凋落物对喀斯特檵木土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响

摘要

土壤微生物及酶活性对土壤环境质量与土壤养分的可持续利用至关重要。为进一步揭示喀斯特檵木群落自然恢复演替过程土壤微生物生物量、土壤酶活性及其矢量特征对凋落物添加和去除处理的响应机制，本研究基于空间代替时间的研究方法，选择檵木群落的灌木阶段(演替前期)、乔灌阶段(演替中期)和老龄林阶段(演替后期)为研究对象，分别布设凋落物添加与去除实验，分析凋落物添加和去除对檵木群落土壤微生物生物量碳氮磷、土壤可获取碳氮磷酶活性及其化学计量比和矢量特征的影响，并结合土壤理化性质进行相关性分析，探究影响土壤酶活性及其化学计量比和矢量特征变化的主要驱动因子。结果表明：檵木群落演替后期土壤微生物生物量碳(MBC)含量及微生物商(QMB)值均显著高于演替前期和中期；演替前期土壤微生物生物量氮(MBN)及土壤微生物生物量磷(MBP)含量均显著低于演替中期和后期；与对照(CK)相比，凋落物及根系去除(NI)显著降低了檵木群落演替前期土壤含水率及3个演替阶段有机碳(SOC)及全氮(TN)含量，根系去除(NR)处理的SOC和TN含量均低于凋落物去除(NL);双倍凋落物添加(DL)显著增加了3个演替阶段的土壤SOC、TN、MBC、MBN及MBP含量；NL、NR、NI及DL处理显著降低了演替后期土壤β-1,4-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性及演替前期土壤酸性磷酸酶(AP)活性；NI处理显著增加了演替中期土壤酶AP活性，NR处理显著增加了演替后期土壤酶AP活性；土壤胞外酶C/N平均值为0.32,C/P平均值为1.21,N/P平均值为4.47。在所有的处理条件下，喀斯特檵木群落土壤胞外酶的矢量角度均低于45°,表明氮是影响该群落土壤养分的主要限制因素。RDA分析表明，影响土壤酶β-1,4-葡糖苷酶(BG)活性的主要因子为SOC、TN、pH及QMB;影响土壤酶NAG活性的主要因子为QMB、SOC及TN;影响土壤酶AP活性的主要因子为土壤MBP、MBN及TP。本研究表明檵木群落自然演替阶段和凋落物处理对喀斯特地区土壤微生物生物量、酶活性及土壤养分限制具有一定影响。

关键词

凋落物 / 土壤酶活性 / 微生物生物量 / 化学计量特征 / 檵木

基金资助

国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点支持项目(U21A2007); 桂林市科学研究与技术开发计划项目(20230102-6)