基于生态化学计量学的广西人工林混合凋落物分解机制的研究

Ecological stoichiometry highlights the proportional relations between chemical elements in ecological processes. Applying the stoichiometric ratios to analyze the linkages between dynamic changes in C, N, P and microbial processes during mixed litter decomposition contributes to reveal the intrinsic mechanism for C, N and P equilibrium between litters, microorganisms and soils, clarify the flow directions of energy and nutrient, thereby providing the scientific guidelines for selecting tree species and managing nutrient of mixed forests. In this project, the mixed litters consisting of eucalyptus and precious native tree species of Guangxi will be as the research objects, by comparing with the single litters as controls, we will retrieved the decaying litters and downward soils from the filed at different points of a decomposition time series, and analyze the variation in mass loss and element mineralization rates of mixed litters and soil nutrient availability and the relevance between them and stoichiometric ratios; also analyze the alteration in microbial biomass, element use efficiency, extracellular enzyme activity and community structure and the relationship between them and stoichiometric ratios. The purposes of this project are to elucidate the dynamic characteristics of nutrient limitation, its effects on microbial processes and the microbial feedback mechanism during decomposition of mixed litters, ascertain the impacts of mixed litter decomposition on soil nutriuent availability in order to screen the tree species which are propitious to improve the soil fertility of mixed forests.

生态化学计量学研究生态过程中化学元素比例关系。运用化学计量比分析混合凋落物分解过程中C、N、P 动态变化与微生物过程之间的关系，有助于揭示凋落物、微生物和土壤之间C、N、P 平衡内在机制，明确能量和养分流动方向，为混交林树种选择和养分管理提供科学指导。本项目以广西桉树和珍贵乡土树种组成的混合凋落物为研究对象，以单种凋落物为对照，在不同分解时期从野外回收凋落物和土壤，对比分析分解过程中混合凋落物质量损失、元素矿化速率和土壤养分有效性变化及其与元素化学计量比的相关性；对比分析分解过程中混合凋落物微生物生物量、元素利用效率、胞外酶活性和群落结构变化及其与元素化学计量比之间的关系，以阐明混合凋落物分解过程中养分限制动态特征及其对微生物过程的影响和微生物的反馈机制，探明混合凋落物分解对土壤有效性的影响，以筛选出有利于改善混交林土壤养分状况的树种。

本项目在尾巨桉（A），厚荚相思（XS），红椎（HZ），火力楠（HLN），灰木莲（HML），米老排（MLP）人工林收集凋落物在野外和室内进行180天分解试验。处理有6个单种（A、XS、HZ、HLN、HML、MLP）和5个混合（A×XS、A×HZ、A×HLN、A×HML、A×MLP，比例为1:1）凋落物。研究目的在于阐明混合凋落物分解过程中养分限制动态特征及其对微生物过程的影响和微生物的反馈机制，以筛选出有利于改善桉树混交林土壤养分状况的树种。现将研究内容和主要研究结果报告如下：.（1）凋落物分解过程中C、N、P含量及其化学计量特征.分解过程中，混合凋落物TN普遍高于A。凋落物C:N、C:P和N:P均小于全球平均值。分解过程中尽管C:N和C:P随OC波动，化学计量比差异主要受TN和TP含量影响。桉树与厚荚相思有利于养分回归土壤。.（2）凋落物分解过程中质量损失及其与化学计量学的关系.分解前30天凋落物质量损失最快，而后变缓。最快是XS和A×XS。凋落物C:N和C:P越小，分解越快。.（3）凋落物分解过程中微生物生物量及其化学计量特征.混合凋落物Cmic和Nmic普遍高于单种，混合有利于微生物生长。Cmic:Pmic和Cmic:Nmic随凋落物C:P和C:N产生正反馈。不同凋落物不同分解时期，微生物生物量及比例受不同元素含量和比例调节。.（4）凋落物分解过程中C、N、P转化酶活性及其化学计量特征.βG:(LAP+NAG):AP为1:1:0.97，与全球1:1:1比值接近。混合凋落物AP和βG活性比非A单种增强，LAP+NAG降低，βG:(LAP+NAG)略提高。AP活性受凋落物C、N、P比和反馈抑制联合调控。在高N、P和低N:P下，微生物增强了LAP和NAG表达。βG活性不受高OC、C:N和C:P反馈抑制。.（5）凋落物分解过程中微生物群落结构及其与化学计量学的关系.凋落物混合可提高微生物多样性，种间数量分布不匀。真菌和细菌PLFA随分解增加，G+的PLFA前期低，中后期高，G-相反。与A混合后G-和G+的PLFA有一定演替。混合凋落物低F/B、高G+/G-表明与A混合促进了细菌生长，尤其是G+。.不同类群PLFA受凋落物N和P及比例调控，从而影响群落结构。随凋落物C:N和C:P减小，PLFA含量增加。G+和真菌PLFA随N:P增大，N促进了G+和真菌生长。