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应用与环境生物学报 2023年第3期29卷 654-662页

作者：袁亚玲崔宁洁张丹桔李娇张艳李勋覃宇游成铭谭波徐振锋张健四川农业大学林学院长江上游林业生态工程四川省重点实验室长江上游森林资源保育与生态安全国家林业和草原局重点实验室成都611130 四川省林业和草原调查规划院成都610084 四川民族学院横断山区生态修复与特色产业培育研究中心康定626001 中国科学院成都生物研究所成都610041

胞外酶对凋落物分解过程具有重要的调控作用,但可能受到凋落物物种组成和混合比例的影响.采用凋落物分解袋法,以马尾松(Pinus massoniana,P)与香椿(Toona sinensis,T)的混合凋落叶为研究对象,设置4个混合比例(PT10:0、8:2、7:3、6:4),... 详细信息

胞外酶对凋落物分解过程具有重要的调控作用,但可能受到凋落物物种组成和混合比例的影响.采用凋落物分解袋法,以马尾松(Pinus massoniana,P)与香椿(Toona sinensis,T)的混合凋落叶为研究对象,设置4个混合比例(PT10:0、8:2、7:3、6:4),探讨马尾松-香椿不同混合比例凋落物分解过程中生态酶化学计量动态特征.结果显示:β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、β-N-乙酰氨基葡糖苷酶(NAG)和酸性磷酸酶(AP)活性随分解时间降低,而多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性整体先降低后升高.相比马尾松,马尾松与香椿以6:4混合在分解3、6个月时CBH、NAG和LAP酶活性升高,AP酶活性显著降低,酶碳磷比(C:P_(_(EEA)))和酶氮磷比(N:P_(EEA))均显著升高;分解9、15个月时,NAG、LAP酶活性显著降低,BG、AP酶活性升高,酶碳氮比(C:N_(EEA))显著升高,N:P_(EEA)降低.整体上PT8:2、7:3与PT6:4具有相似的变化规律,仅在分解3、9个月时CBH、NAG酶活性相反.相比马尾松,马尾松与香椿凋落物混合可减弱分解前阶段的微生物磷限制,加重后续阶段的碳、磷限制,且6:4混合比例下作用更显著.方差分解表明非生物因子对酶活性及其计量比(除C:P_(EEA)外)的相对解释率比生物因子更高,且冗余分析发现凋落物碳含量(41.2%)和碳磷比(29%)分别是酶活性和酶计量比的主要调控因子.综上,凋落物混合显著影响了凋落物生态酶化学计量特征,并受分解时间的调控.相比马尾松,马尾松与香椿以6:4混合对分解前阶段微生物受磷限制的缓解作用可能是改善马尾松人工林凋落物养分释放的关键.

关键词：马尾松混合凋落物分解树种组成混合比例生态酶化学计量比

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药乡林场优势树种叶片凋落物分解混合效应及主要影响因素分析

药乡林场优势树种叶片凋落物分解混合效应及主要影响因素分析

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作者：路颖山东农业大学

学位级别：硕士

凋落物分解是森林土壤有机质和养分的主要来源之一,在维持土壤肥力和促进森林生态系统正常的生物循环和养分平衡等方面起着重要作用。叶片凋落物是森林凋落物的主要成分,约占地上森林凋落物的70%。尽管目前已经有大量关于森林生态系统... 详细信息

凋落物分解是森林土壤有机质和养分的主要来源之一,在维持土壤肥力和促进森林生态系统正常的生物循环和养分平衡等方面起着重要作用。叶片凋落物是森林凋落物的主要成分,约占地上森林凋落物的70%。尽管目前已经有大量关于森林生态系统中叶片凋落物分解的研究,但对叶片凋落物分解的混合效应及主要影响因素的研究还存在不足。本研究以药乡林场4种主要优势树种刺槐(Robinia pseucdoacacia,RP)、麻栎(Quercus acutissima,QA)、赤松(Pinus densiflora,PD)和油松(Pinus tabulaeformi s,PT)的叶片凋落物为研究对象,采用凋落物袋原位分解法,并结合野外两种微环境条件(置于土壤表面、置于土壤中),对分解过程中微生物群落结构、酶活性以及组分凋落物(Component litters)养分含量的变化进行监测分析,进而揭示叶片凋落物分解的混合效应,探究凋落物初始化学性质、微环境条件及微生物和主要酶活性对混合凋落物分解速率的影响,同时,掌握混合凋落物中组分凋落物在分解中的作用。主要研究结果如下:1.混合效应及组分凋落物的作用混合效应与组分凋落物类型相关性较大,不同凋落物类型的混合效应有所差异。混合凋落物分解2年后,RP×PD混合分解最快,PT×PD混合分解最慢;RP×PT、P T×PD混合的效应强度最大但表现为抑制分解,RP×PD混合的效应强度最小表现为促进分解,但随着时间的变化,发现各混合处理均向正混合效应方向发展;RP与其它3个树种混合,促进了其它3个树种凋落物的分解,但其自身的分解受到抑制,表现为单树种分解时分解速率最快;QA与RP正好相反,与其它3个树种混合会促进自身分解;PT与其它3个树种混合自身和其它树种分解均会受到抑制。2.化学组成对凋落物分解的影响所选择4种树种初始化学含量间差异显著,分解速率与初始C/N比、C含量、P含量、木质素/N比呈负相关关系,而与初始N含量、N/P比呈正相关关系。不管是单树种分解还是混合树种分解,凋落物C剩余率和N剩余率与干重剩余率均表现出极显著的正相关关系(P凋落物初始C含量、P含量呈显著正相关关系(P凋落物分解的影响纤维素酶活性和多酚氧化酶活性与凋落物干重剩余率、C剩余率、N剩余率均呈极显著负相关关系(P凋落物微生物对凋落物分解的影响凋落物混合后改变了细菌群落组成和丰富度。分解2年后菌群丰富度(观测到的物种数、Chao1和Ace)、菌群多样性(Shannon)和系统发育多样性指数之间均表现为单树种分解高于混合树种分解;细菌群落的NMDS分析结果也显示,4个树种单独分解和混合分解细菌群落结构有明显差异;细菌群落结构与初始化学性质之间的RDA结果显示,初始N/P比、P含量和C/N比对细菌群落结构的影响较大。RP细菌群落结构与N/P比相关性最大,QA细菌群落结构与C/N比相关性最大,PT细菌群落结构与C含量和P含量相关性最大;细菌优势门为变形菌门(59.1%,Proteobacteria)、酸杆菌门(10.9%,Acidobacteria)、拟杆菌门(6.8%,Bacteroidetes)、放线菌门(6.4%,Actinobacteria)、浮霉菌门(5.8%,Planctomycetes),凋落物单树种分解时变形菌门和拟杆菌门的相对丰度要大于混合树种分解时,而酸杆菌门则与其相反,初始C含量、P含量和N/P比对细菌优势门群落结构的影响较大;优势细菌属为慢生根瘤菌属(4.7%,Bradyrhizobium)、鞘脂单胞菌属(3.8%,Sphingomonas)、酸菌属(2.2%,Acidipila)、不明伯克氏菌属(2.1%,unidentified-Burkholderiaceae)、酸杆菌属(2.1%,Acidibacter),此外发现凋落物单树种分解时鞘脂单胞菌属的相对丰度要大于混合树种分解时,而酸杆菌属与其则相反,纤维素酶活性对细菌优势属群落结构的影响最大,其次是初始木质素含量和多酚氧化酶活性;除此之外还发现,慢生根瘤菌属与干重剩余率相关性极大。5.环境条件对凋落物分解的影响大多数处理的叶片凋落物位于地下土壤中的分解速率比位于地表的分解速率快,但是QA×PT混合却相反,还有一部分处理无显著差异(P>0.05);相对于凋落物放置位置,凋落物类型对分解的作用更大;凋落物干重剩余率与土壤酶活性和各气候因素间均存在极显著负相关关系(P分解会受到凋落物初始化学性

关键词：混合凋落物分解组分凋落物混合效应细菌群落酶活性

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