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为探究高寒灌丛生态系统根系分泌物输入规律及其诱导的根际土壤生态N素转化对大气氮沉降的响应规律,本文以青藏高原东缘窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)灌丛为研究对象,采用根系分泌物野外原位收集法,分析不同施氮水平(对照N0;低N处理N5=5g N·m-2·a-1;高N处理N10=10g N·m-2·a-1)对根系分泌物C输入、根际和非根际土壤的N转化动态、微生物特征和胞外酶活性的影响。结果表明: (1)通过原位取样方法获得窄叶鲜卑花灌丛根系分泌物,研究表明: (a)窄叶鲜卑花根系分泌物速率表现出明显的季节性动态变化,具体表现为8月>6月>10月,并呈现出与5cm土壤温度相一致的变化趋势。(b)施氮降低了窄叶鲜卑花灌丛单位根生物量、单位根长和单位根表面积根系分泌物C输入速率,但仅N10处理与对照(N0处理)间存在显著差异(p<0.05)。N5和N10处理下,窄叶鲜卑花灌丛细根生物量与N0处理相比分别降低了23.36%和33.84%。(c)施氮对窄叶鲜卑花灌丛根系分泌物通量(g C·15cm-1·m2·year-1)有显著的抑制作用,并随着施氮浓度的增加抑制作用越大。 (2)窄叶鲜卑花灌丛根际和非根际土壤微生物生物量对氮输入的响应: 施氮显著抑制了窄叶鲜卑花灌丛根际与非根际土壤MBC含量,与对照样地相比,N5和N10处理使灌窄叶鲜卑灌丛根际土壤MBC含量分别降低了19.06%和22.98%,非根际土壤MBC含量分别降低20.65%和23.17%。窄叶鲜卑花灌丛根际和非根际土壤MBN含量均随着施氮水平的增加呈降低趋势,N5、N10处理下窄叶鲜卑灌丛根际土壤MBN含量分别较对照降低14.35%和24.45%,并且各处理之间存在差异显著。在窄叶鲜卑花灌丛根系影响下,根际土壤微生物量碳、氮均高于非根际土壤,呈现出明显的正根际效应,随着施氮水平的增加土壤微生物量根际效应呈下降趋势。 (3)窄叶鲜卑花灌丛根际和非根际土壤胞外酶活性对氮输入的响应: 随着施氮水平的增加,窄叶鲜卑花灌丛根际和非根际土壤中的土壤酸性磷酸酶(AP),β-D-葡糖糖苷酶(BG),β-N-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG),多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(PER)活性均呈降低趋势。各施氮处理下窄叶鲜卑花灌丛土壤AP、BG、NAG、PPO、PER活性根际效应值均>0,表现为正根际效应。施氮使得土壤胞外酶活性根际效应值受到了不同程度的影响。窄叶鲜卑花灌丛土壤BG、NAG、PPO和PER活性根际效应值均随着施氮水平的增加而显著降低,说明随着施氮水平的增加,窄叶鲜卑花灌丛根系对土壤BG、NAG、PPO和PER活性的影响越来越小。相关性分析表明,BG、NAG、PPO、PER活性的根际效应值与单位根生物量根系分泌物C输入速率呈显著正相关。 (4)窄叶鲜卑花灌丛根际和非根际土壤氮转化对氮输入的响应: 窄叶鲜卑花灌丛土壤土壤NH3--N和NH4+-N含量在根际和非根际土壤中受施氮添加的影响一致,均表现为随着施氮水平的提高而显著增加,且根际土壤铵态氮和硝态氮含量均高于非根际土壤,表现为正根际效应,这表明土壤NO3--N和NH4+-N在根际存在着富集现象。窄叶鲜卑花灌丛根际和非根际土壤氮矿化速率随着施氨水平的增加呈降低趋势,这说明氮添加促进土壤有效氮含量的增加不是由土壤氮矿化速率的增加而导致的。各施氮处理下根际土壤氮矿化速率均高于非根际土壤,表现出正根际效应,与对照样地相比,N5和N10处理使土壤氮矿化速率根际效应值分别降低了12.52%和17.75%。鉴于施氮显著抑制了窄叶鲜卑花灌丛根际土壤体积和土壤氮矿化速率根际效应,窄叶鲜卑花根系对土壤氮循环的影响随施氮水平的增加呈降低趋势,与对照样地相比,N5、N10处理分别减少了37.66%和85.41%。 上述结果表明,氮素富集情景下窄叶鲜卑花灌丛通过减少根系分泌物C输入,驱动根际土壤微生物减少胞外酶分泌,抑制土壤氮矿化速率,减缓有机质的分解。研究结果为深入揭示大气氮沉降背景下高寒灌丛根系分泌物C输入对土壤生物化学循环过程的调控机制提供了一定的理论依据。