喀斯特峰丛洼地土壤剖面有机碳与微生物群落的互作机制

有关表层土壤有机碳和微生物群落的研究甚多，考虑深层土壤并开展两者互作机制的研究较少，在喀斯特地区开展这类研究，对探索土壤有机碳积累机制、深入认识生态系统结构与功能、恢复重建退化生态系统都具有重要意义。本项目拟以峰丛洼地植被次生演替不同阶段（草丛、灌丛、次生林和原生林）典型生态系统为研究对象，利用野外调查与培养试验相结合的方法，明确植被次生演替过程中土壤有机碳组分及其含量、微生物群落组成与结构、有机碳代谢关键酶活性的剖面分异特征；结合地上植被群落特征、凋落物组成、土壤基本理化性质，探寻土壤有机碳和微生物群落剖面分异的主要影响因子；阐明土壤有机碳组分及其含量的改变对微生物群落演变的作用、微生物群落结构的变化对土壤有机碳积累与矿化的影响，揭示土壤有机碳与微生物群落互作机制。研究结果将深化对土壤有机碳积累机制的认识，为保育土壤微生物多样性和研发土壤固碳新技术提供科学依据和理论基础。

有关表层土壤有机碳和微生物群落的研究甚多，考虑深层土壤并开展两者互作机制的研究较少。项目以喀斯特峰丛洼地植被次生演替不同阶段（草丛、灌丛、次生林和原生林）典型生态系统为研究对象，利用野外调查与培养试验相结合的方法，发现地上植被次生演替过程中群落物种多样性逐渐升高，凋落物CNP含量发生显著变化，土壤颗粒有机碳（POM）含量及其组分、微生物群落组成与结构、CNP代谢关键酶活性呈现出一系列变化，且这种变化在A层比AB或B层更明显；地上植被群落物种多样性及其均度、凋落物NP含量显著影响到土壤CNPK含量及其有效性，导致土壤理化性质及其制约下的土壤微生物量、群落组成和结构发生显著变化，同时由于土壤养分等环境条件的土壤成层效应，不同土壤层位的微生物量和群落结构明显不同，随土壤深度增加，革兰氏阴性细菌和总细菌的相对含量减少，而放线菌和真菌的相对含量增加；交叉接种微生物试验显示，土壤微生物显著影响土壤有机碳的矿化量和矿化率，不同土壤POM组分对微生物具有不同程度的决定作用，且对微生物接种具有不同程度的响应，萘和脂肪酸类物质可以用来指示土壤颗粒有机碳对环境条件的响应规律，反之，土壤微生物群落对土壤POM、通气条件具有明显的响应与适应，且不同的微生物类群对土壤POM具有不同的反馈作用。研究结果加深了土壤有机碳和微生物相互作用和土壤有机碳积累机制的认识，为调控退化喀斯特生态系统的恢复提供科学依据。