興安落葉松林球囊霉素相關(guān)土壤蛋白含量對(duì)年際間模擬氮沉降的響應(yīng)

黃彬彬，邢亞娟，閆國(guó)永，王慶貴

黑龍江大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080

在全球范圍內(nèi)，由于人為來源氮（N）的排放的增加，導(dǎo)致大氣N沉降在過去100年間增加了3－5倍（涂利華，2012；Gruber et al.，2008）。先前研究發(fā)現(xiàn)，N沉降可能改變土壤碳（C）庫(kù)，使土壤碳源/匯發(fā)生變化（Zak et al.，2017；Chris et al.，2017）。然而，N沉降對(duì)土壤C庫(kù)的影響主要是通過調(diào)節(jié)土壤有機(jī)碳（SOC）的形成和分解來實(shí)現(xiàn)的（Zak et al.，2017）。因此，了解N沉降背景下SOC的來源和分解對(duì)于認(rèn)識(shí)氣候變化驅(qū)動(dòng)的土壤C循環(huán)具有重要意義。基于前人研究（Rillig et al.，2003b；Treseder et al.，2007a），一種由叢枝菌根真菌（AMF）產(chǎn)生的糖蛋白（球囊霉素相關(guān)土壤蛋白，GRSP）的發(fā)現(xiàn)，為了解SOC動(dòng)態(tài)以及森林土壤C循環(huán)提供了一種新的認(rèn)知途徑。

GRSP是土壤活性有機(jī)C庫(kù)中C最重要的來源之一（Comis，2004），不同地域每年可能沉積26－180 C·m-2（Rillig et al.，2003a）。研究表明，AMF與大約70%的植物家族形成了共生關(guān)系（Treseder et al.，2007b），并且在所有主要的陸生生物群落中都很豐富（Rillig，2004），這說明GRSP在陸地生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在（Secilia et al.，1987）。GRSP在土壤中發(fā)揮著“超級(jí)膠”的作用，通過促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的水穩(wěn)定性間接保護(hù)不穩(wěn)定SOC（Newman et al.，1987；Treseder et al.，2006）。GRSP 也可以通過刺激微生物的繁殖，從而影響微生物量的變化，使得微生物在加速分解土壤SOM的同時(shí)加速腐殖化過程，將不穩(wěn)定C素組分轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，使活性C向穩(wěn)定的有機(jī)C轉(zhuǎn)變，間接起到穩(wěn)定SOC庫(kù)存的作用（Treseder et al.，2007b）。GRSP在土壤中的周轉(zhuǎn)時(shí)間可以達(dá)到7－42 a之久，且隨成土?xí)r間的增加具有逐漸升高的趨勢(shì)（田慧等，2009；Rillig et al.，2003b；Staddon et al.，2004）。因此，土壤中 GRSP含量的變化，必將改變 SOC含量。

GRSP在土壤中的積累取決于許多因素，包括AMF豐富度、植物群落組成、土地利用系統(tǒng)和土壤理化性質(zhì)等（Treseder et al.，2007a；Singh et al.，2016）。N沉降速率的增加可能對(duì)這些因素產(chǎn)生不同程度的影響。同時(shí)，N沉降將導(dǎo)致土壤有效N增加，并影響植物根系的形態(tài)結(jié)構(gòu)、菌根侵染率和菌絲長(zhǎng)度等（Ochoa-Hueso et al.，2016）。已有研究證實(shí)了 N沉降將會(huì)改變 AMF的結(jié)構(gòu)組成（Jumpponen et al.，2005）。這些因素的變化都可能影響GRSP的產(chǎn)生，進(jìn)而影響SOC含量（Schlesinger et al.，2000）。與此同時(shí)，N沉降會(huì)改變植物光合作用速率，進(jìn)而影響其凈初級(jí)生產(chǎn)力（net primary productivity，NPP）。而球囊霉門（Glomeromycota）真菌依賴植物的光合作用并利用植物相當(dāng)大比例的同化C（大約4%－20%的凈光合速率）（Jakobsen et al.，1990），NPP的大小直接影響著植物細(xì)根對(duì)C的分配（Kathleen et al.，2007b），從而影響菌根對(duì)GRSP的產(chǎn)生和C截獲能力。已有研究發(fā)現(xiàn)N沉降也可能通過影響微生物量和活性及其群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響土壤GRSP的分解和儲(chǔ)存。結(jié)合這些研究（Wang et al.，2018；Wang et al.，2017），認(rèn)為 N沉降可能從GRSP的產(chǎn)生到分解等多方面影響著其在土壤中的含量，進(jìn)而改變土壤C含量。

然而，目前從全球生態(tài)系統(tǒng)尺度研究增 N對(duì)GRSP的影響結(jié)果并不統(tǒng)一。Treseder et al.（2007）研究了3種北方森林生態(tài)系統(tǒng)GRSP對(duì)模擬N添加的響應(yīng)，結(jié)果表明在幼齡次生林中減少，在中齡山楊（Populus davidiana）林中增加，在成熟黑云杉（Picea mariana）林中沒有變化（Treseder et al.，2002）。目前，關(guān)于N沉降與GRSP之間的相關(guān)性關(guān)系尚未確定，這與當(dāng)前缺乏對(duì)N沉降與GRSP之間相互關(guān)系的研究有很大關(guān)系。因此，N沉降如何影響GRSP的變化，還存在很大不確定性，尚需進(jìn)一步深入研究。

由于GRSP的研究起步較晚，對(duì)N沉降背景下GRSP的驅(qū)動(dòng)因素還鮮有報(bào)道。但是作為SOM重要的組成部分，研究GRSP對(duì)了解生態(tài)系統(tǒng)C動(dòng)態(tài)具有重要意義。本研究旨在了解N沉降如何對(duì)GRSP產(chǎn)生影響。據(jù)此提出以下兩個(gè)假設(shè)，（1）N沉降可能促進(jìn)GRSP在土壤中的積累。當(dāng)前大興安嶺地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)中N素仍為一種限制因素，因此隨著N沉降的增加，植物的光合速率將得到促進(jìn)，會(huì)分配更多的C給AMF從而加速GRSP的產(chǎn)生。（2）GRSP可以作為一種研究 SOM 動(dòng)態(tài)變化的“指示劑”，SOM作為土壤固相中最復(fù)雜的系統(tǒng)，如果能找到一種物質(zhì)作為其動(dòng)態(tài)變化的“指示劑”，可為研究森林生態(tài)系統(tǒng)C動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)一種新的途徑。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

試驗(yàn)樣地位于黑龍江省大興安嶺松嶺區(qū)的南甕河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)（51°05′－51°39′N，125°07′－125°50′E），地處伊勒呼里山南麓。該區(qū)年均溫為-2.4 ℃，屬典型的寒溫帶大陸性氣候。冬季受西伯利亞寒流影響，異常寒冷，最低溫可達(dá)-48 ℃，夏季較短，最高氣溫可達(dá)36 ℃。最高月均氣溫（7月）約為18.6 ℃，最低月均溫（1月）約為-26.3 ℃。年有效積溫為1400－1600 ℃。早霜始于9月，晚霜至翌年5月中旬，無霜期為90－100 d。年平均降水量約為500 mm，其中80%出現(xiàn)在7－8月。受蒙古草原風(fēng)的影響，年蒸發(fā)量一般在1000 mm左右，為降水量的2－2.5倍。

以興安落葉松天然林為研究對(duì)象（表 1），該林分主要喬木層樹種為興安落葉松（Larix gmelinii），伴生有少量白樺（Betula platyphylla）、蒙古櫟（Quercus mongolica）及毛赤楊（Alnus sibirica）幼苗；灌木主要有興安杜鵑（Rhododendron dauricumL.）和杜香（Ledum palustravar.dilatatum）等；林下草本物種豐富，主要有禾本科（Gramineae）、菊科（Compositae）、豆科（Leguminosae）、薔薇科（Rosaceae）、桔梗科（Campanulaceae）和鹿蹄草科（Phrolaceae）等植物。土層較薄，其中0－20 cm為砂質(zhì)壤土，20－40 cm有較多碎石。

1.2 樣地設(shè)計(jì)

N沉降控制樣地始建于2011年5月，采用完全隨機(jī)區(qū)設(shè)計(jì)，在立地條件完全相同的區(qū)域建立了3塊大樣地，每塊樣地被隨機(jī)分為4個(gè)小樣地，每個(gè)小樣地面積為20 m×20 m。為了避免小樣地間相互干擾，小樣地間設(shè)置了10 m的緩沖帶。中國(guó)北方自然N沉降量約為2.5 g·m-2·a-1，模擬N沉降量最好設(shè)置為當(dāng)?shù)貙?shí)際N沉降量的2－3倍（Liu et al.，2013）。因此，共設(shè)置了 4個(gè)處理，分別為對(duì)照（Control，0 g·m-2·a-1）、低 N（LN，2.5 g·m-2·a-1），中 N（MN，5 g·m-2·a-1）和高 N 處理（HN，7.5 g·m-2·a-1）。4個(gè)處理隨機(jī)分布在同一個(gè)大樣地中，每個(gè)處理3次重復(fù)（n=3）。自2011年開始，在每年的生長(zhǎng)季（5－9月）將每個(gè)處理每年將要添加的N量平均分配至每個(gè)月，然后均勻噴灑在樣地表面。以硝酸銨（NH4NO3）作為外施N源，利用背式噴霧器進(jìn)行人工噴灑，對(duì)照組噴灑等量的純凈水以消除水分差異。

表1 試驗(yàn)樣地概況Table 1 Characteristics of experimental plots

使用內(nèi)徑為5 cm的土鉆在每個(gè)小樣地內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)6點(diǎn)取土，取土深度為0－10 cm，除去表層凋落物，將 6個(gè)點(diǎn)的土壤混合，裝于自封袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將取回的土樣進(jìn)行風(fēng)干處理，土壤C、N使用TOC/TN分析儀進(jìn)行測(cè)定，土壤P采用鉬銻抗比色法進(jìn)行測(cè)定；SOM 采用稀釋熱-高錳酸鉀容量法進(jìn)行測(cè)定；GRSP測(cè)定參照Wright et al.（1996）的研究方法進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)前將考馬斯亮藍(lán)溶液過濾 2－3遍（劉曉蕾，2016）；T-GRSP和EE-GRSP對(duì)SOM的貢獻(xiàn)率（%）分別以 T-GRSP/SOM 和EE-GRSP/SOM的比值表示（Zhang et al.，2015）；土壤溫度和濕度利用LI-8100自帶的TDR水分速測(cè)儀和溫度傳感器測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。采用SPSS 22.0中的單因素方差分析（ANOVA）檢驗(yàn) N沉降對(duì)GRSP、EE-GRSP和土壤理化性質(zhì)的影響，采用Pearson相關(guān)分析法分析SOM與GRSP之間的相關(guān)性。

2 結(jié)果

2.1 不同施N處理對(duì)土壤C、N、P的影響

CK、LN、MN處理土壤全碳（TC）含量明顯低于HN處理，其中2015年、2016年均表現(xiàn)出顯著性差異（P＜0.05），年際間沒有表現(xiàn)出明顯的變化趨勢(shì)（表2）。土壤全氮（TN）在年內(nèi)隨著施N濃度不同表現(xiàn)出CK＜LN＜MN＜HN，且各個(gè)年份的HN處理均顯著高于其他 3個(gè)處理（P＜0.05）。各個(gè)年份MN處理顯著高于CK處理。年際間TN未表現(xiàn)出顯著性差異，但隨著年份增加具有明顯升高的趨勢(shì)。土壤全磷（TP）在年內(nèi)除2016年CK處理明顯高于其他處理（P＜0.05），其余年份各處理水平均沒有顯著的差異，年際間未發(fā)現(xiàn)規(guī)律性變化。

2.2 不同施N處理對(duì)年際間SOM的影響

2015年，LN和MN處理SOM質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(58.79±1.13) g·kg-1和(60.69±0.69) g·kg-1，顯著高于 CK[(55.86±0.60) g·kg-1] 和 HN[(57.67±0.45)g·kg-1]處理（P＜0.05）（圖 1）。2016 年，LN 和MN處理SOM質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(62.75±0.69) g·kg-1和(64.82±0.69) g·kg-1，顯著高于 CK[(58.62±0.69)g·kg-1]與 HN [(59.99±0.79) g·kg-1]處理（P＜0.05）（圖1）。2017年，LN、MN處理SOM質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(63.78±1.18)、(66.48±0.66) g·kg-1，顯著高于 CK、HN處理（P＜0.05）。

不同年份相同處理之間 SOM 含量只在 LN、MN之間表現(xiàn)出差異性，具體表現(xiàn)為2016年、2017年差異不明顯，但均顯著高于2015年（P＜0.05）。

2.3 不同施N處理對(duì)年際間T-GRSP含量的影響

2015年，對(duì)照組（CK）與處理組（LN、MN、HN）T-GRSP質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(2.45±0.15)、(3.08±0.04)、(3.53±0.10)和(2.68±1.11) g·kg-1。MN處理T-GRSP顯著高于其他3個(gè)處理（P＜0.05），LN處理顯著高于CK、HN處理（P＜0.05），CK、HN之間無明顯差異。

2016年，LN和MN處理T-GRSP質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(3.18±0.67) g·kg-1和(3.35±0.14) g·kg-1，顯著高于 CK[(2.53±0.09) g·kg-1]和 HN[(2.60±0.04) g·kg-1]處理（P＜0.05）（圖 2B）。LN、MN 之間無明顯差異，CK、HN之間無顯著差異。

2017年，LN、MN處理T-GRSP含量無顯著性差異，但均顯著高于CK、HN處理（P＜0.05），CK、HN處理之間無顯著差異。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)（圖2），除2016年、2017年MN處理顯著高于2015年（P＜0.05），其余各處理在年際間沒有顯著變化趨勢(shì)。

表2 不同施N處理的土壤TC、TN和TP質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2 The TC, TN and TP mass fraction under different N treatments g·kg-1

圖1 不同施氮處理和不同年份土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig. 1 Mass fraction of soil organic matter in different nitrogen treatment and different years

2.4 不同施N處理對(duì)年際間EE-GRSP含量的影響

2015年，4個(gè)處理的土壤中EE-GRSP質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為(0.41±0.003)、(0.45±0.017)、(0.46±0.02)和(0.38±0.006) g·kg-1，LN、MN 處理無顯著差異且顯著高于CK、HN處理（P＜0.05），CK處理顯著高于HN處理。

2016年，LN和MN處理土壤中EE-GRSP質(zhì)量 分 數(shù) 分 別 為(0.48±0.01) g·kg-1和(0.47±0.014)g·kg-1，無顯著差異，且都顯著高于 CK [(0.40±0.01)g·kg-1]和 HN [(0.37±0.006) g·kg-1]（P＜0.05）。

2017年，LN和MN處理土壤中EE-GRSP質(zhì)量 分 數(shù) 分 別 為 (0.47±0.01) g·kg-1和 (0.47±0.01)g·kg-1，存在顯著差異，且均顯著高于 CK[(0.42±0.01) g·kg-1] 和 HN [(0.35±0.02) g·kg-1]（P＜0.05），而 CK處理亦顯著高于 HN處理（P＜0.05）。

對(duì)比相同處理不同年份之間 EE-GRSP的變化情況（圖2A），不同年份4個(gè)處理的土壤中EE-GRSP變化情況均表現(xiàn)為 LN、MN顯著高于 CK、HN（P＜0.05）。LN、MN 處理表現(xiàn)為逐年遞增趨勢(shì)，HN處理則相反，CK處理沒有明顯的變化趨勢(shì)。

2.5 GRSP與SOM之間的相關(guān)性

圖2 不同施氮處理和不同年份EE-GRSP（A）/T-GRSP（B）質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig. 2 Mass fraction of EE-GRSP/T-GRSP in different nitrogen treatment and different years

對(duì)T-GRSP、EE-GRSP和SOM的含量對(duì)模擬N沉降的響應(yīng)情況進(jìn)行分析（圖1和圖2），發(fā)現(xiàn)三者之間有著相似的變化趨勢(shì)，LN和MN處理土壤中，三者的含量得到了明顯提升；HN處理則提高了T-GRSP含量，減少了EE-GRSP含量，但其幅度明顯小于LN和MN處理。基于此，對(duì)三者進(jìn)行了皮爾森（Pearson）相關(guān)性檢驗(yàn)（圖3），結(jié)果表明，隨著T-GRSP與EE-GRSP濃度的升高，SOM含量呈線性增加（圖3A、C）。隨著EE-GRSP濃度增加，T-GRSP也呈線性增加（圖3B），LN和MN處理提高了T-GRSP對(duì)SOM的貢獻(xiàn)，HN處理則降低了T-GRSP對(duì)SOM的貢獻(xiàn)（表2）。與對(duì)照組（CK）相比，LN和MN處理大多提高了T-GRSP對(duì)SOM的貢獻(xiàn)（表2），只有2017年MN處理降低了其貢獻(xiàn)率。與對(duì)照組（CK）相比，所有HN處理都降低了其貢獻(xiàn)率（表2）。EE-GRSP對(duì)SOM的貢獻(xiàn)表現(xiàn)為，和對(duì)照組（CK）相比，除2017年MN處理降低了EE-GRSP的貢獻(xiàn)率（0.02%）之外，其他各組分均表現(xiàn)為促進(jìn)（表3）。此外，不同年份施N處理EE-GRSP對(duì)T-GRSP的貢獻(xiàn)率與對(duì)照組（CK）相比均表現(xiàn)為下降。

3 討論

3.1 T-GRSP含量對(duì)N沉降的響應(yīng)

GRSP通過直接影響土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性來影響土壤C庫(kù)，此外，GRSP還提供了一個(gè)潛在重要的土壤C累積量，許多研究基于此進(jìn)行GRSP對(duì)土壤C庫(kù)貢獻(xiàn)的研究（Zhang et al.，2015）。

本研究結(jié)果表明，T-GRSP對(duì)LN和MN處理都表現(xiàn)出積極的響應(yīng)（圖 2B），并且多數(shù)組分在P＜0.05水平下表現(xiàn)為顯著增加。HN處理的T-GRSP濃度與對(duì)照組（CK）相比與上述表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，除HN處理，其他處理EE-GRSP與T-GRSP變化表現(xiàn)出一致性（圖2A、B），這驗(yàn)證了本文提出的第一個(gè)假設(shè)。以下3個(gè)機(jī)制可能解釋了低水平N可以促進(jìn)GRSP增加的原因。

第一，LN和MN處理T-GRSP增加可能是連續(xù)N添加的累積效應(yīng)（Zhang et al.，2015）。因?yàn)镚RSP是由AMF菌絲釋放，而AMF菌絲的平均停留時(shí)間（幾天到幾個(gè)月）通常比 GRSP（7－42年）短得多（Treseder et al.，2007b；Staddon et al.，2004）；根據(jù)GRSP的產(chǎn)生機(jī)制：GRSP并不是被菌絲滲出，而是被包裹在菌絲壁內(nèi)（Driver et al.，2005）；所以當(dāng)菌絲死亡或者分解時(shí)，GRSP才會(huì)被保留在土壤中（Treseder et al.，2000）。在LN和MN處理下，N素的添加減弱了其對(duì)AMF菌絲生長(zhǎng)的限制作用，加速了菌絲的繁殖與更新，從而加速了 GRSP生成（Jakobsen et al.，1990），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)EE-GRSP含量增加和 T-GRSP的累積。此外，長(zhǎng)白山針闊葉混交林中N沉降（50 kg·m-2·a-1）明顯提高了AMF群落多樣性和物種豐富度（郭偉等，2018）；Eom et al.（1999）對(duì)連續(xù)9年模擬N沉降試驗(yàn)的土壤進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)AMF的生物量明顯增加；Garcia et al.（2008）進(jìn)行1年和2年模擬N沉降后發(fā)現(xiàn)N沉降會(huì)增加AMF的生物量，從而可能導(dǎo)致GRSP的增加。

圖3 EE-GRSP與T-GRSP和SOM的相關(guān)性（A、B）及T-GRSP與SOM之間的相關(guān)性（C）Fig. 3 Correlation between the concentration of E-GRSP with T-GRSP and SOC (A, B), and T-GRSP with SOM (C)n=12

表3 GRSP對(duì)SOM的貢獻(xiàn)率及EE-GRSP對(duì)T-GRSP的貢獻(xiàn)率Table 3 Contribution rate of GRSP to SOM and the contribution rate of EE-GRSP to T-GRSP %

第二，雖然 T-GRSP被認(rèn)為是一種難降解的GRSP，其在土壤中沉積的過程中仍然會(huì)受到土壤微生物的分解。Steinberg et al.（2003）和Rillig et al.（2003b）研究發(fā)現(xiàn)，黑暗處理150 d期間，來自溫帶森林土壤的GRSP下降了50%。另外，Wright et al.（1996）記錄了在長(zhǎng)達(dá)400 d的培養(yǎng)期間，俄亥俄州土壤中EE-GRSP和GRSP損失11%－57%。而且，微生物作為土壤養(yǎng)分循環(huán)的主要參與者，其對(duì)土壤環(huán)境的變化情況非常敏感。經(jīng)過長(zhǎng)期的模擬N沉降，土壤理化性質(zhì)及各種元素之間的比例必定會(huì)受到外源N增加的影響，進(jìn)而影響微生物活性，N添加導(dǎo)致土壤水分和土壤微生物活性下降（Wright et al.，1996；Chen et al.，2012；Mo et al.，2007）。因此，作為AMF的產(chǎn)物，GRSP可以在長(zhǎng)期外部N添加下積累，表現(xiàn)出當(dāng)前的N沉降速率對(duì)大興安嶺地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)C庫(kù)的積極影響。

第三，LN和MN處理的GRSP增多也可能是由于AMF獲得的可利用C增多。N是大多數(shù)陸地植物生長(zhǎng)的主要限制因子（王芳等，2017），而當(dāng)N素作為限制因子時(shí)植物就會(huì)依賴AMF來促進(jìn)自身對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收（黃園園，2004）。研究表明，植物對(duì)AMF碳水化合物的投入小于植物通過AMF獲得的養(yǎng)分收入。LN和MN處理可能在一定程度上緩解了 N限制，促進(jìn)了植物凈 NPP，使植物對(duì)AMF可用C的投入增加。一般而言，中等強(qiáng)度的N添加對(duì)植物的光合作用具有明顯的促進(jìn)作用，高強(qiáng)度的施 N量則會(huì)減弱這種促進(jìn)效應(yīng)甚至產(chǎn)生抑制效應(yīng)（Bauer et al.，2004；魯顯楷等，2007；張蕊等，2013）。因此，LN和MN處理的GRSP增多可能是由于N沉降促進(jìn)了植物光合作用速率，增加了NPP，進(jìn)而促進(jìn)了植物根系對(duì)AM可用C的投入。然而，由于北方針葉樹種具有外生菌根（ECM），而GRSP則是由AMF產(chǎn)生。所以，在大興安嶺落葉松林中林下草本植物與灌木可能貢獻(xiàn)了大部分的 GRSP，N沉降影響的可能主要是這一部分GRSP。因?yàn)橄鄬?duì)于喬木，草本和灌木對(duì)N的變化可能表現(xiàn)得更加敏感。

結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，HN處理EE-GRSP呈明顯的下降趨勢(shì)，而T-GRSP表現(xiàn)出上升趨勢(shì)。首先，高水平N沉降可能使土壤養(yǎng)分含量過高，使植物可利用養(yǎng)分過剩，進(jìn)而抑制了植物細(xì)根的生物量。此外，也減弱了植物對(duì)AMF的依賴，減少對(duì)其C的投入，降低了AMF的生物量，進(jìn)而抑制了GRSP的產(chǎn)生（Jakobsen et al.，1990）。高強(qiáng)度N施用量也可能抑制了植物光合作用，減少NPP，從而對(duì)AMF產(chǎn)生負(fù)面影響，造成GRSP含量的下降。其次，HN水平下土壤化學(xué)性質(zhì)的改變，如土壤酸化、地下資源減少，微生物活性在降低的同時(shí)其群落結(jié)構(gòu)和物種豐度也發(fā)生了變化。因此T-GRSP含量的增加可能源于微生物對(duì)其的分解減少，以上因素可能是GRSP在HN水平下變化的一些原因。在LN和MN處理水平下，與EE-GRSP相比，T-GRSP增幅相對(duì)明顯，這驗(yàn)證了施肥提高土壤 EE-GRSP與 T-GRSP的含量，但前者弱于后者的研究結(jié)論（Wright et al.，1998；杜介方，2010），說明在施N處理下T-GRSP的變化比EE-GRSP更加敏感。同時(shí)，T-GRSP浸提出的是土壤中全部的 GRSP，而EE-GRSP只是AMF新分泌的那一部分（Nichols et al.，2006），因此T-GRSP對(duì)于研究土壤中GRSP的狀況更具代表性（杜介方，2010）。此外，基于先前的研究與本研究結(jié)論，認(rèn)為EE-GRSP的濃度變化可作為AMF生物量變化的“指示劑”，其作為AMF所產(chǎn)生的一種糖蛋白，二者含量與生物量動(dòng)態(tài)變化必定有著緊密聯(lián)系。Lovelock et al.（2004）研究表明，菌絲長(zhǎng)度可能不是AMF生物量的唯一指標(biāo)，因此，菌絲的直徑和侵染率等指標(biāo)都是未來AMF與GRSP相關(guān)性研究需要加強(qiáng)的領(lǐng)域，以更明確地解釋GRSP和AMF在N沉降背景下對(duì)森林SOC庫(kù)的影響與貢獻(xiàn)。

3.2 GRSP對(duì)SOM庫(kù)的貢獻(xiàn)

GRSP動(dòng)態(tài)變化與 C動(dòng)態(tài)聯(lián)系在一起，GRSP中C以蛋白質(zhì)和碳水化合物的形式存在且其含量豐富（Rillig et al.，2001），是土壤活性有機(jī)C庫(kù)中C最重要的來源之一，其含量是過去認(rèn)為土壤有機(jī)C最主要來源之一的腐殖質(zhì)含量的2－24倍，是胡敏酸的 9倍（Rillig et al.，2001；Comis，2004；Nichols et al.，2006）。SOM為土壤C庫(kù)的重要組成部分，無論是對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還是對(duì)地上植物的生長(zhǎng)都具有重要意義（Hodge et al.，2001；Batjes，2014）。這種關(guān)系可以更好地預(yù)測(cè)GRSP對(duì)全球變化背景下生態(tài)系統(tǒng)反饋的貢獻(xiàn)（Jakobsen et al.，1990）。本研究發(fā)現(xiàn)土壤中GRSP與SOM之間的動(dòng)態(tài)變化具有驚人的一致性（圖3），這與Wright et al.（1996）、Zhang et al.（2015）和杜介方（2010）的研究結(jié)果相同，同時(shí)驗(yàn)證了本研究的第二個(gè)假設(shè)，即GRSP可以作為土壤中SOC動(dòng)態(tài)變化的“指示劑”。然而，與先前的研究相比，本研究中GRSP對(duì)SOM的貢獻(xiàn)率相對(duì)較低，這可能與北方針葉樹種具有外生菌根有關(guān)。在對(duì)內(nèi)蒙古草原的研究中發(fā)現(xiàn)森林草原群落AM真菌的豐度顯著高于其他草原群落（王啟，2014），又因?yàn)槠湮挥诹窒聦?duì)光的接受能力弱等，這些因素都限制了GRSP在土壤中的積累。雖然GRSP與SOM表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性（圖3C），但是由于與一些先前的研究相比 GRSP對(duì)SOM的貢獻(xiàn)率（27%）相差甚遠(yuǎn)（表3），故本研究結(jié)論并不能作為一個(gè)代表性的結(jié)論去證明第二個(gè)假設(shè)。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)EE-GRSP與SOM的相關(guān)性強(qiáng)于 T-GESP與 SOM（圖 2A、圖 2B）。EE-GRSP與一種免疫活性蛋白表現(xiàn)出與SOM更強(qiáng)的相關(guān)性（Lovelock et al.，2004；Wright et al.，1996），其具體機(jī)制目前尚不明晰（Treseder et al.，2006），可能原因是，SOM與GRSP之間具有一個(gè)復(fù)雜的相互影響機(jī)制，SOM含量同樣會(huì)影響AMF對(duì)GRSP的生產(chǎn)量。這是因?yàn)镾OC的儲(chǔ)存影響著土壤的各種性狀，如土壤孔隙度、土壤含水率以及土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性等（Wang et al.，2004；Lal，2005），這些性狀影響著 AMF的生長(zhǎng)和更新狀況，與EE-GRSP的聯(lián)系應(yīng)該更加緊密。

綜上所述，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的研究與分析，表明在當(dāng)前N沉降持續(xù)加劇的背景下，GRSP呈現(xiàn)出累積的趨勢(shì)，為森林生態(tài)系統(tǒng)C庫(kù)做出積極貢獻(xiàn)，加大了森林生態(tài)系統(tǒng)的C匯能力。同時(shí)，林下草本植物可能是大興安嶺落葉松林 GRSP的主要貢獻(xiàn)者，雖然與其他不同林型對(duì)SOM貢獻(xiàn)率相比較低，但在低水平N沉降速率下表現(xiàn)出逐年增加的趨勢(shì)，可為將來研究林下草本植物對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的C動(dòng)態(tài)影響提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

3.3 GRSP對(duì)年際間N沉降的響應(yīng)

經(jīng)過連續(xù)3年的GRSP含量測(cè)定，T-GRSP各項(xiàng)指標(biāo)具有逐年升高的趨勢(shì)，EE-GRSP在LN、MN處理中表現(xiàn)為逐年升高，HN處理表現(xiàn)為逐年降低；低水平N沉降處理所有指標(biāo)都表現(xiàn)為促進(jìn)。說明在當(dāng)前階段以及今后一段時(shí)間內(nèi)的N沉降速率下，土壤中GRSP的累積量會(huì)逐年增加。因?yàn)榈退降腘沉降將緩解森林生態(tài)系統(tǒng)的N限制，均衡了AM真菌的營(yíng)養(yǎng)分配，使得土壤C匯能力逐年增加。土壤微域環(huán)境得到了很大改善，因?yàn)榫婢木z是土壤中重要的穩(wěn)定劑，在大部分土壤中根、菌絲和其他有機(jī)成分形成穩(wěn)定的土壤團(tuán)聚體（Schreiner et al.，1995；Piotroeski et al.，2004），此外，真菌的菌絲網(wǎng)絡(luò)起著連接植物群落的功能。但是高水平N沉降（HN）則改變了土壤理化性質(zhì)，使得土壤中養(yǎng)分過剩，影響了植物-真菌-細(xì)菌的養(yǎng)分分配策略，最終減少了GRSP在土壤中的累積量。與此同時(shí)，高水平 N沉降下微生物對(duì)土壤有機(jī)物的分解作用同樣受到限制。兩個(gè)過程對(duì)GRSP的作用相互抵消，最終可能間接地增加了GRSP的含量。

總之，通過對(duì)GRSP在年際間N沉降的變化情況的了解，加深了我們對(duì)未來 N沉降速率不斷加快形勢(shì)下北方森林土壤C庫(kù)的動(dòng)態(tài)變化的認(rèn)知。

4 結(jié)論

（1）LN和MN處理增加了土壤中所有GRSP的含量，HN處理減少了 EE-GRSP含量但增加T-GRSP含量，表明低中水平 N處理加速了 AMF對(duì)GRSP的生產(chǎn)與釋放，而HN處理則抑制GRSP在土壤中的消耗。

（2）EE-GRSP、T-GRSP與SOM具有顯著的相關(guān)性（P＜0.05），表明GRSP動(dòng)態(tài)與土壤中C動(dòng)態(tài)之間具有密切關(guān)系，但是尚不能得出GRSP可以作為SOM動(dòng)態(tài)變化“指示劑”的假設(shè)的代表性結(jié)論。低中水平N處理增加了GRSP對(duì)SOM的貢獻(xiàn)率，施N處理對(duì)EE-GRSP與SOM的比率雖有影響，但沒有表現(xiàn)出規(guī)律性，說明低中水平 N處理增加了 GRSP含量，將促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng) C截獲能力，有助于緩解氣候變化背景下大氣CO2濃度增加的壓力。

（3）通過對(duì)年際間GRSP對(duì)N沉降響應(yīng)的研究，了解到GRSP對(duì)大氣N沉降速率逐年增加表現(xiàn)出積極的響應(yīng)，為研究森林生態(tài)系統(tǒng) C庫(kù)動(dòng)態(tài)提供了一個(gè)重要依據(jù)。此外，在大興安嶺興安落葉松森林中林下草本植物對(duì)于森林土壤C匯具有相當(dāng)大的貢獻(xiàn)。