湘中丘陵区4个树种人工纯林土壤-微生物-胞外酶C∶N∶P化学计量特征

摘要

[目的]不同树种人工林因养分吸收利用策略的差异，导致土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）质量分数及其化学计量比的改变显著影响土壤微生物活性，土壤微生物是否通过调整自身生物量和胞外酶化学计量比适应土壤的变化仍不明确。为探究不同树种人工林对土壤微生物生物量和胞外酶活性的影响，研究土壤-微生物-胞外酶C∶N∶P化学计量比之间的协变性。[方法]以湘中丘陵区土壤发育、经营历史一致，不同生活型的4个树种[针叶树马尾松（Pinus massoniana）、落叶阔叶树枫香（Liquidaar formosana）、常绿阔叶树木荷（Schima superba）和杜英（Elaeocarpus decipiens）]人工林作为研究对象，测定0～40 cm土层C、N、P质量分数，微生物生物量碳(C_mic)、氮(N_mic)、磷(P_mic)和微生物获取C（β-1,4-葡萄糖苷酶+β-纤维二糖苷酶，BG+CBH）、N（β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶，NAG）、P（酸性磷酸酶，ACP）资源的相关胞外酶活性（EEA）。[结果]1)不同树种人工林显著影响土壤C、N、P质量分数，微生物生物量，胞外酶活性及C_mic∶N_mic∶P_mic和EEA_C∶N∶P;马尾松林、枫香林C_mic∶P_mic显著高于木荷林和杜英林，微生物与植物竞争土壤有效P,土壤P利用率低，特别是枫香林；木荷林NAG及EEA_N∶P最高，微生物受N限制明显；杜英林ACP较高，且EEA_C∶N、EEA_C∶P也高于其他树种人工林，而EEA_N∶P最低，微生物受C、P限制最为严重。2)土壤C∶N∶P与微生物生物量、胞外酶C∶N∶P相关性不显著，仅有C_mic∶N_mic与EEA_C∶N、C_mic∶P_mic与EEA_C∶P呈显著负相关，表明土壤C∶N∶P与微生物生物量C∶N∶P不存在协变性；而土壤C∶N∶P与C∶P_imb呈显著正相关，C_mic∶N_mic∶P_mic与C∶N∶P_imb呈显著负相关，C∶N_imb和EEA_C∶N呈显著正相关，证实土壤与微生物间C、N、P的差异对胞外酶化学计量比的影响。3)凋落物层现存量对土壤C、N、P质量分数及P_mic、C_mic∶P_mic、N_mic∶P_mic、BG+CBH、NAG、EEA_C∶P影响显著。[结论]不同树种人工林通过影响土壤C、N、P质量分数，进而影响微生物生物量和胞外酶活性，微生物主要通过调整自身生物量C∶N∶P及产生特定胞外酶适应不同养分的限制，验证资源分配理论。

关键词

化学计量比 / 微生物生物量 / 胞外酶活性 / 针叶树 / 落叶阔叶树 / 常绿阔叶树

基金资助

国家自然科学基金项目(U23A20154)