泰山森林生态系统优势树种细根混合、叶凋落物混合分解的差异及其主要控制机制

Litter decomposition, a key part of nutrient cycling process in terrestrial ecosystems, has gained attention by many scholars. In particular，mixed litter decomposition can reflect fairly well nutrient cycling process in natural ecosystems. Compared with mixed leaf-litter decomposition, there are few studies on mixed fine-root decomposition. In addition, the controlling mechanisms of mixed litter decomposition remain unclear. In this study, we plan to conduct a mixed litter decomposition experiment using leaf and root from four main tree species in Taishan area。Our primary objective is to investigate the difference between mixed leaf-litter decomposition and mixed fine-root decomposition and the function of component litters in mixture, and microbe and main enzyme activities using field litter-bag decomposition, controlled experiment in laboratory and measuring enzyme activities method. We will determine the control mechanism of difference of mixed-litter decomposition between root and leaf litter by analyzing the interaction of initial litter quality, micro-environmental conditions and microorganism. These results will contribute to provide theoretical basis for understanding the nutrient cycling of fine root, and exploring the relationship between underground part and aboveground part. In addition, these results will contribute to master the mechanism of mixed-litter decomposition, and provide theoretical basis for choosing excellent species for mixed forest forestation. In particular, the results are useful for reasonable management of mixed forest ecosystem and increasing the ability of forest carbon sink in the area.

凋落物分解作为陆地生态系统养分循环的关键过程已经受到许多学者的关注，而混合凋落物分解更能反映现实生态系统的循环状况。相对于叶凋落物的混合分解，细根混合分解的研究甚少，混合效应的控制机制不清楚。因此，本项目以泰山森林生态系统主要优势树种细根、叶凋落物为研究对象，以两者混合分解比较及组分凋落物在混合分解中的作用为切入点，采用两种野外微环境条件、室内环境条件控制相结合的方法，并结合微生物和酶活性测定的技术手段，研究暖温带四种主要优势树种细根混合与叶凋落物混合分解的差异、组分凋落物的作用、及微生物和主要酶活性的变化，揭示凋落物初始化学性质、微环境条件和微生物对两类凋落物混合分解差异的控制机制。以期为深入了解地下细根养分循环及其与地上部的联系提供理论依据，同时，掌握混合凋落物分解的作用机理，为该地区营造合理的混交林选择优良树种，为混交林的健康经营、增加森林的碳汇能力提供理论依据。

凋落物分解是陆地生态系统养分循环的关键过程，其中混合凋落物分解更能反映现实生态系统的循环状况。相对于叶凋落物的混合分解，细根混合分解的研究甚少，混合效应的控制机制不清楚。本项目以泰山森林生态系统四种主要优势树种细根、叶凋落物为研究对象，以两者混合分解比较及组分凋落物在混合分解中的作用为切入点，揭示凋落物初始化学性质、微环境条件和微生物对两类凋落物混合分解差异的影响。针对项目的三个研究内容，取得了如下的成果：.1、细根和叶片凋落物混合分解均出现明显的混合效应。叶片凋落物混合后出现促进、抑制、没有明显作用。细根凋落物混合后均出现明显的抑制作用，并且不同混合处理之间差异较大。.2、整个分解期间，叶片凋落物混合后大多数情况下出现负的混合效应，仅在分解后期出现正混合效应。但是，细根凋落物混合后，整个分解期间均出现负的混合效应。.3、微环境条件的差异对细根和叶片凋落物混合分解均产生一定的影响。对组分凋落物来说，微环境条件的差异仅对麻栎叶片凋落物和赤松细根凋落物影响较大。.4、四个物种细根在混合分解中的分解速率均显著低于其单独分解，可见混合分解显著减缓了细根组分凋落物的分解速度。但是，叶片凋落物在混合分解中的变化不一致。.5、组分凋落物在混合分解中C、N剩余量的变化趋势基本一致，但是在不同环境条件下有一定差异。混合分解改变了凋落物中P和木质素含量，并且不同物种规律不一致。.6、不同混合处理影响了凋落物内纤维素酶活性、多酚氧化酶活性、α-葡萄糖苷酶活性和微生物生物量C和微生物生物量N。叶片凋落物分解受到微生物生物量N、初始C含量、C/N和N/P的影响，细根凋落物分解受到凋落物初始N、C、木质素含量、初始C/N、N/P、木质素/N的影响。.7、分解过程中不同处理之间细菌优势类群之间差异显著。混合分解影响细菌α-多样性以及细菌群落结构。分解过程中细菌群落结构、优势类群相对丰度受到凋落物初始化学性质的影响。本研究为更好理解混合凋落物分解提供了理论依据。