鄱陽(yáng)湖濕地土壤酶及微生物生物量的剖面分布特征

于昊天， 黃時(shí)豪， 劉亞軍， 寇文伯， 劉以珍， 吳 蘭*

1.南昌大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 江西 南昌 330031 2.鄱陽(yáng)湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江西 南昌 330031

鄱陽(yáng)湖濕地土壤酶及微生物生物量的剖面分布特征

于昊天1,2， 黃時(shí)豪1,2， 劉亞軍1,2， 寇文伯1,2， 劉以珍1,2， 吳 蘭1,2*

1.南昌大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 江西 南昌 330031 2.鄱陽(yáng)湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江西 南昌 330031

為探明淡水沼澤濕地土壤微生物功能活性隨土壤剖面深度的變化，以鄱陽(yáng)湖區(qū)內(nèi)典型的苔草濕地土壤為研究對(duì)象，選擇剖面深度為1 m共5層(0～20、>20～40、>40～60、>60～80、>80～100 cm)的土壤，對(duì)土壤酶〔Bglu(β-葡萄糖苷酶)、NAG(乙酰氨基葡萄糖苷酶)、Bxyl(β-木糖苷酶)、Phos(酸性磷酸酶)、Phox(酚氧化酶)、Pero(過(guò)氧化物酶)〕活性、w(MBC)(微生物生物量碳含量)和w(MBN)(微生物生物量氮含量)及土壤理化性質(zhì)進(jìn)行研究. 結(jié)果表明，代表微生物功能活性的土壤酶和w(MBC)、w(MBN) 均隨著剖面深度的增加而逐漸降低，表層(0～20 cm)土壤中的酶活性和w(MBC)、w(MBN)均顯著高于深層土壤. 值得注意的是，不同土壤酶活性隨著剖面深度的變化規(guī)律不一，但總體酶活性在土壤深度為>40～60 cm時(shí)達(dá)到穩(wěn)定，并且仍都具有較高活性；表層土壤中w(MBC)為65.58～161.90 mgkg，w(MBN)為7.39～16.28 mgkg，二者占所研究剖面土壤總微生物碳氮含量的51%～69%. 進(jìn)一步的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，土壤微生物功能特性與有機(jī)質(zhì)AFDM(去灰分干重)、w(TOC)、w(TN)、含水量及pH存在顯著的相關(guān)性，其中土壤w(TOC)、w(TN)是影響鄱陽(yáng)湖濕地土壤微生物數(shù)量和活性的最主要因素. 研究顯示，土壤深度對(duì)濕地土壤微生物功能特性及土壤性質(zhì)具有顯著影響，表層土壤中微生物功能活性最高，但濕地深層土壤中仍存在大量的微生物，由微生物參與的代謝活動(dòng)仍然活躍，深層土壤微生物功能特性不容忽視.

天然濕地； 剖面土壤； 微生物生物量； 土壤酶； 微生物功能

濕地是處于陸地和水域之間的過(guò)渡帶生態(tài)系統(tǒng)，其特殊的生態(tài)位置和獨(dú)特的生態(tài)特征，使得濕地成為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要匯集地之一[1]. 濕地土壤作為濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，承載著大量的碳、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換提供原料和動(dòng)力[2].

土壤酶活性可表征微生物存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)元素等功能活性的強(qiáng)弱，其中Bglu(β-葡萄糖苷酶)和Bxyl(β-木糖苷酶)能夠水解土壤中的纖維素、木聚糖等多糖類物質(zhì)，為微生物提供充足的碳源，是土壤碳循環(huán)的重要參與者[3-4]；NAG(乙酰氨基葡萄糖苷酶)參與氨基酸類物質(zhì)的降解，是微生物獲取氮源的方式之一，參與土壤中碳、氮元素的轉(zhuǎn)化[5]；Phos(酸性磷酸酶)能夠促進(jìn)土壤中有機(jī)磷化合物的水解，其活性反應(yīng)土壤供應(yīng)有效磷的潛在能力[6]；Phox(酚氧化酶)、Pero(過(guò)氧化物酶)主要參與土壤中的氧化還原反應(yīng)，控制土壤有機(jī)質(zhì)的分解[7]. 關(guān)于土壤酶活性和微生物生物量的研究，大多集中于森林生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)于天然淡水沼澤濕地生態(tài)系統(tǒng)的研究還相對(duì)較少，并且現(xiàn)有的研究多集中于表層土壤. 然而隨著研究的深入，已有研究結(jié)果表明，表層(0～20 cm)土壤中，微生物的平均含量只占土壤總微生物量的1/3左右[8]；Jobbagy等的研究也表明，深層土壤中碳的儲(chǔ)存量大約占土壤中碳總儲(chǔ)存量的50%左右[9]，由此推測(cè)，土壤深層剖面中的微生物及其參與的營(yíng)養(yǎng)元素代謝循環(huán)過(guò)程不容忽視.

該研究選取我國(guó)最大的天然淡水沼澤濕地——鄱陽(yáng)湖濕地1 m深土壤剖面為研究對(duì)象，對(duì)其理化性質(zhì)、土壤酶活性、微生物生物量進(jìn)行比較，分析鄱陽(yáng)湖濕地土壤中尤其是沿土壤剖面深度的微生物特性及土壤性質(zhì)的變化，以期了解濕地土壤剖面深度對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與過(guò)程的影響，為研究鄱陽(yáng)湖生態(tài)系統(tǒng)生物地球化學(xué)循環(huán)尤其是為微生物群落對(duì)地下生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的影響、適應(yīng)提供基礎(chǔ)研究資料.

1 研究方法

1.1研究區(qū)概況

鄱陽(yáng)湖是長(zhǎng)江流域最大的通江、淡水湖泊，湖區(qū)濕地面積約 2 700 km2，生物資源豐富[10]，受亞熱帶季風(fēng)氣候的影響，湖區(qū)內(nèi)季節(jié)性水位變化明顯，年均降水量在1 400～1 900 mm，年均氣溫17 ℃且日照充足. 鄱陽(yáng)湖濕地周期性的水位變化和地面的干濕交替，使得濕生植物成為湖區(qū)濕地最主要的植被類型[11]. 灰化苔草(Carexcinerascens)是湖區(qū)濕地內(nèi)分布最廣、面積最大的濕生植物，面積達(dá)9.6×104hm2，占鄱陽(yáng)湖水面積的28.8%，對(duì)鄱陽(yáng)湖生態(tài)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)元素的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化起到非常重要的作用[12]. 因此該研究選取灰化苔草濕地剖面土壤作為研究對(duì)象.

1.2樣地設(shè)置與樣品采集

所設(shè)樣地分別位于蚌湖(BH，29°05′55″N、115°59′08″E)、常湖池(CHC，29°06′14″N、115°58′47″E)、南磯山(NJS，28°56′58″N、116°20′17″E)，樣地間相距1～30 km，樣地跨度大，樣地土壤類型為草甸土. 在每個(gè)樣地內(nèi)部設(shè)置3個(gè)平行樣方，相鄰樣方相距100 m. 每個(gè)樣方面積為2 m×2 m，樣方深度為1 m，根據(jù)土壤發(fā)生理論，并結(jié)合以往的分析研究方法，將剖面土壤分為5層(0～20、>20～40、>40～60、>60～80、>80～100 cm)，每層采用五點(diǎn)采樣法，并將其土壤混合作為1個(gè)樣品，最后共有45個(gè)樣品. 將采集好的土壤樣品裝袋低溫運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分裝和預(yù)處理. 測(cè)定微生物生物量的鮮土保存于4 ℃冷庫(kù)；測(cè)定土壤酶活性的樣品保存于-80 ℃ 冰箱. 其余土壤自然風(fēng)干后研磨，過(guò)0.3 mm篩，用于理化性質(zhì)的測(cè)定.

1.3分析方法

土壤含水量采用恒重法測(cè)定；pH采用電位計(jì)法測(cè)定(水土比為3∶1)；w(TP)采用礬鉬黃分光光度法測(cè)定；w(TN)采用微量凱氏定氮法測(cè)定；w(TOC)采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定；w(NO3--N)和w(NH4+-N)分別采用鍍銅鎘-重氮化偶合比色法和全自動(dòng)流動(dòng)分析儀法測(cè)定；用AFDM(去灰分干重)表征土壤有機(jī)質(zhì)含量，測(cè)定方法為500 ℃馬弗爐灼燒法[13].

土壤w(MBC)(微生物生物量碳含量)和w(MBN)(微生物生物量氮含量)的測(cè)定采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法[14]. Bglu、NAG、Bxyl和Phos四種水解酶活性和Phox、Pero兩種氧化酶活性的測(cè)定方法：稱取1 g土壤樣品與125 mL乙酸鈉緩沖液(50 mmolL)攪拌混合，25 ℃恒溫培養(yǎng)2 h，4種水解酶采用微孔板熒光法[15]，測(cè)定的激發(fā)光波長(zhǎng)為365 nm，發(fā)射光波長(zhǎng)為450 nm；兩種氧化酶分別以左旋多巴(DOPA)和加DOPA的過(guò)氧化氫(H2O2)作為底物，用比色法進(jìn)行活性的測(cè)定[18]，測(cè)定的波長(zhǎng)為450 nm. 酶活性單位為10-9mol(h·g)(以干土質(zhì)量計(jì)).

數(shù)據(jù)分析在SPSS 22.0軟件中完成，采用基于Tukey檢驗(yàn)的方差分析法對(duì)土壤基本理化性質(zhì)、微生物生物量和土壤酶活性的差異性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，α=0.05. 同時(shí)對(duì)微生物功能特性和土壤性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析(基于Pearson相關(guān)系數(shù)).

2 結(jié)果與討論

2.1濕地土壤理化性質(zhì)

所測(cè)定的九項(xiàng)土壤理化參數(shù)結(jié)果如表1所示. 總體看來(lái)，含水量、w(TP)、w(NH4+-N)、w(NO3--N)在深度剖面上無(wú)顯著差異(P>0.05). AFDM、w(TOC)、w(TN)隨土壤深度的增加而逐漸降低，并且表層(0～20 cm)土壤與其他深層土壤之間存在顯著的差異性(P<0.05). 表層土壤的AFDM、w(TOC)、w(TN)最高，分別占所研究整個(gè)剖面的22.7%、36.8%和28.8%，其最低值一般出現(xiàn)在>40～80 cm的土壤深度范圍內(nèi). 在w(TOC)、w(TN)都隨深度的增加而降低的情況下，C/N下降反映出w(TOC)下降更為明顯.

表1 鄱陽(yáng)湖沿土壤剖面分布的理化性質(zhì)

注：同一列不同小寫字母表示不同樣地內(nèi)部差異顯著(P<0.05)；樣品總數(shù)n=45.

2.2濕地土壤微生物生物量

隨土壤剖面深度的增加，濕地土壤w(MBC)和w(MBN)顯著降低(P<0.05)，且表層土壤w(MBC)和w(MBN)分別占所研究整個(gè)剖面的57.1%～69.0%和51.1%～61.5%(見(jiàn)圖1). 值得注意的是，當(dāng)剖面土壤深度范圍為>40～100 cm時(shí)，土壤中w(MBC)和w(MBN)最低且基本趨于穩(wěn)定，占剖面土壤總量的13.8%～26.4%和14.7%～21.5%.

2.3濕地土壤酶活性

由表2可見(jiàn)，鄱陽(yáng)湖濕地土壤中Phos活性最高，其次是NAG活性，Pero活性和Phox活性最低，所測(cè)定的6種土壤酶的活性在表層土壤顯著高于其他深層土壤(P<0.05). Bglu活性在表層土壤中最高，占剖面土壤總Bglu活性的82.0%(NJS)、60.9%(CHC)和56.8%(BH)，且隨著土壤剖面深度的增加，土壤酶活性逐漸降低，土壤深度大于40 cm時(shí)Bglu活性開(kāi)始出現(xiàn)最低值，并且逐漸趨于穩(wěn)定〔見(jiàn)圖2(A)〕. 表層土壤中Bxyl活性占剖面土壤總Bxyl活性的61.6%～79.5%，同樣隨著深度的增加其活性逐漸降低〔見(jiàn)圖2(B)〕. NAG活性在表層土壤中的活性占剖面土壤總NAG活性的58.9%～66.4%，在NJS和BH樣地其活性最低值出現(xiàn)在>60～80cm處；而在CHC樣地，其他深度土壤中NAG活性無(wú)差異〔見(jiàn)圖2(C)〕. Phos活性在NJS和CHC樣地表層土壤中的活性占剖面土壤總活性的57.1%和44.0%，除表層外，>40～60 cm層土壤中Phos的活性顯著高于其他深層土壤，而在BH樣地，Phos活性有明顯的分層現(xiàn)象，表層活性最高，占剖面土壤總Phos活性的53.3%，>20～40 cm次之，>40～100 cm活性最低〔見(jiàn)圖2(D)〕. Phox活性在3個(gè)樣地表層土壤中的活性占剖面土壤總Phox活性的33.0%～41.2%，但其活性并未隨著土壤深度的增加而降低，>20～40cm和>60～80cm兩層活性最低〔見(jiàn)圖2(E)〕. Pero活性在NJS樣地和CHC樣地表現(xiàn)一致，表層土壤中其活性最高，占剖面土壤總Pero活性的37.2%和40.0%，>20～40 cm層Pero活性最低；BH樣地的Pero活性同樣有明顯的分層現(xiàn)象(P<0.05)，表層土壤中其活性最高，占剖面土壤總Pero活性的49.9%，其次是>40～80 cm，其他層次土壤Pero活性最低〔見(jiàn)圖2(F)〕.

土壤剖面深度cm： 1—0～20； 2—>20～40； 3—>40～60； 4—>60～80； 5—>80～100.注：不同小寫字母表示不同樣地內(nèi)部差異顯著(P<0.05)；樣品總數(shù)n=45.圖1 不同樣地土壤剖面微生物生物量Fig.1 Microbial biomass in soil profile of sampling sites in the Poyang Lake wetland

表2 鄱陽(yáng)湖濕地土壤剖面土壤酶活性

Table 2 Soil enzyme activities in soil profile in the Poyang Lake wetland 10-9 mol(h·g)

表2 鄱陽(yáng)湖濕地土壤剖面土壤酶活性

土壤剖面深度∕cmBglu活性Bxyl活性NAG活性Phos活性Phox活性Pero活性0～201088±181a326±060a1024±217a10522±1571a043±001a148±034a>20～40254±068b073±010b197±042b3948±1059b016±003c039±008b>40～60157±007b038±003b205±018b3462±144b033±001b066±009b>60～80101±017b029±006b055±007b1103±069b015±007c073±015b>80～100082±033b015±006b117±038b1078±180b026±003b051±016b

注：表中同一列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)；樣品總數(shù)n=45.

土壤剖面深度cm： 1—0～20； 2—>20～40； 3—>40～60； 4—>60～80； 5—>80～100.注：不同小寫字母表示不同樣地內(nèi)部差異顯著(P<0.05)；樣品總數(shù)n=45.圖2 鄱陽(yáng)湖濕地不同樣地土壤剖面土壤酶活性Fig.2 Soil enzyme activities in soil profile of sampling sites in the Poyang Lake wetland

2.4土壤微生物功能特性與環(huán)境因子的相關(guān)性

為進(jìn)一步了解鄱陽(yáng)湖濕地土壤微生物功能特性與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系，將w(MBC)和w(MBN)、土壤酶活性與理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析(見(jiàn)表3)，結(jié)果顯示，所測(cè)定的w(MBC)、w(MBN)和4種水解酶(Bglu、Bxyl、NAG、Phos)的活性均與pH呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與土壤AFDM、w(TN)、w(TOC)和CN呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，并與含水量呈顯著正相關(guān)(除NAG酶活性外)(P<0.05). Phox活性和Pero活性僅與w(TOC)、w(TN)呈顯著相關(guān)(P<0.05)，Pero活性還與pH存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系. 從相關(guān)性系數(shù)來(lái)看，微生物特性與w(TOC)、w(TN)的相關(guān)性系數(shù)較大，表明w(TOC)和w(TN)是影響土壤微生物數(shù)量和活性的最主要因素. 進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)(見(jiàn)表4)，w(MBC)、w(MBN)均與土壤土壤酶活性之間呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，且6種土壤酶之間的相關(guān)性也極為顯著(P<0.01).

2.5討論

該研究中，隨著土壤深度的增加，w(MBC)和w(MBN)顯著降低，表明土壤深度顯著影響著土壤微生物的生長(zhǎng)繁殖. 其中表層土壤微生物生物量占總研究剖面的51.1%～69.0%，提示鄱陽(yáng)湖濕地的0～20 cm土壤中，大量的植物根系和動(dòng)植物殘?bào)w使其具有豐富的有機(jī)質(zhì)儲(chǔ)量和充足的營(yíng)養(yǎng)元素可供微生物利用，并且表層土壤結(jié)構(gòu)、孔隙度、通氣性等物理性狀也都有利于微生物的生長(zhǎng)[18]. 在>20～100 cm的深層濕地土壤中，w(MBC)和w(MBN)也達(dá)到了31.0%～48.9%，揭示濕地深層土壤中也存在大量的微生物. 進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)鄱陽(yáng)湖濕地土壤CN介于2.9～10.9之間，而Kaye等的研究結(jié)果指出，土壤CN 低于20～30時(shí)，微生物生物量可能受到有機(jī)碳含量的限制[19]，由此可以推斷鄱陽(yáng)湖濕地土壤微生物生物量主要受到w(TOC)的限制.

表3 微生物功能特性與土壤環(huán)境因子的相關(guān)性分析

注：*表示顯著相關(guān)(P<0.05)；** 表示極顯著相關(guān)(P<0.01)；樣品總數(shù)n=45.

表4 微生物功能特性的相關(guān)性分析

注：*表示顯著相關(guān)(P<0.05)；** 表示極顯著相關(guān)(P<0.01)；樣品總數(shù)n=45.

鄱陽(yáng)湖濕地沿垂直剖面分布的土壤酶活性、w(MBC)和w(MBN)的變化規(guī)律相一致. 4種水解酶(Bglu、Bxyl、NAG、Phos)活性隨土壤剖面深度的增加顯著降低，表明土壤深度對(duì)微生物代謝功能活性有顯著的影響. 盡管深層土壤中酶活性降低，但是在>80～100 cm土層中仍然可以檢測(cè)到較高的土壤酶活性，這一結(jié)果提示在鄱陽(yáng)湖濕地深層土壤中，微生物的代謝能力不容忽視，由微生物參與主導(dǎo)的糖類及纖維素類化合物的分解和碳、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)過(guò)程仍然活躍. 值得注意的是，Senga等對(duì)日本北海道釧路濕地土壤微生物功能活性隨深度剖面的變化研究發(fā)現(xiàn)，隨著土壤深度的增加，參與營(yíng)養(yǎng)元素水解的土壤酶活性會(huì)出現(xiàn)顯著的回升[20]，但是在筆者研究中4種水解酶的活性在土壤深度大于60 cm或80 cm時(shí)趨于穩(wěn)定，微生物代謝功能變化不明顯. 由此表明，不同的濕地生態(tài)系統(tǒng)，其水文、氣候、土壤性質(zhì)的不同以及深層土壤的發(fā)育與演替狀況等因素的差異，都將影響到微生物分解代謝有機(jī)質(zhì)的能力. 與此同時(shí)，筆者也發(fā)現(xiàn)了不同土壤酶活性在不同樣地隨土壤深度的變化趨勢(shì)也不盡相同，土壤酶活性在樣地間同樣存在差異，這一現(xiàn)象在未來(lái)的研究中應(yīng)予以關(guān)注并設(shè)計(jì)試驗(yàn)加以驗(yàn)證.

作為具有氧化還原能力的土壤酶，Phox主要通過(guò)降解和礦化作用來(lái)限制土壤有機(jī)質(zhì)分解和腐殖質(zhì)的形成[21]；Pero能夠?qū)⑦^(guò)氧化氫和酚類物質(zhì)氧化還原成水和醌，減少其對(duì)活細(xì)胞的毒害[22]，已有研究[23-25]表明Phox活性和Pero活性隨深度變化的規(guī)律不一致. 該研究中表層土壤的Phox活性和Pero活性顯著高于深層土壤，但是深層土壤(>20～100 cm)中Phox和Pero的活性在剖面土壤總量中所占比例均超過(guò)60%，表明在鄱陽(yáng)湖濕地深層土壤中，有機(jī)質(zhì)的積累速率受到抑制[17]，這將會(huì)作為生態(tài)系統(tǒng)中反饋機(jī)制的信號(hào)，作用于土壤中的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程[21]，從而影響到深層土壤中微生物的活性和其他代謝功能. 但是目前對(duì)于土壤中Phox活性和Pero活性的研究還相對(duì)較少，涵蓋的土壤類型更是有限，其與環(huán)境因子及微生物功能的復(fù)雜作用機(jī)理還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)去驗(yàn)證.

值得注意的是，表層土壤中與碳氮代謝有關(guān)的土壤酶活性占到了剖面總體酶活性的23以上，而表層土壤中的AFDM、w(TOC)和w(TN)只占到了所研究剖面總有機(jī)物質(zhì)含量的13左右. 同時(shí)，相關(guān)性研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，濕地土壤微生物功能特性除受有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)元素影響外，大部分還受到含水量和pH的顯著影響[26-27]，這也是造成表層土壤微生物功能活性遠(yuǎn)高于有機(jī)質(zhì)儲(chǔ)備量的原因. 具體而言，隨著土壤深度的增加，土壤孔隙度會(huì)逐漸減少，限制了深層土壤微生物的正常活動(dòng)，導(dǎo)致功能活性的急劇下降[28]. 此外，隨土壤深度的增加pH逐漸升高，pH的升高影響有機(jī)物質(zhì)的生物降解和礦化，從而直接影響土壤酶參與物質(zhì)代謝循環(huán)的速度[29]，而深層土壤的溫度和水分的變化也是影響土壤酶活性隨深度變化明顯的因素之一[30].

土壤酶活性與微生物生物量之間的顯著相關(guān)性以及6種土壤酶活性之間的顯著相關(guān)性都表明，土壤微生物功能特性之間存在相互促進(jìn)作用，并且在促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，不同的微生物代謝活性物質(zhì)不僅具有各自的專性，同時(shí)還具有協(xié)同作用.

4 結(jié)論

a) 鄱陽(yáng)湖濕地土壤AFDM、w(TOC)和w(TN)隨剖面深度的增加而顯著降低，所測(cè)定的其他理化參數(shù)不隨剖面深度的改變而變化.

b) 鄱陽(yáng)湖濕地土壤微生物功能包括所測(cè)定的微生物生物量和6種土壤酶活性受到土壤深度的顯著影響，表層(0～20 cm)土壤微生物活性和代謝功能最高，>40～60 cm層達(dá)到穩(wěn)定. 但深層土壤中仍然進(jìn)行著由微生物參與的復(fù)雜代謝活動(dòng).

c) 土壤微生物功能特性與AFDM、w(TOC)、w(TN) 和含水量及pH均呈顯著相關(guān)，但土壤w(TOC)、w(TN)和pH是影響土壤微生物數(shù)量和活性的最主要因素.

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ProfileDistributionCharacteristicsofSoilEnzymesandMicrobialBiomassinthePoyangLakeWetland

YU Haotian1,2, HUANG Shihao1,2, LIU Yajun1,2, KOU Wenbo1,2, LIU Yizhen1,2, WU Lan1,2*

1.School of Life Sciences of Nanchang University, Nanchang 330031, China 2.Key Laboratory of Environment and Resource Utilization of Poyang Lake, Ministry of Education, Nanchang 330031, China

In order to study the soil microbial function in freshwater marsh wetlands, the Poyang Lake wetland with typicalCarexcinerascenscommunity was selected as the research object. The profile soil depth was 1 m, which was divided into five layers (0-20, >20-40, >40-60, >60-80 and >80-100 cm). The soil profile distribution of soil enzyme activities (Bglu, NAG, Bxyl, Phos, Phox and Pero), microbial biomass and soil physicochemical properties were determined. The results showed that the soil enzymesw(MBC) andw(MBN), which represented microbial functional activities, decreased gradually as the soil depth increased. The soil enzyme activities and microbial biomass in surface soil (0-20 cm) were significantly higher than those in deep soil. It should be noted that the profile distributions of different soil enzyme activities varied with increasing soil depth, but the overall enzyme activity was not only stable, but also relatively high at the soil depth of >40-60 cm. Besides,w(MBC) in the surface soil was 65.58-161.90 mgkg, andw(MBN) was 7.39-16.28 mgkg, accounting for 51%-69% of the total contents of MBC and MBN in the soil profile. In addition, correlation analysis showed that soil microbial functional characteristics were significantly related to AFDM,w(TOC),w(TN), soil moisture and pH. Among them,w(TOC) andw(TN) were the two most important factors affecting the soil microbial biomass and activity in the Poyang Lake wetland. These results indicated that soil depth had significant effects on both soil microbial functional characteristics and soil physicochemical properties. Our findings suggest that although the microbial activity in surface soil was highest, a large number of microorganisms still existed in the deep soil, and their metabolic activities were also active. Therefore, the microbial functional characteristics in deep soil should be explored in future work.

natural wetland; profile soil; microbial biomass; soil enzyme; microbial function

2017-04-29

2017-08-14

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31360127，31260110)

于昊天(1990-)，男，山東煙臺(tái)人，ncusk724@hotmail.com.

*責(zé)任作者，吳蘭(1969-)，女，江西萍鄉(xiāng)人，教授，博士，博導(dǎo)，主要從事環(huán)境微生物研究，wl690902@hotmail.com

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YU Haotian,HUANG Shihao,LIU Yajun,etal.Profile distribution characteristics of soil enzymes and microbial biomass in the Poyang Lake Wetland[J].Research of Environmental Sciences,2017,30(11):1715-1722.

X172

1001-6929(2017)11-1715-08

A

10.13198j.issn.1001-6929.2017.03.13