长白山阔叶红松林叶凋落物“分解-腐殖化”过程对水、氮耦合的响应及其微生物学机制

凋落物分解和腐殖化是在微生物驱动下相伴发生的两个重要生物地球化学过程，关乎着森林生态系统碳的释放和长期固存。氮沉降和降雨强度变化是我国北温带森林生态系统未来将面临的两个严峻全球变化问题，两者的耦合作用对凋落物分解和腐殖化过程影响的机制尚不明确。鉴于此，本项研究以我国温带地带性顶级群落长白山阔叶红松林主要典型叶凋落物为研究对象，分析在降雨强度增加和减少情景下，氮添加对凋落物分解动态、腐殖化过程以及相关微生物群落组成和功能的影响，探讨水、氮耦合对凋落物碳释放动态的影响及其向稳定性碳库转移的趋势，揭示微生物在凋落物分解和腐殖化过程中的作用及其对水、氮耦合的响应机制。本项研究的成功实施能为我国温带森林凋落物层管理和碳增汇技术提供强有力的理论支持，能减少碳循环模型预测的不确定性，为国家制定碳增汇决策提供科学依据。

凋落物分解和腐殖化是在微生物驱动下相伴发生的两个重要生物地球化学过程，关乎着森林生态系统碳的释放和长期固存。氮沉降和降雨强度变化是我国北温带森林生态系统未来将面临的两个严峻全球变化问题，两者的耦合作用对凋落物分解和腐殖化过程影响的机制尚不明确。鉴于此，本项研究以我国温带地带性顶级群落长白山阔叶红松林主要典型叶凋落物为研究对象，分析了降雨变化情景下，氮添加对凋落物分解动态、腐殖化过程以及相关微生物群落组成和功能的影响..本研究揭示水、氮耦合影响凋落物分解速率，凋落物品质差异对此影响程度具有贡献；阐述水、氮耦合情景下，不同品质叶凋落物分解过程中主要微生物类群的变化规律，微生物类群变化与分解之间的关系，分解和腐殖化之间的联系。.1. 证明凋落物释放的可溶性有机碳的降解过程存在非叠加效应，并提出生物多样性在生物体外化学物质水平上具有正向加和效应。.2. 研究表明N沉降对凋落物分解影响较小，未来一段时期我国N沉降普遍增加的情景下，温度森林地被凋落物分解增幅不大，这将不会在此环节上产生正反馈效应，结合N有效性提高促进地上植被生产力提高，可以部分解释温带森林固碳机制。.凋落物多样性在一定程度上影响分解解和碳释放动态，对氮素的释放更加明显，并提出生物多样性在生物死亡后依然发挥作用。.通过模型模拟发现在干旱的条件下施沉降增加能显著提高红松针叶凋落物氮固持的幅度和固持时间，亦能显著提高蒙古栎叶片凋落物氮固持的时间，但对紫椴凋落物的影响不明显。.3. 发现淹水显著改变凋落物的氮释放模式，并且不同凋落物间反应存在较大差异；淹水高氮处理对凋落物氮释放仅仅在一种凋落物种表现明显；保湿非淹水条件下，加氮处理对凋落物氮元素释放有一定的抑制作用，作用的强度受凋落物自身原初化学性质的影响；为支持区域季节性湿地类型的森林对全球变化的响应模型预测提供科学参数。.4. 淹水和氮增加直接影响着凋落物分解微生物氮利用模式，淹水能够降低凋落物残余物δ15N值，加氮对凋落物残余物δ15N值的影响取决于凋落物的自身化学性质。.5. 水、氮处理对凋落物腐殖化程度有一定的影响其中对凋落物初始氮含量高的凋落物的腐殖化影响更明显。.6. 不同种类的凋落物因其初始化学性质差异在分解-腐质化过程中，会沿着各自不同的腐殖化方向发展，在水、氮处理后这些方向性的过程受到很大程度的影响，说明水氮单独或交互作用均可改变凋落物腐殖化残体的化