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我国南亚热带地区降水格局变化主要表现为干季降雨次数减少,雨季强降雨事件频发,春旱发生频繁。降水格局变化会对陆地生态系统的生态过程和功能产生深远的影响。土壤微生物作为陆地生态系统的重要组成部分,是生物地球化学循环的主要驱动者。降水变化会显著影响土壤微生物的群落组成和功能。目前,国内外针对降水格局变化对亚热带森林生态系统中土壤微生物群落组成和功能方面的研究很少。 本研究根据我国南亚热带降水季节分配变化特征,在广东鹤山的荷木-火力楠常绿阔叶林搭建野外降水控制实验平台,模拟两种降水格局变化:干季更干、湿季更湿(Drier dry season and wetter wet season,简称DD)和延长干季、湿季更湿(Extended dry season and wetter wet season,简称ED)。依托该实验平台,开展为期两年的控制实验,测定土壤微生物生物量碳、氮(MBC和MBN),利用磷脂脂肪酸法(PLFAs)和高通量测序法测定了土壤微生物群落结构和组成,测定七种土壤酶活性表征微生物的功能;旨在探讨南亚热带常绿阔叶林土壤微生物群落结构和功能对降水季节分配变化的响应,加深有关土壤生态过程对降水格局变化响应机制的理解。主要研究结果如下: (1)干季更干、湿季更湿处理使土壤含水量减少了12%(P<0.05),而延长干季、湿季更湿处理对土壤含水量无显著影响。春季隔除67%的降水处理显著增加了0-20cm硝态氮的含量。在年降水量较低的年份湿季加水处理减少了硝态氮含量(P<0.05)。 (2)微生物生物量C、N和不同类群微生物的磷脂脂肪酸(PLFAs)含量基本不受降水季节分配变化的影响。干季更干、湿季更湿处理对土壤微生物群落结构无显著影响,而延长干季、湿季更湿的降水格局显著降低了ED样方中真菌和细菌的生物量比值(F/B,-10%),显著提高了革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的生物量比值(G+/G-,+9.3%)。F/B值的减小,可能会降低该地区土壤固C能力。 (3)高适量测序结果显示,降水改变对土壤微生物的影响依赖于季节以及降水强度。相比于细菌,在群落水平上降水格局改变对真菌群落组成影响更明显。在门的水平上,干季更干处理增加了细菌群落中稀有种芽单孢菌门(Gemmatimonadetes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度,湿季加水处理则增加了DD样方厚壁菌门(Firmicutes)和ED样方芽单孢菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度。干季更干处理减少了DD样方中子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度,增加了担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度。湿季更湿处理则增加了ED样方中子囊菌门的相对丰度,减少了担子菌门的相对丰度。 (4)降水季节分配变化对大部分土壤酶活性无显著影响,且无一致的规律。β-1,4-glucosidase(BG)酶活性显著受降水格局改变的影响,且与SWC呈显著的正相关,说明降水季节分配变化会在一定程度上影响纤维素的分解。 (5)隔除降水处理提高了0-10cm土层中部分土壤酶活性和MBC的比值,增加降水处理则降低了β-1,4-xylosidase(BX)、peroxidase(PER)和MBC的比值,表明降水格局的改变在一定程度上影响土壤中微生物所需的养分含量,影响了微生物分泌和合成酶的过程。