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由于工农业的迅速发展,对流层O3浓度日益提高,将影响植物生长和生理生化过程,也将影响地下生态系统。本文利用OTC开顶式气室,模拟大气中O3浓度的升高,观察冬小麦不同生育期(拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期、成熟期)根际和非根际土壤微生物数量和麦田土壤酶活性的动态变化。分析了土壤微生物、土壤酶及养分之间的相互关系。探讨了近地面O3浓度增加对植物地下生态系统的生态效应。本研究结果如下:
1.O3浓度的增加对小麦土壤微生物数量的影响
O3浓度的增加麦田土壤细菌、真菌、放线菌数量均减少.根际土壤微生物数量对O3浓度增加的响应大于非根际土壤微生物数量。低O3浓度(100 n1·L-1)下,随着生育期的推进根际土壤细菌数量分别比对照显著减少了3.38%、6.15%、7.14%、9.72%、19.52%,高O3浓度(150 n1·L-1)下,小麦根际土壤细菌数量减少效应增强;高O3浓度时,根际真菌数量随着生育期的推进分别比对照显著减少70.05%、65.96%、46.02%、77.89%、29.48%,低O3浓度时,非根际真菌在成熟期减少才显著:土壤放线菌数量在整个生育期内减少均不显著;整个生长期,根际、非根际土壤细菌和真菌数量均随着生育期的推进呈先增大后降低的趋势,分别在抽穗期和孕穗期达最大值。根际、非根际土壤放线菌数量随生育期呈下降的趋势.说明不同种类微生物对O3的响应程度不同,对O3的响应时间也不同。
2.O3浓度的增加对小麦土壤酶活性的影响
整个生育期,高低O3浓度处理小麦根际土壤过氧化氢酶活性均呈先降低后升高的变化趋势,抽穗期活性最低。O3浓度的增加,过氧化氢酶活性在成熟期影响效应增强。土壤多酚氧化酶的活性在低O3浓度下,变化不大,高O3浓度时,活性先降低后增加,抽穗期活性最低,成熟期达最大,增加了21%.O3浓度为150 nl·L-1是引起土壤多酚氧化酶活性变化的临界浓度。当O3浓度为150 nl·L-1时,土壤转化酶的活性才有显著变化,与土壤多酚氧化酶类似的是O3浓度为150 nl·L-1是引起其活性变化的临界浓度。整个生长期,土壤转化酶活性呈先增加后降低的变化趋势,其中在抽穗期土壤转化酶活性最高。根际土壤脲酶活性,在低O3浓度时,每个生育期都增加显著,在抽穗期达最大,非根际土壤脲酶活性则降低.高O3浓度时,土壤脲酶活性则在生长后期降低.可见土壤中不同种类的酶对O3增加的响应不同,表现在不同酶对O3浓度的敏感性不同;对O3的响应时间不同;对O3响应的程度不同.
3.小麦土壤微生物数量与土壤酶以及土壤养分之间的相互关系
O3浓度的升高,土壤有机质和速效钾与土壤酶、土壤微生物始终保持着紧密的关系,土壤全氮和速效磷与土壤酶、土壤微生物之间的相关性受O3浓度升高影响效果显著。真菌与土壤酶活性之间由相关不显著到相关显著及极显著。