蚂蚁筑巢对高檐蒲桃热带次生林土壤甲烷氧化动态的影响
Impact of ant nesting on soil methane oxidation dynamics in a tropical secondary forest of Syzygium obla-tum
摘要为探明蚂蚁筑巢对热带森林土壤甲烷(CH4)氧化动态影响的生物与非生物学机制,以西双版纳高檐蒲桃热带次生林群落为研究对象,运用室内甲烷氧化培养方法及气相-色谱法研究蚁巢和非蚁巢土壤甲烷氧化速率的动态特征,分析蚂蚁筑巢引起热带次生林土壤功能微生物群落组成、多样性及土壤理化环境的改变对甲烷氧化速率的影响.结果表明:1)蚂蚁筑巢显著影响土壤甲烷氧化速率.蚁巢平均土壤甲烷氧化速率(0.32±0.13 pmol CH4·g-1·h-1)相较于非蚁巢(0.24±0.12 pmol CH4·g-1·h-1)提升了 36.1%;蚁巢湿季和干季土壤甲烷氧化速率分别是非蚁巢的1.2和1.7倍;蚁巢和非蚁巢土壤甲烷氧化速率均沿土层加深而递减,蚁巢0~5、5~10、10~15 cm 土层甲烷氧化速率较非蚁巢分别增加了 39.8%、31.6%和36.2%.2)蚂蚁筑巢改变土壤功能微生物组成和多样性.相较于非蚁巢,甲烷氧化菌优势目(根瘤菌目)和优势属(甲基孢囊菌属)相对丰度增幅分别为7.3%和30.6%,甲烷氧化菌Ace、Chao1和Shannon指数提高了 17.6%~29.1%.3)蚂蚁筑巢改变了土壤理化性质.相较于非蚁巢,蚁巢土壤微生物生物量碳、氮、有机碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳、全氮、水解氮、铵态氮和硝态氮增幅达11.6%~77.6%,而土壤容重和pH降幅达6.8%~21.2%.4)方差分解分析表明,土壤理化因子、微生物生物量、微生物多样性和微生物功能菌分别解释了甲烷氧化速率57.5%、26.8%、18.2%和10.8%的变异.随机森林模型结果表明,土壤微生物生物量碳、氮是影响甲烷氧化速率的主控因子,其对土壤甲烷氧化速率的贡献率分别为16.1%和18.3%.因此,蚂蚁筑巢主要通过介导土壤微生物生物量碳、氮的变化,调控热带次生林土壤甲烷氧化速率.
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