松嫩草地优势种特性及群落类型对土壤胞外水解酶活性的影响

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植物优势种是生态学中的经典概念,且优势种的相关知识主要是基于对群落地上部分特征的研究建立起来的。但是,当生态学发展到更加关注地下土壤生态过程与功能时,传统优势种概念的适用性受到了一定的挑战。优势种显著影响植物群落物种组成、多样性及生产力,并因此进一步调节地下生物群落和生物地球化学过程。土壤胞外酶主要由植物和土壤微生物产生,参与土壤有机质降解,调控土壤养分循环速率,是土壤生物地球化学过程及功能的指示因子。因此,土壤胞外酶活性可能敏感地响应地上植物群落类型、群落物种组成及优势种的变化。然而,目前对半干旱草地生态系统中优势种特性和植物群落类型对土壤胞外酶活性的影响,特别是优势种对其所属植物群落的土壤胞外酶活性的影响程度如何仍知之甚少。鉴于此,我们在松嫩草地选择了羊草(Leymus chinensis(Trin.)Tzvel)、硬拂子茅(Calamagrostis rigidula A.I.Baranov ex.Skvortz.)和兴安胡枝子(Lespedeza daurica(Laxm.)Schindl)等3个植物群落进行野外原位调查,通过比较3个优势种根际间(以下称“优势种水平”)及其所属植物群落间(以下称“群落水平”)涉及碳(C)、氮(N)和磷(P)降解的七种土壤胞外水解酶活性及土壤理化特性的差异、量化各优势种对其群落水平土壤水解酶活性影响的大小及探究影响这些关系的土壤关键因子,我们旨在回答:(1)土壤水解酶活性如何响应优势种特性及群落类型;(2)影响优势种水平和群落水平土壤水解酶活性的土壤关键因子是否不同;(3)优势种对其所属植物群落土壤水解酶活性的影响程度。主要结论如下:(1)优势种水平土壤水解酶活性具有显著差异,而群落水平土壤水解酶活性仅在羊草和兴安胡枝子群落间差异显著且二者间群落物种组成差异明显;这表明优势种特性对其根际土壤水解酶活性有显著影响,而群落水平土壤水解酶活性的差异主要依赖于群落物种组成(包括优势种特性的差异);(2)优势种水平的土壤水解酶活性的差异与土壤p H和电导率显著相关,而群落水平的土壤水解酶活性的差异则与土壤水分和土壤总碳含量显著相关,表明优势种水平和群落水平的土壤水解酶活性受不同土壤理化因子的影响;(3)各优势种根际与其所属植物群落的土壤水解酶活性具有高度相似性,表明优势种在很大程度上决定了其所属植物群落的土壤水解酶活性。总之,我们的研究强调了优势种对其所属植物群落土壤水解酶活性的显著影响,为进一步探索优势种对松嫩草地生态系统地下功能的影响提供了新的视角,并拓展了我们关于优势种在草原生态系统地下生物地球化学过程中的所具有的功能的理解。我们认为未来应当加强有关植物优势种在生态系统地下功能中的作用的研究,这将有利于揭示植物优势种与群落中其他物种之间的关系并进一步认识生态系统群落构建及系统功能的相关机制。
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