|
||||||||||||||||||
降水量变化与氮添加下荒漠草原土壤酶活性及其影响因素
植物生态学报
2021, 45 (3):
309-320.
DOI: 10.17521/cjpe.2020.0264
土壤酶主要由植物根系和微生物分泌产生, 参与有机质降解和元素循环等重要过程。研究降水量变化和氮(N)添加下土壤酶活性及其与植物群落组成以及微生物活动间的联系, 可为深入理解全球变化背景下植被-土壤系统中元素的循环与转化机制提供科学依据。该研究基于2017年在宁夏荒漠草原设立的降水量变化(减少50%、减少30%、对照、增加30%以及增加50%)和N添加(0和5 g·m-2·a-1)的野外试验, 研究了2018-2019年土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性的变化, 分析了其与植物群落组成、微生物生态化学计量特征的关系。结果表明: 与减少降水量相比, 增加降水量对3种酶活性的影响较大, 但其效应与N添加以及年份存在交互作用。2018年增加降水量对3种酶活性的影响缺乏明显的规律性。2019年增加降水量不同程度地提高了3种酶活性。N添加对3种酶活性影响较小(尤其2019年); 草木樨状黄耆(Astragalus melilotoides)生物量与脲酶和磷酸酶活性负相关。糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)生物量与3种酶活性正相关。除Patrick丰富度指数外, 植物群落多样性指数普遍与3种酶活性负相关; 对酶活性影响较大的因子包括土壤pH、土壤全磷(P)含量和微生物生物量碳(C):N:P。因此, 短期内降水量变化及N添加对荒漠草原土壤酶的影响较小(尤其在减少降水量条件下); 降水量增加及N添加通过提高植物生物量、改变植物多样性、调节微生物生物量元素平衡以及增强土壤P有效性, 直接影响着土壤酶活性。鉴于土壤酶种类的多样化和功能的复杂性, 今后还需结合多种酶活性的长期变化规律, 深入分析全球变化对酶活性的影响机制。
表2
试验处理及其代码
正文中引用本图/表的段落
于2017年9月, 在围栏草地内选择30 m × 50 m的区域作为降水量和N添加处理的试验样地。降水增减量依据近几十年来我国西北地区的西部生态区降水量增加而东部生态区降水量减少的趋势进行设置, 同时参考了国内同类研究方法(Xu et al., 2018)。氮肥施用量依据区域N沉降水平(顾峰雪等, 2016)和N饱和阈值(Tian et al., 2016)进行设置。试验设计采用随机区组的裂区设计, 主区为降水量, 副区为N添加。降水量处理包括减少50% (W1)、减少30% (W2)、对照(自然降水量, W3)、增加30% (W4)和增加50% (W5)。N添加处理包括0 g·m-2·a-1 (N0)和5 g·m-2·a-1 (N5)。试验包含10个处理, 每个处理3次重复, 共计30个小区(表2)。每个主区面积为8 m × 8 m, 每个副区面积为4 m × 8 m。各主区之间设置1.5 m的缓冲带。各主区的两个副区间垂直下埋1 m宽的塑料布, 上埋20 cm宽的彩钢板, 用来防止试验干扰。
本文的其它图/表
|