羅國娜,車震宇

馬尾松凋落物對(duì)土壤氮循環(huán)與微生物的影響

羅國娜1,車震宇2*

1. 塔里木大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院, 新疆 阿拉爾 843300 2. 昆明理工大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院, 云南 昆明 650224

為研究馬尾松凋落物對(duì)土壤氮循環(huán)與微生物的影響，本文采用原位分解和室內(nèi)化驗(yàn)相結(jié)合的方法，連續(xù)4年研究了年份和季節(jié)馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化和微生物活性及其二者的交互作用。結(jié)果表明：（1）隨著季節(jié)的變化，不同年份馬尾松凋落物的分解系數(shù)呈一致的變化規(guī)律，均表現(xiàn)為秋季和夏季高于春季和冬季。相同季節(jié)馬尾松凋落物的分解系數(shù)隨著年份的增加而增加，而不同年份春季和秋季馬尾松凋落物分解系數(shù)基本相等，說明年份對(duì)馬尾松凋落物分解系數(shù)的影響主要集中在夏季和秋季；（2）不同年份馬尾松凋落物分解過程中土壤氮含量、微生物量氮含量和氮轉(zhuǎn)化率均表現(xiàn)為秋季和夏季高于春季和冬季，相同季節(jié)馬尾松凋落物分解過程中土壤氮含量、微生物量氮含量和氮轉(zhuǎn)化率隨著年份的增加而增加，而不同年份春季和秋季基本相等；（3）不同年份馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物酶活性( 脲酶、蛋白酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶、天冬酰胺酶和N-乙酰氨基葡萄糖核苷酶 )、土壤微生物呼吸( 自養(yǎng)呼吸、異養(yǎng)呼吸和微生物總呼吸 )和微生物代謝熵均表現(xiàn)為秋季和夏季高于春季和冬季，不同年份春季和秋季基本相等；（4）交互作用分析顯示，年份顯著影響了馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化和微生物活性(＜0.05)，季節(jié)極顯著影響了馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化和微生物活性(＜0.01)，而年份和季節(jié)共同影響了馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化和微生物活性(＜0.05)。季節(jié)對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化和微生物活性的影響高于年份的影響，并且年份對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化和微生物活性的影響主要集中在夏季和秋季。

馬尾松; 凋落物分解; 土壤氮循環(huán); 微生物活性

對(duì)于生態(tài)環(huán)境來說，其內(nèi)部的所包含的構(gòu)成要素種類繁多并且不同的要素之間還具有相互作用，因此整個(gè)生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜程度很高，而對(duì)于人類的生存和發(fā)展來說，陸地生態(tài)是最主要的載體，在陸地生態(tài)當(dāng)中除了人類還有各種各樣的動(dòng)物和植物[1-3]，對(duì)于陸地生態(tài)，其最關(guān)鍵的組成成分是土壤，并且植物的生存和生長也需要依賴土壤才可以。大量學(xué)者通過實(shí)地研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于土壤質(zhì)量而言，土壤的活性會(huì)受到很多因素的影響[4]，尤其是一些元素比如說氮和磷等，會(huì)直接決定土壤的肥沃程度，而土壤當(dāng)中這些元素的含量是和土壤的物理特性息息相關(guān)的[5,6]。對(duì)于氮元素來說，其存在形式往往具有明顯的復(fù)雜性，尤其是全氮TN、可溶性有機(jī)氮DON等，同時(shí)還包括銨態(tài)、硝態(tài)形式存在的氮，此外，微生物量氮也是重要的存在形式；對(duì)于植物來說，他們?cè)谏L的過程當(dāng)中需要大量的元素，但是很多元素淋溶性很強(qiáng)，因此很容易從土壤當(dāng)中揮發(fā)出去，從而導(dǎo)致其散失性較強(qiáng)。對(duì)于土壤酶而言，與植物根系及微生物活動(dòng)關(guān)系密切，不僅能夠改善土壤活性，同時(shí)能夠有效調(diào)節(jié)養(yǎng)分和能量循環(huán)，促進(jìn)土壤質(zhì)量的提升，這也能夠?qū)ν寥鲤B(yǎng)分的變化加以體現(xiàn)，其存在形式也是明顯多樣化，不僅包括蛋白酶、還原酶，還包括胺酶、核苷酶等成分，這些元素在土壤養(yǎng)分循環(huán)過程中起著重要的催化作用[4-6]，大量的學(xué)者開展了相關(guān)的實(shí)地對(duì)比分析，但是凋落物等有機(jī)質(zhì)分解過程中酶的變化及作用研究相對(duì)較少，其影響機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。

土壤當(dāng)中的有機(jī)質(zhì)在分解的過程當(dāng)中就可以產(chǎn)生大量的養(yǎng)分，比如說可以將落葉當(dāng)中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解，可以使土壤更加肥沃，在分解的過程當(dāng)中主要是微生物的作用，微生物在分解這些物質(zhì)的過程當(dāng)中也可以獲得能量和養(yǎng)分，對(duì)于林木生長而言尤為重要[7]。微生物將凋落物等有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解，不僅產(chǎn)生C，N，P等相關(guān)養(yǎng)分物質(zhì)，同時(shí)對(duì)其相關(guān)酶物質(zhì)加以調(diào)節(jié)，那么由此可以看出，在酶物質(zhì)循環(huán)以及養(yǎng)分循環(huán)的過程當(dāng)中主要是微生物在發(fā)揮作用，因此開展微生物活動(dòng)及其對(duì)酶的作用機(jī)理具有重要現(xiàn)實(shí)意義，能夠?qū)ι值蚵湮锓纸饧澳芰垦h(huán)過程進(jìn)行更為全面的分析[8,9]。近些年來，大量的學(xué)者開展了林木凋落物的降解過程及作用機(jī)理，對(duì)養(yǎng)分循環(huán)開展了大量研究，同時(shí)對(duì)微生物的降解效應(yīng)加以探究，分析酶的有效調(diào)節(jié)作用[10]，大量的實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)，由于凋落物主要是微生物來進(jìn)行分解的，那么其分解速率去取決于微生物的新陳代謝速度，除此以外，環(huán)境因子和酶調(diào)節(jié)作用也會(huì)從一定程度上影響到凋落物的分解速度[10,11]。對(duì)于中亞熱帶地區(qū)的林木凋落物分解作用機(jī)理研究則相對(duì)不多。

對(duì)于馬尾松而言，由于其環(huán)境適應(yīng)性尤強(qiáng)，加之適應(yīng)南方地區(qū)土壤及氣候特點(diǎn)，因此成為當(dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)樹種，同時(shí)因其具有速生特點(diǎn)，在具有重要環(huán)境效益的同時(shí)具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于水土保持及調(diào)節(jié)局地氣候尤為關(guān)鍵[12]。近些年來，受過度開墾等一系列因素的影響，加之連續(xù)種植時(shí)間長，土壤質(zhì)量下降較為明顯，產(chǎn)生明顯的林分生產(chǎn)力下降，有損土壤承載力，為了改善林木環(huán)境，針闊混交林種植模式不斷實(shí)施，一定程度上緩解土壤質(zhì)量下降，而且凋落物分解能夠增加土壤養(yǎng)分含量，增強(qiáng)能量循環(huán)[13]。本研究選取馬尾松林，探究季節(jié)變換下凋落物降解對(duì)土壤氮循環(huán)的作用機(jī)理，同時(shí)探究微生物活動(dòng)所參與的調(diào)控作用，從而為我國馬尾松人工林的種植提供有益參考和借鑒。

一是發(fā)展政府領(lǐng)導(dǎo)位置。各級(jí)政府起到主導(dǎo)作用，有目的地實(shí)施扶貧政策，為培育工作創(chuàng)造良好環(huán)境。二是注重市場(chǎng)的作用。在資源配置過程中，市場(chǎng)所起作用是無法忽視的，這也是提高培育質(zhì)量的基礎(chǔ)。三是加強(qiáng)農(nóng)業(yè)主導(dǎo)地位。為了發(fā)展新型農(nóng)業(yè)，需要將農(nóng)業(yè)作為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，并結(jié)合實(shí)際狀況，發(fā)展特色、優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)［2］。

1 研究區(qū)概況

本文在研究的過程當(dāng)中選擇了西南地區(qū)某一個(gè)區(qū)域作為研究對(duì)象進(jìn)行了深入的研究，該地區(qū)是十分典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，因?yàn)榈乩砦恢玫奶攸c(diǎn)，該地區(qū)主要集中在在5～10月降雨，年平均1 021 mm降雨量，該區(qū)域具有很多丘陵構(gòu)造，并且年日照時(shí)間比較長，可以達(dá)到1 150 h。在該區(qū)域主要種植的實(shí)驗(yàn)樹木為毛巔坳林和人工馬尾松林，由于該區(qū)域的海拔在450 m左右，再加上土壤主要是沖擊黃壤，因此該地區(qū)的森林結(jié)構(gòu)比較簡單，并且層次明顯，整個(gè)區(qū)域的灌草覆蓋率很高，幾乎達(dá)到了70%，那么由此可以看出，研究區(qū)域內(nèi)的植物覆蓋率很高。

本研究借助于誘導(dǎo)呼吸法對(duì)于微生物量測(cè)定：在100 ml西林瓶中置入1 g土樣，并將一毫升葡萄糖溶液置入其中，要求濃度為0.01 g/mL，靜置1 h，并進(jìn)行通風(fēng)處理0.5 h，瓶中將產(chǎn)生CO2，對(duì)其體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行測(cè)定，然后在25 ℃恒溫下進(jìn)行長達(dá)1 h的培養(yǎng)處理，在此計(jì)算體積分?jǐn)?shù)，對(duì)兩次測(cè)量誤差進(jìn)行分析[4-6]。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理

本試驗(yàn)于1月開始凋落葉的收集，借助于矩形取樣器開展凋落物取樣，其路徑要求為S型，取樣器長、寬分別為25，30 cm，然后將其泥沙去除后混合均勻，待其風(fēng)干后保存。試驗(yàn)過程中借助于凋落物分解袋法開展相關(guān)研究，要求凋落物袋為120目，每袋凋落物要求達(dá)到25 g，每24個(gè)凋落物為一組，從而進(jìn)行連續(xù)四年的實(shí)地觀測(cè)試驗(yàn)，從而獲取凋落物袋合計(jì)384個(gè)。

兒童支氣管哮喘是兒科常見的呼吸道疾病，主要以慢性氣道炎癥為基礎(chǔ)，特征為氣道高反應(yīng)[1-2]。兒童哮喘的急性發(fā)作能在短時(shí)間內(nèi)造成氣道痙攣 、呼吸困難甚至窒息，臨床治療以減輕患兒癥狀、縮短發(fā)病時(shí)間、防止病情反復(fù)發(fā)作為主[3-4]。為探究布地奈德與槐杞黃顆粒聯(lián)合治療兒童支氣管哮喘急性發(fā)作的臨床效果，本研究選取180例支氣管哮喘急性發(fā)作的患兒作為研究對(duì)象，分別采用布地奈德與槐杞黃顆粒聯(lián)合治療及僅采用布地奈德治療，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

由圖1可見，年份和季節(jié)會(huì)對(duì)馬尾松凋落物的分解系數(shù)產(chǎn)生很大的影響。隨著季節(jié)的變化，但是從總體上來看，馬尾松凋落物的分解系數(shù)的變化是有規(guī)律的，均表現(xiàn)為秋季和夏季高于春季和冬季，而在春季時(shí)期，分解系數(shù)是最低的，并且隨著年份的增加，在相同的季節(jié)里，馬尾松凋落物分解系數(shù)也在持續(xù)的上升，而不同年份春季和秋季馬尾松凋落物分解系數(shù)基本相等，說明年份對(duì)馬尾松凋落物分解系數(shù)的影響主要集中在夏季和秋季。其中2015年馬尾松凋落物的分解系數(shù)變化范圍在0.025～0.064，2016年馬尾松凋落物的分解系數(shù)變化范圍在0.026～0.068，2017年馬尾松凋落物的分解系數(shù)變化范圍在0.025～0.069，2018年馬尾松凋落物的分解系數(shù)變化范圍在0.027～0.084。

①方案制定：各職能部門和人力資源部聯(lián)合擬定各部門和各類員工的績效考核方案，將方案提交給相關(guān)部門，最終由高層領(lǐng)導(dǎo)裁決。

2.2 測(cè)定方法

此次部編教材，最重要的一個(gè)改變是“雙線編排”，教材圍繞人文和語文兩大主題，雙線組織閱讀單元。通過通讀教材我們得知，每個(gè)單元的主題串聯(lián)起來剛好可以組成一條貫穿全文的線索，這是雙線中的一線，另一條線則是指“語文素養(yǎng)”的基本因素，比如識(shí)字寫字等基本的語文知識(shí)、閱讀理解能力、連詞成句、連句成文能力。將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)由淺到深穿插到教材中，讓學(xué)生更加有效地吸收語文知識(shí)，同時(shí)也為教師落實(shí)語文核心素養(yǎng)提供了支撐點(diǎn)。

對(duì)于土壤酶活性的測(cè)定如下：首先借助于PBS緩沖液對(duì)鮮土樣進(jìn)行浸提，在提取過程中借助于酶聯(lián)免疫分析試劑盒，之后進(jìn)行OD值測(cè)量，在此過程中借助于酶標(biāo)儀，要求波長為450 nm，進(jìn)而換算出其濃度。借助于試劑盒測(cè)試能夠有效測(cè)量酶活性狀況，采取的是雙抗體夾心法測(cè)量原理。

對(duì)于分解系數(shù)的計(jì)算借助于Olson方法進(jìn)行，計(jì)算公式如下[20]：=-ln(/)。

交互作用分析顯示，年份和季節(jié)對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤氮含量和土壤微生物量氮含量均產(chǎn)生了顯著的影響(表2)，其中年份顯著影響了馬尾松凋落物分解過程中土壤氮含量(＜0.05)，季節(jié)極顯著影響了土壤氮含量和微生物量氮(＜0.01)，而年份和季節(jié)共同影響了土壤氮含量和微生物量氮(＜0.05)。此外，季節(jié)對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤氮含量和微生物量氮的影響高于年份。

式中:為初始質(zhì)量；為某一時(shí)間t時(shí)的總質(zhì)量；表示分解時(shí)間

微生物活度測(cè)量：借助于改進(jìn)的FDA法[14]。對(duì)微生物量碳、氮的測(cè)定借助于浸提法[15]。

為了有效測(cè)定土壤呼吸狀況，本研究通過呼吸率加以對(duì)比分析，為了有效測(cè)量該指標(biāo)，在各個(gè)樣方內(nèi)設(shè)置PVC連接環(huán)，并利用Li-6400分析儀開展測(cè)定。經(jīng)過兩個(gè)月的初試測(cè)量之后，每月進(jìn)行3次土壤呼吸率統(tǒng)計(jì)記錄，時(shí)間為8～18 h。

3 結(jié)果與分析

3.1 馬尾松凋落物分解系數(shù)

經(jīng)過4 a的分解試驗(yàn)可以得出，該地區(qū)在不同年份的不同季節(jié)，馬尾松凋落物的分解系數(shù)也會(huì)有很大的差異，具體數(shù)據(jù)詳情見圖1。

圖1 馬尾松凋落物分解系數(shù)

為了測(cè)試凋落物的分解狀況，在樣地隨機(jī)選擇試驗(yàn)樣點(diǎn)，并于2015年3月開始進(jìn)行凋落物袋的分解試驗(yàn)，將之放置于土樣點(diǎn)后待其逐漸降解，并各季度進(jìn)行分批回收，每次回收6袋，將其附著的雜質(zhì)去除后帶回實(shí)驗(yàn)室開展分析：首先逐一進(jìn)行鮮重測(cè)量，之后將其混合均勻，其中1份進(jìn)行烘干處理，要求溫度達(dá)到80 ℃，同時(shí)進(jìn)行干重稱量；其余1份進(jìn)行冷藏處理，以備測(cè)量微生物數(shù)，同時(shí)對(duì)酶元素進(jìn)行測(cè)量。整個(gè)試驗(yàn)持續(xù)4 a，從而提升試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。

交互作用分析顯示（表1），年份和季節(jié)對(duì)馬尾松凋落物的分解系數(shù)均產(chǎn)生了顯著的影響，其中年份顯著影響了馬尾松凋落物的分解系數(shù)(＜0.05)，季節(jié)極顯著影響了馬尾松凋落物的分解系數(shù)(＜0.01)，而年份和季節(jié)共同影響了馬尾松凋落物的分解系數(shù)(＜0.05)。此外，季節(jié)對(duì)馬尾松凋落物的分解系數(shù)的影響高于年份對(duì)馬尾松凋落物的分解系數(shù)的影響。

表1 馬尾松凋落物分解系數(shù)交互作用分析

注：*表示<0.05，**表示<0.01，下同。

Note: * means<0.05, ** means<0.01, the same as follows.

3.2 馬尾松土壤氮和土壤微生物量氮含量

由圖2可知，年份和馬尾松人工林凋落物分解過程中土壤氮含量和土壤微生物量氮含量均產(chǎn)生了一定影響，而且年份和季節(jié)對(duì)產(chǎn)生的影響不同。隨著季節(jié)的變化，不同年份馬尾松凋落物分解過程中土壤氮含量和土壤微生物量氮含量呈一致的變化規(guī)律，均表現(xiàn)為秋季和夏季高于春季和冬季，春季土壤氮含量和土壤微生物量氮含量最低。相同季節(jié)馬尾松凋落物分解過程中土壤氮含量和土壤微生物量氮含量隨著年份的增加而增加，而不同年份春季和秋季基本相等，說明年份對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤氮含量和土壤微生物量氮含量的影響主要集中在夏季和秋季。

圖2 馬尾松土壤氮和土壤微生物量氮含量

Fig.2 Soil nitrogen and soil microbial biomass nitrogen contents of Masson Pine

氣候傾向率采用一次線性方程表示，即：Ti=a0+a1ti ，式中：Ti為氣溫，ti為時(shí)間；a1為線性趨勢(shì)項(xiàng)，a1×10表示氣溫每10a的氣候傾向率。對(duì)趨勢(shì)系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

表2 馬尾松土壤氮和土壤微生物量氮含量交互作用分析

3.3 馬尾松土壤氮轉(zhuǎn)化速率

由圖3可知，年份和馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化速率產(chǎn)生了一定影響，而且年份和季節(jié)對(duì)于馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化速率影響不同。隨著季節(jié)的變化，不同年份馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化速率呈一致的變化規(guī)律，均表現(xiàn)為秋季和夏季高于春季和冬季，春季最低。相同季節(jié)馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化速率隨著年份的增加而增加，而不同年份春季和秋季馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化速率基本相等，說明年份對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化速率的影響主要集中在夏季和秋季。

圖3 馬尾松土壤氮轉(zhuǎn)化速率

交互作用分析顯示(表4)，年份和季節(jié)對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物酶活性均產(chǎn)生了顯著的影響，其中年份顯著影響了馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物酶活性(＜0.05)，季節(jié)極顯著影響了土壤酶活性(＜0.01)，而年份和季節(jié)共同影響了土壤酶活性(＜0.05)。此外，季節(jié)對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物酶活性的影響高于年份的影響。

表3 馬尾松土壤氮轉(zhuǎn)化速率交互作用分析

3.4 馬尾松土壤氮循環(huán)酶活性

由圖4可知，年份和馬尾松人工林凋落物分解過程中土壤微生物酶活性(脲酶、蛋白酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶、天冬酰胺酶和N-乙酰氨基葡萄糖核苷酶)均產(chǎn)生了一定影響，而且年份和季節(jié)對(duì)產(chǎn)生的影響不同。隨著季節(jié)的變化，不同年份馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物酶活性呈一致的變化規(guī)律，均表現(xiàn)為秋季和夏季高于春季和冬季，春季土壤酶活性最低。相同季節(jié)馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物酶活性隨著年份的增加而增加，而不同年份春季和秋季基本相等，說明年份對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物酶活性的影響主要集中在夏季和秋季。

圖4 馬尾松土壤氮循環(huán)酶活性

Fig.4 Soil nitrogen cycling enzyme activity of Masson Pine

交互作用分析顯示(表3)，年份和季節(jié)對(duì)馬尾凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化速率均產(chǎn)生了顯著的影響，其中年份顯著影響了馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化速率(＜0.05)，季節(jié)極顯著影響了馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化速率(＜0.01)，而年份和季節(jié)共同影響了凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化速率(＜0.05)。此外，季節(jié)對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化速率的影響高于年份。

表4 馬尾松土壤氮循環(huán)酶活性交互作用分析

注：NS（No significance）表示沒有顯著差異（>0.05）。

Note: NS (No significance) meant no significant difference (>0.05)

3.5 馬尾松土壤微生物呼吸和微生物代謝熵

由圖6可知，年份和馬尾松人工林凋落物分解過程中土壤微生物活度均產(chǎn)生了一定影響，而且年份和季節(jié)對(duì)產(chǎn)生的影響不同。隨著季節(jié)的變化，不同年份馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物活度呈一致的變化規(guī)律，均表現(xiàn)為秋季和夏季高于春季和冬季，春季土壤微生物活度最低。相同季節(jié)馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物活度隨著年份的增加而增加，而不同年份春季和秋季基本相等，說明年份對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物活度的影響主要集中在夏季和秋季。其中2015年馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物活度變化范圍在0.22～0.62，2016年土壤微生物活度變化范圍在0.23～0.71，2017年土壤微生物活度變化范圍在0.24～0.73，2018年土壤微生物活度變化范圍在0.26～0.89。

圖5 馬尾松土壤微生物呼吸和微生物代謝熵

Fig.5 Soil microbial respiration and microbial metabolic entropy of Masson Pine

交互作用分析顯示，年份和季節(jié)不同(表5)，那么土壤當(dāng)中的微生物的新陳代謝速率也會(huì)有所不一樣，因此這些微生物對(duì)馬尾松掉落物的分解速度和程度也會(huì)有所不同，其中年份的影響程度比季節(jié)的影響程度更明顯，而馬尾松土壤微生物呼吸和微生物代謝商對(duì)分解系數(shù)的影響比年份的影響更顯著。

表5 馬尾松土壤微生物呼吸和微生物代謝熵交互作用分析

3.6 馬尾松土壤微生物活度

由圖5可知，年份和馬尾松人工林凋落物分解過程中土壤微生物呼吸(自養(yǎng)呼吸、異養(yǎng)呼吸和微生物總呼吸)和微生物代謝熵均產(chǎn)生了一定影響，而且年份和季節(jié)對(duì)產(chǎn)生的影響不同。隨著季節(jié)的變化，不同年份馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物呼吸和微生物代謝熵呈一致的變化規(guī)律，均表現(xiàn)為秋季和夏季高于春季和冬季，春季土壤微生物呼吸和微生物代謝熵最低。相同季節(jié)馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物呼吸和微生物代謝熵隨著年份的增加而增加，而不同年份春秋季基本相等，說明年份對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物呼吸和微生物代謝熵的影響主要集中在夏季和秋季。

其中β是稀疏懲罰項(xiàng)的權(quán)重。在學(xué)習(xí)過程中，通過BP算法對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的W和b的逐步修正，代價(jià)函數(shù)逐漸被最小化。在此過程中，必須計(jì)算隱藏層的每個(gè)神經(jīng)元對(duì)輸出層誤差的貢獻(xiàn)。此外，還應(yīng)該計(jì)算代價(jià)函數(shù)對(duì)W和b的偏導(dǎo)數(shù)。文獻(xiàn)[16]指出，L-BFGS算法在深度學(xué)習(xí)中訓(xùn)練維度較低的情況下，效果比較好且收斂速度快，運(yùn)行穩(wěn)定，因此本文采用L-BFGS算法求解。

本土譯者的數(shù)量何以逐漸拓展？外來譯者對(duì)佛教場(chǎng)域的建構(gòu)，逐漸改變了受眾慣習(xí)，使受眾對(duì)佛教教義的接受度逐漸提高，出家修行的人逐漸增加。佛教初入中國，寺廟不多，主要為了滿足西域、天竺來華僧侶及商人的宗教信仰，法律不允許中國人出家。（同上：1）隨著佛教影響日盛，佛教教義逐漸為統(tǒng)治階級(jí)和大眾所接受，本土僧侶開始向外來僧侶學(xué)佛。漢時(shí)嚴(yán)浮調(diào)學(xué)佛于安息國僧人安世高，后與安息僧人安玄合譯，安玄口陳，浮調(diào)筆受；道安師從西域僧人竺佛圖澄。（湯用彤 2016：46，134）

圖6 馬尾松土壤微生物活度

交互作用分析顯示(表6)，年份和季節(jié)對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物活度均產(chǎn)生了顯著的影響，其中年份顯著影響了馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物活度(＜0.05)，季節(jié)極顯著影響了土壤微生物活度(＜0.01)，而年份和季節(jié)共同影響了土壤微生物活度(＜0.05)。此外，季節(jié)對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤微生物活度的影響高于年份的影響。

三要提升數(shù)據(jù)建設(shè)質(zhì)量。潛力數(shù)據(jù)，既是潛力建設(shè)的成果，也是潛力建設(shè)的內(nèi)容，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)才能為精確、快速動(dòng)員提供可靠的依據(jù)。動(dòng)員潛力數(shù)據(jù)涵蓋人力資源、物資裝備、設(shè)施設(shè)備、精神力量等方方面面，平時(shí)以動(dòng)態(tài)、海量的形式存在于社會(huì)各領(lǐng)域、諸部門，必須綜合運(yùn)用現(xiàn)代物流、人工智能、區(qū)塊鏈等科學(xué)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)潛力數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集、合理加工、科學(xué)處理，徹底改變過去數(shù)據(jù)建設(shè)“貪大求全、大而無用”的不良狀況，不斷提升潛力數(shù)據(jù)建設(shè)質(zhì)量。

表6 馬尾松土壤微生物活度交互作用分析

4 討論

通過降解掉落物可以使土壤獲得更多的養(yǎng)分，這樣不僅可以促進(jìn)植被的生長，再加上凋落物的分解，主要是通過微生物來進(jìn)行的，因此可以為微生物的新陳代謝提供能量。氣候、微生物及土壤狀況等均對(duì)其產(chǎn)生影響，尤其是交互作用更為復(fù)雜[16,17]。大量研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于馬尾松等針葉林而言，其厚革質(zhì)的葉片特點(diǎn)形成了較為發(fā)達(dá)的角質(zhì)層，這些物質(zhì)成分具有很明顯的難降解性，微生物對(duì)其分解水平較低，且淋溶性較弱。與之形成對(duì)比的是闊葉林，其降解難度明顯較低，加之其較為廣闊的表面積，對(duì)于微生物分解及其新陳代謝較為有利[16,17]。通過連續(xù)四年的觀測(cè)研究得知，馬尾松凋落物并沒有較高的分解速率，以往大量學(xué)者的研究結(jié)果亦是如此，此外，凋落物分解受到季節(jié)及年份的顯著制約，不同的時(shí)間影響下，其分解速率存在較大差異，但是整體而言，其季節(jié)性變化規(guī)律尤為突出，分解速率最高的季節(jié)是秋季，其次是夏季，而春冬季節(jié)最低。即使是同一季節(jié)，隨著年份的增加，其分解速率上升；而不同年份的情況下，對(duì)于春季及秋季而言，其分解速率基本一致。

對(duì)于凋落物降解而言，土壤微生物起著關(guān)鍵作用，尤其是其群落分布直接制約著凋落物分解水平，多樣性及均勻度等分布的差異將大大制約著分解效率，加之環(huán)境因子的影響，其分解水平呈現(xiàn)較大差異[18]。通過大量對(duì)比分析得知，與林木類型相比而言，時(shí)間因素的影響效果更強(qiáng)，環(huán)境因子及季節(jié)變換帶來的影響起著決定作用，不少研究發(fā)現(xiàn)，夏季真菌生物量較為龐大[19]。不同的環(huán)境因子制約影響下，微生物群落分布也出現(xiàn)較大差異，尤其是細(xì)菌及真菌等分布[20]。通過連續(xù)四年的觀測(cè)研究得知，受季節(jié)變換的影響，微生物活度的變化特點(diǎn)也呈現(xiàn)一定規(guī)律性，即夏秋季節(jié)明顯高于春冬季節(jié)，而最低水平出現(xiàn)在春季，對(duì)于微生物代謝熵來說亦是如此。即使是同一季節(jié)，在年份不斷增加的情況下，不僅微生物活度呈現(xiàn)明顯的上升態(tài)勢(shì)，對(duì)于微生物代謝熵來說亦是如此。而不同年份的情況下，對(duì)于春季及秋季而言，其差別相對(duì)較小。主要原因在于夏秋季節(jié)而言，其具有較高的氣溫，微生物生長發(fā)育及新陳代謝活躍，對(duì)于微生物分解來講具有有利條件，但是過高的氣溫也不利于微生物活動(dòng)，因此秋季影響下微生物活動(dòng)較為活躍，而冬季氣溫過低，對(duì)于微生物新陳代謝尤為不利。此外，受不同分解階段的制約，微生物的分布群類也呈現(xiàn)較大差異，在分解前期階段而言，優(yōu)勢(shì)物種為真菌，其后細(xì)菌才逐漸發(fā)揮其數(shù)量優(yōu)勢(shì)，主要原因在于中亞熱帶區(qū)域的凋落物并沒有較高品質(zhì)，在此時(shí)期對(duì)于真菌定殖較為有利，真菌的菌絲能夠有效進(jìn)入凋落物殘?bào)w[21,22]，在酶分解作用下明顯改變凋落物結(jié)構(gòu)，這對(duì)于微生物群落分布及活動(dòng)較為有利。

對(duì)于土壤酶而言，不僅能夠改善土壤活性，同時(shí)能夠有效調(diào)節(jié)養(yǎng)分和能量循環(huán)，促進(jìn)土壤質(zhì)量的提升，這也能夠?qū)ν寥鲤B(yǎng)分的變化加以體現(xiàn)，其存在形式也是明顯多樣化，不僅包括蛋白酶、還原酶，還包括胺酶、核苷酶等成分，這些元素在土壤養(yǎng)分循環(huán)過程中起著重要的催化作用。在凋落物降解過程中，酶發(fā)揮著無可替代的作用，參與多種生化反應(yīng)，直接制約著整個(gè)降解過程[23]。通過連續(xù)四年的觀測(cè)研究得知，凋落物分解受到酶活性的顯著制約，不同的時(shí)間影響下，其分解速率存在較大差異，但是整體而言，其季節(jié)性變化規(guī)律尤為突出，在酶活性影響下，分解速率最高的季節(jié)是秋季，其次是夏季，而春冬季節(jié)最低。即使是同一季節(jié)，隨著年份的增加，其分解速率上升態(tài)勢(shì)突出；而不同年份的情況下，對(duì)于春季及秋季而言，其分解速率基本一致。在不同酶活性的制約下，加之凋落物成分的差異以及環(huán)境因子的制約，凋落物降解水平差異突出，這也說明酶活性能夠作為凋落物降解的重要反映指標(biāo)。通過研究得知，多種酶參與了整個(gè)凋落物降解過程。對(duì)于土壤酶而言，其能夠產(chǎn)生明顯的催化效應(yīng)，對(duì)氮、碳循環(huán)產(chǎn)生著關(guān)鍵性影響效果，參與著生化反應(yīng)[24,25]。鑒于試驗(yàn)條件下和室外實(shí)際條件存在一定的差異，酶的影響機(jī)理還有待于進(jìn)一步研究。

5 結(jié)論

馬尾松凋落物的分解系數(shù)可以按照季節(jié)劃分為四季，其中夏季和秋季馬尾松凋落物的分解系數(shù)比冬季和春季的更高，分解過程中土壤氮含量、微生物量氮含量、氮轉(zhuǎn)化率、土壤微生物酶活性(脲酶、蛋白酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶、天冬酰胺酶和N-乙酰氨基葡萄糖核苷酶)、土壤微生物呼吸(自養(yǎng)呼吸、異養(yǎng)呼吸和微生物總呼吸)和微生物代謝熵均表現(xiàn)為秋季和夏季高于春季和冬季。通過交互作用分析表明，年份和季節(jié)共同影響了馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化和微生物活性。季節(jié)對(duì)馬尾松凋落物凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化和微生物活性的影響高于年份的影響，并且年份對(duì)馬尾松凋落物分解過程中土壤氮轉(zhuǎn)化和微生物活性的影響主要集中在夏季和秋季。整體而言，馬尾松凋落物降解過程中受到一系列的影響因子制約，微生物、酶活性及環(huán)境因子等多種因素均制約著整個(gè)降解過程，且凋落物分解具有復(fù)雜性，還受到自身結(jié)構(gòu)等方面因子的影響，多種影響因子的交互作用還有待于進(jìn)一步探究。

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The Effects of Litters fromLamb. on Nitrogen Cycle and Microbes in Soil

LUO Guo-na1, CHE Zhen-yu2*

1.843300,2.650224,

In order to study the soil nitrogen cycle and microbial processes in the litter decomposition of Masson Pine, the effects of soil nitrogen conversion and microbial activity on the litter decomposition of Masson pine in year and season and their interaction were studied by in-situ decomposition and laboratory assay for 4 consecutive years. The results showed that: (1) With the change of seasons, the decomposition coefficient of litter of Masson pine in different years showed a consistent change rule, which was higher in autumn and summer than in spring and winter. The decomposition coefficient of litter of Masson pine in the same season increased with the increase of year, and the decomposition coefficient of litter in spring and autumn of different years was basically equal, indicating that the influence of year on the decomposition coefficient of litter of Masson pine was mainly concentrated in summer and autumn. (2) In the litter decomposition process of Masson pine in different years, the soil nitrogen content, microbial nitrogen content and nitrogen conversion rate were higher in autumn and summer than in spring and winter. In the litter decomposition process of Masson Pine in the same season, the soil nitrogen content, microbial nitrogen content and nitrogen conversion rate increased with the increase of year, and the spring and autumn were basically equal in different years. (3) Soil microbial enzyme activity (urease, protease, nitrate reductase, nitrite reductase, asparaginase and n-acetylglucosamine nucleoside enzyme), soil microbial respiration (autotrophic respiration, heterotrophic respiration and total microbial respiration) and microbial metabolic entropy during litter decomposition of Masson pine in different years were higher in autumn and summer than in spring and winter. Spring and autumn are almost equal in different years. (4) Interaction analysis showed that year significantly affected soil nitrogen conversion and microbial during litter decomposition (<0.01). Both year and activity during litter decomposition (<0.05), while season significantly affected soil nitrogen conversion and microbial activity season affected soil nitrogen conversion and microbial activity during litter decomposition (<0.05). The effects of season on soil nitrogen conversion and microbial activity during litter decomposition of Masson pine were higher than those of year, and the effects of year on soil nitrogen conversion and microbial activity during litter decomposition of Masson pine were mainly concentrated in summer and autumn.

Lamb.; litters decomposition; soil nitrogen cycle; microbial activity

S714

A

1000-2324(2023)04-0553-09

10.3969/j.issn.1000-2324.2023.04.011

2023-01-04

2023-02-10

地區(qū)基金項(xiàng)目(2018XX03);中央支持地方高校項(xiàng)目(TDZKSS202011)

羅國娜(1988-),女,碩士研究生,講師,主要研究方向:生態(tài)規(guī)劃與城鄉(xiāng)環(huán)境保護(hù). E-mail:18787045546@163.com

通訊作者:Author for correspondence. E-mail:598869375@qq.com