氮沉降背景下土壤生物群落变化及其对有机碳矿化的影响

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hongxu815
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近年来,由于人类活动的影响,氮沉降等全球变化问题逐年加剧,导致氮沉降对土壤有机碳库产生影响。相对于氮沉降量的影响,我们对于不同形态氮沉降对土壤有机碳如何影响及其影响的生物学机制并不十分清楚。本研究利用运行5年的模拟氮沉降实验平台,开展了4个氮添加处理即对照(无氮添加,CK)、无机氮(硝酸铵,IN),有机氮(尿素和甘氨酸1∶1混合,ON)和混合氮(无机氮和有机氮7∶3混合,MN)添加对土壤线虫和微生物群落影响的野外试验;同时还开展了不同形态氮沉降下土壤线虫在有机碳矿化中的作用以及利用稳定同位素手段探讨不同形态氮沉降下土壤线虫和微生物对外源碳利用的室内培养实验。主要研究结果如下:  野外试验结果表明,施氮显著增加了土壤硝态氮含量,且有机氮处理增加量显著大于无机氮处理。混合氮处理降低了土壤真菌和革兰氏阴性细菌PLFA含量,增加了G+/G-的比值。土壤pH和硝态氮含量是微生物群落结构变异的主要影响因子,分别可解释变异的22%和21.3%。混合氮处理同时也降低了食真菌线虫数量;捕食杂食性线虫的数量、生物量碳和代谢足迹在有机氮处理显著高于无机氮处理,表明有机氮处理增强了捕食杂食性线虫的代谢活性。  杀线处理的室内培养试验结果表明,氮沉降抑制了土壤有机碳矿化作用,混合氮处理的抑制作用显著大于无机氮处理,这与土壤硝态氮含量和G+/G-的比值有关。在每个氮处理下,无论是否添加杀线剂,土壤有机碳累积矿化量随时间呈线性增加。与杀线处理相比,不杀线处理显著降低了土壤有机碳的累积矿化量,这表明土壤线虫群落的存在对土壤有机碳的矿化过程产生了抑制作用。  葡萄糖13C添加实验表明,在所有氮处理中,细菌和真菌PLFA含量均在培养的第7天达到最大值;在30天的培养过程中,与真菌相比,细菌获得了大部分外源13C;细菌和真菌均在第7天获得最多的外源葡萄糖。细菌和真菌的PLFA13C含量以及从葡萄糖中获得的碳(%)在有机氮处理最低,这表明有机氮处理降低了微生物群落获得外源葡萄糖的能力。添加外源13C葡萄糖后,线虫δ13C值显著增加。在培养初期(第3天),和其余氮处理相比,线虫从葡萄糖中获得的碳(%)在有机氮处理最低,这表明有机氮处理抑制了线虫群落获得外源葡萄糖的能力。无机氮和有机氮处理中线虫从葡萄糖中获得碳(%)均随着培养时间的延长显著增加。
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