氮沉降增加对土壤微生物的影响

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1、薛璟花等：氮沉降增加对土壤微生物的影响781氮沉降增加对土壤微生物的影响薛璟花，莫江明*，李炯，王晖中国科学院华南植物园鼎湖山森林生态系统定位研究站，广东肇庆526070摘要：综述了国外氮沉降对土壤微生物的影响研究现状，主要从土壤微生物群落结构组成及功能等方面对氮沉降的响应进行了综述，并从微生物对底物的利用模式及碳分配状况，pH值的变化方面初步探讨了土壤微生物对过量氮沉降的响应机制。研究表明，过量氮沉降会给土壤微生物在以下几个方面带来负影响：首先，改变微生物群落结构组成，表现为土壤真菌细菌相关丰富度发生改变，真菌生物量的减少，真菌/细菌生物量比率的减少，土壤微生物量的减少，微生物群

2、落结构发生改变；其次，改变微生物功能，表现为减少土壤呼吸率，土壤酶活性的降低，改变微生物对底物的利用模式等等。此外，文章还指出了未来该方面研究重点和方向。关键词：氮沉降；土壤微生物；影响；机制中图分类号：S154.2；X171.5文献标识码：A文章编号：1672-2175（2005）05-0777-06薛璟花等：氮沉降增加对土壤微生物的影响781近几十年来，由于化肥使用增加和化石燃料燃烧造成氮沉降量迅速增加。欧洲NITREX（NitrogenSaturationExperiments）项目研究得出其森林每年氮饱和的临界负荷的最小值为N10kg·hm-21[1]，但目前中欧森林大气氮

3、输入为每年N25～60kg·hm-2，大大超过了森林的年需要量[2]。在北美，某些森林地区大气氮沉降量每年也达到了N40kg·hm-2[3,4]。一项调查表明，我国降水NO3-离子浓度（0.32×10-6mol·L-1）和沉降量（0.20×10-6mol·L-1）与美国、日本接近，我国降水NH4+浓度则更高，其沉降量也更大，离子浓度高达3.77×10-6mol·L-1，分别是美国和日本的4倍和3.7倍，我国氮沉降通量分别是美国和日本的3倍和1.8倍[5]。大气氮沉降作为全球变化的重要现象之一，沉降量不断增加所带来的一系列生态问题日趋严重。近几十年来，因大气污染而不断增加大气氮沉降量

4、，过剩的氮沉降将增加NH4的硝化和NO3的淋失，加速土壤的酸化，影响树木的生长以及生态系统的功能和生物多样性，对森林产生危害作用[6–15]。土壤微生物作为分解者，在森林生态系统物质循环中起着极其重要的作用，而且土壤微生物的多样性也是影响陆地生态系统功能的关键因素[16]。因此了解氮沉降对土壤微生物区系特征和动态变化的影响及其机理对于森林和环境管理等方面均具有重要的理论和实践意义。长期增加的氮沉降在许多森林类型里改变了生物地球化学循环已是事实，然而，有关氮沉降如何影响微生物群落的变化方面我们仍知之甚少。事实上，国外关于微生物对氮沉降的响应的研究亦是近几年才起步，这些研究的大部分的结

5、果表明，长期氮沉降的增加能给微生物带来负影响：改变其群落结构和功能，表现为真菌生物量的减少，真菌和细菌生物量比率的减少，土壤真菌细菌相关丰富度发生改变，外生菌根真菌物种多样性的减少，减少土壤呼吸率，改变微生物对底物的利用模式，土壤酶活性的降低，等等[17–23]。本文通过综述近年来国外在氮沉降对土壤微生物影响方面的研究情况，为我国开展该方面的研究、森林管理、环境保护以及为生态系统可持续发展等方面提供参考。1过量氮沉降对土壤微生物的影响土壤微生物的生长与植物、pH值、土壤养分有着各种各样的关系[24–26]，因此氮沉降能间接或直接影响土壤微生物的生长繁殖和活动能力，土壤微生物的种类、

6、数量、物种多样性、种群结构及其功能将会随之发生变化，进而对土壤中物质转化、土壤中营养物质有效性产生影响。1.1改变土壤微生物的群落结构组成土壤微生物是土壤的重要组成部分，且对土壤污染具有特别的敏感性，是降解污染物质和恢复土壤环境的先锋者。目前的研究表明，过量氮沉降使土壤微生物群落剖面发生改变，主要表现为减少土壤微生物量（碳），降低真菌/细菌生物量比率。如Frey等[20]薛璟花等：氮沉降增加对土壤微生物的影响781在长期施氮的哈佛森林研究表明，阔叶林和松林施氮样地的真菌生物量分别比对照的低27%~61%和42%~69%，而细菌生物量对施氮增加的响应则不如真菌的大，因此施氮明显降低真

7、菌/细菌生物量比率。DeForest等[17]在密切根北部的一个成熟的北方阔叶林中的施氮（NO3-）样地亦发现了微生物生物量比对照减少了68%。Wallenstein等[27]在3个长期施氮样地（哈佛森林,MA,Mt.Ascutney,VT和BearBrookWatershed,ME,USA）中的2个样地发现施氮明显减少土壤微生物量，其中哈佛森林的松林样地的微生物量比未施氮样地减少了68%，阔叶林则减少了59%，而在Mt.Ascutney混交林样地的微生物量比未施氮样