滇中亚热带常绿阔叶林凋落物-土壤-微生物化学计量特征对氮沉降的响应

摘要

【目的】明确森林凋落物、土壤和微生物化学计量特征对氮沉降的响应，厘清三者之间的动态变化及协同作用关系。【方法】以滇中亚热带常绿阔叶林为研究对象，于2019年进行氮沉降模拟试验，设置0（对照，CK）、10（低氮）、20（中氮）和25（高氮）g/（m²·a） 4个氮沉降处理，每2个月采集1次土壤（0～10和10～20 cm）和凋落物（叶和枝）样品，共采集2年，测定凋落物和各土层C、N、P含量，以及各土层微生物C（MBC）和微生物N（MBN）含量、微生物计数和蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性，计算相关化学计量比，并对不同氮沉降处理间各指标进行单因素方差分析与相关性分析。【结果】不同氮沉降处理下，凋落物C、N、P含量较CK分别增加了27.61%～51.89%,19.61%～108.64%和1.99%～71.33%;在第2年施氮期间，凋落物C/N较CK显著降低15.72%～43.24%,N/P则显著增加23.36%～97.65%,凋落叶C/P变化不显著；从不同凋落物组分上看，各氮处理下的凋落物C含量、C/N、C/P和N/P均表现为凋落枝>凋落叶，而N和P含量则为凋落枝小于凋落叶（P<0.05）。土壤C含量、N含量、C/P与CK相比在不同氮沉降处理下总体分别增加7.85%～52.22%,6.48%～44.82%和6.21%～85.37%,低氮和中氮处理下不同土层的C/N、0～10 cm土层的N/P较CK分别增加7.85%～20.24%和10.50%～91.16%,而土壤P含量则降低8.10%～61.89%;从不同土层看，0～10 cm土层土壤C、N含量和N/P显著（P<0.05）高于10～20 cm土层。与CK相比，土壤MBC含量在氮沉降处理下显著降低3.82%～60.15%,MBN含量在中氮和高氮处理下显著降低15.91%～62.31%,0～10 cm土层土壤MBC/MBN仅在低氮处理下显著降低15.70%～20.54%（P<0.05）;微生物计数表现为低促高抑；10～20 cm土层土壤的MBC、MBN及MBC/MBN和微生物计数均显著低于0～10 cm土层（P<0.05）。相较于CK,低氮处理显著（P<0.05）增加了土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性，增幅分别为10.93%～30.69%,5.13%～88.11%和11.92%～44.73%（P<0.05）,中氮和高氮处理抑制了土壤蔗糖酶和酸性磷酸酶活性而促进了脲酶活性。相关性分析结果显示，凋落物C/N与土壤C和N含量、凋落物C含量与土壤MBC和MBN均存在显著负相关性。【结论】亚热带常绿阔叶林在氮沉降处理下凋落物分解被抑制，土壤N素有效性提高，N限制得到缓解，但养分限制开始向P限制转变。

关键词

凋落物-土壤-微生物 / 生态化学计量特征 / 氮沉降 / 常绿阔叶林