土壤氮与微生物调控对毛竹和日本柳杉生长的影响——毛竹扩张潜在机制

摘要

毛竹（Phyllostachys edulis）向周边林分扩张影响植物和土壤稳定性，而其成功扩张机制尚不明确。通过研究不同氮形态和土壤微生物对毛竹和日本柳杉（Cryptomeria japonica）生长的影响，揭示全球变化背景下毛竹扩张的养分与微生物机制。该研究采用盆栽试验，设置8 g?m^-2氮输入处理（对照，Con；铵态氮，N1，施用硫酸铵溶液；硝态氮，N2，施用硝酸钾溶液），并调控土壤微生物群落(对照，Con；细菌抑制，B，施用3 g?L^-1链霉素溶液；真菌抑制，F，施用1 g?L^-1扑海因溶液)，探讨单一和混合种植下毛竹和日本柳杉幼苗对氮输入和微生物的响应。结果表明：相比于对照，无论在单一种植还是混合种植下，氮输入可显著提高毛竹和日本柳杉幼苗的生物量和苗高，但显著降低根冠比。微生物处理中，在2种种植模式下，细菌和真菌抑制均降低2个物种的生物量和苗高（P<0.01），植物生长受限。与对照相比，细菌抑制下毛竹和日本柳杉生物量分别降低13.93%和11.57%，苗高分别降低9.41%和4.56%；真菌抑制下生物量分别降低15.84%和10.46%，苗高分别降低6.90%和3.20%。与单一种植相比，混合种植显著提高毛竹生物量和苗高，但同时将毛竹和日本柳杉根冠比分别降低6.01%和5.77%（P<0.05），混合种植下毛竹表现出较强的生长优势。氮输入处理中，与单种日本柳杉相比，单种毛竹和混合种植下土壤有机碳和全氮含量显著降低。N1、N2形态氮输入均显著降低各种植模式下土壤pH，混合种植土壤pH高于单一种植。在全球变化背景下，氮沉降导致的生态系统氮输入可能与毛竹扩张相互作用，形成正反馈，进而促进毛竹成功扩张。随着氮沉降加剧，土壤养分有效性与土壤微生物群落通过促进植物养分吸收和资源分配，促使植物竞争能力增强，导致毛竹向周边林分成功扩张。

关键词

日本柳杉 / 氮输入 / 微生物调控 / 毛竹扩张