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干湿交替是土壤所遭受的最为平常的自然过程,使土壤经历一系列的物理、化学和生物学特征变化,进而影响微生物的活性和群落结构。而干湿交替对微生物的活性和群落结构的影响是影响土壤中氮素转化的关键,尤其是氮素的微生物转化过程。本研究采用15N同位素标记技术,结合最新建立的色谱/质谱联机技术,以氨基酸和氨基糖为目标化合物,研究干湿交替条件下外加氮素在葡萄糖添加与不添加的条件下其在土壤中的微生物转化过程,从而为提高土壤氮素养分利用效率、减少氮素损失提供理论依据。
结果表明:
1不管是否添加葡萄糖,与恒湿处理相比,干旱阶段损失5%和10%水分的干湿交替处理,均显著的增加了土壤中微生物的活性,且这种效应随着干湿交替频率的增加而降低。而干旱损失15%水分的干湿交替处理,由于干旱失水过多,导致大部分微生物死亡,降低了土壤中微生物的活性。
2添加葡萄糖条件下,干旱阶段失水5%,10%,15%的干湿交替处理均增加了土壤中细菌细胞壁残留物胞壁酸的含量,表明各干湿交替处理促进了细菌的生长;单施氮肥下,各处理土壤中胞壁酸的含量无显著差异,表明底物碳源的缺乏,成为限制细菌生长主要因素。总体而言,干旱阶段失水5%和10%的干湿交替显著增加了土壤中氨基糖的含量。
3添加葡萄糖条件下,干旱阶段失水5%和10%,显著增加了细菌对外源15N同位素的转化,但随干湿交替的频率的增加,并没有对其含量产生影响。然而这两个处理却不能提高真菌对外源氮素的利用合成。氨基半乳糖在土壤中虽然较稳定,但是干湿交替处理显著增加了外源氮素对其的合成,且干旱阶段失水10%处理增加最明显。
4单施氮肥下,土壤中的氨基酸总量在整个培养期间并没有显著变化,各个氨基酸合成量也极少。添加葡萄糖和氮肥条件下,同氨基糖的变化趋势相似,干旱损失5%和10%水分的干湿交替处理显著增加了土壤中氨基酸的总量,提高了微生物对氮素的转化。同时在培养前期,微生物能够快速利用外加氮素合成新的氨基酸,之后一直处于较稳定的状态。