森林生态系统凋落物多样性对分解过程和土壤微生物特性影响研究进展

凋落物的分解过程是森林生态系统养分循环的关键环节, 也是林分内植被层可利用养分的重要来源。一般来说, 在自然生态系统中, 地上植被的种类越丰富, 其凋落物的多样性也越高, 多样化的凋落物在混合分解过程中存在的相互作用关系也更为复杂, 对其自身的分解过程、分解生境以及分解者群体也会产生重要影响。文章以凋落物的多样性为着眼点, 综述了凋落物的多样性对其分解过程以及对分解过程中最重要的分解者-土壤微生物特性所产生的影响, 重点阐述了凋落物多样性对分解过程中土壤微生物的生物量、群落结构、多样性以及分解活性的影响, 并对其可能的原因和潜在的机理进行了分析。综述结果表明, 较高的凋落物多样性总体上能够加速凋落物的分解, 提高分解过程中土壤微生物的生物量、多样性及分解活性。在此基础上, 对今后凋落物多样性在分解过程中的效应研究进行了展望, 为人工林可持续经营的混交林营造以及林下植被的科学管理提供理论依据。     

杨树人工林幼林阶段林下植被管理对土壤微生物生物量碳、氮酶活性的影响

为了探讨林下植物物种多样性对杨树（Populus spp.）人工幼林阶段土壤微生物区系的影响,在林下设计了林下植被物种数量递增的3种处理,即清除林下植被（无林下植物）、保留单一林下植物（一种林下植物）和保留物种多样的自然林下植被（多种林下植物）,于处理1年后采样分析土壤微生物生物量碳（MBC）和氮（MBN）含量、基于Biolog-ECO微平板的土壤微生物群落代谢特征以及与土壤碳、氮转化相关的胞外酶活性的差异,以期从土壤养分转化和供应的角度为科学管理人工林林下植被提供依据。结果表明,林下植被处理对8月份0-5 cm土层的土壤MBC、MBN含量以及酶活性有较大影响。与清除林下植被处理相比,保留单一林下植物处理8月份0-5 cm土层的土壤MBC、MBN含量以及β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和芳基酰胺酶活性显著增加,增幅分别为27.91%、54.48%、14.74%、32.53%和6.20%,而保留物种丰富度高的自然林下植被处理林地土壤的上述指标进一步分别增加了4.88%、14.93%、9.22%、13.63%和12.86%。此外,林下植被处理还改变了土壤微生物群落代谢特征,8月份0-5 cm土层的土壤微生物Shannon指数随着林下植被物种数量的增加而显著增大。清除林下植被处理的土壤微生物主要利用的碳源包括部分糖类、氨基酸类和酯类,与清除林下植被处理相比,保留单一林下植物处理的土壤微生物提高了对上述几种碳源的利用能力,同时对糖类、氨基酸类、酯类和有机酸类碳源的利用种类范围明显扩大,而保留物种多样的自然林下植被的土壤微生物对31种碳源基本上可以全面有效利用。因此,保留林下植被,特别是提高林下植被的物种丰富度,有利于增加土壤微生物生物量,提高土壤微生物的代谢功能和分解活性,可以在一定程度上加快土壤的物质转化和养分循环功能。