植物-土壤-微生物互作调控南亚热带森林土壤碳固持机制研究

Plant functional trait, microbial decomposer, SOM chemistry and environmental condition play an important role in mediating soil carbon turnover. However, the viewpoint of "SOM chemistry determining its persistence and stability" dominated the related research area. Our mechanism understanding about how plant-soil-microbe interaction mediates SOM persistence is limited, which greatly decrease our capability of predicting the response of SOM stability to future global climate change. The thermoclines created by elevational gradient provide a natural experimental platform, which allow us to address the above issues. Based on elevational gradient and field manuputative experiment, this project aimed to examine the variation of plant leaf functional trait, soil microbial community, SOM chemistry along elevational gradient in south subtropical forests, estimate its relative contribution and context dependability in mediating soil carbon sequestration and determine the major driving forces. Finally, our findings are expected to reveal the underling mechanism of soil carbon sequestration in south subtropical forests, which will greatly improve our mechanism understanding and prediction capability about how soil carbon cycling in south subtropical forests responds to future climate change.

植物功能性状、微生物分解者、有机质化学结构、环境因子在驱动土壤碳周转方面发挥着重要作用。目前土壤有机质的化学组成决定其稳定性的观点一直主导着学术界。关于植物叶片功能性状、微生物分解者、有机质化学结构、环境因子如何一起调控土壤有机质的稳定性我们还缺乏机理性的认识，这大大限制了我们对全球变化背景下土壤碳循环的预测能力。由海拔所产生的温度梯度为研究土壤有机碳周转的调控机制及其环境依赖性提供了天然实验平台。本项目拟以我国南亚热带森林为研究对象，借助海拔这一自然环境梯度，研究植物叶片功能性状、微生物群落结构、土壤有机质化学结构随海拔梯度的变化规律，解析植物－土壤－微生物的功能耦合调控土壤碳固持的相对贡献及其环境依赖性，确定土壤碳固持的关键驱动因子，进而揭示南亚热带森林土壤碳固持的生态学机制。研究结果将有助于提高我们对南亚热带森林生态系统土壤碳循环响应未来气候变化机理性理解和预测能力。

植物功能性状、微生物分解者、有机质化学结构、环境因子在驱动土壤碳周转方面发挥着重要作用。目前土壤有机质的化学组成决定其稳定性的观点一直主导着学术界。关于植物叶片功能性状、微生物分解者、有机质化学结构、环境因子如何一起调控土壤有机质的稳定性我们还缺乏机理性的认识，这大大限制了我们对全球变化背景下土壤碳循环的预测能力。由海拔所产生的温度梯度为研究土壤有机碳周转的调控机制及其环境依赖性提供了天然实验平台。本项目以我国南亚热带森林为研究对象，借助海拔这一自然环境梯度，研究植物叶片功能性状、微生物群落结构、土壤有机质化学结构随海拔梯度的变化规律，解析植物-土壤-微生物的功能耦合调控土壤碳固持的相对贡献及其环境依赖性，确定土壤碳固持的关键驱动因子，进而揭示南亚热带森林土壤碳固持的生态学机制。项目实施四年来，依照研究计划开展了相关研究内容，获得了大量的观测数据，完成了预期成果目标。研究发现：（1）相对于人工纯林，乡土树种混交可以显著加速热带海岸台地土壤生物多样性的恢复；（2）持续磷添加显著降低了微生物残体的积累及其对土壤有机碳库的贡献；（3）土壤微生物残体含量及其对土壤有机碳库的贡献的海拔梯度变异受气候和土壤因素的共同调控；（4）南亚热带森林土壤固氮微生物群落结构主要受到土壤磷，尤其是植物可利用的有效磷的调控；（5）微生物群落组成和养分限制是驱动土壤有机碳稳定性与微生物特性生态关联的重要因素。本项目研究结果将有助于提高我们对南亚热带森林生态系统土壤碳循环响应未来气候变化机理性理解和预测能力。