模拟增温对高山森林土壤微生物群落结构及酶活性的影响

发布时间：2020-05-27 00:04

【摘要】：气候变暖引起温度和水分等环境因子改变,进而改变着陆地生态系统物质和养分循环,尤其是对高海拔、高纬度地区的生态系统物质和养分循环影响。土壤微生物和土壤酶在生态系统物质循环和能量流动过程中扮演着重要角色。土壤微生物在气候变化的情境下对环境因子的改变十分敏感,高山生态系统中土壤生化过程的研究对了解气候变暖对高山生态系统物质循环和能量流动的影响有着重要意义。目前关于模拟气候变暖对高海、高纬度地区土壤微生物和土壤酶活性的影响研究很多,但研究结果不都相同。气候变暖是否会引起土壤微生物含量及群落结构发生显著变化,是否会引起土壤酶活性显著增加,对土壤的碳氮磷循环有什么影响?目前的研究还有很多不确定性。因此,本研究通过海拔梯度上的土壤温度差异模拟增温,将高山森林(海拔3900 m)处土柱移到高山林线(海拔4000 m)处,研究高山森林土壤微生物含量和群落结构的变化、土壤酶活性及化学计量比的变化和土壤水溶性碳、氮、磷的变化,目的在于探讨增温可能对高山森林土壤微生物群落结构及土壤酶活性的影响。该区域海拔差异引起土壤温度升高。2014-2016年,海拔变化造成土壤有机层年平均温度增加1.92℃;矿质土壤层年均温度增加1.60℃。海拔升高还引起雪被厚度和冻融循环次数增加。海拔对水溶性碳(SC)、水溶性磷(SP)、水溶性碳(SC)/水溶性氮(SN)和SN/SP有极显著影响(p0.01),对SN和SC/SP无显著影响(p0.05)。温度与SN呈极显著负相关;SC、SN、SP与含水率和冻融循环次数呈极显著正相关(p0.01);SC/SN、SC/SP和SN/SP与含水率和冻融循环次数呈极显著负相关(p0.01)。海拔对土壤微生物总量、细菌含量、真菌含量、革兰氏阳性菌(G+)含量、革兰氏阴性菌(G-)含量、微真核生物含量、真菌/细菌和G+/G-无显著影响(p0.05)。采样时期对土壤微生物总量、细菌含量、真菌含量、G+含量、G-含量、微真核生物含量、真菌/细菌和G+/G-有极显著影响(p0.01)。温度和含水率与各种土壤微生物及真菌/细菌呈极显著正相关(p0.01);冻融循环和雪被厚度与各种土壤微生物及真菌/细菌呈极显著(p0.01)或显著(p0.05)负相关。在每年冻融循环次数少和雪被厚度低的时期(FSF和GS期)土壤微生物含量高于冻融循环次数多和雪被厚度高(SCS和SMS期)的时期。海拔对纤维二糖水解酶(CBH)、漆酶(Lac)、N-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(AP)活性以及LnBG/LnNAG和LnNAG/LnAP有极显著影响(p0.01),采样时期对各种土壤酶活性和土壤酶化学计量比有极显著影响(p0.01)。温度与CBH、NAG、LnBG/LnAP和LnNAG/LnAP呈极显著负相关(p0.01);含水率和冻融循环与各种土壤酶活性以及LnBG/LnAP和LnNAG/LnAP呈极显著正相关(p0.01);雪被厚度与β-葡萄糖苷酶(BG)和CBH呈显著负相关(p0.05)。Lap、NAG和AP活性因气候变暖活性降低;BG和CBH活性在冻融循环次数高的时期酶活性较高。综上所述,海拔增温对土壤酶活性有显著影响,温度增加引起Lac、NAG和AP活性降低;海拔增温对微生物含量无显著影响。冻融循环次数和雪被厚度也能显著影响土壤微生物和土壤酶活性。因此气候变暖引起冻融循环次数、雪被和温度的改变将显著影响土壤微生物和土壤酶活性。土壤酶活性与土壤微生物呈显著(p0.05)或极显著(p0.01)相关。这些研究结果为气候变暖对高山生态系统的影响研究提供一定的基础数据。
【图文】：

图４、各时期水溶性Ｃ、Ｎ、Ｐ含量（平均值土标准误）逡逑Ｆｉｇ邋４邋Ｔｈｅ邋ｗａｔｅｒ邋ｓｏｌｕｂｌｅ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｏｆ邋Ｃ，邋Ｎ邋ａｎｄ邋Ｐ邋ｉｎｅｖｅｒｙ邋ｐｅｒｉｏｃ＾ｍｅａｎｔＳｆ１）逡逑ＳＣ：水溶性碳（ｓｏｌｕｂｌｅ邋ｃａｒｂｏｎ）；ＳＮ：水洛性氮（ｓ６１ｕｂｌｅ邋ｎｉｔｒｏｇｅｎ）；ＳＰ：水溶性磷（ｓｏｌｕｂｌｅ邋ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）；逡逑卜同邋Ｔｈｅ邋ｓａｍｅ邋ｂｅｌｏｗ．逡逑１９逡逑

采样时间上不同土壤层次的真菌／细菌值变化不同，在土壤有机层中真菌／细逡逑菌值出现不断降低的趋势；在矿质土壤层中真菌／细菌值不断降低，，且两个海拔逡逑变化一致（图６）。海拔３９００ｍ处土壤有机层中Ｇ＋ＡＪ值出现先升高后降低的趋势，逡逑在ＳＦＳ２是值最大（７．５２）；矿质土壤层中Ｇ＋／Ｇ？值出现先升高后降低的趋势，在ＳＦＳ２逡逑是值最大（７．００）。海拔４０００邋ｍ处土壤有机层中Ｇ＋／Ｇ＿值出现不断降低的趋势；矿逡逑质土壤层中Ｇ＋／Ｇ１Ｉ出现先升高后降低的趋势，在ＳＦＳ２是值最大（１１．１９）（图６）。逡逑海拔上４０００邋ｍ处真菌／细菌和Ｇ＋／Ｇ＿值高于３９００邋ｍ。逡逑多因素方差分析发现（表５），采样时期对真菌／细菌和Ｇ＋／Ｇ＿有极显著影响逡逑（ｐ＜０．０１），土壤层次对真菌／细菌和Ｇ＋／Ｇ層极显著影响（ｐ＜０．０１），海拔对真菌／细菌逡逑有显著影响（／？＜０．０５）
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S714.3

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本文编号：2682615