产力。在气候变化(如变暖和CO2浓度增加)背景下, 植被生产力被预测将会提高, 这将增加凋落叶的输入。然而, 未来不同质量凋落叶输入增加对土壤酶活性及其化学计量的影响是否受土壤磷有效性的调控仍不清楚。该研究以马尾松(Pinus massoniana)林土壤为研究对象, 探究了3种具有不同质量(如叶碳氮比或碳磷比存在差异)的凋落叶(马尾松、醉香含笑(俗名: 火力楠, Michelia macclurei)和枫香树(Liquidambar formosana))和磷的添加对土壤理化性质、胞外酶活性的影响。同时, 结合土壤酶化学计量、矢量长度(VL)和矢量角度(VA)分析, 解析了土壤微生物的养分限制状况及其关键调控因素。结果表明: 与对照相比, 凋落叶添加增加了土壤β-N-乙酰氨基葡糖苷酶和酸性磷酸酶(ACP)活性。通过酶化学计量分析发现, 凋落叶添加显著提高VL和VA, 且影响强度表现为醉香含笑>枫香>马尾松, 表明凋落叶添加会改变土壤微生物的养分限制状况, 且影响程度与凋落叶的质量有关。与凋落叶单独添加相比, 凋落叶与磷共同添加显著增加土壤有效磷含量, 降低ACP活性和VA, 表明磷添加有助于缓解凋落叶输入下土壤微生物的磷限制。冗余分析表明, 土壤碳氮比、可溶性有机碳和有效磷含量是影响土壤酶活性和酶化学计量的主要因素。综上所述, 该研究发现亚热带森林土壤微生物养分限制对凋落叶输入的响应不仅受凋落叶质量的影响, 同时还受土壤磷有效性的调控。这一结果可以为未来气候变化下亚热带森林土壤微生物养分获取策略对不同凋落叶输入和磷添加的响应提供理论参考, 同时也将有助于提高对亚热带低磷森林生态系统土壤生物地球化学循环过程的理解。