亚热带常绿阔叶林不同深度土壤胞外酶活性及化学计量比对长期氮添加的响应
王硕
张进如
姚晓东
陈光水
福建师范大学地理科学学院/碳中和未来技术学院,福建 福州 350117;福建师范大学湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室,福建 福州 35007;福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站,福建 三明 365002
摘要：氮沉降通过调控土壤胞外酶活性来影响土壤的碳、氮、磷养分的释放过程.尽管已有研究关注土壤胞外酶活性及其化学计量比对氮添加的响应,但长期(＞10 年)氮添加的影响仍不清楚.依托 11 年的野外氮添加实验样地,以亚热带常绿阔叶林为研究对象,探究 3 种氮添加水平[对照(CK,0 kg·hm-2)、低氮(LN,40 kg·hm-2)、高氮(HN,80 kg·hm-2)]处理下不同土层深度(0～10、10～20、40～60、80～100 cm)的土壤胞外酶活性[β-葡萄糖苷酶(BG)、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷(NAG)、酸性磷酸酶(AP)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)及其化学计量比[BG/AP、BG/(NAG+LAP)、(NAG+LAP)/AP]的变化,揭示不同施氮水平下不同土层深度的微生物养分限制及其响应机制.结果表明:(1)土壤速效磷(aP)、硝态氮(NO3--N)和矿质氮(AN)含量随土层加深而降低,而HN处理显著提高了NO3--N和AN含量;(2)HN处理显著提高土壤BG、NAG和LAP活性,氮添加与土层的交互作用显著影响土壤AP活性,在0～10 cm土层中LN处理的土壤AP活性显著高于CK处理和HN处理,其余土层的氮添加水平下没有显著差异;(3)(NAG+LAP)/AP和BG/AP随着土层增加而增加且不受施氮水平的影响,而LN处理显著降低了BG/AP与(NAG+LAP)/AP;(4)土壤微生物碳限制随土层加深而增强,LN处理缓解土壤微生物碳限制.而 3 个氮添加水平下均存在微生物氮限制,LN处理显著降低 0～10 cm土层下微生物的氮限制,但土层加深会加剧土壤微生物氮限制;(5)矢量角度(VA)与土壤碳氮比(Soil C/N)、碳磷比(Soil C/P)以及总碳(TC)、总氮(TN)、总磷(TP)、矿质氮(AN)、有效磷(aP)含量呈正相关,而矢量长度(VL)与BG/(NAG+LAP)、(NAG+LAP)/AP、BG/AP、土壤含水量(SWC)和pH呈显著正相关.长期氮添加提高了土壤的氮有效性,缓解了表层土壤微生物碳限制.但微生物氮限制一直存在,且随着土层深度增加,土壤养分限制更强.研究阐明了长期氮沉降下微生物养分限制的垂直分异特征及其驱动机制,为预测森林生态系统养分循环对全球变化的响应提供科学依据.
关键词：氮沉降土壤胞外酶活性化学计量比养分限制矢量分析
分类号：S714(林业基础科学)
资助基金：国家自然科学基金(2021YFD220040303)中央引导地方科技发展专项(2022L3009)福建省自然科学基金青年创新项目(2023J05118)
论文发表日期：2025-12-28
在线出版日期：2026-03-11（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 44-53 )
英文信息