土壤pH调控亚热带长期高氮沉降杉木林土壤微生物多样性及群落结构OACHSSCD

为未来氮沉降进一步降低背景下森林生态系统生态效应提供数据支撑和科学依据,同时为杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.)人工林的可持续经营和生态恢复提供参考,基于亚热带杉木人工林生态系统林下氮沉降试验平台,设置0(N0)、60(N1)、120(N2)和240(N3)kg N hm^(-2) a^(-2)四种氮沉降梯度,分析氮沉降13年(+13N)、20年(+20N)和停止施氮2年(-2N)的0—20cm土壤化学性质及微生物特性的响应差异。结果表明:不同氮沉降时间,土壤pH均随氮沉降速率的增加而降低,且N3与N0之间pH降幅由17.63%(+13N)降为16.44%(+20N)和10.12%(-2N)。相比+13N,+20N显著增加土壤C、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量,降低P和DOC含量,导致C/N、N/P和C/P增幅较大;相比+20N,-2N显著降低土壤C、N、C/N、N/P、C/P、DOC和DON含量,但增加了P含量,其中高添加率(N3)土壤NO_(3)^(-)-N持续累积。相比+13N,+20N显著降低微生物量(MBC和MBN)、微生物活性(蔗糖酶活性和过氧化氢酶活性)、物种丰富度和部分微生物功能群(真菌丰度、F:B和革兰氏阳性菌:革兰氏阴性菌(G^(+):G^(-))值),但增加Pielou均匀性指数、Shannon-Wiener指数和特定功能群(放线菌、丛枝菌根真菌、G^(+)、G^(-))丰度。停止施氮后,-2N提高(相比+20N)微生物活性(蔗糖酶、过氧化氢酶),但微生物丰度和多样性与+20N差异不显著,历史N3处理提高了革兰氏阳性菌丰度,增幅为44.56%。RDA结果表明土壤化学性质对微生物特性的影响解释变异为+13N(66.88%)>+20N(42.44%)>-2N(39.15%),其中主要化学性质分别解释总变异的51.6%、30.2%和34.9%。Mental test进一步分析表明,土壤pH是调控不同氮沉降时间的微生物多样性和群落结构的关键共性因素。综上,氮沉降时间越长对土壤化学性质和微生物的影响程度越大,其中停止施氮2年促进了土壤P含量的增加,而微生物多样性与氮沉降20年无差异。