氮沉降背景下凋落物化学计量比值的改变对土壤微食物网的影响

Human activities have caused dramatic increases in nitrogen deposition, which significantly changed the stoichiometric ratio of aboveground ecosystem. Although the influence of N deposition on the aboveground subsystem has been studied widely from stoichiometric perspective, relatively little attention has been paid to the belowground subsystem. In order to evaluate the influence of changes in the stoichiomtetric ratio of plant litter on soil biota and the decomposition processes, we select the plant litter and soil with different levels of N addition from the N deposition experiment platform of Inner Mongolia as our research target. Using the molecular techniques, we study the responses of soil microbial food web to the plant litter with different stoichiometric ratio, and their feedbacks to the litter decomposition under long-term N deposition. Our results are important for better understanding the responses of aboveground and belowground linkage and nutrient cycling processes to climate change.

由于人类活动的影响，氮沉降等环境问题正逐年加剧，已经导致地上生态系统的化学计量关系发生重大改变，相对于地上生态系统而言，我们对于地下生物群落的响应与反馈机制还不清楚。为了揭示氮沉降引起的凋落物化学计量比值的改变与土壤生物和分解过程之间的联系，利用内蒙古草原生态系统定位研究站氮沉降模拟实验平台，选择不同浓度氮添加的植物凋落物和土壤作为研究对象，结合室内模拟实验和分子生物学技术，研究氮沉降背景下，土壤生物对凋落物化学计量比值变化的响应与反馈作用，对于深入揭示地上-地下生物群落的相互作用以及生态系统养分循环过程对全球变化的响应机理具有重要的科学意义。

为了明确土壤微食物网主要功能群对凋落物化学计量比值变化的响应，依托运行6年的氮沉降实验平台，系统研究了氮沉降引起的凋落物化学计量比值的改变对土壤微生物和线虫群落组成的影响以及氮沉降背景下土壤生物群落的改变对凋落物分解的反馈作用。通过四年的研究发现，氮沉降能够通过改变凋落物的化学计量比值进而调节土壤中具有特定功能的微生物类群，从而对元素的生物地球化学循环和陆地生态系统功能产生深远影响。同时，土壤生物群落的这些变化，还将会对地上生态系统如凋落物的分解产生一定的反馈作用。其中，土壤理化特性，微生物群落和线虫群落的变化是影响混合物种凋落物分解的主要因素。研究成果分别以研究论文的形式发表，四年共计发表论文4篇，分别发表在《Functional Ecology》、《Soil Biology & Biochemistry》、《应用生态学报》和《生态学杂志》上；培养博士研究生1名；出版英文专著一部。研究成果为深入揭示全球变化对草地生态系统生物地球化学循环过程的影响机理提供了科学依据。