長安山公園4種常見生境苔蘚結皮的固氮酶活性和N2O吸收作用

朱成 潘麗珊 林紅蓮 馬紅亮 高人

摘要 以長安山森林公園（福州）中常見的4種生境（相思樹樹干、木麻黃樹干、老舊破土面、露頭巖石表面）苔蘚結皮為研究對象，對其固氮酶活性、N2O通量及光照的影響進行實驗室培養研究，以深入理解苔蘚結皮在不同生境氮循環中的作用。研究表明長安山4種苔蘚結皮均具有固氮酶活性[0.3～1.5 nmol/（g·h）]，高于普通對照土壤，正常光照處理下苔蘚結皮固氮酶活性顯著高于黑暗處理;正常光照處理下苔蘚結皮的N2O通量顯著高于黑暗處理，變化為-0.085～-0.044 nmol/（g·h），N2O負通量表明苔蘚結皮培養體系能夠吸收N2O。苔蘚結皮的固氮酶活性與生長基質中葉綠素a含量呈極顯著正相關，與生長基質中有機氮含量呈顯著負相關，N2O通量與生長基質中的有機碳含量、有機氮含量和C/N呈極顯著負相關。

關鍵詞 濕潤亞熱帶;城市森林;苔蘚結皮;固氮酶活性;N2O

中圖分類號 Q948.11文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）24-0115-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.24.031

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Nitrogenase Activity and N2O Absorption of 4 Common Bryophyte Crusts in Changanshan Park

ZHU Cheng，PAN Lishan，LIN Honglian et al （College of Geographical Sciences，Fujian Normal University，Fuzhou，Fujian 350007）

Abstract The activities of nitrogenfixing enzymes and N2O flux and concentration were investigated under normal light and dark conditions for bryophyte crusts living in 4 contrastive habitats of tree trunks of Acacia confuse （XS） and Casuarina equisetifolia（MMH），soil surface along roadsides（PTM） and rock surfaces（YS） in a subtropical urban forest of Changanshan Park，Fuzhou，the capital of Fujian Province of Southeastern China to understand the role of bryophyte crusts in the nitrogen cycle in the urban green space system.The results showed that all four bryophyte crusts in Changanshan had nitrogenase activity[0.3-1.5 nmol/（g·h）]，which was higher thanthat of common control soil and those under light treatment were significantly higher than those under dark treatment.Under normal light treatment，the N2O flux of the bryophyte crust was significantly higher than that of the dark treatment，and the range of variation was -0.085--0.044 nmol/（g·h），and the N2O concentration gradually decreased with time，indicating that the bryophyte crust culture system can absorb N2O.The results showed that the activities of nitrogenfixing enzyme in bryophyte crusts were positively correlated with the content of chlorophyll a in the growth matrix，and negatively correlated with the content of organic nitrogen in the growth matrix，and the N2O fluxes were significantly negatively correlated with the organic carbon，organic nitrogen contents and C/N ratio of the growth matrix.

Key words The humid subtropics;City forest;Bryophyte crust;Nitrogenase activity;N2O

苔蘚結皮是由隱花植物如苔蘚、綠藻、藍藻及其他微生物和生物體通過假根、菌絲以及分泌物等與其生長基質相互作用形成的復合體[1-3]，實質上屬于一種生態系統。苔蘚結皮廣泛存在于各種生境中，并因苔蘚與含有固氮酶的藍、綠藻等固氮生物形成共生固氮系統而具有固氮能力[4-6]，固氮酶還被發現能夠同化N2O，以及固氮菌含有的反硝化酶體系[7]（包括N2O還原酶）能夠還原N2O，后續的研究確認固氮酶能夠吸收N2O[8-10]。也有研究表明，N2O在固氮酶催化下，可以直接被吸收[7，11-12]，以上研究均表明固氮酶可以吸收N2O。結皮的生長基質中含有多種反硝化微生物[13]，有N2O吸收微生物途徑，反硝化細菌可將N2O吸收，該種途徑具有N2O還原酶（NOS）介導吸收N2O[14]，使苔蘚結皮成為大氣N2O的重要源匯場所。苔蘚結皮中生物能進行呼吸作用和/或光合作用[15-16]，為生物結皮固氮提供能量。苔蘚結皮還具有加強復合體穩定性[17]、吸水、耐旱，提高生長基質中有機質、全氮、全磷、速效鉀含量等多種功能[18]。

近年來，國內對苔蘚結皮的研究主要集中在干旱、半干旱的荒漠地區，研究內容涉及群落結構及生境特點、氮循環、結皮理化性質等方面，強調研究不同溫度、水分下苔蘚結皮的響應[19-22]，集中研究苔蘚、藍細菌等與土壤所形成的共生群落，對森林生態環境中苔蘚結皮的研究還很少[1]，對于濕潤亞熱帶森林環境下苔蘚結皮的研究就更少，而關于苔蘚結皮光合作用對氮素固定的影響研究也較少[23]，關于在光照和黑暗處理下苔蘚結皮與溫室氣體N2O交換的研究更是缺乏。研究干旱沙區生物結皮時發現有N2O吸收現象[24-26]，而王博等[27]研究了庫布齊沙漠東部不同生物結皮發育階段發現有N2O排放現象。國外研究表明，生物土壤結皮還可以釋放N2O，是N2O的源[28-30]。對生物結皮的N2O源匯作用仍有爭議，對于濕潤亞熱帶森林環境下苔蘚結皮的N2O吸收研究鮮有報道。N2O是一種高效痕量的溫室氣體，增溫潛能為同質量CO2的310倍[31]。溫室效應會導致氣候變暖，氣候變暖又會影響N2O的排放。N2O的排放會破壞臭氧層，也會導致酸降過程中HNO3的產生，會造成城市環境的破壞，進而威脅到人類健康。筆者以長安山公園4種常見生境下的苔蘚結皮為對象，假設苔蘚結皮有N2O吸收作用，擬研究苔蘚結皮固氮酶活性，并探討光照和黑暗處理下這些性質的變化，以期為評價城市森林生態系統中苔蘚結皮固氮作用、在N2O源匯中作用以及N2O減排提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

長安山森林公園是福州市重要的城市山地公園，地理坐標為l19.30°E、26.03°N，海拔101 m，多年平均氣溫20 ℃，屬亞熱帶海洋性季風氣候，多年平均降水量1 354 mm，暖熱潮濕雨熱同期，地帶性土壤以紅壤為主[32-34]。該森林公園森林前身為荒山，20世紀50年代經過人工綠化逐漸成林，主要樹種有樟樹（Cinamomum camphora）、樸樹（Celtis sinensis）、馬尾松（Pinus massoniana）、紫彈（Celtis biondii）、相思樹（Acacia confusa）、無患子（Sapindus mukorossi）、木麻黃（Casuarina equisetifolia）等[35]。

1.2 樣品采集

2016年8月在福州市倉山區長安山公園根據苔蘚結皮4個典型生境類型（相思樹樹干、木麻黃樹干、老舊破土面、露頭巖石表面），分別采集苔蘚結皮樣品（代號XS、MMH、PTM、YS），并以普通土壤（CTR）為對照，采集時將苔蘚連土（結皮表下5 mm左右的土）一起鏟起裝在密封袋中，立即放入便攜低溫保溫箱中。將野外采集的結皮樣品帶回實驗室后，在4 ℃低溫條件下保存備用。經鑒定，苔蘚結皮MMH是蓑蘚（Thuidium sp.），苔蘚結皮PTM、YS和XS是鐘帽蘚 （Venturilla sp.）。稱取適量新鮮的苔蘚結皮和普通土壤，放在70℃烘箱中烘干48 h后稱干重測含水量。用碳氮元素分析儀（Elementar Vario EL Ⅲ，Elementar，德國）測定總碳和總氮，用分光光度計測定葉綠素a含量。

1.3 培養試驗

在光照和黑暗2種培養模式下測定4種生境苔蘚結皮和普通土壤固氮酶活性、N2O通量強度變化。固氮酶活性采用乙炔還原法（ARA）測定[36]，N2O通量強度采用濃度差法測定[37]。培養器選取360 mL可密封透明且帶有可注射橡膠墊的塑料杯。將樣品置于塑料杯中，噴灑蒸餾水在結皮表面，使苔蘚結皮的持水量為70%，充分激活活性后密封培養器。分別向裝有普通土壤和4種生境苔蘚結皮的培養器中通入新鮮空氣，設置2種處理：處理一進行黑暗處理，套上不透光的黑色袋子;處理二進行光照處理（模擬日常光照時間，07：00開燈、19：00熄燈），不套黑色袋子。在上述基礎上再設置加乙炔和不加乙炔2種處理，在需要加乙炔的培養器中用60 mL注射器抽出10%培養器內體積的氣體（36 mL），注入等量乙炔氣體。每個處理設置3個重復，將培養器置于溫度為25℃、光強為15 000 lx的生物培養箱中培養。分別在培養0、4、12、24 h這4個時間點后，利用5mL注射器抽取培養器中的混合氣體5mL，收集于氣袋中。在島津GC-2010氣相色譜儀上測定C2H4，載氣為N2，流速30 mL/min，色譜柱型號為Porapak T（Φ4 mm×2 m），柱溫60 ℃，進樣器溫度100 ℃，FID檢測器溫度280 ℃;在Shimadzu GC-2014（日本）氣相色譜儀上測定N2O，載氣為95%Ar-CH4，流速30 mL/min，ECD檢測器溫度為320 ℃，使用3 m 長的Porapak Q（80/100目）分離柱，柱溫70 ℃。

1.4 數據分析

（1）氣體濃度：

conct=Vt×PR×T×Ms（1）

式中，conct為苔蘚結皮在培養過程中t時刻的氣體濃度（nmol/g）;Vt為t時刻苔蘚結皮排放C2H4/N2O的體積（μL）;P為標準大氣壓101.325 kPa;R為通用氣體常數[8.314 51 J/（mol·K）];T為溫度（25 ℃=298.15 K）;Ms為樣品干重（g）。

其中t時刻苔蘚結皮排放C2H4/N2O體積計算公式為：

Vt=Ct×Vh1 000（2）

式中，Ct是t時刻氣相中的C2H4/N2O氣體濃度（μL/L）;Vh是培養頂空的體積（mL）。

（2）固氮酶活性和N2O通量指標：將在培養器中培養了24 h的氣體（C2H4、N2O）濃度進行最佳的線性擬合得到的回歸線斜率作為固氮酶活性、N2O通量指標，回歸線的斜率：

b=xtconctxt-conctxt2（xt）2-nxt2（3）

式中，xt是取樣時間（0、4、12、24 h）。

1.5 數據處理

分別采用Excel 2007進行數據整理，用SPSS 20.0軟件對數據進行統計分析，方差分析采用單因素方差分析法和多因素方差分析法，多重比較（α=0.05）用最小顯著差數法（LSD），圖表中的數據為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 葉綠素及碳氮含量

由表1可知，苔蘚結皮的葉綠素a含量在不同生境下差異顯著（P<0.05），普通土壤葉綠素a含量顯著低于苔蘚結皮，MMH顯著低于PTM和YS（P<0.05），但與XS沒有顯著差異。4種生境苔蘚結皮總碳和總氮含量都極顯著大于普通土壤總碳和總氮含量（P<0.01）。4種生境苔蘚結皮間差異達到極顯著水平（P<0.01）。XS總碳和總氮含量極顯著高于其他生境苔蘚結皮。

2.2 固氮酶活性 由圖1可知，4種生境苔蘚結皮在正常光照和黑暗處理下均有固氮酶活性，普通土壤在光照與暗處理下固氮酶活性較低且無顯著差異。4種生境苔蘚結皮無論是黑暗處理還是正常光照處理，其固氮酶活性均顯著大于普通土壤的固氮酶活性（P<0.05）。正常光照處理的苔蘚結皮固氮酶活性均大于黑暗處理的固氮酶活性（P<0.05）。XS、PTM和YS這3種生境苔蘚結皮在光照與暗處理下固氮酶活性存在極顯著差異，而MMH在光照與暗處理下固氮酶活性存在顯著差異。

正常光照處理，4種生境苔蘚日平均固氮酶活性存在顯著差異。XS[1.5 nmol/（g·h）]顯著高于其他生境苔蘚結皮的固氮酶活性（P<0.05），PTM[1.4 nmol/（g·h））和YS[1.3 nmol/（g·h）]差異不顯著。黑暗處理，4種生境苔蘚結皮也存在顯著差異（P<0.05）。YS[0.8 nmol/（g·h）]顯著高于其他生境苔蘚結皮（P<0.05），XS[0.2 nmol/（g·h）]和MMH[0.17 nmol/（g·h）]差異不顯著。正常光照處理，苔蘚結皮的固氮酶活性變化為0.3～1.5 nmol/（g·h）。

2.3 N2O吸收 由圖2可知，4種生境苔蘚結皮和普通土壤均出現N2O負通量，表現為N2O吸收。正常光照和黑暗處理下，除PTM外其他生境苔蘚結皮的N2O通量分別顯著低于普通土壤的N2O通量（P<0.05）。正常光照處理下4種生境苔蘚結皮的N2O通量均低于黑暗處理下N2O通量（P<0.05）。正常光照處理下MMH[-0.085 nmol/（g·h）]、PTM[-0.044 nmol/（g·h）]、YS[-0.078 nmol/（g·h）]的N2O通量均顯著低于黑暗處理下的N2O通量[MMH：-0.074 nmol/（g·h）、PTM：-0.011 nmol/（g·h）、PTM：-0.068 nmol/（g·h）（P<0.05）]。正常光照苔蘚結皮N2O通量變化為-0.085～-0.044 nmol/（g·h）。

2.4 固氮酶活性和N2O通量之間以及與化學成分之間的相關性 由表2可知，固氮酶活性與有機氮含量呈顯著負相關;固氮酶活性和葉綠素a含量呈極顯著正相關;N2O通量與有機碳、有機氮和碳氮比（C/N）呈極顯著負相關;葉綠素a含量與有機氮呈極顯著正相關，與有機碳呈顯著正相關;有機氮含量和有機碳含量均與C/N呈顯著正相關。

3 討論

3.1 固氮酶活性

普通土壤中缺乏具有固氮酶活性的固氮微生物，其固氮酶活性較低。普通土壤固氮酶活性顯著低于其他生境類型苔蘚結皮。地表起初先形成物理結皮，緊接著出現藻類和維管束植物，隨后生物結皮中地衣開始增加，最后出現苔蘚，其生物結皮演替過程大致都按這樣一個順序進行[38]。生物結皮中常見的固氮藻類有固氮眉藻屬、念珠藻屬、軟管藻屬、節球藻屬和魚腥藻屬等[39]，非異形胞屬固氮藍藻包括顫藻屬、席藻屬、鞘絲藻屬和單歧藻屬[40]。已經有研究證實在藍細菌，鞘絲藻屬、單歧藻屬、顫藻屬和席藻屬等藻類中有固氮活動的發生[41]，所以苔蘚結皮相對普通土壤來說，存在大量可以固氮的藻類。生物結皮中包含有綠藻、藍藻、苔蘚、藍綠藻地衣等植物，它們都能進行光合作用，為機體活動提供ATP[42]。光合作用能夠為生物結皮的固氮提供能量ATP，并且生物結皮中包含多種固氮菌，如Anabaena azotica、Lyngbya crytoraginatus、Nostoc flagelliforme、Oscillatoria pseudogeminate等[36]。苔蘚類植物本身是不具備固氮能力的[43]，但苔蘚結皮中有藍細菌，尤其是 M.vaginatus 和 Sjavanicum，使苔蘚結皮表現出固氮活性。唐凱等[44]利用nifH 基因序列分析比較固氮細菌群落結構及其多樣性，研究表明在苔蘚結皮中固氮細菌優勢菌門為Proteobacteria和Cyanobacteria。有如下固氮優勢菌屬在苔蘚結皮土壤體系中：Unclassified_f_Nostocaceae、Nostoc、Scytonema、Unclassified_o_Nostocales、Skermanella。而普通土壤中有以下固氮菌屬Skermanella、Azohydromonas、Unclassified_p_Proteobacteria、Unclassified_c_ Alphaproteobacteria。因此苔蘚結皮和普通土壤具有不同的固氮細菌，由于苔蘚結皮也是帶有土壤的，所以苔蘚結皮相比普通土壤來說具有更多的固氮細菌。田間試驗研究表明，踐踏地衣和苔蘚以及關鍵的藍藻M.vaginatus，導致表層土壤中的C和N濃度降低[45]。與每個位點的完整生物結皮相比，踩踏的生物結皮含有大約1/2的可提取DNA和20%～52%的葉綠素a。在踐踏的生物結皮中，3個位點中的2個也表現出含有scytonemin的重氮營養藍細菌減少的現象。16S rRNA基因序列和末端限制性片段長度多態性（T-RFLP）分析來自未重復和踐踏的生物結皮的土壤細菌表明，在踐踏的地塊中，M.vaginatus和其他藍細菌的比例降低（23%～65%減少）。可見苔蘚結皮與普通土壤相比是存在大量固氮藍細菌的，苔蘚結皮比普通土壤固氮酶活性高。不同生境苔蘚結皮固氮酶活性差異顯著，說明苔蘚結皮固氮酶活性極大可能受到生境類型的影響。根據乙炔還原法在正常光照處理下測定長安山不同生境苔蘚結皮固氮酶活性是0.3～1.5 nmol/（g·h）。

此次研究還模擬黑暗作為正常光照的對照處理，發現暗處理下苔蘚結皮具有一定的固氮酶活性，但顯著低于正常光照處理。吳楠等[46]發現大部分樣品轉入黑暗條件下，在24 h內未檢測到C2H4的生成，可能原因是黑暗對固氮酶固氮作用所需的能量供應有抑制作用。另外，固氮酶活性隨光暗周期升降，而溫度變化、黑暗前光照強度和碳源的提供等都會影響其暗處固氮能力[47-50]。已有研究表明，固氮酶的合成受到黑暗條件抑制，所以苔蘚結皮的固氮酶活性受黑暗的影響，但是具體影響情況必須考慮黑暗前的溫度、光照等。Paul等[51]研究表明，結皮的固氮酶活性依賴于光合作用提供能量，并以其合成的碳水化合物作為電子供體。因此，固氮的持續時間和速率取決于藍藻之前所儲備的碳量和當前環境，如水分、溫度、光強度和同化物的供應。Belnap等[52]研究表明，條件適宜時藍細菌在黑暗條件下也能進行固氮。此次研究的所有苔蘚結皮都是在持水量為70%并充分激活活性的前提下進行的，條件較為適宜，固在黑暗條件下苔蘚結皮均有一定固氮酶活性是合理的，且黑暗處理會抑制苔蘚結皮的固氮酶活性，所以苔蘚結皮在黑暗處理下的固氮酶活性顯著低于正常光照處理。

3.2 N2O吸收

N2O通量是N2O產生和還原的結果，負通量說明N2O吸收作用的存在。土壤體系N2O消耗以生物途徑為主。生物途徑消耗N2O有兩大途徑：一是反硝化進程中反硝化還原酶吸收N2O [14];二是固氮酶將N2O吸收[53-54]。

此次研究發現不同生境苔蘚結皮和普通土壤均表現為N2O吸收。有不少研究經常監測到土壤N2O出現負通量，表現為N2O吸收，而且這一現象被認為是真實存在的，不能簡單地認為是試驗誤差[55-59]。該研究結果產生的原因可能是：雖然有研究表明N2O的產生主要是通過硝化反硝化作用和硝酸鹽的還原同化等途徑[60]，厭氧條件下的反硝化作用會產生N2O[61]，但是有研究發現反硝化作用過程中N2O會繼續被消耗吸收[14，53-54]。此外，該試驗是通入新鮮空氣進行培養的。N2O可通過土壤的吸收、相對厭氧條件下的碳礦化過程、CH4和N2產生中作為電子受體而消耗[62]。有研究表明，結皮中的藍細菌地衣等微生物能夠進行光合作用，其產物氧氣可以通過擴散形式進入土壤，降低土壤的厭氧程度，從而抑制土壤反硝化過程，降低土壤結皮體系的N2O排放量。李新榮[63]研究表明，生物結皮層和其下的亞土層增厚，持水能力增加，這會使苔蘚結皮限制了N2O的擴散出入，另外受苔蘚結皮覆蓋的下層土壤通氣狀況一般，可抑制下層土壤中的硝化過程，減少銨鹽轉化過程產生的N2O量。而N2O在反硝化進程中也有可能繼續反應被消耗，使N2O排放量降低[14，53-54]。吳麗等[64]研究表明，結皮中固氮微生物能夠利用光合作用產生的ATP，從而促進N2O的消耗吸收。苔蘚結皮中可能含有固氮酶[4-6]，N2O還原酶和能夠進行硝化、反硝化的微生物[13]，而普通土壤中則只可能存在N2O還原酶和能夠進行硝化、反硝化的微生物。有研究表明，生物結皮在全年水平上表現為N2O吸收，是N2O的匯[26-27]。Yamazaki等[11]從固氮同位素動力學中得出結論，在固氮菌固氮的N2O固定過程中，通過固氮酶可直接固定吸收N2O。這一結論得到了Burgess等[65]重新解釋和Jensen等[10]原始結果的支持，重新解釋表明，可能存在N2O通過固氮酶被吸收，對于這種可能存在的強烈支持來自熱力學考慮。Shestakov等[66]在對涉及N2O模型反應的理論研究之后得出結論：將N2O直接吸收是可能的。該研究結果與陳奶壽等[67]研究中亞熱帶生物土壤結皮-土壤系統出現N2O吸收結果一致。有研究表明無論光照與否，在培養3 d內藻類結皮土壤體系N2O都低于裸地土壤[68]。此外，苔蘚結皮較普通土壤而言，多了固氮酶，苔蘚結皮的N2O吸收量顯著大于普通土壤的N2O吸收量。該研究發現正常光照處理下4種生境苔蘚結皮的N2O時刻濃度降低趨勢大于黑暗處理下的N2O時刻濃度降低趨勢，均表現為N2O吸收。可能原因是光照可以激活N2O還原酶活性。周存宇等[69]研究發現，在白天光照中，反硝化過程生成的N2增多，產生的N2O減少。Jones[70]將藍綠藻置于黑暗環境培養4～6 h后固氮酶活性降為0，抑制固氮微生物活性，從而減少生物結皮對N2O吸收。黑暗條件極大可能抑制藍細菌的固氮酶活性，導致結皮系統對N2O的吸收減少，但結皮中仍然存在N2O還原酶和能進行硝化和反硝化的微生物，可以在黑暗中固定N2O，黑暗條件下仍然表現為N2O吸收。該研究發現不同生境類型苔蘚結皮的N2O通量變化趨勢有差異，可能原因是固氮有機體的種類及其生境決定了固氮作用所需的含水量，足夠的水分能最大限度發揮固氮生物的光合作用，為固氮過程提供所需的能量（ATP），而每種生境苔蘚結皮所需含水量不盡相同。因此，光合產物的多少也決定著固氮速率[71]。苔蘚結皮固氮活性的大小與苔蘚結皮的生境類型及其苔蘚類型密切相關，所以在相同的大環境下，不同生境類型和苔蘚類型的苔蘚結皮的固氮活性不同，固氮效率自然也不一樣。Belnap等[72]研究發現，沒有降雨條件下采集的結皮樣本所測得的固氮速率要低于有降水條件，證明生物結皮的固氮速率與其生境的含水量有關。

3.3 固氮酶活性和N2O通量之間以及化學成分之間的關系

苔蘚結皮的固氮酶活性與藍細菌中的固氮酶有關，普通土壤中的固氮酶活性較低;N2O通量與苔蘚結皮的固氮酶活性以及普遍存在于土壤等生態系統中N2O還原酶和進行硝化、反硝化的微生物有關。影響N2O通量的因子不僅包括苔蘚和藍細菌，而且涉及普遍存在于土壤等生態系統中的因子。相關性分析表明，N2O通量與固氮酶活性無顯著相關性，可能N2O吸收是N2O還原酶在起作用。

通過相關性分析可知，固氮酶活性與葉綠素a含量呈極顯著正相關，所以可以合理地推測固氮酶活性僅與苔蘚結皮中含有葉綠素的微生物和植物有極大聯系。蘇延桂等[73]研究發現結皮的固氮酶活性與葉綠素a含量呈顯著正相關。苔蘚植物和其他含有葉綠素的光能自養微生物通過光合作用合成有機物供自身和共生固氮微生物代謝活動，固氮微生物能量越充足，其自身活性越強，固氮酶活性越強。固氮酶活性與有機氮含量呈顯著負相關，說明固氮酶活性受起始時候苔蘚結皮有機氮的影響。通過相關性分析可知，N2O通量與生長基質中的有機碳、有機氮含量和C/N呈極顯著負相關。說明N2O通量與土壤有機物含量以及C/N有極大聯系。有機物含量會影響微生物活性進而影響N2O的產生與消耗。

4 結論

（1）長安山苔蘚結皮具有固氮酶活性[0.3～1.5nmol/（g·h）];正常光照處理苔蘚結皮的固氮酶活性顯著高于黑暗處理;苔蘚結皮的固氮酶活性與葉綠素a含量呈顯著正相關，與有機氮含量呈顯著負相關。

（2）苔蘚結皮在正常光照和黑暗處理下均表現為N2O吸收，正常光照處理下苔蘚結皮N2O吸收量均普遍顯著高于黑暗處理下的N2O吸收量。苔蘚結皮N2O通量變化為-0.085～-0.044 nmol/（g·h）。 苔蘚結皮的N2O通量與總碳含量、總氮含量及碳氮比均呈極顯著負相關。

（3）N2O通量與生長基質中的有機碳、有機氮含量和C/N呈極顯著負相關。

苔蘚結皮具有N2O吸收作用，說明福州長安山上苔蘚結皮系統是溫室氣體N2O重要的源，而光照顯著增加苔蘚結皮的N2O吸收量，說明光照可能是影響苔蘚結皮N2O吸收的環境因子。

此次研究發現苔蘚結皮以及普通土壤在光照和黑暗處理下均能夠吸收N2O，這可能與苔蘚體系中存在固氮酶，N2O還原酶和進行硝化、反硝化微生物有關，故今后可以加強以下方面的研究：①苔蘚結皮體系中固氮微生物群落結構;②苔蘚結皮體系中固氮酶和N2O還原酶在N2O吸收中的作用途徑及相對貢獻。

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