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凋落物分解过程是陆地生态系统碳氮循环和养分转换的重要环节。全球变化在一定程度上影响森林凋落物的数量与质量。微生物因生理特点的不同和底物偏好对凋落物特征变化响应不同,并且对不同种类凋落物的分解能力有所差异。全球变化背景下土壤微生物在凋落物分解过程中的重要作用越来越引起重视。开展土壤微生物调控凋落物分解速率及产物碳组分转化的研究对提高生态系统养分有效性及土壤碳截获等具有重要的理论及实践意义。 本研究以我国温带长白山、亚热带九连山森林生态系统典型阔叶林、针叶林为研究对象,通过凋落物分解和碳组分转化的研究以探究微生物在土壤有机碳转化固存过程中的作用。进行不同质量凋落物添加于不同细菌群落组成梯度土壤360天微生态系统培养试验,测定土壤碳含量、碳组分质量及细菌群落多样性以研究土壤微生物群落与碳组分转化的动态关系;进行不同植被类型土壤微生物接种于不同质量梯度凋落物720天凋落物互置室内培养试验,测定凋落物失重率以研究土壤微生物群落对凋落物分解过程的影响;测定各森林生态系统凋落物、O层、A层土壤中性糖含量分布以验证土壤微生物在介导易分解有机碳周转过程中的重要作用。主要结论如下: (1)温带长白山、亚热带九连山森林生态系统不同植被类型凋落物添加下阔叶林、针叶林及针阔叶林混合土壤微生态系统培养过程中碳含量整体呈下降趋势,同时易分解碳组分消耗,中等程度稳定碳组分得到相对积累。温带长白山森林生态系统针叶林土壤富营养菌、寡营养菌比值(<1.0)较阔叶林土壤(>2.0)小,亚热带九连山森林生态系统阔叶林、针叶林土壤样品间富营养菌、寡营养菌比值相似且均比较小(~1.0)。温带长白山森林生态系统针叶林土壤长期低质量凋落物的输入、亚热带九连山森林生态系统针叶林、阔叶林土壤低养分含量导致细菌群落的“特化”。温带长白山森林生态系统样品经过360天的微生态系统培养,针叶林凋落物添加较阔叶林凋落物显著降低土壤细菌群落丰富度和多样性。亚热带九连山森林生态系统微生态系统培养过程中不同质量凋落物添加对土壤细菌群落丰富度和多样性影响不显著。 温带长白山、亚热带九连山森林生态系统同种凋落物添加于不同植被类型土壤微生态系统培养过程中细菌群落结构差异整体略有增加、碳组分整体趋同。凋落物经过微生物共同、有限的代谢途径的周转,微生物产物和死亡微生物残体的不断积累,组分愈加相似。亚热带九连山森林生态系统阔叶林、针叶林土壤间相似的细菌群落结构导致培养结束时碳组分趋同程度增加。不同植被类型凋落物添加至同一土壤中,细菌群落结构相异程度增加,阔叶林土壤碳组分相异程度降低,针叶林土壤碳组分相异程度增加。凋落物底物化学组成差异引起土壤细菌群落结构的变化,未完全分解凋落物组分与微生物产物、死亡微生物残体共同影响碳组分相异程度。 (2)温带长白山、亚热带九连山森林生态系统不同质量梯度凋落物接种不同植被类型土壤微生物凋落物互置室内培养试验过程中,凋落物失重率于分解初始阶段较高,后期有所下降。温带长白山、亚热带九连山森林生态系统凋落物分解过程中原位优势效应存在,但出现时间、程度因生态系统而异。温带长白山森林生态系统针叶林、阔叶林土壤微生物分解高质量阔叶林凋落物整体高于低质量针叶林凋落物,存在凋落物微生物分解的饥饿效应。亚热带九连山森林生态系统低土壤养分条件下阔叶林、针叶林土壤微生物均处于饥饿胁迫状态,较一致的分解能力导致它们对不同植被类型凋落物分解失重率影响不显著。本研究中原位优势效应和饥饿效应共同驱动凋落物微生物分解过程,二者因凋落物质量差异和微生物群落结构差异对凋落物微生物分解速率的相对贡献有所不同。 (3)森林土壤易分解碳组分中性糖分布特征因气候和植被类型而异。亚热带九连山森林生态系统土壤中性糖总量低于温带长白山,但植被类型对土壤中性糖总量的影响不显著。土壤六碳糖与五碳糖比值在不同气候类型之间无显著差异,但同一气候下针叶林土壤六碳糖与五碳糖比值高于阔叶林土壤。从O层到A层土壤中性糖总量降低但六碳糖与五碳糖比值增加,随着土壤深度的增加微生物源中性糖的相对富集,土壤微生物于凋落物分解过程中产胞外酶同化凋落物底物,并以微生物产物和死亡微生物残体的形式积累于稳定土壤碳库中,在介导植物组分转化固存至稳定土壤有机碳库过程中具有重要的作用。