摘要
近年来黄土高原开展了一系列的退耕还林(草)等生态工程的建设，并取得了重大的成效。随着植被恢复，植被的次生演替使得地面植物数量和物种多样性增加，导致土壤养分循环、生态系统等发生变化。目前关于黄土高原地区土壤有机碳的来源、输入和输出、碳库储量和碳汇过程以及其影响因素(例如，植物组分、恢复年限、养分等)已开展了大量研究。但缺少深入研究调查草地生态系统植被恢复对土壤养分获取胞外酶以及作为土壤C库一部分的微生物残体碳的影响，在30厘米以下的深度进行研究的更少。本研究以云雾山草地生态系统的土壤为研究对象，对不同封育年限草地土壤的微生物残体碳和土壤胞外酶活性进行研究。了解黄土高原草地生态系统土壤有机碳的来源和积累，分析草地生态系统微生物源碳对土壤养分循环机制的相对贡献，明确草地生态系统土壤有机质库的不同调控因素及养分限制，为土壤有机碳形成“碳泵”理论提供数据支持和理论依据。主要结论如下： （1）随草地封育年限的增加，土壤理化性质和微生物生物量都有显著提升，且随着土层加深不断降低。土壤SOC、TN、TP等含量随草地封育整体呈现非线性增长的过程，土壤SOC含量依次为30年＞40年＞10年＞20年＞15年＞1年＞农田。在不同封育年限的垂直分布上，草地土壤SOC、TN、TP、MBC、MBN、MBP含量均表现为由土壤表层到土壤深层逐渐降低的规律，在0-10cm土层含量最高，封育1-40年土壤SOC含量范围为19.74~30.08g·kg-1，TN为1.88~3.14g·kg-1，TP为6.83~8.62g·kg-1，MBC为389.77~624.70mg·kg-1，MBN为12.37~19.27mg·kg-1，MBP为11.47~22.66mg·kg-1。 （2）封育1年到封育40年的草地与农田相比，土壤胞外酶活性及其化学计量均显著增加。土壤胞外酶的活性整体呈现出先增加后减少再增加的非线性增长过程，在不同封育年限的垂直分布上，草地土壤αG、βG、βX、NAG、LAP、AP的活性和BG/(NAG+LAP)、BG/AP均表现为由土壤表层到土壤深层逐渐降低的规律，(NAG+LAP)/AP呈现相反变化。0-40cm土层胞外酶活性显著高于下层，且在0-10cm土层的活性最高，封育1-40年土壤αG活性范围为16.12~37.00nmol·h?1·g?1，βG为50.83~80.29nmol·h?1·g?1，βX为12.48~40.39nmol·h?1·g?1，NAG为8.24~18.82nmol·h?1·g?1，LAP为182.64~270.88nmol·h?1·g?1，AP为58.09~110.22nmol·h?1·g?1。 （3）在整个封育演替的过程中，草地土壤微生物群落存在较强的N限制，随土层深度的增加，微生物C限制不断减弱。在0-10cm土层，矢量长度和角度（分别从1.23到1.50和36.2到40.6）在封育演替期间发生了显著变化。土壤胞外酶活性与pH显著负相关，与微生物生物量呈现很强的正相关关系。土层深度和封育年限及两者之间的交互作用对土壤胞外酶活性和生态酶化学计量均有极显著影响。 （4）在农田土壤中，细菌残体碳含量约为真菌残体碳的3-10倍，而在草地土壤中，真菌残体碳含量约为细菌残体碳的2-5倍。GlcN大量存在于真菌细胞壁中，与农田土壤对比，封育草地土壤的GluN、GalN和ManN的含量均显著增加，真菌残体碳含量约为农田土壤（0.27~0.85g·kg?1）的7-10倍。MurN只来源于细菌细胞壁，其在农田土壤中的含量显著高于封育草地，细菌残体碳含量在农田土壤中的含量（1.84~5.73g·kg?1）是封育1年到封育40年草地的3-5倍。说明细菌残体碳在农田土壤的贡献高于草地土壤，反之，真菌残体碳在草地土壤的贡献高于农田土壤。 （5）微生物残体碳（MNC）对土壤SOC的贡献在农田土壤中整体高于封育草地。在深度1米的垂直剖面上，农田土壤的MNC/SOC约在59%~92%区间，而封育草地土壤（1年~40年）MNC/SOC比值约在14%~52%区间。说明农田土壤中大部分C源于微生物残体碳的积累，而草地中较少的比例可能说明大量的SOC源于植物残体碳的积累。封育年限和土层深度及其交互作用对GluN、ManN、GalN、MurA、真菌残体碳、细菌残体碳和MNC/SOC均有极显著影响。GluN、ManN、GalN和真菌残体碳与土壤SOC、TN、微生物生物量和胞外酶活性显著正相关，与pH呈现负相关关系。
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