左倩倩,王邵軍,王 平,曹乾斌,趙 爽,楊 波

西南林業(yè)大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院,昆明 650224

土壤有機(jī)氮礦化是調(diào)控森林土壤養(yǎng)分循環(huán)的一個(gè)重要生物生態(tài)學(xué)過(guò)程。土壤有機(jī)氮約占土壤總氮量的96%左右[1],但有機(jī)氮須經(jīng)氮礦化將土壤有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮后才可被植物吸收與利用[2]。土壤有機(jī)氮礦化過(guò)程中,土壤動(dòng)物與微生物共同作用將土壤有機(jī)氮轉(zhuǎn)變?yōu)镹H4-N及NO3-N,并可能促進(jìn)土壤硝化與反硝化過(guò)程的N2O排放。土壤有機(jī)氮礦化受土壤動(dòng)物和微生物、氣候及土壤理化性質(zhì)等因素的影響[2,3]。因此,土壤有機(jī)氮礦化作為表征土壤供氮能力的主要指標(biāo)[3],在一定程度上反映森林土壤質(zhì)量狀況,并能對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及全球氣候變化緩解等方面起著重要調(diào)控作用。

螞蟻?zhàn)鳛橹匾拇笮凸?jié)肢土壤動(dòng)物之一,能夠影響土壤有機(jī)氮礦化的微生物過(guò)程及動(dòng)態(tài),進(jìn)而調(diào)控森林生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)及能量流動(dòng)[4]。螞蟻通過(guò)破碎、混合、搬運(yùn)等筑巢定居活動(dòng)影響土壤物理性質(zhì)(溫度、水分及孔隙度等)、土壤化學(xué)性質(zhì)(pH及C、N等養(yǎng)分),并改變土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)和多樣性,進(jìn)而促進(jìn)土壤有機(jī)氮的分解與礦化[5]。特別是螞蟻筑巢活動(dòng)通過(guò)促進(jìn)微生物生長(zhǎng)把難以分解的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為可被植物吸收、利用的無(wú)機(jī)氮[6],影響土壤有機(jī)氮礦化速率的時(shí)間動(dòng)態(tài),從而間接影響森林群落結(jié)構(gòu)、多樣性及演替[7]。

目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于土壤動(dòng)物對(duì)土壤有機(jī)氮礦化影響的研究相對(duì)較少,尤其缺乏螞蟻筑巢定居對(duì)熱帶森林土壤有機(jī)氮礦化速率時(shí)間動(dòng)態(tài)影響的研究。西雙版納作為我國(guó)大陸熱帶雨林集中分布的重要地區(qū),其地貌復(fù)雜、小氣候多樣,是我國(guó)螞蟻多樣性最豐富的區(qū)域[8]。熱帶森林復(fù)雜多樣的螞蟻類型及生命活動(dòng),顯著改變土壤微生物及理化性質(zhì),進(jìn)而影響土壤有機(jī)氮礦化速率的時(shí)間動(dòng)態(tài)。本研究選擇處于演替前期的白背桐群落為研究對(duì)象,比較蟻巢與非蟻巢土壤有機(jī)N礦化速率的時(shí)間動(dòng)態(tài),并分析螞蟻活動(dòng)引起土壤無(wú)機(jī)N庫(kù)、微生物生物量及基本化學(xué)性質(zhì)的改變對(duì)有機(jī)N礦化速率的影響,對(duì)于深入理解熱帶森林土壤N循環(huán)調(diào)控機(jī)制及其在全球氣候變化中的地位與作用具有十分重要的科學(xué)意義。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

研究區(qū)位于中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(21°55′N,101°16′E)。西雙版納具有典型的季風(fēng)氣候,從11月到次年4月屬干季。年平均降水量約為1557 mm,濕季(5月至10月)降水量約占總降水的87%。年平均氣溫為21.5 ℃。特別是旱季從午夜到中午均有大霧,這使得旱季的大部分時(shí)間里均能保持一定的土壤濕度。因此,西雙版納廣泛分布著熱帶雨林和季雨林,藤本植物非常發(fā)達(dá)。

然而,近幾十年來(lái)由于刀耕火種等農(nóng)業(yè)活動(dòng)導(dǎo)致熱帶森林大面積破壞,形成一系列處于不同恢復(fù)階段的次生熱帶森林群落階段。因此,本研究在中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園研究區(qū)內(nèi),選擇處于演替前期(約12年)的白背桐(Mallotuspaniculatus)群落作為研究樣地。樣地海拔約600 m,凋落物層厚大約1—2 cm,植被蓋度60%左右,土壤屬于磚紅壤。樣地主要樹(shù)種有:白背桐(M.paniculatus)、野生風(fēng)輪草(Clinopodiumchinensis)、豐花草(Borreriastricta)、粉被金合歡(Acaciapruinescens)、椴葉山麻稈(Alchorneatiliifolia)等。

1.2 土壤取樣及基本性質(zhì)測(cè)定

隨機(jī)選擇3個(gè)白背桐群落樣地(40 m×40 m,間隔大于200 m)。于2019年3、6、9、12月,每個(gè)樣地中隨機(jī)選擇3個(gè)蟻巢與3個(gè)非蟻巢樣方(相距5 m),采用誘餌法[5]確定蟻巢位置。按照2個(gè)土層(0—5 cm、5—10 cm)分別采集蟻巢與非蟻巢土樣,每個(gè)樣方同一土層土壤均勻混合,用四分法取1 kg左右土樣。裝入自封袋,做好標(biāo)簽,立即放入加冰的冷藏箱中,帶回實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)藏在4℃冰箱直至分析。土壤性質(zhì)按Wang等方法測(cè)定[5],微生物生物量碳采用氯仿水浴法測(cè)定；銨態(tài)氮與硝態(tài)氮采用1 mol/L KCl浸提,濾液用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定(BRAN+LUEBBE-AA3,德國(guó))[9]；全氮采用高氯酸硫酸消煮,連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定；水解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；pH電位法測(cè)定；易氧化有機(jī)碳采用高錳酸鉀氧化法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用油浴加熱-重鉻酸鉀氧化法測(cè)定?；就寥佬再|(zhì)見(jiàn)表1。

表1 供試土壤的基本性質(zhì)Table 1 Basic edaphic properties of the sampled soils

1.3 土壤有機(jī)氮礦化速率測(cè)定

土壤有機(jī)氮礦化采用室內(nèi)需氧培養(yǎng)法進(jìn)行測(cè)定[10-12]。分別把蟻巢與非蟻巢土壤按照0—5 cm、5—10 cm分層混勻后,稱取100 g風(fēng)干土樣(過(guò)2 mm篩)裝于500 mL培養(yǎng)瓶,用去離子水調(diào)節(jié)土壤含水量至田間持水量的40%,在25 ℃下預(yù)培養(yǎng)7 d,以激活土壤微生物。預(yù)培養(yǎng)結(jié)束后,土壤含水量調(diào)節(jié)至田間持水量的60%,測(cè)定土壤NH4-N、NO3-N的含量作為初始量,剩余土壤培養(yǎng)瓶用網(wǎng)紗布封口,保持通氣狀態(tài),在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)15 d,每個(gè)處理3個(gè)重復(fù),在第3、6、9、12、15天用重量法調(diào)節(jié)含水量,補(bǔ)償培養(yǎng)期間損失的水分,培養(yǎng)結(jié)束后測(cè)定NH4-N、NO3-N的含量。本文只研究整體平均礦化速率,土壤有機(jī)氮礦化速率=[(土壤培養(yǎng)后的NH4-N+NO3-N)-(土壤初始NH4-N+NO3-N)]/培養(yǎng)天數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)整理后用Excel制成表格。用兩因素方差分析(Two-way ANOVAs)研究不同月份、不同處理及其交互作用對(duì)土壤有機(jī)氮礦化速率的影響,用SPSS 23.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,方差分析前數(shù)據(jù)檢驗(yàn)正態(tài)性和方差齊性,采用LSD法進(jìn)行比較不同數(shù)據(jù)間的差異性(把顯著性水平設(shè)為0.05),分析土壤有機(jī)氮礦化速率與土壤指標(biāo)之間的關(guān)系采用主成分分析(PCA)。

2 結(jié)果與分析

對(duì)西雙版納白背桐熱帶森林土壤有機(jī)氮礦化速率(4個(gè)月2個(gè)土層均值)測(cè)定可知(圖1),蟻巢土壤有機(jī)氮礦化速率(1.01 mg kg-1d-1)顯著高于非蟻巢(0.28 mg kg-1d-1)(P<0.05),與非蟻巢相比,蟻巢土壤有機(jī)氮礦化速率提高了260.71%,表明螞蟻筑巢活動(dòng)顯著提高土壤有機(jī)氮礦化速率。

圖1 蟻巢和非蟻巢土壤有機(jī)氮礦化速率的時(shí)間動(dòng)態(tài) Fig.1 Temporal dynamics of soil organic nitrogen mineralization rate in ant nests and the reference soils 不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

土壤有機(jī)氮礦化速率隨月份推移呈明顯的“單峰型”變化趨勢(shì)。蟻巢(1.22 mg kg-1d-1)和非蟻巢(0.41 mg kg-1d-1)土壤有機(jī)氮礦化速率均在6月份達(dá)到峰值；12月份達(dá)到最低值,其中蟻巢與非蟻巢氮礦化速率分別為0.82、0.18 mg kg-1d-1(圖1)。蟻巢土壤有機(jī)氮礦化速率在不同月份差異顯著(P<0.05),而非蟻巢土壤有機(jī)氮礦化速率3月份(0.22 mg kg-1d-1)和12月份之間(0.18 mg kg-1d-1)未達(dá)到顯著差異(P>0.05),其它月份土壤有機(jī)氮礦化速率均達(dá)到顯著差異(P<0.05)。兩因素方差分析表明(表2),不同月份及不同處理對(duì)土壤有機(jī)氮礦化速率產(chǎn)生顯著影響(P<0.05),且兩者之間存在明顯的交互作用(P<0.05)。

2.2 蟻巢和非蟻巢土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)含量的時(shí)間動(dòng)態(tài)

白背桐群落蟻巢與非蟻巢土壤培養(yǎng)前后NH4-N含量的變化如圖2所示,非蟻巢土壤NH4-N含量均顯著低于蟻巢(P<0.05),這表明螞蟻筑巢顯著提高土壤NH4-N含量。蟻巢與非蟻巢土壤NH4-N含量培養(yǎng)前后均呈現(xiàn)出明顯的單峰變化,6月最高,12月最低。其中蟻巢土壤培養(yǎng)前后NH4-N含量在3月和12月均差異不顯著(P>0.05),而非蟻巢土壤培養(yǎng)前NH4-N含量則在9月和3月差異不顯著(P>0.05),其它月份之間均具有顯著差異(P<0.05)。同時(shí),蟻巢與非蟻巢土壤經(jīng)培養(yǎng)后NH4-N含量均顯著增加,但蟻巢土壤NH4-N的增加量顯著高于非蟻巢。兩因素方差分析表明(表2),土壤NH4-N受月份、處理及兩者交互作用的顯著影響(P<0.05)。

圖2 蟻巢和非蟻巢土壤無(wú)機(jī)氮含量的時(shí)間動(dòng)態(tài)Fig.2 Temporal dynamics of soil inorganic carbon concentrations in ant nests and the reference soils 不同小寫字母表示土壤培養(yǎng)前差異顯著(P<0.05),不同大寫字母表示土壤培養(yǎng)后差異顯著(P<0.05)

蟻巢和非蟻巢土壤培養(yǎng)前后NO3-N含量均表現(xiàn)為蟻巢大于非蟻巢(圖2)。蟻巢與非蟻巢土壤培養(yǎng)前后NO3-N含量隨月份變化呈現(xiàn)與NH4-N含量相同的變化趨勢(shì),即6月>9月>3月>12月。蟻巢與非蟻巢土壤培養(yǎng)前NO3-N含量均在6月和9月未達(dá)到顯著差異(P>0.05),而蟻巢土壤培養(yǎng)后NO3-N含量在3月和9月差異不顯著(P>0.05)。蟻巢和非蟻巢土壤培養(yǎng)結(jié)束后,NO3-N含量均顯著增加,非蟻巢增加量明顯低于蟻巢。兩因素方差分析表明(表2),處理及月份均對(duì)土壤NO3-N產(chǎn)生顯著影響(P<0.05),但兩者交互作用對(duì)土壤NO3-N未產(chǎn)生顯著影響(P>0.05)。

表2 不同處理(蟻巢與非蟻巢)、月份及它們的相互作用對(duì)有機(jī)氮礦化速率影響的方差分析Table 2 ANOVA analyses on the effects of treatment (ant nests VS reference),month,and their interactions on soil organic nitrogen mineralization rate

2.3 土壤有機(jī)氮礦化速率與無(wú)機(jī)氮之間的相互關(guān)系

采用指數(shù)、線性及多項(xiàng)式對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮(NH4-N、NO3-N)與土壤有機(jī)氮礦化速率進(jìn)行回歸分析,選擇擬合度最好的多項(xiàng)式描述分析(圖3),結(jié)果表明,土壤NH4-N、NO3-N均對(duì)土壤有機(jī)氮礦化速率產(chǎn)生顯著影響,土壤有機(jī)氮礦化速率隨NH4-N、NO3-N含量的增加呈遞增趨勢(shì)(圖3),但土壤NH4-N、NO3-N對(duì)土壤有機(jī)氮礦化速率的貢獻(xiàn)率不同,表現(xiàn)為土壤NH4-N的貢獻(xiàn)率(87.89%)高于土壤NO3-N的貢獻(xiàn)率(61.84%)。

圖3 土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)和有機(jī)氮礦化速率的關(guān)系Fig.3 Relationship between soil inorganic nitrogen pool and organic nitrogen mineralization rate

2.4 有機(jī)氮礦化速率與土壤基本化學(xué)性質(zhì)之間的相互關(guān)系

研究表明,螞蟻筑巢對(duì)土壤微生物生物量碳及化學(xué)性質(zhì)的影響存在一定差異(表1)。與非蟻巢相比,螞蟻活動(dòng)提高了土壤微生物生物量碳、易氧化有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮含量,降低了土壤pH值。除pH外,不同月份之間土壤化學(xué)性質(zhì)差異顯著(P<0.05)。

土壤有機(jī)氮礦化速率與土壤基本化學(xué)性質(zhì)的主成分分析可知(圖4),第一坐標(biāo)軸對(duì)土壤有機(jī)氮礦化速率的貢獻(xiàn)較大,解釋97.2%的有機(jī)氮礦化速率；而第二坐標(biāo)軸僅解釋2.6%的有機(jī)氮礦化速率。土壤有機(jī)氮礦化速率與微生物生物量碳、銨態(tài)氮、有機(jī)質(zhì)、全氮、硝態(tài)氮、水解氮、易氧化有機(jī)碳呈正相關(guān),與pH呈負(fù)相關(guān)。銨態(tài)氮、微生物生物量碳、有機(jī)質(zhì)與有機(jī)氮礦化速率的夾角較小,是有機(jī)氮礦化速率的主要驅(qū)動(dòng)因子,而全氮、硝態(tài)氮、水解氮、易氧化有機(jī)碳、pH對(duì)有機(jī)氮礦化速率的影響次之。

圖4 有機(jī)氮礦化速率與土壤基本化學(xué)性質(zhì)的主成分分析Fig.4 Principal component analysis of soil organic nitrogen mineralization rate and basic chemical propertiesONMR:有機(jī)氮礦化速率 Organic nitrogen mineralization rate；MBC:微生物生物量碳 Microbial biomass carbon；AN:Ammonium nitrogen；SOM:土壤有機(jī)質(zhì) Soil organic matter；TN:全氮 Total nitrogen；NN:Nitrate nitrogen；ROC:易氧化有機(jī)碳Readily oxidizable organic carbon；HN:水解氮Hydrolyzable nitrogen；pH:土壤pH

3 討論

3.1 螞蟻筑巢對(duì)土壤氮礦化時(shí)間動(dòng)態(tài)的影響

本研究發(fā)現(xiàn),螞蟻筑巢顯著提高土壤有機(jī)氮礦化速率。這可能是因?yàn)槲浵佂ㄟ^(guò)搬運(yùn)、破碎、攝食(花瓣、動(dòng)植物殘?bào)w)及自身的代謝活動(dòng)(排泄、呼吸)使巢內(nèi)土壤微生物生物量碳及土壤養(yǎng)分含量增加,促進(jìn)了土壤微生物數(shù)量增長(zhǎng)及活性,進(jìn)而刺激土壤有機(jī)氮的礦化[13]。另一方面,螞蟻筑巢活動(dòng)能加速微生物體內(nèi)氮素的釋放,同時(shí),螞蟻?zhàn)陨泶x產(chǎn)物釋放能夠提高土壤酶活性,從而促進(jìn)土壤有機(jī)氮的礦化[14-17]。因此,螞蟻筑巢活動(dòng)主要通過(guò)增加巢穴內(nèi)土壤養(yǎng)分含量,提高微生物及土壤動(dòng)物的多樣性,進(jìn)而加速了土壤有機(jī)氮的礦化。

蟻巢和非蟻巢土壤有機(jī)氮礦化速率時(shí)間動(dòng)態(tài)均呈明顯的“單峰型”變化趨勢(shì),即在6月最大,12月最小,這與黃容[18]、肖好燕[19]等學(xué)者關(guān)于氮礦化動(dòng)態(tài)的規(guī)律相似。這可能是6月份高溫高濕的土壤環(huán)境利于凋落物的分解和植物根系的分泌,導(dǎo)致C、N養(yǎng)分含量的積累,為微生物的繁殖生長(zhǎng)提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[20-22],從而提高土壤有機(jī)氮礦化速率。而12月相對(duì)干旱低溫的微生境不利于養(yǎng)分積累和微生物繁殖,導(dǎo)致土壤氮素的礦化緩慢。另外蟻巢土壤有機(jī)氮礦化速率的時(shí)間變化幅度顯著高于非蟻巢,表明螞蟻筑巢通過(guò)影響土壤微生物及養(yǎng)分環(huán)境而調(diào)控土壤氮礦化動(dòng)態(tài)。

3.2 螞蟻筑巢引起熱帶森林土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)改變對(duì)氮礦化的影響

本研究表明,螞蟻活動(dòng)顯著提高土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)的含量[23],這是由于螞蟻通過(guò)取食、搬運(yùn)及代謝等活動(dòng)提高蟻巢土壤養(yǎng)分的可利用性。土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)含量的增加可能還與螞蟻疏松土壤并刺激土壤微生物活性與活化土壤養(yǎng)分等密切相關(guān)。另外,蟻巢與非蟻巢土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)含量均為6月最高,這是由于6月氣溫、水分適宜,植物生長(zhǎng)較快,地下根系分泌物增多,微生物活性增強(qiáng)[24],加快土壤有機(jī)氮的分解和轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致土壤無(wú)機(jī)氮含量較高。這與張文文[25]的研究結(jié)果相類似。不同月份蟻巢與非蟻巢NH4-N含量均在土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)中處于主導(dǎo)地位,占土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)的70%以上,這與前人的研究結(jié)果一致[6,26-27]。本研究中土壤酸性較強(qiáng),限制了土壤的自養(yǎng)硝化作用,使土壤NO3-N含量占比較低[28-29]。同時(shí),與帶正電荷的NH4-N相比,帶負(fù)電荷的NO3-N易淋溶流失,因此,土壤中的無(wú)機(jī)氮庫(kù)主要以NH4-N形式存在[30]。

土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)作為評(píng)價(jià)土壤供氮能力的關(guān)鍵指標(biāo),代表土壤中植物生長(zhǎng)過(guò)程吸收、利用的氮素水平,能夠顯著影響森林土壤有機(jī)氮礦化速率[31]。本研究發(fā)現(xiàn),土壤有機(jī)氮礦化速率隨土壤NH4-N與NO3-N含量的增加而增大,且銨態(tài)氮對(duì)土壤有機(jī)氮礦化速率的貢獻(xiàn)較大。而螞蟻筑巢活動(dòng)顯著提高土壤無(wú)機(jī)氮含量,從而促進(jìn)土壤氮礦化作用。有研究表明,森林土壤有機(jī)氮礦化速率受銨化作用的影響較大,銨化速率與氮礦化速率呈正相關(guān)關(guān)系[6]。但也有研究表明土壤有機(jī)氮礦化速率與無(wú)機(jī)氮庫(kù)中的銨態(tài)氮呈正相關(guān)關(guān)系,而硝態(tài)氮含量對(duì)氮礦化的影響不顯著[32]。土壤無(wú)機(jī)氮主要來(lái)自土壤可溶性有機(jī)氮,而螞蟻活動(dòng)能夠加快溶解有機(jī)氮的釋放,提高微生物活性,從而直接刺激了土壤有機(jī)氮的礦化。

3.3 螞蟻筑巢引起土壤基本化學(xué)性質(zhì)改變對(duì)氮礦化的影響

研究表明,螞蟻筑巢活動(dòng)顯著提高蟻巢土壤微生物生物量碳、土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解氮、易氧化有機(jī)碳等碳氮養(yǎng)分含量,降低土壤pH值,從而促進(jìn)土壤有機(jī)氮礦化速率。

土壤微生物作為土壤中重要的組成部分,是決定土壤有機(jī)氮礦化速率大小的關(guān)鍵生物因子。主成分分析表明微生物生物量碳對(duì)土壤氮素的礦化具有重要促進(jìn)作用。與非蟻巢相比,蟻巢土壤微生物生物量碳含量較高,這主要是螞蟻將有機(jī)食物大量富集于巢穴內(nèi),可提高土壤養(yǎng)分含量及細(xì)菌和真菌數(shù)量[33],從而促進(jìn)土壤有機(jī)氮的礦化。Carrillo等[34]認(rèn)為土壤動(dòng)物主要通過(guò)提高底物數(shù)量影響微生物活動(dòng),進(jìn)而促進(jìn)有機(jī)氮的礦化；陳小云等[35]、Jiang等[36]研究得出土壤動(dòng)物在代謝過(guò)程中會(huì)不斷地向體外釋放養(yǎng)分和不同種類的酶,同時(shí)在遷移活動(dòng)過(guò)程中促進(jìn)微生物在土壤中的擴(kuò)散,利于土壤氮礦化。丁雪麗等[37]的研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)土壤微生物生物量的增加能夠顯著提高有機(jī)氮礦化速率。

土壤有機(jī)氮礦化速率隨土壤pH值減小而增大,螞蟻活動(dòng)降低了巢地土壤pH,顯著提高土壤氮礦化速率。這主要是因?yàn)槲浵佋诔惭▋?nèi)進(jìn)行的生命活動(dòng)(如呼吸、排泄等)及有機(jī)物質(zhì)分解、礦化等導(dǎo)致了巢穴土壤有機(jī)酸含量增加,從而導(dǎo)致pH值下降[38]。較低土壤pH值有利于氮素的礦化,這可能由于一些土壤有機(jī)酸能夠促進(jìn)微生物的增長(zhǎng)和活性[39-40]。李一凡等[41]、韓曉飛等[42]等的研究也表明土壤pH值與有機(jī)氮礦化速率呈負(fù)相關(guān)。但有學(xué)者認(rèn)為土壤pH值升高,土壤可溶性有機(jī)質(zhì)含量增加,提供更多C、N養(yǎng)分滿足微生物的生命活動(dòng),加快土壤氮素的礦化能力[43-44]。因此,土壤pH值與有機(jī)氮礦化速率之間的關(guān)系存在一定的不確定性,可能與研究區(qū)不同土壤微生物與動(dòng)物、氣候環(huán)境及理化特性密切相關(guān)。

土壤氮礦化速率與有機(jī)質(zhì)、全氮等含量密切相關(guān),本研究蟻巢土壤具有較高的C與N養(yǎng)分含量,導(dǎo)致蟻巢土壤有機(jī)氮礦化速率顯著高于非蟻巢,表明螞蟻筑巢可以通過(guò)提高土壤養(yǎng)分含量而對(duì)土壤氮礦化產(chǎn)生顯著影響。有研究表明,水解氮、全氮、易氧化有機(jī)碳等養(yǎng)分含量的增加能夠?yàn)槲⑸锷L(zhǎng)提供充足的養(yǎng)分,刺激土壤微生物產(chǎn)生更多的酶[45-46],從而促進(jìn)土壤有機(jī)氮的礦化。另外,螞蟻在取食過(guò)程中富集的大量土壤C、N養(yǎng)分,會(huì)通過(guò)改變微生物的群落結(jié)構(gòu)、數(shù)量和活性來(lái)影響氮素的礦化[47-50]。

4 結(jié)論

螞蟻筑巢定居活動(dòng)能夠顯著提高土壤有機(jī)氮的礦化速率,相較于非巢地,蟻巢土壤有機(jī)氮礦化速率提高了261%。螞蟻活動(dòng)主要通過(guò)影響土壤無(wú)機(jī)氮庫(kù)組分含量(如NH4-N)、微生物生物量碳及土壤養(yǎng)分(如有機(jī)質(zhì))的狀況,進(jìn)而調(diào)控?zé)釒滞寥赖V化速率的時(shí)間動(dòng)態(tài)。研究結(jié)果將有助于理解土壤動(dòng)物對(duì)熱帶森林土壤N循環(huán)影響的過(guò)程與機(jī)制。