贝加尔针茅草原土壤微生物功能多样性对氮素和水分添加的响应-论文.pdf

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1、第23卷第4期草业学报343——350Vo1．23，No．4ACTAPRATACULTURAESINICA2O14年8月贝加尔针茅草原土壤微生物功能多样性对氮素和水分添加的响应王杰，李刚，修伟明，赵建宁，王慧，杨殿林(农业部产地环境质量重点实验室农业部环境保护科研监测所，天津300191)摘要：应用Biolog技术研究了连续2年氮素与水分添加处理对贝加尔针茅草原土壤微生物功能多样性的影响。结果表明，水分添加能够减少氮肥对微生物的抑制作用，增强微生物的代谢活性和微生物对碳源的利用能力，水分添加与Ns水平氮处理的交互作用显著提高了土壤微生物对碳源的利用能力和功能多样

2、性。与对照相比，高氮处理(N、N、N：。和N)下微生物群落丰富度指数和均匀度指数降低，而优势度指数升高。氮素与水分添加处理不仅改变了微生物的功能多样性，也使微生物对碳源的利用模式发生转变。主成分分析表明，低氮肥与高氮肥处理下土壤微生物对碳源利用模式上存在较大差异，氮肥是主要影响因子。糖类、氨基酸类和代谢中间产物及次生代谢物是土壤微生物利用的主要碳源。土壤总有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮含量与微生物群落功能多样性密切相关。关键词：贝加尔针茅草原；氮素与水分添加；土壤微生物群落；功能多样性；Biolog—Eco中图分类号：S812．2文献标识码：A文章编号：1004—

3、5759(2014)04—0343—08DoI：l0．11686／cyxb20140441化石燃料和氮肥的大量使用，加速了全球活性氮的固定和排放_1]，大气氮沉降的增加已成为全球变化的重要现象之一l_2]。大量氮的输入(自然氮沉降和人为施氮)不仅影响陆地生态系统可利用氮素的状况，改变与氮相关的多种土壤生化过程]，造成土壤富营养化，同时还会导致土壤生态系统结构与功能的改变，进而导致一系列环境问题的产生。气候变暖与降水变化总是相伴而生，降水能增加土壤湿度，有助于氮肥肥效的发挥，同时对土壤微生物活性和群落结构也有一定的影响l_4]。氮素与水分已成为影响陆地生态系统的重

4、要因子，因此，研究氮素与水分交互作用对陆地生态系统微生物的影响具有重要的意义。草地生态系统的分布面积较广，占地球陆地表面的16．4]，中国的草地面积是世界草地总面积的6～8Ⅲ，草地生态系统对陆地和大气的物质循环和能量流动至关重要]。土壤微生物是草地生态系统的重要组成部分，是草地土壤质量变化的重要指示指标，其生物量对土壤条件的变化非常敏感，微生物功能多样性既代表了土壤的生物活性，又能反映出生态胁迫机制下微生物群落的生态特征_8]。贝加尔针茅(Stipabaicalensis)草原是欧亚大陆草原的重要组成部分，是内蒙古草甸草原的代表类型之一，在我国畜牧业生产中占有重

5、要的地位Ig]。对于氮沉降和降水对草原生态系统的研究，以往主要集中于对草原群落地上植被的影响，而作为草原生态系统的重要生命组分，土壤微生物群落对二者的响应机制尚不清楚口“]。本研究旨在探讨氮沉降和降水对草原土壤微生物功能多样性的影响，为深入了解我国温带草原土壤微生物生态系统功能和草原合理化利用提供理论依据和技术支撑。1材料与方法1．1试验地概况试验地位于大兴安岭西麓，内蒙古自治区鄂温克自治旗伊敏苏木境内，地理位置为北纬48。27～48。35，东收稿日期：2013-08—19；改回日期：2013-10—31基金项目：国家自然科学基金项目(31170435，3100

6、0242)和“十二五”国家科技计划项目(2012BAD13B07)资助。作者简介：王杰(1986一)，女，黑龙江黑河人，在读硕士。E—mail：wangjej986@126．corn*通讯作者。E—mail：yangdianlin@caas．cnACTAPRATACULTURAESINICA(2014)VolJ23，NO．4经1l9。35～119。41，海拔为760～770m。地势平坦，属于温带草甸草原区。半干旱大陆性季风气候。年均气温一1．6”C，年降水量328．7mm，年蒸发量1478．8mm，≥o。C年积温2567．5℃，年均风速4m／s，无霜期113d。

7、土壤类型为暗栗钙土m]。植被类型为贝加尔针茅草甸草原，建群种贝加尔针茅在群落中占绝对优势，羊草(Ley—muschinensis)为优势种，日荫菅(Carexpediformis)、变蒿(Artemisiacommutata)、扁蓿豆(Pocockiarutheni—ca)、草地麻花头(Serratulayamatsutanna)、多茎野豌(Viciamulticaulis)、祁洲漏芦(RhaponticuM”oru~1)、寸草苔(Careccduriuscula)、肾叶唐松草(Thaictrumpetaloideum)等为常见种或伴生种。共有植物66种，分属2

8、1科49属。1．2样地设