Effects of simulated exudate C:N stoichiometry on dynamics of carbon and microbial community composition in a subalpine coniferous forest of western Sichuan,China

 目前有关森林根系分泌物及其诱导的土壤生态学效应研究主要关注根系碳(C)源输入, 而极少关注根系分泌物氮(N)源输入及其伴随的C:N化学计量特征对土壤过程和功能的影响, 极大地限制了我们对森林根系-土壤-微生物互作机制的深入认识。该研究以川西亚高山天然林和云杉(Picea asperata)人工林土壤为对象, 模拟配制不同C:N化学计量特征(只有N、C:N = 10、C:N = 50、C:N = 100和只有C处理)的根系分泌物溶液进行人工添加试验, 以探究根系分泌物化学计量特征对两种林分土壤碳动态及其微生物群落结构的影响差异。结果表明: 模拟根系分泌物C添加总体促进了两种林分土壤有机质分解激发效应而降低了土壤总碳(TC)含量, 而N添加在一定程度上缓和了两种林分土壤TC含量的降低幅度, 且C添加导致天然林土壤TC含量的降低幅度明显低于土壤N有效性更低的人工林。几种根系分泌物添加处理对两种林分土壤活性和惰性碳库的影响无明显规律。另外, 根系分泌物C添加总体降低了天然林土壤微生物总磷脂脂肪酸(PLFA)含量和细菌、放线菌、真菌PLFA含量, 而总体增加人工林土壤微生物PLFA总量和细菌、放线菌、真菌PLFA含量, 并诱导两种林分土壤微生物群落结构(细菌:真菌相对丰度)也发生了各自不同的变化。上述结果表明森林根系分泌物N源输入和土壤N有效性共同调控根系C源输入对土壤有机质分解激发效应的方向和幅度。研究结果为深入揭示典型森林根系分泌物化学计量特征对土壤生物化学循环过程的调控机制提供了一定的理论依据。     

短期夜间增温对亚高山针叶林云杉幼苗根系分泌物速率和化学成分的影响

以连续7a红外辐射增温处理下的云杉幼苗为对象,定量分析了增温对植物根系碳(C)、氮(N)分泌速率以及主要挥发性化学成分的影响。结果表明:(1)增温显著增加了云杉幼苗根系C分泌速率,而对N分泌速率无显著影响,并伴随着根系分泌物C∶N化学计量比显著增加;(2)不同化学组分输入含量变化对增温的响应具有明显差异,其响应幅度和方向与化学组分种类有关。其中糖类、氨基酸和酚类化合物的含量在增温处理下均显著增加,而酯类、醚类相对含量显著降低;(3)进一步分析表明,同组分中不同化合物成分含量对增温的响应也有所差异。例如,增温仅导致酚类化合物中2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和4-叔丁基杯[4]芳烃含量显著增加(分别比对照增加了88.9%和375.7%),而对其余酚类化合物成分含量无显著影响。结果表明增温可导致植物根系分泌物各组分相对含量发生深刻地变化,这对于进一步认识不同环境变化下根系分泌物输入及其所诱导的特异性土壤微生物养分过程具有重要的理论意义。     

模拟根系分泌物C:N化学计量特征对川西亚高山森林土壤碳动态和微生物群落结构的影响

目前有关森林根系分泌物及其诱导的土壤生态学效应研究主要关注根系碳(C)源输入, 而极少关注根系分泌物氮(N)源输入及其伴随的C:N化学计量特征对土壤过程和功能的影响, 极大地限制了我们对森林根系-土壤-微生物互作机制的深入认识。该研究以川西亚高山天然林和云杉(Picea asperata)人工林土壤为对象, 模拟配制不同C:N化学计量特征(只有N、C:N = 10、C:N = 50、C:N = 100和只有C处理)的根系分泌物溶液进行人工添加试验, 以探究根系分泌物化学计量特征对两种林分土壤碳动态及其微生物群落结构的影响差异。结果表明: 模拟根系分泌物C添加总体促进了两种林分土壤有机质分解激发效应而降低了土壤总碳(TC)含量, 而N添加在一定程度上缓和了两种林分土壤TC含量的降低幅度, 且C添加导致天然林土壤TC含量的降低幅度明显低于土壤N有效性更低的人工林。几种根系分泌物添加处理对两种林分土壤活性和惰性碳库的影响无明显规律。另外, 根系分泌物C添加总体降低了天然林土壤微生物总磷脂脂肪酸(PLFA)含量和细菌、放线菌、真菌PLFA含量, 而总体增加人工林土壤微生物PLFA总量和细菌、放线菌、真菌PLFA含量, 并诱导两种林分土壤微生物群落结构(细菌:真菌相对丰度)也发生了各自不同的变化。上述结果表明森林根系分泌物N源输入和土壤N有效性共同调控根系C源输入对土壤有机质分解激发效应的方向和幅度。研究结果为深入揭示典型森林根系分泌物化学计量特征对土壤生物化学循环过程的调控机制提供了一定的理论依据。     

川西亚高山季节性冻土期针叶林主要树种叶片和细根的生态生理特征

川西亚高山森林存在明显的季节性冻土现象, 该地区的土壤经历着初冬冻融、深冬冻结、早春冻融等过程, 同时,该区域冬季受气候变化的影响强烈。为了全面地认识亚高山森林的生态过程, 该研究以川西亚高山针叶林两种主要树种——岷江冷杉(Abies fargesii var. faxoniana)和云杉(Picea asperata)为材料, 研究其叶片及细根内丙二醛含量、渗透调节物质的含量、组织含水量、过氧化物酶活性以及硝酸还原酶活性在季节性冻土期的变化, 同时还比较了冻土期和冻融期细根的比根长, 比表面积, 直径以及组织密度的变化。研究结果显示: 在季节性冻土期, 土壤温度昼夜波动幅度小于空气温度波动幅度, 细根却表现出更强的过氧化物酶活性以及更高的渗透调节物质含量, 说明细根较叶片对季节性冻土更为敏感。与冻结期相比, 冻融期土壤温度、空气温度以及空气相对湿度昼夜波动幅度增加, 促使云杉叶片可溶性糖含量以及两针叶树种叶片内过氧化物酶活性、脯氨酸含量显著增加, 而细根的组织含水量显著降低, 脯氨酸、可溶性蛋白质及可溶性糖含量均显著增加, 表明冻融期对两针叶树种的影响较冻结期更为强烈。岷江冷杉和云杉的过氧化物酶活性及渗透调节物质含量具有相同的变化趋势, 但叶片和细根的膜脂过氧化程度及酶活性变化并不一致, 就岷江冷杉而言, 细根的丙二醛含量显著增加, 而叶片、细根的硝酸还原酶活性均显著降低, 云杉仅叶片的丙二醛含量发生变化, 且显著降低, 说明云杉更能忍耐冻融循环造成的胁迫。研究还发现细根形态在季节性冻土期无显著变化。