亞熱帶常綠闊葉林土壤微生物量動(dòng)態(tài)變化及其對(duì)氮磷添加的響應(yīng)

戴允澤，王會(huì)榮，李愛琴，朱永一，汪小鵬，房震，徐小牛*

1. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園林學(xué)院，安徽 合肥 230036；2. 祁門縣氣象局，安徽 黃山 245600；3. 祁門縣渣灣自然保護(hù)區(qū)，安徽 黃山 245609

土壤微生物是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的成分，擔(dān)負(fù)著分解動(dòng)植物殘?bào)w的重要作用，并且對(duì)植物養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、有機(jī)碳代謝、驅(qū)動(dòng)污染物降解及土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)移與運(yùn)輸中具有重要意義（Wang et al.，1998）。土壤微生物生物量是土壤中最活躍的部分，也是土壤養(yǎng)分的儲(chǔ)存庫(kù)以及植物生長(zhǎng)可利用養(yǎng)分的重要來(lái)源，對(duì)土壤養(yǎng)分含量及循環(huán)利用具有不可替代的作用（李延茂等，2004；王暉等，2006；涂玉等，2012）。土壤微生物量是反映土壤中脫氮、有機(jī)物分解、硫酸鹽還原和甲烷生成等土壤生態(tài)過(guò)程的可靠參數(shù)，能夠預(yù)測(cè)土壤中氮磷的變化，因而被越來(lái)越多地用作土壤質(zhì)量的生物指標(biāo)（張地等，2012）。

氮沉降的增加導(dǎo)致土壤酸化、土壤氮、磷比例失調(diào)（孟盈等，2001；莫江明等，2001；王志勇，2012），抑制土壤呼吸和土壤微生物活性（Vander et al.，1982；Wang et al.，1998），土壤自身供應(yīng)的磷不足以平衡增加的氮，從而使磷可能成為許多陸地生態(tài)系統(tǒng)生物生長(zhǎng)和重要生態(tài)過(guò)程的限制因子（Roelofs et al.，1985）。目前，常用人工施加氮肥模擬氮沉降的方法來(lái)研究氮沉降對(duì)土壤微生物的影響。相關(guān)研究表明，不同地區(qū)、不同森林類型土壤微生物對(duì)氮沉降增加呈現(xiàn)出不同的響應(yīng)機(jī)制（Arnebrandt et al.，1900；Cusack et al.，2011），因此有必要結(jié)合具體氣候類型和立地環(huán)境進(jìn)行細(xì)致研究。

土壤微生物的季節(jié)變化受氣候變化（土壤水分，溫度）及植被綜合影響（Chen et al.，2003；Feng et al.，2009）。旱季植被生長(zhǎng)受限制，土壤微生物量高；雨季土壤微生物加速轉(zhuǎn)化，水分劇烈變化導(dǎo)致土壤微生物細(xì)胞裂解，土壤微生物量低。然而，有關(guān)土壤微生物量的季節(jié)變化規(guī)律仍存在爭(zhēng)議。目前，土壤微生物的季節(jié)變化相關(guān)研究的采樣周期并未考慮到不同年份季節(jié)性降水頻率和降水量對(duì)土壤微生物的影響，近 60年的降水資料分析顯示，亞熱帶季節(jié)性降水重新分配明顯，干旱季節(jié)極端干旱多，雨季極端降雨多（Zhou et al.，2011）。因此，有必要對(duì)不同年份土壤微生物動(dòng)力學(xué)進(jìn)行評(píng)估。此外，在山地丘陵地帶，地形差異是決定立地小環(huán)境、土壤理化和生物性質(zhì)變化的重要因素。

由于多數(shù)研究只考慮短期的季節(jié)變化，無(wú)法確定不同研究結(jié)果差異是受立地條件變化控制，還是受不同年份水熱差異所影響。在安徽祁門查灣自然保護(hù)區(qū)，選擇沒有人為干擾的代表性林分設(shè)置樣地，開展氮、磷添加試驗(yàn)，探討不同坡位土壤微生物量碳氮的動(dòng)態(tài)變化，試圖解答以下 3個(gè)問題：亞熱帶常綠闊葉林不同年份及不同立地土壤微生物量季節(jié)變化是否一致？連續(xù)養(yǎng)分添加對(duì)不同立地土壤微生物量影響是否相同？長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)下，土壤微生物量受哪些環(huán)境因素影響？旨在為亞熱帶常綠闊葉、林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)及土壤肥力維持提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本試驗(yàn)于安徽祁門縣渣灣自然保護(hù)區(qū)內(nèi)進(jìn)行（29°35'N，117°33'E），該保護(hù)區(qū)面積1600 hm2。屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫16.6 ℃，無(wú)霜期236 d。平均年降水量1750 mm，最高達(dá)2708 mm，降水多集中于5—8月，平均相對(duì)濕度達(dá)85%。保護(hù)區(qū)屬黃山余脈的南向延伸。土壤基巖主要為千枚巖、花崗巖等，土壤類型為紅黃壤，土層厚度多在40～80 cm，呈酸性。保護(hù)區(qū)內(nèi)有集中連片天然闊葉林萬(wàn)余畝，是華東地區(qū)同緯度低海拔、保存最好的常綠闊葉林，多以甜櫧（Castanopsis eyrei）、青岡櫟（Cyclobalanopsis glauca）為建群種，其間伴生著香桂（Cinnamomum subavenium）、老鼠失（Symplocos stellaris）、馬尾松（Pinus massoniana）、茅栗（Castanea mollissima）等多種喬木。主要的灌木種類有連蕊茶（Camellia cuspidata）、檵木（Loropetalum chinensis）、馬銀花（Rhododendron ovatum）、紅楠（Machilus thunbergii）等。中坡樣地林分以甜櫧為優(yōu)勢(shì)種，而坡頂以甜櫧和青岡櫟為優(yōu)勢(shì)種，中坡坡度為29.8°～30.8°，海拔為280 m；坡頂坡度為5°，海拔為480 m。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)計(jì)與處理

在中坡和坡頂各設(shè)置9塊15 m×30 m的固定樣地（表1），每個(gè)樣地間至少設(shè)置10 m緩沖帶，以防止相互干擾，試驗(yàn)設(shè)置3種處理，即對(duì)照、氮添加、氮磷添加。其中 1～9號(hào)樣地設(shè)于中坡，10～18號(hào)樣地設(shè)于坡頂，1～3、16～18號(hào)樣地為對(duì)照樣地（CK），4～6、10～12號(hào)樣地為氮磷添加（N 100 kg?hm-2?a-1+P 50 kg?hm-2?a-1，N+P）樣地，7～9、13～15號(hào)樣地為氮添加（N 100 kg?hm-2?a-1，N）樣地。氮素以硝酸銨（NH4NO3）形式添加，磷以磷酸鈣Ca(H2PO4)添加。從2011年開始，于每年的5月、7月、9月在取完土壤樣品后進(jìn)行氮磷添加處理。每個(gè)固定樣地設(shè)置5個(gè)取樣點(diǎn)，按照0～10、10～20、20～30 cm土層取樣，將每個(gè)樣地各取樣點(diǎn)土分別均勻混合成1個(gè)點(diǎn)，每隔兩個(gè)月進(jìn)行鮮土的采集與處理，觀測(cè)期3年（2013年7月—2016年5月）。土樣取回后，及時(shí)測(cè)定含水率。采用氯仿熏蒸法測(cè)定土壤微生物生物量碳（MBC）和氮（MBN）。銨氮（NH4+-N）、硝氮（NO3--N）用2 mol?L-1KCl溶液浸提，用FOSS FIAStar 5000流動(dòng)注射分析儀測(cè)定?？扇苄杂袡C(jī)碳（DOC）和可溶性有機(jī)氮（DON）用 1 mol?L-1硫酸鉀溶液浸提，用 Jena Multi 3100C/N分析儀測(cè)定。

表1 調(diào)查樣地基本概況Table 1 Characteristics of experimental stands

1.2.2 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)

運(yùn)用Excel 2007、R統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余分析、雙因素方差分析（ANOVA）和LSD多重比較分析，采用Pearson相關(guān)系數(shù)評(píng)價(jià)不同因子之間相關(guān)關(guān)系，顯著性水平設(shè)為0.05。土壤養(yǎng)分與土壤微生物生物量碳氮的均值與標(biāo)準(zhǔn)差用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算。氣象數(shù)據(jù)由安徽省祁門縣氣象局提供。

2 結(jié)果分析

2.1 氮磷添加對(duì)土壤微生物生物量的影響

試驗(yàn)結(jié)果顯示（表2），第1年中坡不同處理土壤MBC平均含量表現(xiàn)為CK＞N+P＞N，后2年則表現(xiàn)為CK＞N＞N+P；坡頂土壤MBC平均含量的變化表現(xiàn)為N+P＞N＞CK。表明土壤MBC對(duì)氮磷添加的響應(yīng)受立地條件影響。從MBC平均值來(lái)看，氮磷添加在一定程度上抑制了中坡土壤微生物生物量，與對(duì)照相比，3年中氮磷添加和氮添加處理土壤MBC分別降低14.6%和15.4%。而坡頂受養(yǎng)分添加影響微弱，氮磷添加和氮添加處理土壤MBC僅分別提高5.79%和2.1%。

在試驗(yàn)第 1年和第 3年，中坡不同處理土壤MBN 含量表現(xiàn)為 CK＞N＞N+P，第 2年則為CK＞N+P＞N。坡頂MBN平均含量變化與中坡不同，第1年和第3年表現(xiàn)為N+P＞CK＞N，第2年表現(xiàn)為CK＞N＞N+P。從3年的平均值來(lái)看，與對(duì)照相比，氮磷添加和氮添加處理中坡土壤 MBN分別降低13.0%和2.0%。在坡頂，氮磷添加處理土壤MBN提高5.85%，氮添加處理土壤MBN降低10.3%。

在中坡，試驗(yàn)第1年不同處理ω(MBC)/ω(MBN)比值變化為N＞N+P＞CK，第2年和第3年則以CK為最高。在坡頂，第1年和第2年ω(MBC)/ω(MBN)比 值 表 現(xiàn) 為 N＞N+P＞CK， 第 3年 表 現(xiàn) 為CK＞N＞N+P。不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)均值為7.88～14.21。

綜上所述，MBC、MBN對(duì)養(yǎng)分添加的響應(yīng)有所不同，養(yǎng)分添加降低中坡土壤微生物活性，促進(jìn)坡頂土壤微生物活性。不同年份，養(yǎng)分添加對(duì)土壤微生物的影響存在差異。不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)對(duì)養(yǎng)分添加的響應(yīng)各異，但長(zhǎng)期氮、磷添加均降低土壤ω(MBC)/ω(MBN)比值。

在中坡，第2年不同氮磷添加土壤MBC顯著低于對(duì)照（P＜0.05），第1和3年，不同處理間差異不顯著（P＞0.05）；坡頂土壤 MBC不同處理間差異均不顯著（表2）。中坡和坡頂?shù)耐寥繫BN，不同處理間差異不顯著。從ω(MBC)/ω(MBN)比值來(lái)看，中坡不同處理間差異不顯著，而在坡頂，前2年差異不顯著，第3年差異顯著，氮磷添加顯著降低微生物量碳氮比。

2.2 氮磷添加對(duì)土壤微生物量動(dòng)態(tài)變化的影響

MBC季節(jié)變化明顯，中坡與坡頂不同處理的MBC變化趨勢(shì)基本一致（圖1）。試驗(yàn)前兩年中坡峰值出現(xiàn)在 5月和 3月，分別表現(xiàn)為 CK＞N＞N+P和CK＞N+P＞N。第3年出現(xiàn)在3月和11月，分別表現(xiàn)為CK＞N+P＞N和CK＞N＞N+P。中坡最低值出現(xiàn)在 1月、11月，分別表現(xiàn)為 N+P＞CK＞N、N+P＞N＞CK。坡頂MBC峰值第1年出現(xiàn)在5月，表現(xiàn)為CK＞N+P＞N；后兩年出現(xiàn)在3月，分別表現(xiàn)為N+P＞N＞CK、N+P＞CK＞N。坡頂最低值出現(xiàn)在1月、11月，分別表現(xiàn)為N+P＞N＞CK、N+P＞CK＞N、N＞CK＞N+P。中坡氮磷添加處理MBC含量變化范圍 為 329.48～1582.43 mg?kg-1， 氮 添 加 處 理 為171.94～1836.75 mg?kg-1，對(duì)照為 477.9～2151.35mg?kg-1。由此表明，不同年份、不同立地環(huán)境及不同處理，MBN出現(xiàn)峰值和低值的月份均存在差異，峰值呈現(xiàn)在5月、7月、9月及11月，最低值均呈現(xiàn)在1月，添加氮磷和氮處理MBN的峰值和最低值的時(shí)間與對(duì)照處理不一致。

表2 不同氮磷添加對(duì)土壤微生物量指標(biāo)的影響Table 2 Effect of different N and P additions on soil microbial biomass indices

圖1 不同養(yǎng)分添加對(duì)不同坡位土壤MBC季節(jié)動(dòng)態(tài)變化的影響Fig. 1 Seasonal pattern of soil MBC on mid-slope and flat ridge under different treatments

連續(xù) 3年的觀測(cè)結(jié)果顯示，ω(MBC)/ω(MBN)受季節(jié)影響，不同年份差異明顯（圖3）。第1年中坡不同處理ω(MBC)/ω(MBN)比值最低值出現(xiàn)在9月，對(duì)照及氮添加處理ω(MBC)/ω(MBN)比值在3月顯著升高，氮磷添加處理在1月顯著升高，不同處理ω(MBC)/ω(MBN)比值峰值出現(xiàn)在5月、7月；坡頂對(duì)照的ω(MBC)/ω(MBN)比值最低值出現(xiàn)在 1月，氮添加及氮磷添加處理最低值出現(xiàn)在9月，不同處理在3月顯著升高，其峰值出現(xiàn)在5月。第2年，氮磷和氮添加處理的ω(MBC)/ω(MBN)比值最低值出現(xiàn)在11月，對(duì)照最低值出現(xiàn)在9月，其峰值均出現(xiàn)在7月；坡頂ω(MBC)/ω(MBN)比值在9月、11月顯著降低，在1月顯著升高，不同處理最低值出現(xiàn)在11月，對(duì)照的峰值出現(xiàn)在1月，氮添加和氮磷添加處理峰值出現(xiàn)在3月。第3年，中坡氮添加及氮磷添加最低值出現(xiàn)在7月，對(duì)照出現(xiàn)在5月，mg?kg-1。坡頂?shù)滋砑犹幚鞰BC含量變化范圍為311.29～2219.95 mg?kg-1，氮添加處理為 245.96～1992.76 mg?kg-1，對(duì)照為 102.49～1749.43 mg?kg-1。可見，不同年份和不同立地環(huán)境，土壤MBC出現(xiàn)峰值和最低值的時(shí)間均存在差異，峰值主要集中在春季和秋末（3月、5月及11月），低值主要出現(xiàn)在秋冬季（1月、11月）。

土壤MBN季節(jié)變化明顯，不同處理的變化趨勢(shì)有所不同（圖2）。中坡對(duì)照林分前2年的MBN峰值出現(xiàn)在9月，第3年出現(xiàn)在11月；氮磷添加處理峰值均出現(xiàn)在 11月；氮添加處理峰值出現(xiàn)在11月、5月。不除氮添加處理第2年最低值出現(xiàn)在5月外，其他處理的最低值均出現(xiàn)在1月。坡頂對(duì)照林分土壤MBN峰值出現(xiàn)在11月、7月，氮添加處理峰值出現(xiàn)在11月、9月，氮磷添加處理峰值均出現(xiàn)11月。坡頂不同處理最低值均出現(xiàn)在1月。中坡林分氮磷添加處理 MBN含量變化為52.14～203.3 mg?kg-1，氮添加處理為 44.79～146.77 mg?kg-1，對(duì)照為 56.47～154.76 mg?kg-1。坡頂林分氮磷添加MBN含量變化為50.2～203.3 mg?kg-1，氮添加處理為 38.56～143.96 mg?kg-1，對(duì)照為 60.2～154.76不同處理峰值出現(xiàn)在3月；坡頂最低值出現(xiàn)在5月，氮磷添加處理峰值出現(xiàn)在1月，氮添加處理及對(duì)照出現(xiàn)在 3月。中坡氮磷添加處理ω(MBC)/ω(MBN)比值 3年間變化范圍為 3.89～20.64，氮添加處理為3.45～24.19，對(duì)照為3.89～22.45；坡頂?shù)滋砑犹幚恙?MBC)/ω(MBN)比值3年間變化為3.09～18.06，氮添加處理為2.65～18.96，對(duì)照為3.37～20.06?？梢?，兩種坡位土壤ω(MBC)/ω(MBN)比值隨季節(jié)變化，并未呈現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)律，養(yǎng)分添加改變了不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)比值的變化規(guī)律。

圖3 不同養(yǎng)分添加對(duì)不同坡位土壤MBC/MBN比季節(jié)動(dòng)態(tài)變化的影響Fig. 3 Seasonal pattern of soil MBC/MBN ratio on mid-slope and flat ridge under different treatments

2.3 土壤養(yǎng)分、土壤含水率與微生物生物量指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

相關(guān)分析顯示（表 3），隨季節(jié)變化，兩種坡位土壤微生物生物量與土壤養(yǎng)分、土壤含水率的相關(guān)性不同。在中坡，1月、9月、11月 MBN（P=0.001、0.001、0.02）及5月、7月MBC（P=0.001）和MBN（P=0.001）與 NH4+-N呈顯著正相關(guān)，5月 MBN（P=0.05）及 7 月 MBC 和 MBN（P=0.001）與 NO3—N呈顯著正相關(guān)，1月、3月MBN（P=0.001、0.01）、11月 MBN（P=0.001）及 5月、7月、9月 MBC（P=0.001、0.001、0.04）和 MBN（P=0.001）與 DOC呈顯著正相關(guān)，不同月份MBC、MBN與DON呈正相關(guān)（P=0.001）；1月、9月 MBN（P=0.01、0.001）及3月、5月、7月MBC和MBN與土壤含水率呈顯著（P=0.001）正相關(guān)。在坡頂，1月、3月、7月、9月MBN（P=0.001、0.001、0.001、0.02）及5月（P=0.001）MBC、MBN與NH4+-N呈顯著正相關(guān)，而11月MBC與NH4+-N呈顯著（P=0.001）負(fù)相關(guān)；1月MBC與NO3--N呈顯著（P=0.01）負(fù)相關(guān)，3月MBC與NO3--N呈顯著（P=0.01）正相關(guān)；1 月、3 月 MBC（P=0.001）及 5 月 MBN（P=0.02）與DOC呈顯著負(fù)相關(guān)，5月、7月MBC（P=0.001）及11月MBC、MBN（P=0.001）與DOC呈顯著正相關(guān)；3月 MBC及 5月 MBN與 DON呈顯著（P=0.001）負(fù)相關(guān)，5月、7月MBC（P=0.001）及11月MBC、MBN（P=0.001）與DON呈顯著正相關(guān)；1月、7月、9月MBN（P=0.001）及3月、5月、11月MBC（P=0.001）和MBN（P=0.001）與土壤含水率呈顯著正相關(guān)。

2.4 不同年份氣候差異對(duì)微生物量的影響

方差分析結(jié)果（表4）表明，在3年試驗(yàn)中，月降水量對(duì)1月、3月、7月及11月MBC（P=0.006、0.001、0.002、0.001）、MBN（P=0.008、0.001、0.005、0.001）和 5月 MBC（P=0.001）、9月 MBN（P=0.005）有極顯著作用；月平均氣溫對(duì)7月、9月 MBC（P=0.001、0.001）、MBN（P=0.002、0.002）和 1月、11月 MBC（P=0.001、0.005）及 5月 MBN（P=0.001）有極顯著作用，對(duì)3月MBN（P=0.04）、5月 MBC（P=0.02）有顯著作用。養(yǎng)分添加對(duì) 9月、11 月 MBC（P=0.001、0.001）、MBN（P=0.001、0.001）和 7月 MBN（P=0.001）有極顯著影響，對(duì)1月MBC（P=0.02）有顯著影響。月平均氣溫和養(yǎng)分添加對(duì)11月MBC、MBN（P=0.002、0.001）存在極顯著交互作用，對(duì) 1月 MBC存在顯著（P=0.001）交互作用。月降水量和養(yǎng)分添加對(duì) 9月 MBC、MBN（P=0.001、0.001）及 7月 MBN（P=0.001）、1月 MBC（P=0.05）有極顯著交互作用。以上結(jié)果表明，土壤微生物量對(duì)不同年份月降水量及月平均氣溫差異響應(yīng)明顯，在1月、7月、9月及11月受養(yǎng)分添加影響。養(yǎng)分添加和月平均氣溫對(duì)11月、1月土壤微生物量存在交互影響；月平均降水量和養(yǎng)分添加對(duì)1月、7月及9月存在交互影響。

表3 土壤養(yǎng)分與微生物生物量指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 3 Regression coefficients between soil nutrients and microbial biomass parameters

表4 月降水量、月平均氣溫及養(yǎng)分添加對(duì)土壤微生物量影響的三因素方差分析Table 4 Three-way ANOVA of monthly precipitation, mean temperature and nutrient addition on soil microbial biomass

2.5 冗余分析

采用冗余分析（RDA）探討了養(yǎng)分添加對(duì)土壤微生物生物量的影響，結(jié)果表明（圖 4）：第一軸和第二軸分別占方差的37.1%和0.3%，取樣時(shí)間、氣候、林分因子及土壤理化性質(zhì)的綜合作用顯著影響土壤微生物生物量。含水率、銨氮、DOC、DON、日均氣溫標(biāo)準(zhǔn)差、月降水量標(biāo)準(zhǔn)差與 MBC、MBN呈正相關(guān)；月平均氣溫、硝氮、月平均氣溫、林分豐富度指數(shù)、林分密度、林分多樣性指數(shù)及林分均勻度指數(shù)與MBN呈正相關(guān)；取樣時(shí)間、月降雨天數(shù)、平均胸徑、平均樹高、月降水量與MBC呈正相關(guān)。月平均氣溫、林分密度、硝氮、林分豐富度指數(shù)、林分均勻度指數(shù)及林分多樣性指數(shù)與 MBC呈負(fù)相關(guān)，月降雨天數(shù)與MBN呈負(fù)相關(guān)。蒙特卡羅置換實(shí)驗(yàn)表明，排序結(jié)果可以接受環(huán)境因子對(duì)物種分布的解釋量（P=0.001）。其中，取樣時(shí)間（r2=0.25，P=0.001）、平均胸徑（r2=0.02，P＜0.001）、平均樹高（r2=0.03，P=0.001）、含水率（r2=0.30，P=0.001）、銨氮（r2=0.18，P=0.01）、硝氮（r2=0.05，P=0.001）、可溶性有機(jī)碳（r2=0.07，P=0.001）、可溶性有機(jī)氮（r2=0.07，P=0.001）、月均降水量（r2=0.01，P=0.005）、月平均氣溫（r2=0.12，P=0.001）、月均氣溫標(biāo)準(zhǔn)差（r2=0.04，P=0.001）、月降雨天數(shù)（r2=0.08，P=0.001）、林分豐富度指數(shù)（r2=0.02，P=0.001）、林分多樣性指數(shù)（r2=0.03，P=0.001）、林分均勻度指數(shù)（r2=0.03，P=0.001）均與土壤微生物生物量顯著相關(guān)。

3 討論

圖4 林分因子、土壤理化指標(biāo)與土壤微生物生物量的冗余分析Fig. 4 Redundancy analysis of forest factor, soil physico-chemical indicators and soil microbial biomass

養(yǎng)分添加對(duì)不同坡位土壤微生物的影響不同。氮磷添加及氮添加處理均降低中坡土壤 MBC含量，氮磷添加處理增加坡頂MBN含量。在不同年份，養(yǎng)分添加對(duì)MBC的影響存在差異。本試驗(yàn)在中坡所得出的結(jié)果與成毅等（2010）及王暉等（2006）的研究結(jié)果類似，即土壤MBC隨著氮沉降量增加而減少。周世興等（2017）在華西雨屏天然常綠闊葉林中也發(fā)現(xiàn)短期氮添加顯著降低表層土壤微生物量碳氮。周嘉聰?shù)龋?017）對(duì)中亞熱帶甜櫧天然林的研究發(fā)現(xiàn)高氮沉降（80 kg?hm-2?a-1）降低土壤微生物量碳氮，但低氮沉降（40 kg?hm-2?a-1）增加土壤微生物量碳氮。當(dāng)土壤有效氮水平較高，淋溶損失及植被生長(zhǎng)消耗少于氮輸入，會(huì)引起氮富集（Redding et al.，2016）。而富集氮引起的凋落物分解減緩和植被地下生物量及其分泌物減少，會(huì)導(dǎo)致土壤微生物可利用碳源底物減少；同時(shí)土壤ω(N)/ω(P)比值升高會(huì)導(dǎo)致磷限制，以及土壤酸化會(huì)抑制微生物生長(zhǎng)，從而降低土壤微生物量碳氮（趙超等，2015；Penuel et al.，2012）。在土壤有效氮低的情況下，增加土壤可利用氮可以緩解土壤微生物生長(zhǎng)的氮限制。此外，不同坡位的影響，可能是坡頂土壤微生物群落穩(wěn)定性高于中坡和不同坡位土壤理化性質(zhì)、立地條件和林分結(jié)構(gòu)不同所致。戴允澤等（2017）在該試驗(yàn)地的研究表明，坡頂土壤速效氮及可溶性有機(jī)碳氮高于中坡，坡頂林分添加氮可能并沒有導(dǎo)致其他養(yǎng)分限制。同時(shí)，坡頂林分0～10 cm土層土壤微生物碳源利用能力及其群落功能多樣性均高于中坡林分。另一方面，坡頂?shù)牧址置芏龋?320 plant?hm-2）明顯高于中坡（1103 plant?hm-2），坡頂植被可能消耗更多的有效氮，減緩了氮沉降的影響。

氮磷添加對(duì)不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)比值的影響不同，長(zhǎng)期氮磷添加均降低土壤ω(MBC)/ω(MBN)比值。土壤微生物量碳氮比為3～5時(shí)，表明細(xì)菌是土壤微生物群落的優(yōu)勢(shì)種群，當(dāng)微生物量碳氮比為4-15時(shí)，表明真菌是土壤微生物群落的優(yōu)勢(shì)種群（Paul et al.，1996）。連續(xù)3年的氮磷添加試驗(yàn)表明，不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)比值的年均值為 7.88～14.21，說(shuō)明本試驗(yàn)林地，真菌是土壤微生物群落中的優(yōu)勢(shì)種群。

土壤微生物量季節(jié)變化明顯，不同年份和不同立地環(huán)境，土壤MBC、MBN出現(xiàn)峰值和最低值的月份均存在差異。本研究結(jié)果表明，3年試驗(yàn)中，土壤微生物量碳在春季和秋末（3月、5月及11月）最高，在秋末和冬季（1月、11月）最低。土壤微生物量氮峰值出現(xiàn)在春季、夏季和秋季（5月、7月、9月及11月），最低值出現(xiàn)在冬季（1月）。Wang et al.（2016）在鄱陽(yáng)湖濕地和周世興等（2017）在華西雨屏區(qū)天然常綠闊葉林的研究結(jié)果與本文一致，土壤微生物量碳氮在春季和秋季最高，冬季最低。Feng et al.（2009）在哀牢山亞熱帶雨林的研究也與本文相似，土壤微生物量表現(xiàn)為夏季＞冬季。土壤微生物量季節(jié)變化通常受溫度、降水、有機(jī)質(zhì)投入及其與植被的養(yǎng)分關(guān)系等控制（Chen et al.，2003；Feng et al.，2009）。生長(zhǎng)季初期氣溫回升，適宜微生物生長(zhǎng)，受“春壩作用（Vernal dam）”影響，微生物在與植物競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分的過(guò)程中具有優(yōu)勢(shì)（Zak et al.，1990；Warren et al.，2003）；同時(shí)，氣溫回升促進(jìn)凋落物分解和植被根系生長(zhǎng)釋放許多易分解的有機(jī)物，為微生物生長(zhǎng)提供了更多碳源（Zak et al.，1990）。在生長(zhǎng)期，土壤微生物在與植被的養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，較低的底物水平使其生長(zhǎng)受到抑制。本研究表明，在生長(zhǎng)季中，土壤微生物與土壤養(yǎng)分相關(guān)性高于其他時(shí)期也驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)，土壤微生物生長(zhǎng)受到土壤養(yǎng)分的限制。植物進(jìn)入休眠期時(shí)，生長(zhǎng)顯著減緩，對(duì)土壤養(yǎng)分的需求減少；同時(shí)，植被根系衰亡及凋落物增加，向土壤補(bǔ)充大量碳源，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，其生物量出現(xiàn)回升（Devi et al.，2006）。在3年試驗(yàn)中，第1年、第3年MBC值呈雙峰型變化，第2年呈單峰型，不同年份出現(xiàn)峰值和最低值的月份不一致，這種差異可能與不同年份氣候條件差異有關(guān)，氮磷添加改變了土壤MBN季節(jié)變化規(guī)律，但未改變土壤MBC的季節(jié)變化規(guī)律。周世興等（2017）對(duì)華西雨屏區(qū)天然常綠闊葉林研究中發(fā)現(xiàn)氮沉降改變了MBC的季節(jié)動(dòng)態(tài)，而未改變MBN的季節(jié)動(dòng)態(tài)。此結(jié)果差異可能是兩個(gè)樣地土壤微生物對(duì)氮沉降的反應(yīng)差異導(dǎo)致的。

不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)比值隨季節(jié)變化而變化，不同年份未呈現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)律，這可能與土壤水分的變化有關(guān)，有研究表明ω(MBC)/ω(MBN)比值從干季到濕季呈下降趨勢(shì)，微生物優(yōu)勢(shì)種群從真菌向細(xì)菌轉(zhuǎn)變。同時(shí)，氮、磷添加改變了不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)比值變化規(guī)律。

季節(jié)變化、不同立地條件相互作用改變了MBC、MBN與土壤養(yǎng)分及土壤含水率的相互關(guān)系。本試驗(yàn)結(jié)果表明，中坡和坡頂MBC、MBN與土壤速效養(yǎng)分相關(guān)性呈現(xiàn)生長(zhǎng)季（5月、7月、9月）高于生長(zhǎng)末期和休眠季（11月、1月、3月），中坡大于坡頂。可能是在生長(zhǎng)季，植被生長(zhǎng)導(dǎo)致養(yǎng)分的減少使土壤微生物對(duì)養(yǎng)分的依賴性變高，坡頂土壤養(yǎng)分高于中坡，坡頂土壤微生物對(duì)養(yǎng)分的需求低于中坡導(dǎo)致的。在生長(zhǎng)季，中坡氮添加處理 MBC、MBN與土壤養(yǎng)分及含水率的相關(guān)性高于其他兩種處理，可能是有效氮的加入，促進(jìn)了土壤微生物的生長(zhǎng)，使其對(duì)其他養(yǎng)分的需求也增大。冗余分析（RDA）表明，月降水頻率、不同年份氣溫及降水差異、林分因子及土壤理化性質(zhì)均對(duì)土壤微生物量碳氮有顯著影響，土壤微生物量的季節(jié)變化受到降水頻率（月降水天數(shù)）、降水量及氣溫變化和月降水量及氣溫波動(dòng)差異（月標(biāo)準(zhǔn)差）控制。

4 結(jié)論

養(yǎng)分添加對(duì)不同坡位及不同年份土壤微生物的影響存在差異。氮磷添加及氮添加處理均降低了中坡土壤 MBC含量，氮磷添加處理增加了坡頂MBN含量。氮、磷添加對(duì)不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)比的影響不同，長(zhǎng)期氮、磷添加均降低土壤ω(MBC)/ω(MBN)比值。連續(xù) 3年的氮磷添加試驗(yàn)中，不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)比年均值為7.88～14.21。在北亞熱帶常綠闊葉林地區(qū)，真菌是土壤微生物群落中的優(yōu)勢(shì)種群。

土壤微生物量季節(jié)變化明顯，以春季和秋季最高，冬季最低。土壤MBC、MBN出現(xiàn)峰值和最低值的月份在不同年份和不同立地環(huán)境存在差異。3年試驗(yàn)中，第1年、第3年MBC值呈雙峰型變化，第2年呈現(xiàn)單峰型，不同年份出現(xiàn)峰值和最低值的月份不一致，氮磷添加改變了土壤MBN季節(jié)變化規(guī)律，但未改變土壤MBC的季節(jié)變化規(guī)律。不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)比值隨季節(jié)變化，不同年份未呈現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)律，同時(shí)，氮、磷添加改變了不同坡位ω(MBC)/ω(MBN)比值變化規(guī)律。

相關(guān)分析顯示季節(jié)、立地條件改變了 MBC、MBN與土壤養(yǎng)分及土壤含水率的相互關(guān)系。MBC、MBN與土壤速效養(yǎng)分相關(guān)性呈現(xiàn)生長(zhǎng)季（5月、7月、9月）高于生長(zhǎng)末期和休眠季（11月、1月、3月），并且中坡大于坡頂。在生長(zhǎng)季，中坡氮添加MBC、MBN與土壤養(yǎng)分及含水率的相關(guān)性高于其他兩種處理。冗余分析（RDA）表明，月降水頻率、不同年份氣溫及降水差異、林分因子及土壤理化性質(zhì)均對(duì)土壤微生物量碳氮存在影響。蒙特卡羅置換實(shí)驗(yàn)表明環(huán)境因子可以解釋對(duì)物種分布的排序結(jié)果，其中，取樣時(shí)間、平均胸徑、平均樹高、含水率、銨氮、硝氮、可溶性有機(jī)碳、可溶性有機(jī)氮、月均降水量、月平均氣溫、月均氣溫標(biāo)準(zhǔn)差、月降雨天數(shù)、林分豐富度指數(shù)、林分多樣性指數(shù)、林分均勻度指數(shù)均與土壤微生物生物量顯著相關(guān)。