凋落物混合分解对杨树人工林土壤微生物生物量的影响
1.凋落物与土壤养分和微生物的关系
凋落物的分解能够提高土壤养分,而凋落物的分解过程与微生物的作用密切相关。土壤微生物作为分解过程的主要承担者,和土壤有机氮的矿化过程关系密切,它在参与有机物分解的过程中,同化土壤的有机质和矿质养分,构成自身躯体;其死亡后的残体作为最容易分解的有机物质可以再次矿化成为矿质养分,微生物是土壤氮素转化过程中重要的源和库。【1】大多数的凋落物都是由微生物分解掉的(约占85%),而凋落物的分解又为森林土壤中的微生物提供了丰富的营养物质。因此,凋落物的分解和土壤微生物的生物量之间必然有着密不可分的关系。
1.1凋落物有无及种类对土壤养分含量的影响
土壤活性有机质指在一定条件下能溶于水,对土壤微生物和植被有效的有机质,主要包括微生物碳和微生物氮,土壤活性有机质是储存土壤养分的库。王清奎等【2】通过在室内进行培养的方法,研究了单独杉木叶凋落物以及杉木叶与桤木、刺楸和火力楠混合叶凋落物对土壤活性有机质的影响,结果发现添加了叶凋落物之后,和未添加前相比,土壤活性有机质含量显著提高,并且混合叶凋落物对土壤活性有机质的提高效果要高于纯杉木叶凋落物。
而陈琴等【3】也进行过相似的实验,同样通过室内培养,研究了杨树和江南桤木落叶混合分解过程中两种落叶的混合比例对土壤微生物生物量的影响,结果有些许出入,他们发现,当混合分解时在江南桤木落叶添加比例较小的处理中,土壤微生物生物量碳、氮净变化值都是负增长,且随其比例增加,负增长幅度逐渐变小。他们猜测是由于掉落叶分解释放和微生物利用的相互作用引起的。
姜培坤【4】通过采样分析常绿阔叶林、马尾松林和人工杉木林不同层次土壤的活性有机碳含量,结果发现不同树种的落叶分解后对土壤活性有机碳含量的增长程度有差别,其中阔叶树的凋落物对土壤碳含量增长效果最好,且总体而言土壤微生物生物量碳会随着土层深度增加而逐渐减少。
这些实验说明凋落物能够增加土壤养分含量,且种类与比例合适的混合凋落物分解后释放的土壤活性有机质高于单一凋落物。不同种类凋落物的品质也不同,分解过程有所区别,如杨树落叶的含氮量较低,在分解初期,微生物难以从杨树落叶中固定足够的养分供自身使用,所以必须再从土壤中固定一部分的养分供给生命活动,导致土壤微生物生物量碳、氮净变化值都是负增长,而江南桤木落叶分解时初始氮含量较高,分解较快,在比较短的时间内就能够分解释放出足够的养分供微生物利用,不需要从土壤中额外固定养分。
1.2不同的凋落物对微生物的影响不同
陈琴等对杨树和桤木落叶混合分解对土壤微生物生物量的影响实验中发现,落叶混合比例对土壤微生物生物量碳、氮均有显著的影响,且二者有显著的协同促进作用,即一定比例的混合落叶分解后土壤微生物生物量碳、氮都要显著高于纯杨树落叶处理及对照。另外,不同植物凋落物的化学组成各异,会使土壤pH、有机质和全氮含量等土壤理化性质出现差异,进而影响土壤微生物群落结构,微生物生物量碳、氮及微生物呼吸。【5】
林开敏等【6】通过盆钵模拟试验对杉木与楠木、杉木与木荷叶凋落物混合分解后土壤性质进行研究,得出了同样的结论:当杉木与楠木叶凋落物混合分解时,与各自单独分解相比,土壤微生物量都明显增加,而且不同类型的凋落物对不同类型的微生物的促进作用有差别,在土壤微生物区系中,细菌占微生物总数的98.18%~99.80%,真菌、放线菌在微生物总量中的比例差异不显著(Pgt;0.05),分别为0.12%~1.01%和0.12%~1.08%,杉木、楠木以及木荷叶凋落物三者单独分解时,阔叶树林地细菌数量较大,杉木林地的真菌、放线菌数量较多,不同树种落叶混合后对三大种类微生物的生物量的促进效果也不同,但微生物总量都是呈上升趋势。
王春阳等【7】对这个问题做了更一步的实验,同样采用采用室内培养的试验方法,研究了采自黄土高原地区6种不同植物凋落物及等比例混合后对土壤微生物量碳、氮及矿质态氮含量的影响,发现三种凋落物等量混合后的土壤微生物量碳、氮含量要高于两种凋落物混合产生的效果,而两种凋落物混合的效果又要高于单种凋落物的效果。并提出在黄土高原植被恢复重建中,采用不同种类植物搭配,有利于增加生物多样性从而促进生态系统健康持续发展。
