外源氮、磷持续输入对沼泽湿地土壤微生物学特性的影响

近半个世纪以来，人类活动已使陆地生态系统的氮、磷负荷明显增加，由此导致生态系统诸多过程发生变化，土壤微生物是土壤生态系统物质循环重要的驱动力，氮、磷输入对土壤微生物学特性的影响是当今国际研究的热点。三江平原是我国近50年来沼泽湿地垦殖面积最大的地区，沼泽湿地生态系统与农业生产活动存在密切的内在联系，通过野外模拟氮、磷输入试验，采用15N示踪法和分子生物学方法，研究沼泽湿地土壤微生物群落、微生物呼吸和酶活性等微生物学指标变化特征，建立湿地土壤微生物指标与生态系统各因子间的相互关系，明确影响湿地土壤微生物学指标变化的关键因子，揭示外源氮、磷输入影响下湿地土壤微生物群落群落结构的变化规律，探讨湿地土壤微生物对氮、磷输入的短期和长期响应及其反馈机制，为阐明土壤微生物对湿地土壤质量变化的驱动机理。因此，开展此项研究，有助于预测湿地土壤质量变化趋势，为我国的湿地生态系统管理提供理论依据。

近半个世纪以来，人类活动增加陆地生态系统氮磷的负荷，影响生态系统的结构与功能。50年来，三江平原是我国沼泽湿地垦殖面积最大的地区，大量氮、磷进入湿地生态系统，如何影响？本项目通过野外控制与定位实验，探讨湿地土壤微生物活性的时空分布特征，研究短期和长期氮、磷输入对湿地生态系统温室气体、土壤微生物活性、土壤微生物群落和土壤酶活性等。重要结果：（1）土壤微生物活性指标随土壤剖面深度的增加而降低，毛苔草湿地0-30cm土壤微生物活性明显高于小叶章湿地；土壤有机碳的含量是影响土壤微生物活性的关键因子；湿地土壤微生物活性的季节性动态均呈先增加后减少，7月达到较高水平，与土壤温度、植物的生长状况密切相关。（2）短期氮、磷输入土壤微生物活性的季节变化与对照基本一致，中量氮（N12）、磷（P2）输入处理最高；氮、磷输入明显增加地上和地下生物量，地下生物量的增长尤其明显；氮、磷输入增加土壤微生物量碳、基础呼吸；同时，氮输入降低土壤溶解有机碳。（3）短期（1a）氮、磷输入实验，氮、磷输入增加土壤总微生物和细菌生物量的含量，明显提高土壤革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌生物量；氮、磷输入对真菌生物量无明显影响；氮磷有交互作用，明显影响真菌生物量；氮、磷输入降低放线菌生物量，氮磷无交互作用；氮磷输入土壤微生物群落的结构与组成发生变化，微生物群落利用土壤碳的能力增强；短期氮、磷输入增加生态系统CO2排放通量，氮和氮磷输入增加N2O排放通量，对CH4排放通量无影响；氮、磷输入2-3a，氮和氮磷输入增加CO2排放量，而磷输入对CO2排放量无影响；各处理对N2O排放量均无影响。氮、磷输入4a时，氮输入对CO2排放量无影响，而磷输入降低CO2排放量。氮、磷输入增加土壤蔗糖酶、过氧化氢酶活性，对土壤磷酸酶、脲酶活性无明显影响。（4）氮输入8a，氮输入对生长季的CH4 和CO2排放量无明显影响，仅高氮N24处理增加N2O排放量；与8a不同的是，持续9a氮输入降低CH4排放通量，N24明显降低CO2排放量。磷输入6a、7a时，磷输入降低生长季的CH4 和CO2排放量，对N2O排放量无明显影响。持续9a氮、7a输入均降低土壤磷酸酶、脲酶活性，对蔗糖酶、过氧化氢酶活性无明显影响。本项目明确氮、磷输入土壤微生物活性与微生物群落的变化规律，阐明氮、磷输入短期与长期效应差异及其变化作用机制，揭示影响土壤微生物活性的关键因子，