哀牢山中山湿性常绿阔叶林木质物残体分解及其影响因素的研究

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木质物残体(Woody debris,简称WD)是森林生态系统中重要的结构性和功能性组成要素,它不但为微生物、真菌和节肢动物等生物提供栖息环境,而且是生态系统中重要的碳库和养分库。除此之外,WD分解释放的CO2通量是全球碳循环中的一个重要组分。  本研究采用红外气体分析法测定了哀牢山中山湿性常绿阔叶林中的景东石栎(Lithocarpus chintungensis)、木果石栎(Lithocarpus xylocarpus)和滇木荷(Schima noronhae)3个原生树种WD的呼吸速率,探讨了WD呼吸的影响因子(树种、分解等级、温度和含水量)及其干湿季变化;利用454高通量测序技术研究了景东石栎WD上真菌群落的物种组成,并分析了真菌物种多样性对WD分解的影响。结果表明:  1.在两年的测定期间内,哀牢山地区3个原生树种WD的呼吸速率变化范围为:0.002-5.987μmol C g-1hr-1。WD的温度、含水量、树种和分解等级都显著影响WD的呼吸速率,但都不是最主要的影响因素。对景东石栎来说,真菌群落物种多样性很可能是影响WD分解的最主要因素。  2.WD的呼吸速率、温度和含水量均呈现出明显的干湿季变化,雨季显著高于干季。温度和含水量是导致WD呼吸速率干湿季差异的最主要环境因素。但是,在雨季当温度和含水量达到一定程度时,WD的分解主要受微生物群落物种组成及其活性的影响。  3.WD温度和含水量对其呼吸速率有显著性影响。WD的呼吸速率随着温度的增加呈指数函数增长;WD的呼吸速率与其含水量之间呈现显著的线性正相关关系。同时包含了温度和含水量的WD呼吸模型只能解释WD呼吸速率的25%-57%的变异。但二者主要是通过影响微生物的活动来影响WD的分解,当WD的温度和含水量不再成为限制因子时,WD的呼吸速率仍然有很大的差异,这是因为WD上的真菌群落组成不同,其分解倒木的能力有差异,进而导致呼吸速率的差异性。  4.树种和分解等级显著影响WD的分解。总体上,WD的呼吸速率景东石栎>木果石栎>滇木荷,这很可能是由于不同树种的倒木本身的结构和化学特性的不同导致的。对景东石栎和滇木荷来说,2级WD的呼吸速率最高,其次是3级,最低是1级;对木果石栎来说,3级WD的呼吸速率最高,其次是2级,最低为1级,引起这种差异的原因之一是3个树种不同分解等级WD上真菌群落组成不同,它们对温度和含水量的响应程度不同。  5.目前,对景东石栎WD上真菌群落测序的初步结果显示,WD上真菌群落的物种多样性是影响WD分解的最主要因素。景东石栎WD的平均呼吸速率与真菌群落物种多样性、物种丰富度均呈极显著的负相关关系(P<0.01),R2值分别为0.694和0.456。随着物种多样性和丰富度的增加,WD的呼吸速率降低。此外,景东石栎不同分解等级WD上真菌群落物种多样性有差异,1级WD具有最高的物种多样性,其次是3级,最低是2级,这也是不同分解等级WD呼吸速率差异的一个原因。
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