白刺灌丛沙堆“肥岛效应”对微生物碳利用效率的影响机制

摘要

[目的]探究白刺灌丛生长过程中土壤性质及微生物群落特征的变化，阐明其对土壤微生物碳循环过程的影响机制，以揭示灌丛生态系统碳循环的关键驱动因素。[方法]选择民勤荒漠绿洲过渡带上的不同形态大小的白刺灌丛（Nitraria tangutorum）作为研究对象，利用“空间代替时间”描述灌丛生长过程，测定土壤性质以及土壤微生物生物量、酶活性、碳利用效率（CUE）等指标。[结果]（1）灌丛下方的土壤养分要高于无植被覆盖的丘间空地（CK），灌丛下方的土壤有机碳（SOC）较CK存在显著差异（p<0.05），由高到低分别为大型灌丛（0.48 g/kg）>小型灌丛（0.39 g/kg）>中型灌丛（0.37 g/kg）>CK(0.26 g/kg)。（2）灌丛下方的土壤微生物生物量碳（MBC）、微生物生物量氮（MBN）、微生物生物量磷（MBP）均高于丘间空地（CK），并且随着灌丛生长发育而逐渐增多。灌丛下方的微生物胞外酶β-1,4葡萄糖苷酶（BG）、β-1,4-n-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和碱性磷酸酶（AP）少于丘间空地，并且随着灌丛生长发育而逐渐降低。（3）随着灌丛生长发育，微生物代谢所受的C限制逐渐减小，大、中、小灌丛矢量长度（即C限制）分别较丘间空地增加-4.74%,-1.08%,0.92%。无论灌丛覆盖与否，研究区的微生物主要受P限制，并且与灌丛生长无关。（4） CUE由大到小分别为CK(48.26%)>中型灌丛（48.00%）>大型灌丛（45.51%）>小型灌丛（44.50%）。其中，小型灌丛的微生物CUE显著低于CK(p<0.05)。[结论]白刺灌丛通过“肥岛效应”改变土壤微环境，调控微生物代谢策略，进而影响土壤碳循环过程。

关键词

白刺 / 土壤微生物 / 肥岛效应 / 酶活性 / 碳利用效率