氮沉降对土壤微生物多样性的影响

1、氮沉降对土壤微生物多样性的影响摘要：氮沉降作为全球变化的重要因素之一，因此了解氮沉降対土壤微生物的影响具有重要意义。本文综 述了氮沉降对土壤微生物群落结构多样性及功能多样性的影响。综合表现为：氮沉降使总土壤微生物量、 细菌和真菌生物量均下降，降低真菌与细菌生物量比值；氮沉降会促进或抑制土壤呼吸，对微生物酶活 性的影响却述不明确。关键词：氮沉降；土壤微牛物；多样性effects of nitrogen deposition on soil microbial diversityabstract:nitrogen deposition is one of the important factors

2、 in global change, so it is very important to understand the influence of nitrogen deposition on soil microorganism. the effects of nitrogen deposition on the structural diversity and functional diversity of soil microbial community were reviewed in this paper. the comprehensive performance is as fo

3、llows： ©total soil microbial biomass, bacterial and fungal biomass decreased and the ratio of fungal and bacterial biomass was decreased with nitrogen deposition； ©nitrogen deposition will promote or inhibit soil respiration, the impact on microbial activity but not clear-keywords:nitrogen

4、 deposition； soil microbe； diversity随着化肥的使用和化石燃料的燃烧不断增加等人为活动，使得全球范围内的大气氮沉降日益增加o 2010年人为固氮量为210 tg,自然固氮量为58 tg,人为固氮速率已经是自然固氮速率的三倍冇余，并且 人为固氮总量还将不断增加2 在地球上的人多数地方，陆地植物的牛长主要受氮的制约。随着氮沉降的h益加重，人气氮沉降量超 过了系统的需求，生态系统健康就会受到严重威胁"。氮沉降可以直接或间接通过氮素有效性、土壤ph、 土壤cm 凋落物的质量和数量的变化，以及改变土壤微生物植物z间的养分分配等方式，从而影响微 生物的生长、群落

5、组成和功能多样性山】。1氮沉降对微生物群落结构多样性的影响氮沉降会直接或间接影响土壤微生物的种类、数量和微生物量、物种多样性，从而影响 微生物群落结构多样性。综合来看，氮沉降会使土壤微生物多样性降低切，减少微生物群 落的总生物量并使真菌/细菌比率降低13-16o wallenstein m d等冋和denwling等何发现施氮后 土壤微生物生物量减少，真菌、细菌等生物量均冇所下降，真菌生物量下降的程度要比细菌大, 使真菌/细菌的生物量比率随氮输入的增加而减少。也有研究表明氮沉降对真菌/细菌比率没 冇显著影响，如赵超等和liu kun等3在氮添加实验中发现土壤微生物总量均显著下降，细 菌、真菌中

6、的量出现了不同程度的下降，但是真菌与细菌的生物量比率没有显著变化。氮沉 降对土壤微生物的影响是复杂的，如刘霞等发现氮沉降增加了土壤微生物生物量，细菌、 真菌和放线菌等的生物量均增加了 johnson等阳在英国高山草地的研处却未发现氮肥添加对 土壤微生物生物量的影响，chandini等问对位于落基山脉的针叶林的研究也发现，氮肥没有 对微生物产生影响。因此氮沉降对土壤微生物群落结构多样性没有一致的影响。除此之外氮 沉降对土壤微生物群落结构多样性的影响述冇使土壤微生物类群均发生改变20121,降低外生 菌根丰度却，增加富营养微生物，减少贫营养微生物购等。氮沉降对土壤微生物多样性的 影响取决于氮输入水

7、平和土壤氮水平背景如，施氮时间的长短關、土层深度珂、生态系统 类型旳等。2氮沉降对微生物功能多样性的影响氮沉降对土壤微生物酶活性的影响因生态系统、区域分布不同而异32_36,近年来大多研 究表明氮沉降增加可以使纤维素酶活性升高，而抑制木质素降解酶活t3?-38121,然而也有试验发 现氮沉降对木质索降解酶没冇影响剧。而各种酶对于氮沉降的响应随酶的类别、施氮水平、 施氮吋间长短、氮形态等不同而不同泗。氮沉降还可以改变微生物iw的功能基因和结构m纲 从而改变土壤微生物的功能多样性。已冇研究表明，氮沉降可以促进'或抑制土壤呼吸。氮沉降对土壤呼吸速率的影 响也可能随时间而变化，有研究就发现短期

8、氮沉降可增强土壤呼吸速率，但长期的氮沉降增 加则会降低土壤呼吸速率炕。冇研究认为氮沉降加速森林土壤酸化初，土壤ph值降低，抑 制植物根系生长，降低了根生物量,抑制了植物根系的活性顷,从而影响土壤呼吸。3 土壤微生物对氮沉降的响应机制土壤微生物对氮沉降响应的具体机理正在研究屮，目前学者普遍认为，氮沉降可以通过 降低土壤pll,改变氮的有效性，改变植物生产力，增加微生物的碳限制，缓解微生物的氮限 制，改变底物的数量和质量等途径对十壤微生物产生影响32-34>26,o由于，氮沉降对土壤微生物 的影响的机制是复杂的，是生态系统的一个自我调节的一个过程，口前有限的研究对氮沉降 改变土壤微生物多样性

9、的原因还没法进行很好的解释，需要更多的研究验证和发现。4问题与展望4. 1研究技术在研究技术方面，廿前的研究水平要量化以上提出的指标可能还存在一些困难，比如传 统的稀释平板法等，都只能反映土壤屮部分微生物的影响，现在运用较多的plfa分析法测量 精度也有限。随着分子生物技术的发展，越来越多的分子生物技术（如pcr （基础分子鉴定 方法）技术、pcr-rflp （聚合酶链反应-限制片断长度多态型分析）和pcr-rapd （随机片段 长度多态性)等应用于土壤微生物结构组成和多样性以及土壤酶活性的研究，这样测得的结 果更为可靠同时也给我们的研究带来了新的希望。4. 2研究方法多数模拟氮沉降的方法是直

10、接向研究样地中添加无机氮肥，虽然达到了增加土壤氮索的 效果，但是与自然氮沉降有很大不同。有研究发现，大气屮的氮沉降在森林生态系统屮有相 当的一部分被冠层、树干和附生植物截留，冠层树叶很可能对氮有强烈的吸收悶。到达土壤 中的少量无机氮很可能被凋落物中的有机氮库所固定，在短期内土壤中的氮素存量也不会增 加碩。因此，对于模拟氮沉降的方式还需要进一步优化，自然氮沉降梯度试验更能真实地反 应氮沉降后的牛态效应。4. 3交互作用人们往往孤立地分析大气n沉降对地下生化过程的改变，无法准确全而地评估土壤微生 物群落对未来全球变化响应的真实情况。所以整合各种密切关联的全球变化现象进行研究， 将会更全面真实地揭示

11、十壤微生物的响应和适应机制，更准确地预测出此引起的陆地生态系 统变化的未来走向。参考文献：1 galloway j n, townsend a r, erisman j w, et al. transformation of the nitrogen cycle: recent trends, questions and potential solutionsj.science, 2008, 320(5878): 889-892.2 fowler d,coyle m, skiba u, et al. the global nitrogen cycle in the twenty-firstce

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