长期增温引起高寒草甸土壤微生物养分限制转变

来源：环境科学杂志2025年第1期北京时间：

作者：黄德帅,刘济,王聪,周嘉聪,崔勇兴,王旭洋,陈骥

单位：广西大学林学院, 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室, 广西森林生态与保育重点实验室, 南宁 530004,中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室, 西安 710061,华中师范大学城市与环境科学学院, 武汉 430079,广西大学林学院, 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室, 广西森林生态与保育重点实验室, 南宁 530004,加利福尼亚大学土地、大气和水资源学部, 戴维斯 95616,中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室, 西安 710061,德国柏林自由大学生物研究所, 柏林 14195,中国科学院西北生态环境资源研究院, 兰州 730000,中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室, 西安 710061

摘要：为揭示长期增温对青藏高原高寒草甸生态系统土壤胞外酶活性、养分化学计量比及微生物养分限制的影响，探究气候变暖背景下不同土层微生物养分限制的响应机制. 依托青藏高原海北州牧业气象试验站，进行了为期13 a的模拟增温试验，对0~10 cm和10~30 cm土层中的土壤胞外酶活性[β-葡萄糖苷酶（BG）、纤维二糖水解酶（CBH）、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸基肽酶（LAP）、碱性磷酸酶（AP）]及化学计量比进行观测，利用矢量长度和矢量角度并结合土壤理化性质分析了增温处理对不同土层微生物碳（C）、氮（N）、磷（P）养分限制的影响. 结果表明，较对照相比，长期增温使胞外酶碳氮比和碳磷比在0~10 cm土层无显著变化，而在10~30 cm土层分别显著下降41.25%和24.14%，胞外酶氮磷比在0~10 cm和10~30 cm土层显著升高36.00%和30.14%. 增温促进0~10 cm土壤SOC的积累，缓解了微生物C限制，0~10 cm和10~30 cm土层矢量长度分别减弱5.31%和34.34%，说明10~30 cm土层C限制缓解程度大于0~10 cm. 增温使0~10 cm土层矢量角度由45.60°变为37.56°，微生物从P限制转为N限制，而10~30 cm土层矢量角度增温后仍大于45.00°，说明微生物的P限制显著减弱但未转为N限制，同时AP活性的下降降低了P的有效性，使微生物对N的依赖性增强. 随机森林分析表明，SOC和TN含量是控制微生物N、P限制的主要预测因子. 研究结果揭示了长期增温对高寒草甸生态系统土壤养分计量平衡和微生物代谢适应机制的深远影响，微生物群落通过胞外酶分泌的动态调节，在不同土层优化养分获取，实现代谢平衡. 研究结果可为预测气候变暖下高寒草地生态系统的养分动态变化提供了科学依据，并为高寒生态系统的保护与管理策略提供了理论支持.

关键词：增温,养分限制,土壤胞外酶活性,酶化学计量比,高寒草甸,