降水变化对原始红松阔叶林土壤微生物多样性影响的研究

以红松（Pinus koraiensis）为建群种的阔叶红松林是我国温带地带性顶级植被，也是环球北方森林的组成部分，属于全球气候变化敏感区域。本研究以原始红松阔叶林生态系统为研究对象，采用分子生物学技术，通过林地±30%降水差异的控制实验与对照林地的比较，研究降水量变化对原始红松阔叶林生态系统中表征土和红松根际土微生物多样性的空间分布格局的影响，探讨原始成熟林土壤微生物群落对全球变化的响应机制，为阔叶红松林生态系统的稳定性评价提供科学支撑，为科学评估气候变化背景下温带森林土壤微生物功能的变化趋势提供支持。

本研究依托中国科学院沈阳应用生态研究所位于长白山国家级自然保护区“原始阔叶红松林降水格局变化试验地”进行。通过林地±30%降水差异的控制实验与无截留对照林地的比较，以红松阔叶林生态系统内0-5cm、5-10cm表征土和建群种红松的根际土为对象，研究了降水变化驱动下土壤微生物多样性的空间异质性，对微生物群落组成结构、代谢功能等对降水变化的响应规律及其机制进行了分析。研究中发现：（1）无论是表层土还是根际土，降水的变化确实对包括丰富度指数(E)、均匀度指数(H)以及优势度指数(D)在内的微生物多样性指数产生了一定的影响，但不同空间位置的土壤微生物对降水变化的响应规律并不相同。对于细菌而言，不同降水条件下占优势的细菌种群大致相同，降水变化没有改变表层土和根际土的优势菌群的种类，只是改变了其丰度。真菌则与之不同，不同降水条件下优势种群有了一定的变化，根际土和表征土的优势种群也有较大差别。（2）土壤微生物量是土壤有机质中有生命的部分, 它的大小反映了参与调控土壤中能量和养分循环以及有机物质转化的微生物数量，在土壤碳氮循环及其对自然和人为干扰响应中具有重要的表征功能，可以作为土壤总有机质变化的早期预测指标。在5月到9月的生长季中，土壤微生物量碳和氮平均值分别为879.09 mg•kg-1和100.03 mg•kg-1，在森林生态系统中处于中等偏高的水平，无论是表征土还是根际土，降水变化对土壤微生物量碳和氮的平均值影响显著，降水增加的影响更为突出。降水量的变化还对微生物量碳氮比产生了显著的影响，说明降水条变化能够影响土壤微生物中真菌和细菌的相对比例，进而影响土壤的固碳能力。降水增加30%后引起了微生物量碳氮比的明显降低，预示着降雨的过度增加可能会导致森林土壤固碳能力下降。（3）降水变化对表征土和根际土微生物的碳代谢活性产生了显著的影响。利用率较高的碳源类型是氨基类，红松林土壤微生物表现出了非常明显的“喜铵性”。氨基类和碳水类是对降水变化的敏感碳源，其利用情况受降水影响较大。. 经过3年的研究工作，已获得降水变化驱动下长白山红松阔叶林土壤微生物群落组成结构及代谢功能等的变化规律及机制；初步建立了土壤微生物群落结构与其所具有的生态功能的耦合关系。目前已培养硕士研究生2人；发表论文3篇，SCI1篇，A+1篇，俄文期刊1篇；SCI录用1篇，A+录用1篇；其余修改和审稿中，部分数据还在整理