外源有机碳对红壤退化地微团聚体形成与稳定的影响机制

The formation and stability of microaggregates play a crucial effect for the long-term sequestration of soil organic carbon. With combined methods of field observation in situ and indoor cultivation, we determine the differences microorganism population structure, the types of chemical combined organic carbon and chemical structure of SOC, in root keeping soil and removing soil, in mycorrhiza keeping soil and removing soil, in soils covered with different amounts litterfall, and in soils mixed with different amounts biochar. With the aid of PCR-DGGE technology, the present study devotes to find the leading contribution microbial species formed the microaggregates. From the perspective of soil microbiology, we apply ourselves to reveal the influence mechanisms of microaggregate formation and stability in the eroded red soil, by external addtion of organic carbon sources like root, litterfall, mycorrhiza and biochar. The results are hopeful to provide a basis for the deep illustration of the soil organic matter, soil micro aggregation structure and microbes coupling and soil carbon sequestration in forest. It is of great theoretical and practical significance for addressing the major control factors and the controlling processes on soil fertility evolution, and the main mechanism on soil carbon sequestration.

微团聚体的形成和稳定对于土壤有机碳的长期吸存有着决定性的的作用。本项目应用野外原位观测和室内培养相结合的方法，比较保留根系与去除根系、保留菌根与去除菌根、不同数量凋落物、不同剂量生物碳处理下，土壤微团聚体微生物群落结构、化学结合态有机碳和有机碳化学结构的差异；利用PCR-DGGE技术，寻找微团聚体形成的主要贡献微生物类群。从土壤微生物学角度，揭示凋落物、细根、菌根和生物碳等外源有机碳对红壤退化地森林土壤微团聚体形成和稳定的影响机理。项目研究可为深入阐明有机质-土壤团聚结构-微生物耦合作用和森林土壤碳吸存机理提供依据，对于揭示红壤退化地森林恢复过程中土壤肥力演变主控因素与控制过程、土壤固碳的主要机制具有重要的理论和实践意义。

通过在红壤侵蚀退化代表区域选取典型植被恢复模式（针叶林、针阔混交林林、阔叶林及自然恢复草地）为研究对象，研究不同外源有机碳输入类型下土壤微团聚体有机碳和微生物群落结构的差异。结果表明：.各植被恢复模式土壤微团聚体有机碳平均含量大小顺序为阔叶林>针叶林>针阔混交林>草地。与草地相比，阔叶林、针叶林和针阔混交林在0.05-0.2 mm、0.02-0.05 mm、<0.02 mm 粒径微团聚体有机碳含量分别为草地的1-3.2、3.9-4.1、2.3-2.7 倍。.在阔叶林地和自然恢复草地中，去除凋落物(NRM)、去除根系(NR)致使两种结合态有机碳含量均下降；隔离菌根使得阔叶林地土壤微团聚体Ca-SOC含量小幅下降，Fe(Al)-SOC含量无明显变化；而草地土壤微团聚体两种结合态有机碳含量小幅下降。外源有机碳输入对各植被恢复类型土壤真菌群落的影响远高于细菌群落，其中对阔叶林地土壤细菌群落的影响远高于针阔混交林的，而对土壤微生物真菌的影响顺序为针阔混交林>阔叶林>针叶林>草地。.外源有机碳输入对土壤微团聚体微生物群落的影响与植被类型、微团聚体粒级有关。在阔叶林地中，外源有机碳的影响主要集中在＜0.02 mm的土壤微团聚体内，且主要起降低作用，去除凋落物及根系(NNM)、去除凋落物/根系及菌根(NNN)处理对微生物群落组成均有显著降低作用，NRM处理显著降低了丛枝菌根真菌含量、真菌含量和厌氧微生物含量，而凋落物加倍(2LRM)处理只显著降低了真菌含量。在草地中外源有机碳输入对其的影响随着微团聚体粒级的增加而降低，NR处理显著增加了＜0.02 mm的土壤微团聚体丛枝菌根真菌、放线菌含量和革兰氏阳性菌含量，显著提高了0.02-0.05 mm和0.05-0.2 mm的土壤微团聚体厌氧微生物含量，去除根系及菌根(NN)处理显著提高了0.02-0.05 mm和0.05-0.2 mm的土壤微团聚体真菌含量和厌氧微生物含量，却显著降低了＜0.02 mm的土壤微团聚体厌氧微生物含量。.对于土壤微团聚体微生物多样性，阔叶林地凋落物的减少降低了＜0.02 mm粒级土壤微团聚体中内微生物的Shannon（H＇）与Simpson指数（D），NNM处理最有利于50-200μm粒级的H＇值提高。在自然恢复草地中，NR最有利于＜0.02 mm土壤微团聚体微生物的H＇值提高，对D值则无明显影响。.综上所述，