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酸雨类型转变对杉木林土壤养分特征和微生物量碳氮的影响

陈美玲 刘鑫 陈新峰 孟苗婧 张金池 聂晖 曾婧祎 谢德晋

陈美玲, 刘鑫, 陈新峰, 孟苗婧, 张金池, 聂晖, 曾婧祎, 谢德晋. 酸雨类型转变对杉木林土壤养分特征和微生物量碳氮的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220132
引用本文: 陈美玲, 刘鑫, 陈新峰, 孟苗婧, 张金池, 聂晖, 曾婧祎, 谢德晋. 酸雨类型转变对杉木林土壤养分特征和微生物量碳氮的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220132
CHEN Meiling, LIU Xin, CHEN Xinfeng, MENG Miaojing, ZHANG Jinchi, NIE Hui, ZENG Jingyi, XIE Dejin. Effects of acid rain type change on soil nutrient characteristics and microbial C and N in the Cunninghamia lanceolata plantation[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220132
Citation: CHEN Meiling, LIU Xin, CHEN Xinfeng, MENG Miaojing, ZHANG Jinchi, NIE Hui, ZENG Jingyi, XIE Dejin. Effects of acid rain type change on soil nutrient characteristics and microbial C and N in the Cunninghamia lanceolata plantation[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220132

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酸雨类型转变对杉木林土壤养分特征和微生物量碳氮的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220132
基金项目: 江苏省自然科学青年基金资助项目(BK20200785);江苏省林业科技创新与推广项目(LYKJ〔2021〕30);百山祖国家公园科学研究项目(2021ZDLY01);江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)
详细信息
    作者简介: 陈美玲(ORCID: 0000-0003-2177-6476),从事林业生态工程研究。E-mail: chenmeiling@njfu.edu.cn
    通信作者: 张金池(ORCID: 0000-0002-0517-7214),教授,从事林业生态工程研究。E-mail: zhang8811@njfu.edu.cn
  • 中图分类号: S714.8

Effects of acid rain type change on soil nutrient characteristics and microbial C and N in the Cunninghamia lanceolata plantation

  • 摘要:   目的  探究酸雨类型转变对杉木Cunninghamia lanceolata林土壤养分及微生物量碳氮的影响,为不同类型酸雨区杉木人工林可持续经营提供理论依据。  方法  以南京市东善桥林场杉木人工林为研究对象,在对照处理(ck,山间防火池水,pH 6.6)、不同酸雨类型[包括酸雨类型(硫酸型、硝酸型和混合型)和酸雨酸度(模拟溶液pH 4.5、3.5和2.5)]胁迫1 a后,探究酸雨类型转变对杉木林土壤养分及微生物的影响。  结果  随着酸雨酸度增加,不同类型酸雨处理土壤pH呈显著下降趋势(P<0.05),而土壤交换性氢离子(H+)和铝离子(Al3+)呈显著上升趋势(P<0.05);与对照相比,酸雨pH为2.5时,土壤交换性H+、Al3+均在硫酸型酸雨处理下分别增长了275%和240%,在混合型酸雨处理下分别增长了254%和246%,在硝酸型酸雨处理下分别增长了246%和249%。此外,酸雨胁迫时间显著影响土壤总碳、总氮、总硫、有效磷和微生物量碳氮(P<0.05),但酸雨类型对土壤微生物量碳氮影响不显著;酸雨胁迫1 a后,pH 2.5硝酸型酸雨处理下土壤微生物量碳氮质量分数最低,分别为(378.89±60.69)和(38.67±4.10) mg·kg−1。通过结构方程模型可知:酸雨酸度对杉木林土壤微生物量碳氮的影响强于酸雨类型,其主要通过影响土壤pH、有效磷和总碳间接影响微生物量碳氮。  结论  1 a的短期酸雨胁迫后,酸雨酸度仍然是影响杉木林土壤特性的主要因子,而酸雨类型转变将会加剧酸雨酸度对杉木林土壤特性的抑制作用。图6表3参29
  • 图  1  酸雨胁迫处理下杉木林土壤pH值的变化

    Figure  1  Changes of soil pH value in C. lanceolata plantation under simulated acid rain treatments

    图  2  酸雨胁迫下土壤酸化效应的变化

    Figure  2  Changes of soil acidity under acid rain stress

    图  3  酸雨胁迫下土壤化学性质的变化

    Figure  3  Changes of soil chemical properties under acid rain stress

    图  4  酸雨胁迫下土壤微生物量碳氮的变化

    Figure  4  Changes of soil microbial carbon and nitrogen under acid rain stress

    图  5  酸雨胁迫下土壤化学性质与微生物量碳氮的相关关系

    Figure  5  Correlation analysis of soil chemical properties and microbial carbon and nitrogen under acid rain stress

    图  6  不同酸雨类型和酸雨酸度对微生物量碳氮影响的SEM分析

    Figure  6  SEM analysis of the effects of different acid rain types and acid rain stress on microbial carbon and nitrogen

    表  1  不同酸雨类型与酸雨酸度下土壤pH的方差分析

    Table  1.   Analysis P values of soil pH under different acid rain types and acid rain stress

    影响因子3个月6个月9个月12个月
    酸雨类型 0.403 0.672 0.220 0.703
    酸雨酸度 <0.001*** <0.001*** <0.001*** 0.006**
    酸雨类型×酸雨酸度 0.992 0.981 0.657 0.966
    时间 <0.001***
    酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.999
      说明:数值为显著性P值。**P<0.01;***P<0.001
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    表  2  不同酸雨类型与酸雨胁迫下土壤各指标的方差分析

    Table  2.   Analysis P values of soil acidity index under different acid rain types and acid rain stress

    影响因子土壤指标3个月6个月9个月12个月
    酸雨类型 <0.001*** 0.534 0.787 0.278
    酸雨酸度 <0.001*** <0.001*** <0.001*** <0.001***
    酸雨类型×酸雨酸度 交换性H+ <0.001*** 0.855 0.816 0.605
    时间 <0.001***
    酸雨类型×酸雨酸度×时间 <0.001***
    酸雨类型 0.013* 0.496 0.902 0.990
    酸雨酸度 <0.001*** <0.001*** <0.001*** <0.001***
    酸雨类型×酸雨酸度 交换性Al3+ <0.001*** 0.669 0.227 0.052
    时间 <0.001***
    酸雨类型×酸雨酸度×时间 <0.001***
    酸雨类型 0.805 0.721 0.531 0.635
    酸雨酸度 0.371 0.306 0.070 0.710
    酸雨类型×酸雨酸度 总碳 0.961 0.379 0.320 0.782
    时间 0.018*
    酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.688
    酸雨类型 0.517 0.896 0.704 0.861
    酸雨酸度 0.333 0.315 0.344 0.924
    酸雨类型×酸雨酸度 总氮 0.942 0.957 0.975 0.118
    时间 0.009**
    酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.862
    酸雨类型 0.783 0.840 0.496 0.907
    酸雨酸度 0.232 0.900 0.190 0.904
    酸雨类型×酸雨酸度 碳氮比 0.951 0.249 0.592 0.598
    时间 0.513
    酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.816
    酸雨类型 0.550 0.880 0.990 0.382
    酸雨酸度 0.395 0.770 0.409 0.640
    酸雨类型×酸雨酸度 总硫 0.986 0.708 0.987 0.675
    时间 <0.001***
    酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.995
    酸雨类型 0.315 0.340 0.379 0.447
    酸雨酸度 0.379 0.049* 0.430 0.121
    酸雨类型×酸雨酸度 有效磷 0.768 0.012* 0.648 0.482
    时间 <0.001***
    酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.159
    酸雨类型 0.058 0.246 0.274 0.481
    酸雨酸度 <0.001*** 0.012* 0.492 0.104
    酸雨类型×酸雨酸度 速效钾 0.809 0.029* 0.651 0.707
    时间 0.276
    酸雨类型×酸雨酸度×时间 0.534
    酸雨类型 0.900 0.959 0.842 0.971
    酸雨酸度 0.334 0.383 0.449 0.497
    酸雨类型×酸雨酸度 土壤微生物量碳 0.977 0.998 0.989 0.997
    时间 <0.001***
    酸雨类型×酸雨酸度×时间 1.000
    酸雨类型 0.886 0.820 0.990 0.993
    酸雨酸度 0.101 0.171 0.274 0.100
    酸雨类型×酸雨酸度 土壤微生物量氮 0.972 0.998 0.994 0.990
    时间 <0.001***
    酸雨类型×酸雨酸度×时间 1.000
      说明:数值为显著性P值。*P<0.05;**P<0.01;***P<0.001
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    表  3  结构方程中各因子与微生物量碳氮之间的相关性

    Table  3.   Correlation of parameters and microbial carbon and nitrogen

    自变量酸雨
    pH值
    土壤酸
    根离子
    土壤
    pH
    有效磷总碳微生物
    量碳
    总效应 微生物量碳0.1540.025−0.8550.2040.139
    间接效应−0.4120.065−0.132
    总效应 微生物量氮0.1410.009−0.8790.2010.2000.776
    间接效应0.0250.032−0.7020.1580.108
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-18
  • 录用日期:  2022-06-06
  • 修回日期:  2022-05-11

酸雨类型转变对杉木林土壤养分特征和微生物量碳氮的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220132
    基金项目:  江苏省自然科学青年基金资助项目(BK20200785);江苏省林业科技创新与推广项目(LYKJ〔2021〕30);百山祖国家公园科学研究项目(2021ZDLY01);江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)
    作者简介:

    陈美玲(ORCID: 0000-0003-2177-6476),从事林业生态工程研究。E-mail: chenmeiling@njfu.edu.cn

    通信作者: 张金池(ORCID: 0000-0002-0517-7214),教授,从事林业生态工程研究。E-mail: zhang8811@njfu.edu.cn
  • 中图分类号: S714.8

摘要:   目的  探究酸雨类型转变对杉木Cunninghamia lanceolata林土壤养分及微生物量碳氮的影响,为不同类型酸雨区杉木人工林可持续经营提供理论依据。  方法  以南京市东善桥林场杉木人工林为研究对象,在对照处理(ck,山间防火池水,pH 6.6)、不同酸雨类型[包括酸雨类型(硫酸型、硝酸型和混合型)和酸雨酸度(模拟溶液pH 4.5、3.5和2.5)]胁迫1 a后,探究酸雨类型转变对杉木林土壤养分及微生物的影响。  结果  随着酸雨酸度增加,不同类型酸雨处理土壤pH呈显著下降趋势(P<0.05),而土壤交换性氢离子(H+)和铝离子(Al3+)呈显著上升趋势(P<0.05);与对照相比,酸雨pH为2.5时,土壤交换性H+、Al3+均在硫酸型酸雨处理下分别增长了275%和240%,在混合型酸雨处理下分别增长了254%和246%,在硝酸型酸雨处理下分别增长了246%和249%。此外,酸雨胁迫时间显著影响土壤总碳、总氮、总硫、有效磷和微生物量碳氮(P<0.05),但酸雨类型对土壤微生物量碳氮影响不显著;酸雨胁迫1 a后,pH 2.5硝酸型酸雨处理下土壤微生物量碳氮质量分数最低,分别为(378.89±60.69)和(38.67±4.10) mg·kg−1。通过结构方程模型可知:酸雨酸度对杉木林土壤微生物量碳氮的影响强于酸雨类型,其主要通过影响土壤pH、有效磷和总碳间接影响微生物量碳氮。  结论  1 a的短期酸雨胁迫后,酸雨酸度仍然是影响杉木林土壤特性的主要因子,而酸雨类型转变将会加剧酸雨酸度对杉木林土壤特性的抑制作用。图6表3参29

English Abstract

陈美玲, 刘鑫, 陈新峰, 孟苗婧, 张金池, 聂晖, 曾婧祎, 谢德晋. 酸雨类型转变对杉木林土壤养分特征和微生物量碳氮的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220132
引用本文: 陈美玲, 刘鑫, 陈新峰, 孟苗婧, 张金池, 聂晖, 曾婧祎, 谢德晋. 酸雨类型转变对杉木林土壤养分特征和微生物量碳氮的影响[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220132
CHEN Meiling, LIU Xin, CHEN Xinfeng, MENG Miaojing, ZHANG Jinchi, NIE Hui, ZENG Jingyi, XIE Dejin. Effects of acid rain type change on soil nutrient characteristics and microbial C and N in the Cunninghamia lanceolata plantation[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220132
Citation: CHEN Meiling, LIU Xin, CHEN Xinfeng, MENG Miaojing, ZHANG Jinchi, NIE Hui, ZENG Jingyi, XIE Dejin. Effects of acid rain type change on soil nutrient characteristics and microbial C and N in the Cunninghamia lanceolata plantation[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220132

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