荒漠草原区人工灌丛-土壤-微生物互作及其对土壤呼吸的驱动机制

　　 摘要:

干旱荒漠草原区建植人工灌丛进行防沙治沙是中国西北较为常见的一种生态治理措施,但人工灌丛如何影响生态系统的植物-土壤-微生物互作以及驱动土壤呼吸的认识尚不明确。以宁夏盐池人工灌丛生态系统为研究对象,基于灌丛沃岛效应理论,沿灌丛根区水平梯度(灌丛下、灌草过渡区和行间草地)设计试验并开展取样与观测,利用方差分析、冗余分析和相关分析,研究人工灌丛入侵对植物-土壤-微生物互作的影响,解析土壤呼吸的微生物驱动机制。结果表明:(1)土壤养分和微生物量随土层深度增加而降低,0-50 cm土层平均总微生物生物量达13.8-29.2 nmol/g,细菌为优势种,其中革兰氏阳性细菌占比38.5%-39.6%,革兰氏阴性细菌占比26.5%-34.3%。(2)人工灌丛显著提高革兰氏阳性细菌/阴性细菌的比值,促使土壤细菌营养策略从行间草地的"寡营养型"向灌丛下的"富营养型"转变,并增强了有机碳可利用性。(3)在生长季和日内尺度上,土壤呼吸、土壤温度和含水量均呈"单峰型"变化曲线,其中土壤呼吸与含水量呈极显著正相关,与土壤温度相关性不显著。(4)人工灌丛建植显著改善了土壤微环境,土壤有机碳、含水量、β-葡萄糖苷酶对微生物群落贡献率最高,微生物量的增加有效促进了土壤呼吸。研究成果为深入理解人工灌丛生态系统的功能提供了理论依据和数据支撑。