黄土丘陵区垂直陡壁表面不同类型生物土壤结皮养分与微生物养分限制特征

生物土壤结皮的发育类型对土壤养分和微生物代谢起着重要作用。为进一步明确在生物结皮发育过程中微生物的限制性养分与影响因素,研究选择黄土丘陵区垂直陡壁表面上的裸土(CK)、浅色藻结皮(LA)、深色藻结皮(DA)、藻藓混合结皮(AM)和藓结皮(M)为研究对象,分析了不同生物土壤结皮类型下碳(C)、氮(N)、磷(P)养分状况与胞外酶活性,并通过胞外酶化学计量来量化微生物的代谢限制。结果表明:LA,DA,AM和M这4种类型生物土壤结皮C,N,P养分含量和微生物生物量C,N,P均显著高于CK(p<0.05),并且SOC,TN,TP和微生物生物量C,N,P随CK,LA,DA,AM和M的顺序逐渐增大,藓结皮微生物量C,N,P分别是CK处理的18.3,27.6,14.1倍。生物土壤结皮的发育显著提高了C,N,P循环酶的活性,冗余分析结果表明土壤养分与酶活性密切相关。此外,通过酶计量的矢量模型结果来看,生物土壤结皮的发育造成微生物相对碳限制的增大与相对磷限制的减小,并受到速效养分含量的影响。偏最小二乘路径模型结果也表明生物土壤结皮的类型会间接影响微生物的代谢限制。总的来说,生物土壤结皮类型的变化会改善土壤养分状况与微生物量等性质,养分资源的供应状况会造成微生物养分代谢的变化。     

苔藓结皮及其下层土壤的胞外酶活性与微生物CUE特征

为进一步明确苔藓结皮对下层土壤养分的影响及微生物对养分的利用特征,以黄土丘陵区典型退耕地上发育的苔藓结皮及其下层土壤(0—2 cm,2—5 cm,10—20 cm)为研究对象,分析在剖面尺度下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)养分状况、胞外酶活性以及微生物CUE特征。结果表明:苔藓结皮显著提高了表层土壤养分含量,结皮层的SOC,TN,TP,DOC,DON和Olsen-P含量分别是10—20 cm土壤养分的2.58,2.34,1.13,2.30,4.30,7.36倍。与养分含量特征一致,微生物生物量随土层深度的增加逐渐降低。在整个剖面尺度上,微生物群落存在较为稳定的元素内稳态以保持自身C,N,P的计量平衡。参与C,N,P循环的相关胞外酶活性在剖面尺度上表现出差异,β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)随深度增加逐渐降低,而β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和碱性磷酸酶(AP)则表现为先降低后增加的趋势,底层土壤较高的NAG和AP酶活性反映出N,P养分的匮乏。微生物CUE在剖面尺度上表现为先降低后增加的趋势,平均水平为0.25,表明表层与深层土壤更有助于C的固存。此外,方差分解(VPA)和线性模型结果均指出养分状况和土壤酶是影响微生物CUE的关键因素。总的来说,苔藓结皮对表层土壤的养分和微生物代谢产生积极作用,尽管底层土壤养分匮乏,但仍保持较高的微生物C利用效率。     

子午岭植被对土壤团聚体及磷素分布的驱动作用

对子午岭林区农业及林草植被下土壤磷素的分布与变化进行了研究,结果表明:林草植被有利于促进土壤大的水稳性团聚体的形成,大团聚体的含量随土层深度增加而下降。在草地中,植物根系推动了下层土壤中的磷素向上迁移,使上层土壤全磷含量显著高于下层土壤中的含量。在林地土壤中,处于腐解过程中的凋落林冠叶片和表层土壤中的可溶性磷,在水分入渗的作用下,向亚表层土壤中迁移,使亚表层土壤全磷含量提高。这说明草本植物和乔木林驱动土壤全磷垂直分布的机理不同。林草植被土壤中,分布在0.25 mm的各粒级团聚体中全磷量随着土层深度的增加而下降,而分布在0.25 mm的团聚体中全磷量随土层深度的增加而提高,生长林草植被有益于促进上层土壤中磷素分布在大的团聚体中,同时磷素也促进了大团聚体的形成和保持。