退化红壤生态系统恢复：地下微生物多样性和碳氮循环过程与地上生产力的联系

土壤微生物是土壤生命活体的主要组成成分，参与了土壤发生发育的全过程，是参与碳、氮、磷、硫等元素转化的主要驱动力，对森林生态系统中的物质循环和能量流动起着决定作用。地下土壤微生物对地上部分的结构、功能及过程起着重要的反馈调控作用，地上生态系统与地下生态系统存在着不可分割的相互联系。本项目以江西省泰和县退化红壤区为研究区域，1990年在退化红壤上8种不同模式恢复与重建森林（试验区面积133hm2）为研究对象，应用稳定同位素和现代分子技术（PCR-DGGE技术、MicroResp技术）相结合的方法研究退化红壤重建森林土壤微生物群落特征、微生物多样性与多态性、土壤碳、氮特征及其与地上植被生产力之间的联系，以进一步揭示土壤微生物在退化生态系统森林植被恢复与重建中的作用机理以及森林恢复与重建中土壤功能恢复的的生态学机理，也为红壤退化生态系统植被恢复植物种类与重建模式的筛选提供理论依据。

本课题以江西省泰和县退化红壤区不同重建森林土壤为研究对象，开展土壤微生物碳氮、微生物群落功能和结构多样性、凋落物归还及其分解过程碳氮归还响应、生态系统碳库研究。研究结果表明：.1. 不同重建森林类型，不同浸提方法，不同土层深度条件下，土壤SOC，SON含量不同。在0-20 cm土层，两种浸提（热水和2 mol• L-1 KCl 溶液）方法测定下不同重建森林类型的SOC含量均表现为：阔叶混交林 > 阔叶纯林 > 针阔混交林 > 针叶纯林。.２. 在0-20 cm土层，土壤微生物对碳源的利用能力、微生物多样性指数、均匀度指数均表现为：阔叶混交林 > 阔叶纯林 > 针阔混交林 > 针叶纯林，说明阔叶混交林和阔叶纯林下土壤微生物群落功能多样性高于针阔混交林和针叶纯林。.３. 在0-10 cm土层中，细菌群落丰富度和多样性指数表现为：阔叶混交林 > 阔叶纯林 > 针阔混交林 > 针叶纯林，进一步说明森林植被类型是影响土壤细菌群落结构的主要决定因素。真菌的多样性指数、丰度、均匀度指数，均表现为针叶纯林 > 阔叶纯林 > 针阔混交林> 阔叶混交林，但不同重建森林类型之间的没显著差异。.４. 相关分析表明，土壤SOC、SON与pH、容重、含水量相关极显著（P<0.01）。SOC与SON之间，以及它们与全碳、全氮的相关极显著（P<0.01）。土壤微生物功能多样性指数与土壤基础呼吸，pH，全碳、全氮，MBC、MBN，SOC、SON显著相关。冗余分析表明，MBC、蛋白酶活性、含水量、SOC/SON比值4个土壤因子解释了36.9%的总特征值，说明这4个因子可以反映不同重建森林类型对土壤微生物群落变化。.5.与CK相比，对凋落物外源添加C、添加高P、添加N处理均可显著提高枫香纯林表土蔗糖酶、纤维素酶和天门冬酰胺酶的活性；与湿地松纯林的情况相似，外源添加C、N、P能显著抑制枫香湿地松混交林土蔗糖酶、纤维素酶和天门冬酰胺酶活性。同一林型，冬季里土壤酶活性要显著低于夏季的。相对于针叶纯林和针阔混交林来说，外源Ｃ、Ｎ、Ｐ的添加更易促进阔叶纯林土壤酶活性。.6. 通过退化红壤植被恢复的枫香纯林为研究对象开展凋落叶分解对碳氮磷调控的响应的研究表明，添加C、N、P会影响凋落物的分解进程和凋落物N、P浓度，添加N有利于提高分解过程凋落叶N 浓度, 降低C /N, 并导致分解前期N含量积累,添加C