武汉植物园在森林生态系统凋落物输入变化对土壤微生物群落结构和酶活性研究中...

　　

　　全球变化深刻地改变了陆地生态系统初级生产力，进而引起了植物凋落物输入的变化。土壤微生物在土壤生物地球化学循环中扮演着核心角色。植物凋落物输入变化如何影响土壤微生物群落结构及其机理尚不明确。研究人员在丹江口库区侧柏人工林开展了凋落物输入变化对土壤微生物群落结构影响的研究（图1）。结果表明，地上凋落物和地下凋落物输入减少对细菌生物量的负面影响大于对真菌生物量的影响；添加凋落物三年后，细菌和真菌生物量显著增加；去除凋落物增加了真菌和革兰氏阳性菌的比例，真菌比例的增加显著降低了土壤基础呼吸。本研究结果表明全球变化背景下凋落物输入能够通过作用于土壤微生物群落结构，进而影响生态系统功能。

　　相关研究成果以“Case study on a coniferous plantation site about inter-annual shifts in microbial communities under short-term detritus input manipulations”为题发表在环境科学SCI期刊Ecological Indicators。 

　　  

　　土壤微生物合成的纤维素酶主要分解较易利用的有机碳底物，而木质素酶则主要分解惰性的有机碳底物。因此土壤纤维素酶和木质素酶活性的变化可以反映微生物底物利用的变化。凋落物输入变化如何影响土壤纤维素酶和木质素酶活性尚未明确。研究人员在丹江口库区侧柏人工林开展了凋落物输入变化对土壤酶活性影响的研究（图2）。结果表明，凋落物去除显著增加了木质素酶活性，但是对纤维素酶活性没有显著影响；添加凋落物则显著增加了纤维素酶活性，而对木质素酶活性没有显著影响；因此去除凋落物显著提高了木质素酶活性的比例，木质素酶比例的提高表明微生物倾向于利用惰性碳底物。微生物呼吸熵与木质素酶的比例呈现显著的正相关关系。本研究结果表明，当植物凋落物输入减少时，微生物能够上调木质素酶的合成，进而能够加速土壤有机碳的分解。 

　　相关研究成果以“The ratio of ligninase to cellulase increased with the reduction of plant detritus input in a coniferous forest in subtropical China”为题发表在土壤学SCI期刊Applied Soil Ecology。 

　　中国科学院武汉植物园湿地生态学课题组助理研究员吴君君为上述论文的第一作者，武汉植物园刘贵华研究员和云南大学生态与环境学院程晓莉研究员为论文通讯作者。 　  

　　

　　上述研究工作得到国家自然科学基金和中科院战略先导专项的资助。 

　　  

　　论文链接一：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X21007184 

　　论文链接二：https://authors.elsevier.com/c/1e0Tl3JGmRBD~P 

图1 森林生态系统凋落物输入变化对土壤微生物群落结构的影响

                                                              图2 森林生态系统凋落物输入变化对土壤酶活性的影响