模拟酸沉降对南亚热带季风常绿阔叶林土壤微生物群落结构的长期影响 植物生态学报    2021, 45 (3): 298-308.   DOI: 10.17521/cjpe.2020.0217

图1 模拟酸沉降对土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和磷(MBP)含量以及微生物化学计量比的影响(平均值±标准误)。CK, 对照, pH = 4.5; T1, pH = 4.0; T2, pH = 3.5; T3, pH = 3.0。不同小写字母表示相同土层不同处理下差异显著(p < 0.05); ns表示不存在显著差异(p > 0.05)。

正文中引用本图/表的段落

土壤MBC、MBN和微生物生物量磷(MBP)含量均随土层深度的增加而显著下降(p < 0.001), 但MBC含量在不同处理间并无显著差异, 其中表层MBC含量随土壤酸化依次为(401.12 ± 29.52), (430.90 ± 23.49), (363.37 ± 29.35)和(374.42 ± 29.35) mg·kg -1 (图1)。在0-10 cm土层中, MBP含量显著下降, 而MBN含量也出现了不显著的下降趋势。在10-20 cm土层中MBN和MBP含量均表现出了显著的先增加后下降的趋势。土壤中微生物化学计量比值在不同处理下变化显著。在0-10 cm土层中微生物生物量C:P以及N:P随着土壤酸化显著增加。在10-20 cm土层中土壤微生物生物量C:N则出现了下降的趋势。

本研究中, 长期的模拟酸沉降实验并未显著改变土壤中MBC含量(图1A), 这与本样地的早期结果(张慧玲等, 2018)一致。酸沉降对土壤微生物活性的影响取决于生态系统类型(Jansson & Hofmockel, 2020)。例如, 在副极地生态系统的长期模拟酸沉降实验中发现, 土壤酸化显著降低土壤MBC含量(Pennanen et al., 1998), 而在中国温带森林生态系统的中性偏碱性土壤中, 酸雨并未显著改变土壤微生物生物量(Kwak et al., 2018; Zheng et al., 2018)。南亚热带室内模拟酸雨淋洗土柱的研究则发现, 在短期内含氮酸雨输入带来的“施肥效应”以及对土壤中有效性养分的活化等抵消了酸雨导致的负面效应, 反而会刺激土壤微生物的活性(Liuet al., 2020)。此外, 在初始pH较低的森林土壤中, 微生物活性可能对外界酸的输入有着更高的抗性(Meng et al., 2019), 而凋落物质量的差异等还使得针叶林中微生物对土壤pH的敏感程度远高于阔叶林(Lv et al., 2014)。

不同于MBC含量, 土壤酸化可以显著降低MBN和MBP含量, 导致微生物生物量C:P和N:P显著升高(图1D、1F)。研究表明, 有机体与其生境有着相似的化学计量比值, 并且在高度风化、磷极度限制的热带森林生态系统中, 土壤微生物生物量N:P相较于植物更能够反映环境中的养分限制情况(Cleveland & Liptzin, 2007)。此外, 微生物生物量磷在土壤中通常有着很快的周转速率(Achat et al., 2010), 是热带森林中土壤有效磷的重要来源(Johnson et al., 2003), 因此微生物生物量C:P和N:P通常能够反映微生物调节土壤磷循环的能力(Richardson & Simpson, 2011)。在土壤酸化加剧的情况下, 微生物生物量C:P和N:P的升高意味着土壤中微生物对磷的矿化作用可能加强, 对磷的固持减少, 土壤中磷储量下降, 这将进一步加剧未来土壤中磷的限制(李春越等, 2013)。

本文的其它图/表

• 表1 磷脂脂肪酸标记分类
  
• 表2 模拟酸沉降对南亚热带季风常绿阔叶林土壤理化性质的影响
  
• 表3 模拟酸沉降对土壤活性微生物总量以及各个类群微生物相对丰度的影响
  
• 图2 0-10 (A)和10-20 cm (B)土层中土壤微生物群落结构的主成分分析(PCA)。CK, 对照, pH = 4.5; T1, pH = 4.0; T2, pH = 3.5; T3, pH = 3.0。
  
• 图3 0-10 (A)和10-20 cm (B)土层中土壤理化性质与微生物群落结构间关系的冗余分析(RDA)。AP, 有效磷含量; NH₄⁺, 土壤氨态氮含量; NO₃^-, 土壤硝态氮含量; SOC, 土壤有机碳含量; SWC, 土壤含水量; TC, 土壤总碳含量; TN, 土壤总氮含量; TP, 土壤总磷含量。