休眠期增温、减雪对黄土高原典型草原土壤理化性质及细菌群落的影响

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ww4102001
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微生物作为陆地生态系统关键生物因子,发挥着调控土壤养分循环的重要作用,并对环境扰动,特别是冬季气候变化十分敏感。研究半干旱地区典型草原生态系统土壤理化性质和微生物特性对休眠期气候变化的响应特征及机制,有助于我们评估和了解未来全球变化背景下半干旱草地的生态过程和功能变化。本文以宁夏回族自治区云雾山国家级自然保护区半干旱草原为研究对象,采用了开顶式生长室(OTC)模拟增温,遮雪棚模拟减雪,设置增温(W)、减雪(S)、增温减雪互作(WS)及对照(CK)四个处理,研究了黄土高原典型草原0-5 cm、5-10 cm、10-15 cm、15-20 cm土层土壤养分、酶活性及土壤细菌群落对休眠期增温和降雪减少的响应规律。结果表明:(1)休眠期增温、减雪及互作均有利于0-20 cm各土层土壤温度增加,但各处理使土壤温度增幅不同。不同处理对0-20 cm土层范围内的土壤湿度影响不同。(2)不同处理显著增加了土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(TN)、土壤有效磷(AP)含量(p<0.05)。土壤有机碳含量随土层深度的增加而下降,全氮含量随土壤深度加深变化不一致,土壤有效磷含量在增温处理与对照条件下,随土壤深度增加而含量下降。不同实验处理显著影响土壤硝态氮含量,对铵态氮含量没有显著影响(p>0.05)。与对照相比,增温和互作处理降低了5-20 cm土层土壤硝态氮含量,减雪处理提高了所有土层硝态氮含量。各土层中随土壤深度增加,硝态氮含量降低。(3)增温、减雪条件下,0-20 cm土层土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)含量比对照均有升高,互作条件下0-10 cm土层微生物量碳、氮含量比对照增加,10-20 cm土层微生物量碳、氮降低。随着土壤深度的增加,土壤微生物量碳、氮含量逐渐降低。(4)β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)与对照相比,在5-10 cm土层BG活性升高,在15-20 cm土层BG活性有下降的趋势。随着土壤深度的增加,BG酶活性下降。N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性在各处理下0-15 cm土层内含量均有升高,但在15-20 cm土层内含量均有降低,且互作处理下变化显著(p<0.05)。土壤碱性磷酸酶(AKP)在增温、减雪及互作处理下含量有下降的趋势。不同处理中碱性磷酸酶活性随土壤深度增加先上升后降低。不同处理对土壤p H没有显著影响(p>0.05),但不同土壤深度对土壤p H值的影响显著(p<0.05)。(5)不同处理对0-20 cm土层范围内土壤细菌α多样性影响不显著(p>0.05),但0-10 cm土层内各处理下土壤细菌多样性比对照均有上升趋势,15-20 cm土层内细菌多样性均表现出下降趋势。休眠期增温、减雪、互作对细菌群落结构有显著影响。同一处理下不同土壤深度的细菌群落结构组成也有显著差异。(6)细菌相对丰度较大的前四种为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)。酸杆菌门的相对丰度在0-5 cm、15-20 cm土层增温、减雪及互作下下降(p<0.05),放线菌门在10-20 cm土层范围内在互作处理下相对丰度最小。芽单胞菌门的相对丰度也在0-10 cm、15-20 cm土层互作处理下显著减小(p<0.05)。(7)与微生物群落结构相关的土壤理化因子中,AKP是显著影响微生物群落的环境因子。硝态氮、全氮含量显著影响土壤微生物物种多样性,细菌群落多样性指数Shannon、Chao1、Richness均与硝态氮、全氮含量正相关。
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