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土壤微生物是生态系统的分解者,它积极参与生态系统中物质循环和能量流动,是维持生态系统结构与功能的重要因素。由于其对环境变化的高度敏感性和响应性,可以作为环境变化的指示因子,对于预测全球变暖对生态系统的潜在影响具有重要的意义。因此,本研究在北京东灵山西坡选择10个山体组成连续的海拔梯度(1020-1770m),以辽东栎林地土壤为研究对象,运用氯仿熏蒸-提取法、Biolog法以及PLFA分析方法,测定了土壤微生物生物量和群落结构,从海拔格局、坡位分布和季节变化三个方面来研究土壤微生物群落时空异质性。结论如下:
(1)7月,土壤微生物生物量沿海拔梯度没有表现出明显的空间分布规律,土壤水分、养分是主要的影响因素,而土壤温度的影响不显著,可能与采样时间有关。随着海拔的升高,土壤微生物各类群含量无显著的变化趋势,但细菌/真菌比随海拔升高而升高,革兰氏阳性细菌(G+)/阴性菌(G-)比随海拔升高而降低,此变化主要受到土壤气候条件(温度、水分)的显著影响,也受到土壤养分的影响。
(2)坡面尺度上,土壤水养含量向下坡位逐步迁移,而土壤微生物生物量在各坡位间无显著差异,土壤含水量是影响其在坡面上分布的最主要因素,其次在上坡位和中坡位是土壤有机碳,而在下坡位草本丰富度对于土壤微生物生物量的负作用很大。
(3)植物生长季(5-9月),土壤微生物生物量基本呈现“V”形变化,属于夏高冬低型,主要受到土壤养分和土壤温度的综合影响,其中与土壤养分的相关性更强。土壤细菌(G+、G-、细菌总含量)和土壤真菌的变化主要表现为5-6月剧烈下降,之后平稳波动,与土壤养分的季节变化趋势相似,说明含量的变化主要受到当时可利用资源的限制;G+/G-与土壤养分的变化趋势恰好相反,证实了此比值对于土壤养分含量变化的敏感指示作用。土壤细菌/真菌比从5月至9月总体上呈现出“M”形变化,仅土壤含水量显著相关。
综上,在本研究中,土壤微生物生物量的时空变化与土壤养分含量的关系最为密切,证实了土壤微生物生物量可以作为土壤有机质状况的良好表征。而土壤温度对于土壤微生物生物量空间分布的影响不大。土壤微生物群落结构对土壤温度、湿度、养分条件的变化敏感,在未来全球变暖的背景下,随着气温的逐步升高,蒸发的日益强烈,暖温带辽东栎林地土壤微生物群落将发生改变,其中真菌和G+的相对含量有升高的趋势。