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不同性状的树种深刻影响森林土壤碳(C)、氮(N)循环。几乎所有树种都能与丛枝菌根真菌(AM)或外生菌根真菌(ECM)形成共生关系。从不同菌根类型角度探讨不同森林类型生物地球化学循环的差异已有报道,但是关于不同菌根类型树种对土壤C、N循环的影响机制尚不明确。本研究采用同质园试验方法测定了东北温带2个AM树种(水曲柳Fraxinus mandshurica Rupr.,胡桃楸Juglans mandshurica Maxim.)和 3 个 ECM 树种(白桦Betula platyphylla Suk.,落叶松Larix gmelinii Rupr.,樟子松 Pinus sylvestris var.mongolica Litv.)纯林土壤C、N循环过程中的相关指标(植物性状,微生物生物量及胞外酶、代谢熵等活性,土壤呼吸,土壤有机C(Csoil)、全N含量(Nssoil),旨在探究不同菌根类型树种对土壤C、N循环的影响及其作用机制,为合理选择造林树种及经营人工林提供科学依据。结果表明:(1)AM与ECM树种纯林间大多数植物性状存在显著差异:AM树种纯林凋落叶产量、凋落物层重量及细根C/N显著小于ECM树种纯林,而AM树种凋落叶分解速率、细根生物量显著大于ECM树种,凋落叶C/N差异不显著。这些植物性状差异可直接或间接地影响微生物的生长及代谢活性、土壤呼吸过程,进而影响土壤C、N循环,最终导致不同菌根类型森林生物地球化学循环特征的差异。(2)AM树种纯林微生物生物量C含量(Cmic、N含量(Nmic)均比ECM树种纯林高50.0%。土壤微生物生物量随细根生物量、可溶性N含量(Ndis)、温度、含水率及pH的增加而增大,随细根C/NC/Nroot)、土壤可溶性C/N(C/Ndis)、凋落物层重量的增加而减小。最优预测模型分别解释了 AM树种纯林、ECM树种纯林及所有树种纯林Cmic变异的68.4%、66.8%及85.7%。此外,不同菌根类型纯林内Cmic的影响因子有所不同:AM树种纯林内Cmic主要受细根生物量、Ndis及土壤pH的共同作用,而ECM树种纯林内Cmic主要受土壤含水率及pH的共同作用。说明AM树种更有利于土壤微生物的生长,因而可能促进更多土壤有机质的形成。(3)AM树种纯林土壤微生物β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)活性、β-1,4-N-乙酰-葡糖氨糖苷酶(NAG)活性及代谢熵(qCO2)显著小于(分别为21.2%、38.6%及44.1%)ECM树种纯林,但前者BG/NAG显著大于后者。此外,AM树种纯林内Csoil仅受BG的影响,而ECM树种纯林内Csoil仅受NAG的影响。以上微生物代谢活性的差异主要受其植物性状的间接影响(即不同植物性状导致的土壤理化性质及微生物生物量化学计量的影响)。说明在AM树种作用下,微生物对获取N的投资较小,C利用效率较高,更有利于矿质土壤有机质的形成。(4)AM树种纯林土壤呼吸速率(Rs)显著高于(34.3%)ECM树种纯林;Rs与Cmic、细根生物量及土壤含水率显著正相关,与凋落物层重量及土壤可溶性有机C(Cdis)显著负相关。最优预测模型分别解释了 AM树种纯林、ECM树种纯林及所有树种纯林Rs变异的46.3%、38.3%及45.4%。然而,不同菌根类型树种纯林内Rs的影响因子有所不同:AM树种纯林内Rs主要受Cmic、细根生物量及C/Nroot、凋落物层重量及Cdis的影响,而ECM树种纯林内Rs主要受凋落叶C/N,Ndis及土壤温度、含水率的影响。这些研究结果说明由于森林经营或全球变化导致的不同菌根类型树种丰度的改变对于森林C循环具有重要意义。(5)造林后第3年至第11年期间,AM和ECM树种纯林Csoil、Nsoil均显著降低,Csoil、Nsoil变化量显著正相关,并且Csoil减少速率(2.6～4.8%yr 显著高于Nsoil减少速率(0.8～2.8%yr1)。试验期间,AM树种纯林Csoil、Nsoil减少量显著小于ECM树种纯林。植物性状、微生物特性分别解释了 Csoil、Nsoil变化率的68.5%和90.9%:Csoil、Nsoil变化率随凋落叶C/N及微生物生物量C/N的增大而减小,但随着细根生物量、Cmic及BG/NAG的增加而增大,Nsoil变化率还随凋落叶产量及qC02的增大而减小。说明两种菌根类型树种纯林在造林初期表层土壤均发生C、N净减少,但减少程度因两种菌根类型树种纯林间植物-土壤微生物特征的作用而异。综上所述,与ECM树种相比,AM树种提供的可利用底物较丰富,更有利于土壤微生物的生长,并且土壤微生物对胞外酶的投资较低、C利用效率较高,因此更能促进土壤有机质的形成,其土壤固C能力更强。本研究表明菌根类型在森林土壤C、N循环中起着重要作用,不同菌根类型树种导致的土壤C、N循环的分异对于合理选择造林树种、准确预测森林生物地球化学循环对森林经营管理、全球变化的响应有重要意义。