马尾松凋落物对土壤氮循环与微生物的影响
2023-10-23罗国娜车震宇
罗国娜,车震宇
马尾松凋落物对土壤氮循环与微生物的影响
罗国娜1,车震宇2*
1. 塔里木大学水利与建筑工程学院, 新疆 阿拉尔 843300 2. 昆明理工大学建筑与城市规划学院, 云南 昆明 650224
为研究马尾松凋落物对土壤氮循环与微生物的影响,本文采用原位分解和室内化验相结合的方法,连续4年研究了年份和季节马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性及其二者的交互作用。结果表明:(1)随着季节的变化,不同年份马尾松凋落物的分解系数呈一致的变化规律,均表现为秋季和夏季高于春季和冬季。相同季节马尾松凋落物的分解系数随着年份的增加而增加,而不同年份春季和秋季马尾松凋落物分解系数基本相等,说明年份对马尾松凋落物分解系数的影响主要集中在夏季和秋季;(2)不同年份马尾松凋落物分解过程中土壤氮含量、微生物量氮含量和氮转化率均表现为秋季和夏季高于春季和冬季,相同季节马尾松凋落物分解过程中土壤氮含量、微生物量氮含量和氮转化率随着年份的增加而增加,而不同年份春季和秋季基本相等;(3)不同年份马尾松凋落物分解过程中土壤微生物酶活性( 脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、天冬酰胺酶和N-乙酰氨基葡萄糖核苷酶 )、土壤微生物呼吸( 自养呼吸、异养呼吸和微生物总呼吸 )和微生物代谢熵均表现为秋季和夏季高于春季和冬季,不同年份春季和秋季基本相等;(4)交互作用分析显示,年份显著影响了马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性(<0.05),季节极显著影响了马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性(<0.01),而年份和季节共同影响了马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性(<0.05)。季节对马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性的影响高于年份的影响,并且年份对马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性的影响主要集中在夏季和秋季。
马尾松; 凋落物分解; 土壤氮循环; 微生物活性
对于生态环境来说,其内部的所包含的构成要素种类繁多并且不同的要素之间还具有相互作用,因此整个生态环境的复杂程度很高,而对于人类的生存和发展来说,陆地生态是最主要的载体,在陆地生态当中除了人类还有各种各样的动物和植物[1-3],对于陆地生态,其最关键的组成成分是土壤,并且植物的生存和生长也需要依赖土壤才可以。大量学者通过实地研究发现,对于土壤质量而言,土壤的活性会受到很多因素的影响[4],尤其是一些元素比如说氮和磷等,会直接决定土壤的肥沃程度,而土壤当中这些元素的含量是和土壤的物理特性息息相关的[5,6]。对于氮元素来说,其存在形式往往具有明显的复杂性,尤其是全氮TN、可溶性有机氮DON等,同时还包括铵态、硝态形式存在的氮,此外,微生物量氮也是重要的存在形式;对于植物来说,他们在生长的过程当中需要大量的元素,但是很多元素淋溶性很强,因此很容易从土壤当中挥发出去,从而导致其散失性较强。对于土壤酶而言,与植物根系及微生物活动关系密切,不仅能够改善土壤活性,同时能够有效调节养分和能量循环,促进土壤质量的提升,这也能够对土壤养分的变化加以体现,其存在形式也是明显多样化,不仅包括蛋白酶、还原酶,还包括胺酶、核苷酶等成分,这些元素在土壤养分循环过程中起着重要的催化作用[4-6],大量的学者开展了相关的实地对比分析,但是凋落物等有机质分解过程中酶的变化及作用研究相对较少,其影响机制有待于进一步研究。
土壤当中的有机质在分解的过程当中就可以产生大量的养分,比如说可以将落叶当中的有机质进行分解,可以使土壤更加肥沃,在分解的过程当中主要是微生物的作用,微生物在分解这些物质的过程当中也可以获得能量和养分,对于林木生长而言尤为重要[7]。微生物将凋落物等有机质进行分解,不仅产生C,N,P等相关养分物质,同时对其相关酶物质加以调节,那么由此可以看出,在酶物质循环以及养分循环的过程当中主要是微生物在发挥作用,因此开展微生物活动及其对酶的作用机理具有重要现实意义,能够对森林凋落物分解及能量循环过程进行更为全面的分析[8,9]。近些年来,大量的学者开展了林木凋落物的降解过程及作用机理,对养分循环开展了大量研究,同时对微生物的降解效应加以探究,分析酶的有效调节作用[10],大量的实证研究发现,由于凋落物主要是微生物来进行分解的,那么其分解速率去取决于微生物的新陈代谢速度,除此以外,环境因子和酶调节作用也会从一定程度上影响到凋落物的分解速度[10,11]。对于中亚热带地区的林木凋落物分解作用机理研究则相对不多。
对于马尾松而言,由于其环境适应性尤强,加之适应南方地区土壤及气候特点,因此成为当地优势树种,同时因其具有速生特点,在具有重要环境效益的同时具有很强的经济效益,对于水土保持及调节局地气候尤为关键[12]。近些年来,受过度开垦等一系列因素的影响,加之连续种植时间长,土壤质量下降较为明显,产生明显的林分生产力下降,有损土壤承载力,为了改善林木环境,针阔混交林种植模式不断实施,一定程度上缓解土壤质量下降,而且凋落物分解能够增加土壤养分含量,增强能量循环[13]。本研究选取马尾松林,探究季节变换下凋落物降解对土壤氮循环的作用机理,同时探究微生物活动所参与的调控作用,从而为我国马尾松人工林的种植提供有益参考和借鉴。
一是发展政府领导位置。各级政府起到主导作用,有目的地实施扶贫政策,为培育工作创造良好环境。二是注重市场的作用。在资源配置过程中,市场所起作用是无法忽视的,这也是提高培育质量的基础。三是加强农业主导地位。为了发展新型农业,需要将农业作为主导产业,并结合实际状况,发展特色、优势产业[2]。
1 研究区概况
本文在研究的过程当中选择了西南地区某一个区域作为研究对象进行了深入的研究,该地区是十分典型的亚热带季风气候,因为地理位置的特点,该地区主要集中在在5~10月降雨,年平均1 021 mm降雨量,该区域具有很多丘陵构造,并且年日照时间比较长,可以达到1 150 h。在该区域主要种植的实验树木为毛巅坳林和人工马尾松林,由于该区域的海拔在450 m左右,再加上土壤主要是冲击黄壤,因此该地区的森林结构比较简单,并且层次明显,整个区域的灌草覆盖率很高,几乎达到了70%,那么由此可以看出,研究区域内的植物覆盖率很高。
本研究借助于诱导呼吸法对于微生物量测定:在100 ml西林瓶中置入1 g土样,并将一毫升葡萄糖溶液置入其中,要求浓度为0.01 g/mL,静置1 h,并进行通风处理0.5 h,瓶中将产生CO2,对其体积分数进行测定,然后在25 ℃恒温下进行长达1 h的培养处理,在此计算体积分数,对两次测量误差进行分析[4-6]。
2 材料与方法
2.1 试验设计与处理
本试验于1月开始凋落叶的收集,借助于矩形取样器开展凋落物取样,其路径要求为S型,取样器长、宽分别为25,30 cm,然后将其泥沙去除后混合均匀,待其风干后保存。试验过程中借助于凋落物分解袋法开展相关研究,要求凋落物袋为120目,每袋凋落物要求达到25 g,每24个凋落物为一组,从而进行连续四年的实地观测试验,从而获取凋落物袋合计384个。
儿童支气管哮喘是儿科常见的呼吸道疾病,主要以慢性气道炎症为基础,特征为气道高反应[1-2]。儿童哮喘的急性发作能在短时间内造成气道痉挛 、呼吸困难甚至窒息,临床治疗以减轻患儿症状、缩短发病时间、防止病情反复发作为主[3-4]。为探究布地奈德与槐杞黄颗粒联合治疗儿童支气管哮喘急性发作的临床效果,本研究选取180例支气管哮喘急性发作的患儿作为研究对象,分别采用布地奈德与槐杞黄颗粒联合治疗及仅采用布地奈德治疗,现将结果报道如下。
由图1可见,年份和季节会对马尾松凋落物的分解系数产生很大的影响。随着季节的变化,但是从总体上来看,马尾松凋落物的分解系数的变化是有规律的,均表现为秋季和夏季高于春季和冬季,而在春季时期,分解系数是最低的,并且随着年份的增加,在相同的季节里,马尾松凋落物分解系数也在持续的上升,而不同年份春季和秋季马尾松凋落物分解系数基本相等,说明年份对马尾松凋落物分解系数的影响主要集中在夏季和秋季。其中2015年马尾松凋落物的分解系数变化范围在0.025~0.064,2016年马尾松凋落物的分解系数变化范围在0.026~0.068,2017年马尾松凋落物的分解系数变化范围在0.025~0.069,2018年马尾松凋落物的分解系数变化范围在0.027~0.084。
①方案制定:各职能部门和人力资源部联合拟定各部门和各类员工的绩效考核方案,将方案提交给相关部门,最终由高层领导裁决。
2.2 测定方法
此次部编教材,最重要的一个改变是“双线编排”,教材围绕人文和语文两大主题,双线组织阅读单元。通过通读教材我们得知,每个单元的主题串联起来刚好可以组成一条贯穿全文的线索,这是双线中的一线,另一条线则是指“语文素养”的基本因素,比如识字写字等基本的语文知识、阅读理解能力、连词成句、连句成文能力。将各个知识点由浅到深穿插到教材中,让学生更加有效地吸收语文知识,同时也为教师落实语文核心素养提供了支撑点。
对于土壤酶活性的测定如下:首先借助于PBS缓冲液对鲜土样进行浸提,在提取过程中借助于酶联免疫分析试剂盒,之后进行OD值测量,在此过程中借助于酶标仪,要求波长为450 nm,进而换算出其浓度。借助于试剂盒测试能够有效测量酶活性状况,采取的是双抗体夹心法测量原理。
对于分解系数的计算借助于Olson方法进行,计算公式如下[20]:=-ln(/)。
交互作用分析显示,年份和季节对马尾松凋落物分解过程中土壤氮含量和土壤微生物量氮含量均产生了显著的影响(表2),其中年份显著影响了马尾松凋落物分解过程中土壤氮含量(<0.05),季节极显著影响了土壤氮含量和微生物量氮(<0.01),而年份和季节共同影响了土壤氮含量和微生物量氮(<0.05)。此外,季节对马尾松凋落物分解过程中土壤氮含量和微生物量氮的影响高于年份。
式中:为初始质量;为某一时间t时的总质量;表示分解时间
微生物活度测量:借助于改进的FDA法[14]。对微生物量碳、氮的测定借助于浸提法[15]。
为了有效测定土壤呼吸状况,本研究通过呼吸率加以对比分析,为了有效测量该指标,在各个样方内设置PVC连接环,并利用Li-6400分析仪开展测定。经过两个月的初试测量之后,每月进行3次土壤呼吸率统计记录,时间为8~18 h。
3 结果与分析
3.1 马尾松凋落物分解系数
经过4 a的分解试验可以得出,该地区在不同年份的不同季节,马尾松凋落物的分解系数也会有很大的差异,具体数据详情见图1。
图1 马尾松凋落物分解系数
为了测试凋落物的分解状况,在样地随机选择试验样点,并于2015年3月开始进行凋落物袋的分解试验,将之放置于土样点后待其逐渐降解,并各季度进行分批回收,每次回收6袋,将其附着的杂质去除后带回实验室开展分析:首先逐一进行鲜重测量,之后将其混合均匀,其中1份进行烘干处理,要求温度达到80 ℃,同时进行干重称量;其余1份进行冷藏处理,以备测量微生物数,同时对酶元素进行测量。整个试验持续4 a,从而提升试验数据的精确性。
交互作用分析显示(表1),年份和季节对马尾松凋落物的分解系数均产生了显著的影响,其中年份显著影响了马尾松凋落物的分解系数(<0.05),季节极显著影响了马尾松凋落物的分解系数(<0.01),而年份和季节共同影响了马尾松凋落物的分解系数(<0.05)。此外,季节对马尾松凋落物的分解系数的影响高于年份对马尾松凋落物的分解系数的影响。
表1 马尾松凋落物分解系数交互作用分析
注:*表示<0.05,**表示<0.01,下同。
Note: * means<0.05, ** means<0.01, the same as follows.
3.2 马尾松土壤氮和土壤微生物量氮含量
由图2可知,年份和马尾松人工林凋落物分解过程中土壤氮含量和土壤微生物量氮含量均产生了一定影响,而且年份和季节对产生的影响不同。随着季节的变化,不同年份马尾松凋落物分解过程中土壤氮含量和土壤微生物量氮含量呈一致的变化规律,均表现为秋季和夏季高于春季和冬季,春季土壤氮含量和土壤微生物量氮含量最低。相同季节马尾松凋落物分解过程中土壤氮含量和土壤微生物量氮含量随着年份的增加而增加,而不同年份春季和秋季基本相等,说明年份对马尾松凋落物分解过程中土壤氮含量和土壤微生物量氮含量的影响主要集中在夏季和秋季。
图2 马尾松土壤氮和土壤微生物量氮含量
Fig.2 Soil nitrogen and soil microbial biomass nitrogen contents of Masson Pine
气候倾向率采用一次线性方程表示,即:Ti=a0+a1ti ,式中:Ti为气温,ti为时间;a1为线性趋势项,a1×10表示气温每10a的气候倾向率。对趋势系数进行显著性检验。
表2 马尾松土壤氮和土壤微生物量氮含量交互作用分析
3.3 马尾松土壤氮转化速率
由图3可知,年份和马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化速率产生了一定影响,而且年份和季节对于马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化速率影响不同。随着季节的变化,不同年份马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化速率呈一致的变化规律,均表现为秋季和夏季高于春季和冬季,春季最低。相同季节马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化速率随着年份的增加而增加,而不同年份春季和秋季马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化速率基本相等,说明年份对马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化速率的影响主要集中在夏季和秋季。
图3 马尾松土壤氮转化速率
交互作用分析显示(表4),年份和季节对马尾松凋落物分解过程中土壤微生物酶活性均产生了显著的影响,其中年份显著影响了马尾松凋落物分解过程中土壤微生物酶活性(<0.05),季节极显著影响了土壤酶活性(<0.01),而年份和季节共同影响了土壤酶活性(<0.05)。此外,季节对马尾松凋落物分解过程中土壤微生物酶活性的影响高于年份的影响。
表3 马尾松土壤氮转化速率交互作用分析
3.4 马尾松土壤氮循环酶活性
由图4可知,年份和马尾松人工林凋落物分解过程中土壤微生物酶活性(脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、天冬酰胺酶和N-乙酰氨基葡萄糖核苷酶)均产生了一定影响,而且年份和季节对产生的影响不同。随着季节的变化,不同年份马尾松凋落物分解过程中土壤微生物酶活性呈一致的变化规律,均表现为秋季和夏季高于春季和冬季,春季土壤酶活性最低。相同季节马尾松凋落物分解过程中土壤微生物酶活性随着年份的增加而增加,而不同年份春季和秋季基本相等,说明年份对马尾松凋落物分解过程中土壤微生物酶活性的影响主要集中在夏季和秋季。
图4 马尾松土壤氮循环酶活性
Fig.4 Soil nitrogen cycling enzyme activity of Masson Pine
交互作用分析显示(表3),年份和季节对马尾凋落物分解过程中土壤氮转化速率均产生了显著的影响,其中年份显著影响了马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化速率(<0.05),季节极显著影响了马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化速率(<0.01),而年份和季节共同影响了凋落物分解过程中土壤氮转化速率(<0.05)。此外,季节对马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化速率的影响高于年份。
表4 马尾松土壤氮循环酶活性交互作用分析
注:NS(No significance)表示没有显著差异(>0.05)。
Note: NS (No significance) meant no significant difference (>0.05)
3.5 马尾松土壤微生物呼吸和微生物代谢熵
由图6可知,年份和马尾松人工林凋落物分解过程中土壤微生物活度均产生了一定影响,而且年份和季节对产生的影响不同。随着季节的变化,不同年份马尾松凋落物分解过程中土壤微生物活度呈一致的变化规律,均表现为秋季和夏季高于春季和冬季,春季土壤微生物活度最低。相同季节马尾松凋落物分解过程中土壤微生物活度随着年份的增加而增加,而不同年份春季和秋季基本相等,说明年份对马尾松凋落物分解过程中土壤微生物活度的影响主要集中在夏季和秋季。其中2015年马尾松凋落物分解过程中土壤微生物活度变化范围在0.22~0.62,2016年土壤微生物活度变化范围在0.23~0.71,2017年土壤微生物活度变化范围在0.24~0.73,2018年土壤微生物活度变化范围在0.26~0.89。
图5 马尾松土壤微生物呼吸和微生物代谢熵
Fig.5 Soil microbial respiration and microbial metabolic entropy of Masson Pine
交互作用分析显示,年份和季节不同(表5),那么土壤当中的微生物的新陈代谢速率也会有所不一样,因此这些微生物对马尾松掉落物的分解速度和程度也会有所不同,其中年份的影响程度比季节的影响程度更明显,而马尾松土壤微生物呼吸和微生物代谢商对分解系数的影响比年份的影响更显著。
表5 马尾松土壤微生物呼吸和微生物代谢熵交互作用分析
3.6 马尾松土壤微生物活度
由图5可知,年份和马尾松人工林凋落物分解过程中土壤微生物呼吸(自养呼吸、异养呼吸和微生物总呼吸)和微生物代谢熵均产生了一定影响,而且年份和季节对产生的影响不同。随着季节的变化,不同年份马尾松凋落物分解过程中土壤微生物呼吸和微生物代谢熵呈一致的变化规律,均表现为秋季和夏季高于春季和冬季,春季土壤微生物呼吸和微生物代谢熵最低。相同季节马尾松凋落物分解过程中土壤微生物呼吸和微生物代谢熵随着年份的增加而增加,而不同年份春秋季基本相等,说明年份对马尾松凋落物分解过程中土壤微生物呼吸和微生物代谢熵的影响主要集中在夏季和秋季。
其中β是稀疏惩罚项的权重。在学习过程中,通过BP算法对神经网络的W和b的逐步修正,代价函数逐渐被最小化。在此过程中,必须计算隐藏层的每个神经元对输出层误差的贡献。此外,还应该计算代价函数对W和b的偏导数。文献[16]指出,L-BFGS算法在深度学习中训练维度较低的情况下,效果比较好且收敛速度快,运行稳定,因此本文采用L-BFGS算法求解。
本土译者的数量何以逐渐拓展?外来译者对佛教场域的建构,逐渐改变了受众惯习,使受众对佛教教义的接受度逐渐提高,出家修行的人逐渐增加。佛教初入中国,寺庙不多,主要为了满足西域、天竺来华僧侣及商人的宗教信仰,法律不允许中国人出家。(同上:1)随着佛教影响日盛,佛教教义逐渐为统治阶级和大众所接受,本土僧侣开始向外来僧侣学佛。汉时严浮调学佛于安息国僧人安世高,后与安息僧人安玄合译,安玄口陈,浮调笔受;道安师从西域僧人竺佛图澄。(汤用彤 2016:46,134)
图6 马尾松土壤微生物活度
交互作用分析显示(表6),年份和季节对马尾松凋落物分解过程中土壤微生物活度均产生了显著的影响,其中年份显著影响了马尾松凋落物分解过程中土壤微生物活度(<0.05),季节极显著影响了土壤微生物活度(<0.01),而年份和季节共同影响了土壤微生物活度(<0.05)。此外,季节对马尾松凋落物分解过程中土壤微生物活度的影响高于年份的影响。
三要提升数据建设质量。潜力数据,既是潜力建设的成果,也是潜力建设的内容,高质量的数据才能为精确、快速动员提供可靠的依据。动员潜力数据涵盖人力资源、物资装备、设施设备、精神力量等方方面面,平时以动态、海量的形式存在于社会各领域、诸部门,必须综合运用现代物流、人工智能、区块链等科学技术手段,实现对潜力数据精准采集、合理加工、科学处理,彻底改变过去数据建设“贪大求全、大而无用”的不良状况,不断提升潜力数据建设质量。
表6 马尾松土壤微生物活度交互作用分析
4 讨论
通过降解掉落物可以使土壤获得更多的养分,这样不仅可以促进植被的生长,再加上凋落物的分解,主要是通过微生物来进行的,因此可以为微生物的新陈代谢提供能量。气候、微生物及土壤状况等均对其产生影响,尤其是交互作用更为复杂[16,17]。大量研究发现,对于马尾松等针叶林而言,其厚革质的叶片特点形成了较为发达的角质层,这些物质成分具有很明显的难降解性,微生物对其分解水平较低,且淋溶性较弱。与之形成对比的是阔叶林,其降解难度明显较低,加之其较为广阔的表面积,对于微生物分解及其新陈代谢较为有利[16,17]。通过连续四年的观测研究得知,马尾松凋落物并没有较高的分解速率,以往大量学者的研究结果亦是如此,此外,凋落物分解受到季节及年份的显著制约,不同的时间影响下,其分解速率存在较大差异,但是整体而言,其季节性变化规律尤为突出,分解速率最高的季节是秋季,其次是夏季,而春冬季节最低。即使是同一季节,随着年份的增加,其分解速率上升;而不同年份的情况下,对于春季及秋季而言,其分解速率基本一致。
对于凋落物降解而言,土壤微生物起着关键作用,尤其是其群落分布直接制约着凋落物分解水平,多样性及均匀度等分布的差异将大大制约着分解效率,加之环境因子的影响,其分解水平呈现较大差异[18]。通过大量对比分析得知,与林木类型相比而言,时间因素的影响效果更强,环境因子及季节变换带来的影响起着决定作用,不少研究发现,夏季真菌生物量较为庞大[19]。不同的环境因子制约影响下,微生物群落分布也出现较大差异,尤其是细菌及真菌等分布[20]。通过连续四年的观测研究得知,受季节变换的影响,微生物活度的变化特点也呈现一定规律性,即夏秋季节明显高于春冬季节,而最低水平出现在春季,对于微生物代谢熵来说亦是如此。即使是同一季节,在年份不断增加的情况下,不仅微生物活度呈现明显的上升态势,对于微生物代谢熵来说亦是如此。而不同年份的情况下,对于春季及秋季而言,其差别相对较小。主要原因在于夏秋季节而言,其具有较高的气温,微生物生长发育及新陈代谢活跃,对于微生物分解来讲具有有利条件,但是过高的气温也不利于微生物活动,因此秋季影响下微生物活动较为活跃,而冬季气温过低,对于微生物新陈代谢尤为不利。此外,受不同分解阶段的制约,微生物的分布群类也呈现较大差异,在分解前期阶段而言,优势物种为真菌,其后细菌才逐渐发挥其数量优势,主要原因在于中亚热带区域的凋落物并没有较高品质,在此时期对于真菌定殖较为有利,真菌的菌丝能够有效进入凋落物残体[21,22],在酶分解作用下明显改变凋落物结构,这对于微生物群落分布及活动较为有利。
对于土壤酶而言,不仅能够改善土壤活性,同时能够有效调节养分和能量循环,促进土壤质量的提升,这也能够对土壤养分的变化加以体现,其存在形式也是明显多样化,不仅包括蛋白酶、还原酶,还包括胺酶、核苷酶等成分,这些元素在土壤养分循环过程中起着重要的催化作用。在凋落物降解过程中,酶发挥着无可替代的作用,参与多种生化反应,直接制约着整个降解过程[23]。通过连续四年的观测研究得知,凋落物分解受到酶活性的显著制约,不同的时间影响下,其分解速率存在较大差异,但是整体而言,其季节性变化规律尤为突出,在酶活性影响下,分解速率最高的季节是秋季,其次是夏季,而春冬季节最低。即使是同一季节,随着年份的增加,其分解速率上升态势突出;而不同年份的情况下,对于春季及秋季而言,其分解速率基本一致。在不同酶活性的制约下,加之凋落物成分的差异以及环境因子的制约,凋落物降解水平差异突出,这也说明酶活性能够作为凋落物降解的重要反映指标。通过研究得知,多种酶参与了整个凋落物降解过程。对于土壤酶而言,其能够产生明显的催化效应,对氮、碳循环产生着关键性影响效果,参与着生化反应[24,25]。鉴于试验条件下和室外实际条件存在一定的差异,酶的影响机理还有待于进一步研究。
5 结论
马尾松凋落物的分解系数可以按照季节划分为四季,其中夏季和秋季马尾松凋落物的分解系数比冬季和春季的更高,分解过程中土壤氮含量、微生物量氮含量、氮转化率、土壤微生物酶活性(脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、天冬酰胺酶和N-乙酰氨基葡萄糖核苷酶)、土壤微生物呼吸(自养呼吸、异养呼吸和微生物总呼吸)和微生物代谢熵均表现为秋季和夏季高于春季和冬季。通过交互作用分析表明,年份和季节共同影响了马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性。季节对马尾松凋落物凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性的影响高于年份的影响,并且年份对马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性的影响主要集中在夏季和秋季。整体而言,马尾松凋落物降解过程中受到一系列的影响因子制约,微生物、酶活性及环境因子等多种因素均制约着整个降解过程,且凋落物分解具有复杂性,还受到自身结构等方面因子的影响,多种影响因子的交互作用还有待于进一步探究。
[1] 武启骞,王传宽.季节性雪被变化对森林凋落物分解及土壤氮动态的影响[J].应用生态学报,2018,29(7):2422-2432
[2] 马红亮,马芬,邱泓,等.土壤及凋落物源氮对中亚热带森林土壤SON的影响[J].生态学报,2018,38(22):8167-8175
[3] 李宜浓,周晓梅,张乃莉,等.陆地生态系统混合凋落物分解研究进展[J].生态学报,2016,36(16):4977-4987
[4] 罗佳,周小玲,陈建华,等.桉树人工林土壤养分对凋落物分解的影响[J].中南林业科技大学学报,2017,37(11):132-139
[5] 王文君,杨万勤,谭波,等.四川盆地亚热带常绿阔叶林不同物候期土壤动物对凋落物氮和磷释放的影响[J].林业科 学,2015,51(1):1-11
[6] 沈芳芳,吴建平,樊后保,等.杉木人工林凋落物生态化学计量与土壤有效养分对长期模拟氮沉降的响应[J].生态学 报,2018,38(20):7477-7487
[7] 李东升,郑俊强,王秀秀,等.水,氮耦合对阔叶红松林叶凋落物分解的影响[J].北京林业大学学报,2016,38(4):44-52
[8] 聂兰琴,吴琴,尧波,等.鄱阳湖湿地优势植物叶片—凋落物—土壤碳氮磷化学计量特征[J].生态学报,2016,36(7):1898-1906
[9] 陈立新,姜一,段文标,等.红松混交林凋落物氮储量及分解释放对土壤氮的影响[J].生态学杂志,2015,34(1):114-121
[10] 赵欣然,赵琼,王巍巍,等.氮添加及凋落物管理对樟子松人工林土壤理化性质的影响[J].生态学杂志,2016,35(10):2699-2706
[11] 马芬,裴广廷,马红亮,等.凋落物中水溶性有机物和残渣对亚热带森林土壤氮素转化的影响[J].应用生态学报, 2016,27(9):2761-2770.
[12] 杨丽丽,龚吉蕊,刘敏,等.氮沉降对草地凋落物分解的影响研究进展[J].植物生态学报,2017,41(8):894-913
[13] 曾昭霞,王克林,刘孝利,等.桂西北喀斯特森林植物—凋落物—土壤生态化学计量特征[J].植物生态学报,2015,39(7):682-693.
[14] 黎锦涛,孙学凯,胡亚林,等.干湿交替对科尔沁沙地人工林叶凋落物分解和养分释放的影响[J].应用生态学报,2017,28(6):1743-1752.
[15] 郑俊强,郭瑞红,李东升,等.氮沉降和干旱对阔叶红松林凋落物分解的影响[J].北京林业大学学报,2016,13(4):21-28
[16] 李云飞,谢婷,石万里,等.腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区表层土壤有机碳矿化对凋落物添加的响应[J].中国沙 漠,2019,39(5):200-209
[17] 王忆慧,龚吉蕊,刘敏,等.草地利用方式对土壤呼吸和凋落物分解的影响[J].植物生态学报,2015,39(3):239-248
[18] 唐佐芯,赵静,孙筱璐,等.氮添加和凋落物处理对油松—辽东栎混交林土壤氮的影响[J].生态学杂志,2018,37(1):75-81
[19] 李姗姗,王正文,杨俊杰.凋落物分解过程中土壤微生物群落的变化[J].生物多样性,2016,24(2):195-204
[20] 陈晓丽,王根绪,杨燕,等.山地森林表层土壤酶活性对短期增温及凋落物分解的响应[J].生态学报,2015,35(21):7071-7079
[21] 王梦思,林伟,马红亮,等.凋落物和氮添加对亚热带森林土壤浸提氮组分的影响[J].生态环境学报,2018,27(10):1843-1851
[22] 魏子上,李慧燕,李科利,等.模拟N沉降和埋土对黄顶菊凋落物分解及养分释放的影响[J].生态学杂志,2017,36(9):2412-2422
[23] 许宇星,王志超,张丽丽,等.不同种植年限尾巨桉人工林叶片—凋落物—土壤碳氮磷化学计量特征[J].林业科学研 究,2018,31(6):168-174
[24] 徐璇,王维枫,阮宏华.土壤动物对森林凋落物分解的影响:机制和模拟[J].生态学杂志,2019,38(9):2858-2865
[25] 卢同平,张文翔,牛洁,等.西双版纳不同森林类型凋落叶与土壤碳氮变化研究[J].热带作物学报,2016,37(8):1526-1533
The Effects of Litters fromLamb. on Nitrogen Cycle and Microbes in Soil
LUO Guo-na1, CHE Zhen-yu2*
1.843300,2.650224,
In order to study the soil nitrogen cycle and microbial processes in the litter decomposition of Masson Pine, the effects of soil nitrogen conversion and microbial activity on the litter decomposition of Masson pine in year and season and their interaction were studied by in-situ decomposition and laboratory assay for 4 consecutive years. The results showed that: (1) With the change of seasons, the decomposition coefficient of litter of Masson pine in different years showed a consistent change rule, which was higher in autumn and summer than in spring and winter. The decomposition coefficient of litter of Masson pine in the same season increased with the increase of year, and the decomposition coefficient of litter in spring and autumn of different years was basically equal, indicating that the influence of year on the decomposition coefficient of litter of Masson pine was mainly concentrated in summer and autumn. (2) In the litter decomposition process of Masson pine in different years, the soil nitrogen content, microbial nitrogen content and nitrogen conversion rate were higher in autumn and summer than in spring and winter. In the litter decomposition process of Masson Pine in the same season, the soil nitrogen content, microbial nitrogen content and nitrogen conversion rate increased with the increase of year, and the spring and autumn were basically equal in different years. (3) Soil microbial enzyme activity (urease, protease, nitrate reductase, nitrite reductase, asparaginase and n-acetylglucosamine nucleoside enzyme), soil microbial respiration (autotrophic respiration, heterotrophic respiration and total microbial respiration) and microbial metabolic entropy during litter decomposition of Masson pine in different years were higher in autumn and summer than in spring and winter. Spring and autumn are almost equal in different years. (4) Interaction analysis showed that year significantly affected soil nitrogen conversion and microbial during litter decomposition (<0.01). Both year and activity during litter decomposition (<0.05), while season significantly affected soil nitrogen conversion and microbial activity season affected soil nitrogen conversion and microbial activity during litter decomposition (<0.05). The effects of season on soil nitrogen conversion and microbial activity during litter decomposition of Masson pine were higher than those of year, and the effects of year on soil nitrogen conversion and microbial activity during litter decomposition of Masson pine were mainly concentrated in summer and autumn.
Lamb.; litters decomposition; soil nitrogen cycle; microbial activity
S714
A
1000-2324(2023)04-0553-09
10.3969/j.issn.1000-2324.2023.04.011
2023-01-04
2023-02-10
地区基金项目(2018XX03);中央支持地方高校项目(TDZKSS202011)
罗国娜(1988-),女,硕士研究生,讲师,主要研究方向:生态规划与城乡环境保护. E-mail:18787045546@163.com
通讯作者:Author for correspondence. E-mail:598869375@qq.com