论文部分内容阅读
凋落物分解是生物地球化学循环的一个基本过程,对陆地生态系统的碳(C)和营养矿化具有重要的调节作用。随着气候变化的加剧,我国亚热带地区将更加干旱,因此研究凋落物分解对降水减少的响应对于理解陆地C动态及其对气候变化的反馈至关重要。为了解降水减少对亚热带凋落物分解的影响,本研究选取了三种(米槠、杉木和1∶1米杉混合)凋落叶作为研究目标,在位于福建省三明市格氏栲自然保护区米槠天然林内设置了三种处理:对照(CK)、隔离30%降雨(PE1)、隔离60%降雨(PE2),将凋落叶分别放置于不同隔离降雨处理下进行为期一年的野外分解实验,以探究不同基质质量的凋落叶分解对隔离降雨的响应特征及其主要影响因素,经过一年分解实验的结果表明:三种凋落叶的质量残留率均呈逐渐降低趋向,但三种凋落叶的质量残留率下降幅度存在差异,表现为米槠>米杉混合>杉木凋落叶。从不同隔离降雨处理来看,三种凋落叶的质量残留率在CK处理中都是最低,尤其是降雨减少对米槠凋落叶的质量残留率有明显的抑制作用,说明不同类型的凋落叶基质质量的损失对于不同程度降雨减少存在响应差异。在CK和PE2处理中,三种凋落叶的C和N浓度,以及凋落叶的C/N、N/P、木质素/N和可萃取物、纤维素、木质素含量均对凋落叶分解有显著影响,而三种降水处理中纤维素、N/P均对凋落叶的分解有显著影响。在隔离降雨处理之间不同的凋落叶营养元素及化学组成对凋落叶分解的影响程度不同,总体上来说在CK处理下凋落叶的基质质量对分解的影响程度最大,在PE2处理下凋落叶质量对其分解的影响最小,表明相较于低质量的凋落叶(杉木),高质量的凋落叶(米槠)以及米杉混合凋落叶分解对降雨减少的响应更敏感。由于三种凋落叶的基质质量差异显著,并且不同凋落叶的微生物生物量和群落组成以及胞外酶活性存在显著差异,使得凋落叶在分解过程中存在不同的影响机制。冗余分析结果发现,凋落叶的微生物群落组成和胞外酶活性是三种凋落叶分解存在响应差异的重要原因之一。其中,米槠凋落叶的葡萄糖苷酶(βG)和革兰氏阳性菌:革兰氏阴性菌(GP/GN)、杉木凋落叶的丛枝菌根真菌(AMF)和βG、米杉混合凋落叶的微生物生物量碳(MBC)、纤维素二糖水解酶(NAG)、AMF和酸性磷酸酶(AP)是造成各凋落叶分解对不同隔离降雨处理响应差异的重要原因。在凋落叶的不同分解阶段,影响土壤微生物群落组成的主要驱动因子不同。第0天的主要驱动因子是土壤矿质氮(Mineral N);第180天的主要驱动因子是土壤体积含水率(SWC)和可溶性有机碳(DOC);第360天的主要驱动因子是土壤SWC和可溶性有机氮(DON);表明在隔离降雨处理后土壤微生物群落组成的潜在变化主要受土壤水分以及基质有效性和养分利用效率的调节。不同隔离降雨处理下土壤基本理化性质与微生物群落组成影响三种凋落叶的分解。冗余分析结果发现,土壤的基本理化性质影响着凋落叶的分解,其中土壤有机碳(SOC)是米槠凋落叶分解的主要影响因子;土壤DOC是杉木凋落叶分解的主要影响因子;土壤p H、SWC和矿质氮是米杉混合凋落叶分解的主要影响因子。另外,土壤的微生物生物量及群落组成是三种凋落叶分解在不同隔离降雨处理间存在差异的重要原因之一。其中,米槠凋落叶的分解系数与土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量磷(MBP)、革兰氏阳性菌(GP)、AMF和总磷脂脂肪酸(TPLFA)呈显著正相关,而与微生物生物量氮(MBN)呈极显著负相关;杉木凋落叶的分解系数与土壤MBC呈显著正相关,而与MBN呈极显著负相关;米杉混合凋落叶的分解系数与土壤MBC、MBP、GP和AMF呈显著正相关,而与MBN呈极显著负相关。综上,通过模拟降雨减少对三种凋落叶分解的影响及其机制的分析,有助于深入认识我国亚热带森林土壤C和养分循环与气候变化间的反馈作用和调控机制,对全球气候变化背景下区域森林生态系统过程模型的构建有重要参考价值。