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大气氮沉降作为一种重要的全球变化因素,因人类活动影响而日益严重,其对森林生态系统的影响受到学术界广泛关注。研究表明,氮沉降对森林生态系统的物质循环和能量转换具有重要影响,而林木根系及其共生微生物在该生态过程中处于核心地位。氮沉降引起的土壤理化性质和植物根系分泌特征的改变势必会对土壤微生物多样性和群落结构产生影响,直接影响着根际的养分转化和平衡。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)作为土壤微生物的重要功能类群,与植物互利共生,在促进根系养分吸收方面具有重要作用。另一方面,锰不仅是植物生长所必须的微量元素,因氮沉降导致的土壤酸化而引起锰生物有效性的改变还可能显著调控着凋落物难分解组分(如木质素)的分解速率,此外,植物过量吸收锰还可能对植物造成显著的毒害作用。为进一步阐明大气氮沉降增加对森林地下生态过程的影响,本研究以11 a和18 a杉木人工林为对象,共设置3个氮添加水平(CK、LN、HN,即0、5、10 g N·m-2·a-1),自2019年4月,通过持续氮(NH4NO3)添加模拟氮沉降,本文研究了短期模拟氮沉降对杉木根际土壤理化特征和微生物群落结构影响,关注其对杉木共生AMF和根系锰含量的影响。主要研究结果如下:氮添加对土壤养分含量和p H值产生显著影响,在不同季节均增加了铵态氮、硝态氮和总氮含量,非生长季时总碳增加,p H值降低。11 a林对氮沉降的响应较18 a林敏感。与生长季相比,在非生长季,施氮处理下,硝态氮含量显著增加,全磷含量显著降低,CK处理下均无显著变化;而铵态氮含量在CK、LN和HN处理下均显著降低,但18 a林内,施氮处理下非生长季铵态氮减少量低于CK,降幅分别为62.54%、47.09%和40.68%。p H值仅在HN处理下显著降低;氮添加对真菌/细菌(F/B)和革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)比值无显著影响。氮添加对土壤微生物生物量具有一定影响,在非生长季表现为增加了各类群微生物生物量;季节显著影响土壤微生物生物量和群落结构。11 a林内,与生长季相比,在非生长季,除革兰氏阳性菌外,各类土壤微生物生物量和F/B比值在CK、LN和HN处理下均显著增加,增幅分别为:真菌,209.52%、139.93%和153.44%;细菌,85.17%、54.65%和65.95%;革兰氏阴性菌,180.00%、125.97%和96.65%;F/B,63.46%、52.14%和51.58%;G+/G-比值在各处理下显著降低,分别降低57.32%、47.88%和52.82。18 a林内,相较于生长季,在非生长季,CK处理下各类土壤微生物生物量增加不显著,但LN和HN处理下显著增加;各处理下,F/B比值增加,分别增加65.86%、73.55%和7.21%,G+/G-比值显著降低,分别降低36.69%、32.97%和56.00%。以上表明,微生物生物量的季节性增加,在11 a林受氮处理抑制,在18 a林受氮处理促进,HN处理可影响微生物群落结构的季节性变化。氮添加对杉木AMF泡囊、菌丝和总侵染率以及土壤易提取球囊霉素含量产生显著影响,在生长季均表现为LN条件下最高;在非生长季不同林龄对氮沉降的响应有所差异,11 a林内,总AMF侵染率表现为LN条件下最高,18 a林内,总AMF侵染率随氮的添加量增加而逐渐降低。与生长季比,非生长季总AMF侵染率在CK处理下显著增加,LN处理下显著减少,说明施氮抑制AMF的季节性增加。氮添加仅对杉木4级根锰含量产生显著影响,表现为18 a林4级根锰含量在LN处理下有所减少,HN处理下显著增加。在非生长季,施氮显著降低土壤锰含量。与生长季相比,在非生长季,11 a林内,CK、LN和HN处理下4级根锰含量显著增加,分别增加66.16%、33.18%和31.58%;18 a林年内,1-2级根锰含量在CK和HN处理下显著增加,分别增加33.76%和32.64%,3级根仅在CK处理下显著增加,4级根锰含量在各处理下均显著增加,分别增加24.28%、29.42%和18.53%。以上说明,施氮可一定程度抑制根系锰含量的季节性增加。综上所述,施氮可促进土壤磷养分的消耗和导致土壤酸化。短期施氮对土壤微生物群落结构影响较小,但对AMF影响显著,说明微生物群落中与根系具有直接联系的功能类群更容易受到氮添加的影响;AMF丰度随氮添加量的增加而逐渐由促进转为抑制作用,说明施氮使林内AMF由最初的受氮限制转化为受碳限制。施氮可增加土壤锰元素的消耗损失和根系锰含量。此外,施氮可影响土壤养分含量、土壤微生物群落特征、AMF侵染率和根系锰含量的季节性变化。