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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 13 期摇 摇 2012 年 7 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
砂质潮间带自由生活海洋线虫对缺氧的响应———微型受控生态系研究
华摇 尔,李摇 佳,董摇 洁,等 (3975)
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植物种群自疏过程中构件生物量与密度的关系 黎摇 磊,周道玮,盛连喜 (3987)………………………………
基于景观感知敏感度的生态旅游地观光线路自动选址 李继峰,李仁杰 (3998)…………………………………
基于能值的沼气农业生态系统可持续发展水平综合评价———以恭城县为例
杨摇 谨,陈摇 彬,刘耕源 (4007)
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内蒙古荒漠草原植被盖度的空间异质性动态分析 颜摇 亮,周广胜,张摇 峰,等 (4017)…………………………
典型草地的土壤保持价值流量过程比较 裴摇 厦,谢高地,李士美,等 (4025)……………………………………
长沙市区马尾松人工林生态系统碳储量及其空间分布 巫摇 涛,彭重华,田大伦,等 (4034)……………………
厦门市七种药用植物根围 AM真菌的侵染率和多样性 姜摇 攀 ,王明元 (4043)………………………………
Cd、低 Pb / Cd下冬小麦幼苗根系分泌物酚酸、糖类及与根际土壤微生物活性的关系
贾摇 夏,董岁明,周春娟 (4052)
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凉水保护区土壤产类漆酶鄄多铜氧化酶细菌群落结构 赵摇 丹,谷惠琦,崔岱宗,等 (4062)……………………
盐渍化土壤根际微生物群落及土壤因子对 AM真菌的影响 卢鑫萍,杜摇 茜,闫永利,等 (4071)………………
菌丝室接种解磷细菌 Bacillus megaterium C4 对土壤有机磷矿化和植物吸收的影响
张摇 林,丁效东,王摇 菲,等 (4079)
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闽江河口不同河段芦苇湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征 王维奇,王摇 纯,曾从盛,等 (4087)……………
高山森林三种细根分解初期微生物生物量动态 武志超,吴福忠,杨万勤,等 (4094)……………………………
模拟降水对古尔班通古特沙漠生物结皮表观土壤碳通量的影响 吴摇 林,苏延桂,张元明 (4103)……………
铁皮石斛组培苗移栽驯化过程中叶片光合特性、超微结构及根系活力的变化
濮晓珍,尹春英,周晓波,等 (4114)
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不同产量水平旱地冬小麦品种干物质累积和转移的差异分析 周摇 玲,王朝辉,李富翠,等 (4123)……………
基于作物模型的低温冷害对我国东北三省玉米产量影响评估 张建平,王春乙,赵艳霞,等 (4132)……………
黄土高原 1961—2009 年参考作物蒸散量的时空变异 李摇 志 (4139)……………………………………………
莫莫格湿地芦苇对水盐变化的生理生态响应 邓春暖,章光新,李红艳,等 (4146)………………………………
不同蚯蚓采样方法对比研究 范如芹,张晓平,梁爱珍,等 (4154)…………………………………………………
亚洲玉米螟成虫寿命与繁殖力的地理差异 涂小云,陈元生,夏勤雯,等 (4160)…………………………………
黑河上游天然草地蝗虫空间异质性与分布格局 赵成章,李丽丽,王大为,等 (4166)……………………………
苦瓜叶乙酸乙酯提取物对斜纹夜蛾实验种群的抑制作用 骆摇 颖,凌摇 冰,谢杰锋,等 (4173)…………………
长江口中国花鲈食性分析 洪巧巧,庄摇 平,杨摇 刚,等 (4181)……………………………………………………
基于线粒体控制区序列的黄河上游厚唇裸重唇鱼种群遗传结构 苏军虎,张艳萍,娄忠玉,等 (4191)…………
镉暴露对黑斑蛙精巢 ROS的诱导及其蛋白质氧化损伤作用机理 曹摇 慧,施蔡雷,贾秀英 (4199)……………
北方草地牛粪中金龟子的多样性 樊三龙,方摇 红,高传部,等 (4207)……………………………………………
合肥秋冬季茶园天敌对假眼小绿叶蝉和茶蚜的空间跟随关系 杨摇 林,郭摇 骅,毕守东,等 (4215)……………
植被、海拔、人为干扰对大中型野生动物分布的影响———以九寨沟自然保护区为例
张摇 跃,雷开明,张语克,等 (4228)
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基于社会网络分析法的生态工业园典型案例研究 杨丽花,佟连军 (4236)………………………………………
基于生命周期的户用沼气系统可用能核算———以广西恭城瑶族自治县为例
齐摇 静,陈摇 彬,戴摇 婧,等 (4246)
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专论与综述
水文情势与盐分变化对湿地植被的影响研究综述 章光新 (4254)………………………………………………
松嫩碱化草甸土壤种子库格局、动态研究进展 马红媛,梁正伟,吕丙盛,等 (4261)……………………………
一种新的景观扩张指数的定义与实现 武鹏飞,周德民,宫辉力 (4270)…………………………………………
研究简报
华山新麦草光合特性对干旱胁迫的响应 李摇 倩,王摇 明,王雯雯,等 (4278)……………………………………
美丽海绵提取物防污损作用 曹文浩,严摇 涛,刘永宏,等 (4285)…………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*306*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*37*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄07
封面图说: 涵养水源———在长白山南坡的峭壁上,生长在坡面上的森林所涵养的水源还在汨汨地往下流个不停,深红色的落叶
掉在了苔藓上,这里已经是长白山的深秋了。 虽然雨季已经过去了很久,但是林下厚厚的枯枝落叶层、腐殖质层、苔
藓草本层所涵养的水分还在不间断地流淌,细细的水线在壁下汇成了溪、汇成了河。 涵养水源是森林的主要生态功
能之一。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 13 期
2012 年 7 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 13
Jul. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金项目(30771702, 31000213); 教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET鄄 07鄄 0592); 国家“十二五冶科技支撑计
划(2011BAC09B05); 教育部博士点基金项目(20105103110002);四川省青年基金项目(2012JQ0008)
收稿日期:2011鄄06鄄16; 摇 摇 修订日期:2012鄄02鄄22
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: scyangwq@ 163. com
DOI: 10. 5846 / stxb201106160807
武志超,吴福忠,杨万勤,魏圆云,王奥,刘金玲.高山森林三种细根分解初期微生物生物量动态.生态学报,2012,32(13):4094鄄4102.
Wu Z C, Wu F Z, Yang W Q, Wei Y Y, Wang A, Liu J L. Dynamics of soil microbial biomass during early fine roots decomposition of three species in
alpine region. Acta Ecologica Sinica,2012,32(13):4094鄄4102.
高山森林三种细根分解初期微生物生物量动态
武志超,吴福忠,杨万勤*,魏圆云,王摇 奥,刘金玲
(四川农业大学生态林业研究所,生态林业工程重点实验室, 成都摇 611130)
摘要:为了解川西高山森林凋落物分解过程的微生物生物量特征,采用凋落物分解袋法,测定了粗枝云杉(Picea asperata)、岷江
冷杉(Abies faxoniana)和红桦(Betula albosinensi)细根分解几个关键时期微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和磷(MBP)的动态
特征。 3 个树种细根分解过程中的 MBC均表现为在土壤深冻期下降至全年最低点后缓慢上升,至土壤融冻中期再次下降,到
生长季节增长的趋势。 然而,粗枝云杉与岷江冷杉细根分解过程中的 MBC最大值出现在生长季节末期,红桦细根分解过程中
的 MBC最大值出现在土壤冻结初期。 3 个树种细根分解过程中的 MBN 表现出相似的动态规律:土壤深冻期急剧下降至全年
最低,随后在冻融季节无显著变化,生长季节明显增加,到生长季节末期达到全年最大值。 另外,粗枝云杉和岷江冷杉细根分解
过程中 MBP 均随着分解的进行呈现增加趋势,而红桦细根分解过程中的 MBP 在土壤融冻末期出现最大值,在生长季节中期出
现另一峰值,生长季节末期明显下降。 这些结果表明冬季细根分解过程中仍存在一定的土壤微生物,但受到细根质量、温度及
其驱动的环境因子的深刻影响。
关键词:冻融季节; 细根分解; 微生物生物量; 高山森林
Dynamics of soil microbial biomass during early fine roots decomposition of three
species in alpine region
WU Zhichao, WU Fuzhong, YANG Wanqin*, WEI Yuanyun, WANG Ao, LIU Jinling
Key Laboratory of Ecological Forestry Engineering, Institute of Ecological Forestry, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China
Abstract: Microorganism plays an essential role in the decomposition of litter and senesced fine root, as a consequence of
which more and more attentions have been paid to the microbial biomass dynamics in litter and soil in the past two decades.
Moreover, increasingly studies have also demonstrated that lots of litter mass lost in cold winter in the seasonal freeze鄄thaw
area. However, little information has been available on the dynamics of microbial biomass during litter decomposition in
wintertime, far less for fine roots decomposition. In order to character the dynamics of microbial biomass during fine roots
decomposition in a alpine forest over the growing season and freeze鄄thaw season, microbial biomass carbon ( MBC),
nitrogen (MBN) and phosphorus (MBP) were measured using the litterbag method from November 11, 2009 to November
11, 2010. The fine roots of Picea asperata, Abies faxoniana and Betula albosinensi were selected which are three
representative tree species in the alpine and subalpine forest of Western China. Microbial biomass C(MBC) displayed a
sharp decline tendency before the soil frozen as soil temperature decreased, and significantly increased utile to soil thawing,
but continually declined as temperature increased after the middle stage of soil thawing, and then a increased tendency was
observed. However, the changed time of MBC was different in the fine root decomposition of different species. The peak
values of MBC during the decomposition of spruce and fir fine roots were observed in the late stage of growing season, but
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which of birch was detected in the early stage of soil frozen. MBN displayed the similar dynamics pattern during the fine
roots decomposition for all three species, which rapidly decreased until soil completely frozen, and showed little changes
during the whole freeze鄄thaw season, but obviously increased to a peak value in the later stage of growing season. In
addition, MBP during the decomposition of spruce and fir fine roots were increased as the decomposition proceeded,
although which of birch displayed its maximum value in the later stage of soil thawing, another peak value in the middle
stage of growing season, and then obviously declined in the later stage of growing season. The results indicated that large
quantities microorganisms could be available even in winter, which could do great contributions to the litter decomposition.
Nevertheless, the microbial biomass could be significantly affected by fine root quality, temperature and other climate
conditions.
Key Words: freeze鄄thaw season; fine roots decomposition; microbial biomass; alpine forest
细根分解是陆地生态系统碳和养分循环的主要途径之一[1鄄2]。 微生物活动是控制细根分解过程最为关
键的因子[3]。 过去普遍认为,冬季低温引起微生物休眠甚至死亡,表现出相对停滞的微生物活动,细根分解
可以忽略不计[4]。 然而,近年来大量的研究结果表明,冬季冻结条件下仍然存在丰富的微生物类群与明显的
微生物活性,可能导致显著的冬季细根分解[5鄄6]。 同时,晚秋和早冬出现的细根死亡高峰将为冬季土壤微生
物提供较为有效且丰富的底物[7鄄9]。 微生物的定殖和生长繁殖活动使凋落物内部结构发生改变而使降解过
程易于进行[10]。 此外,经过冬季分解后的细根质量变化将改变下一阶段微生物底物特征,影响生长季节微生
物类群及其活性,但这些过程均缺乏必要的关注。 微生物生物量不仅可以一定程度上代表参与细根分解过程
的微生物数量和活性,而且是活性有机碳和有效养分库的重要组成成分[3]。 充分了解冬季不同冻融时期以
及生长季节细根分解过程中的微生物生物量动态,不仅可以更加清晰地认识细根分解的自然过程,而且对理
解冬季与生长季节之间的相互联系具有重要意义。
川西高山森林位于青藏高原东缘和长江上游地区[11],在区域气候调节、生物多样性保育、碳循环等方面
具有十分重要且不可替代的作用和地位。 相对于低纬度森林和同纬度低海拔森林而言,川西高山森林受季节
性雪被和冻融循环作用影响明显,细根和地上凋落物的分解在维持生态系统结构和功能方面具有更加重要的
作用[12鄄14]。 前期的研究结果表明冬季细根和地上凋落物均具有明显的分解特征且受到冻融作用的显著影
响[15鄄18],这是否与分解过程中的微生物活动相关,迄今仍缺乏必要的关注。 因此,以川西高山森林中的典型
树种粗枝云杉(Picea asperata)、岷江冷杉(Abies faxoniana) 和红桦(Betula albo鄄sinensis)的细根为研究材料,在
典型高山森林内,采用凋落物分解袋法,研究冬季不同冻融时期与生长季节内细根分解过程中的微生物生物
量动态,以期为更加清晰地了解森林细根的自然分解过程,从而为更深入地认识高寒森林物质循环过程提供
一定的科学依据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 研究区域与样地概况
研究区域位于四川省理县毕棚沟(E102毅53忆—102毅57忆,N31毅14忆—31毅19忆),地处青藏高原东缘和长江上
游。 年降雨量约 850mm,年平均气温 2—4益,最高气温 23益,最低温度为-18益。 受季风影响,形成干湿季节
差异,干季 (当年 11 月至翌年 4 月)表现为日照强烈、降水少、气候寒冷、空气干燥;湿季 (5 至 10 月份)的气
候特征为降雨集中、多云雾、日照少、气候暖湿[4]。 季节性冻融期长达 5—6个月,冻融作用明显,主要森林植
被为岷江冷杉原始林,乔木层主要由岷江冷杉、红桦和方枝柏组成[19]。 林下灌木主要有高山杜鹃
(Rhododendron delavayi)、高山柳(Salix cupularis)、三颗针(Berberis sargentiana)、花楸(Sorbus rufopilosa)、扁刺
蔷薇(Rosa weginzowii)等;草本主要有蟹甲草(Cacalia spp)、冷蕨(Cystopteris montana)、苔草属和莎草属等。
本实验选择具代表性的岷江冷杉原始林作为实验样地(海拔 3582m,坡向 NE45毅,坡度 34毅)。 土壤为雏形土,
土层浅薄,土体为 A鄄C结构。 土壤有机层厚(15依2)cm,pH6. 2。
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1. 2摇 试验设计
本实验采用凋落物分解实验最为广泛的埋袋法[20]研究细根分解,尽管该方法被认为可能改变凋落物分
解特征[21鄄22],但具有明显的可控性和可操作性。 于 2009 年 10 月在样地内挖取新鲜岷江冷杉、红桦和粗枝云
杉细根(臆2mm)。 带回实验室去除泥土后自然状态下风干(风干系数为 13. 3% ,标准偏差 0. 2% )。 测定细
根质量初始值(表 1)。 将不同物种的风干细根按 10g 每袋分别装入孔径为 0. 5mm,大小为 20cm伊20cm 的封
口尼龙网分解袋内,每一样品各 40 袋。 于 2009 年 11 月 10 日,分别埋于样地 10 cm处土壤内,以模拟自然分
解。 同时,在凋落物分解袋附近放置纽扣式温度计(iButton D S1923鄄F5,Maxim Com. USA)测定土壤温度,设
定为每小时记录 1 次数据。 详细记录了该样地从 2009 年 11 月 10 日到 2010 年 11 月 16 日每小时的温度变化
特征(图 1)。 根据基础调查和当地历年气象资料显示[23],分别于 2009 年 12 月 13 日(土壤冻结初期)、2010
年 1 月 21 日(土壤深冻期)、3 月 11 日(土壤融冻初期)、4 月 3 日(土壤融冻中期)、4 月 28 日(土壤融冻末
期)、5 月 23 日(生长季节初期)、8 月 16 日(生长季节中期)和 11 月 16 日(生长季节末期)共 8 个不同关键时
期采集埋设的样品,每次收取分解袋各五袋。 将采集的分解袋装入已灭菌的封口聚乙烯袋内,并标记,迅速放
入冰盒中带回实验室。 在室内分析测定中,拆开分解袋,除去样品中的土壤及其他非样品根系等杂质后,将细
根装入已灭菌的封口聚乙烯袋于 4益保存,另取一部分烘干测定细根干重作为水分换算系数。 所有样品于 1
周内完成实验分析。
表 1摇 细根初始质量特征
Table 1摇 Initial characteristics of spruce, fir and birch fine roots
粗枝云杉
Picea asperata
红桦
Betula albosinensi
岷江冷杉
Abies faxoniana
C / (g / kg) 466. 5 441. 4 484. 2
N / (g / kg) 8. 13 10. 64 7. 82
P / (g / kg) 1. 41 1. 53 1. 38
Ca / (g / kg) 2. 43 3. 06 2. 74
Cellulose / (g / kg) 264. 0 273. 1 231. 8
Lignin / (g / kg) 291. 5 344. 7 457. 9
C / N 57. 4 41. 5 61. 9
Lignin / N 35. 9 32. 4 58. 6
图 1摇 样地土壤温度动态变化(2009鄄11鄄10—2010鄄11鄄16)
摇 Fig. 1 摇 Soil temperature dynamic of the sampling forest from
Nov. 10, 2009 to Nov. 16, 2010
1. 3摇 测定方法
细根中的微生物生物量碳和氮采用改进的氯仿熏蒸鄄K2SO4 浸提法测定[24]。 提取液中的碳和氮采用有
机碳自动分析仪(岛津,TOC2500)测定。 根据熏蒸和未熏蒸处理的提取液中有机碳之差除以转换系数 0. 38
为 MBC[25],根据熏蒸和未熏蒸处理的提取液中全氮之差除以转换系数 0. 45 为 MBN[26]。 微生物生物量 P 采
用氯仿熏蒸鄄NaHCO3 浸提法测定[27]。 浸提液中磷含量一般采用钼酸铵鄄抗坏血酸比色法[28],同时用外加无
机 P 的方法测定 P 的提取回收率从而校正转换系数[29]。 以熏蒸样品与不熏蒸样品提取的 P 的差值,除以转
换系数 0. 54 计算 MBP。 分析结果以细根每单位干重的含量表示。
1. 4摇 数据处理
所有数据均用 SPSS13. 0 进行统计分析,采用单因素方差分析( one鄄way ANOVA)和最小显著性差异法
(LSD)检验月份或物种间的差异(P<0. 05)。
2摇 结果与分析
2. 1摇 微生物生物量 C(MBC)
3 个树种细根分解过程中的 MBC随着温度的降低急剧下降,在土壤深冻期出现最低值,随后在土壤融冻
前明显上升,随着温度的持续增加 MBC 在土壤融冻中期再次下降(图 2)。 生长季节中,MBC 表现出增加的
趋势,但各树种细根分解过程中的 MBC变化的时间并不一致。 针叶树种粗枝云杉和岷江冷杉细根分解过程
6904 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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中 MBC最大值出现在生长季节末期,阔叶树种红桦细根分解过程中的 MBC 最大值出现在土壤冻结初期,且
MBC在生长季节变化相对平缓。 在季节性冻融期间,岷江冷杉细根分解过程中 MBC 均低于其他两个树种;
而在生长季节中,红桦细根分解过程中 MBC相对较低。
图 2摇 粗枝云杉(Picea asperata)、岷江冷杉(Abies faxoniana)和红桦(Betula albo鄄sinensis)细根分解过程中微生物生物量碳(MBC)动态
Fig. 2摇 Dynamics of microbial biomass (MBC) during the fine root decomposition of spruce (Picea asperata), fir (Abies faxoniana) and
birch (Betula albo鄄sinensis)
OF: 土壤冻结初期,DF: 土壤深冻期,ETS: 土壤融冻初期,MTS: 土壤融冻中期,LTS: 土壤融冻末期,EGS: 生长季节初期,MGS: 生长季节
中期,LGS: 生长季节末期;不同的上标代表不同的取样时间(小写字母)之间、物种(大写字母)之间的差异是否显著(T检验,P<0. 05, n =
5)
2. 2摇 微生物生物量氮 (MBN)
3 个树种细根分解过程中 MBN表现出相似的动态规律(图 3),土壤深冻期急剧下降,随后在冻融季节无
显著的变化,生长季节增幅明显,到生长季节末期达到全年最大值。 红桦细根分解中的 MBN在生长季节初期
较土壤融冻末期有所下降,在生长季节中期开始上升,而粗枝云杉与岷江冷杉细根分解过程中的 MBN在生长
季节初期明显增高。 与 MBC相一致,在季节性冻融期间,岷江冷杉细根分解过程中 MBN最低;而在生长季节
中,红桦细根分解过程中的 MBN低于其它两树种。
2. 3摇 微生物生物量磷 (MBP)
与 MBC和 MBN相比,MBP 表现出并不一致的动态规律(图 4)。 3 树种细根分解过程中的 MBP 最小值
均出现在土壤冻结初期,粗枝云杉和岷江冷杉细根分解过程中 MBP 均随着分解的进行呈现增加趋势。 粗枝
云杉细根分解过程中的 MBP 在生长季节中期出现下降趋势,然后上升。 岷江冷杉细根分解过程中的 MBP 在
生长季节呈增长趋势。 红桦细根分解过程中的 MBP 在土壤融冻末期出现最大值,在生长季节中期出现另一
峰值,生长季节末期明显下降。
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图 3摇 粗枝云杉(Picea asperata)、岷江冷杉(Abies faxoniana)和红桦(Betula albo鄄sinensis)细根分解过程中微生物生物量氮(MBN)动态
Fig. 3摇 Dynamics of microbial biomass (MBN) during the decomposition of spruce( Picea asperata), fir(Abies faxoniana) and birch
(Betula albo鄄sinensis) fine roots
2. 4摇 MBC / N与 MBC / P
3 树种细根分解过程中 MBC / N与 MBC / P 在不同的时期变化幅度较大。 3 树种细根分解过程中的 MBC /
N均在土壤融冻中期出现最大值,生长季节时期 MBC / N明显小于季节性冻融循环时期。 相对于其他两个树
种,红桦细根分解中的 MBC / P 明显较小。 3 树种细根分解中 MBC / P 大小变化趋势较为一致,土壤冻结初期
出现最大值后急剧下降,之后缓慢上升直至土壤融化中期出现峰值,随后表现出下降趋势,到生长季节末期
(粗枝云杉与红桦)和生长季节中期(岷江冷杉)再次上升(表 2)。
表 2摇 粗枝云杉(Picea asperata)、岷江冷杉(Abies faxoniana)和红桦(Betula albo鄄sinensis)细根分解过程中微生物生物量碳氮比(MBC / N)和碳磷
比(MBC / P)
Table 2摇 The rates of MBC / N and MBC / P during the decomposition of spruce(Picea asperata), fir(Abies faxoniana) and birch(Betula albo鄄
sinensis) fine roots
粗枝云杉 Picea asperata
MBC / N MBC / P
岷江冷杉 Abies faxoniana
MBC / N MBC / P
红桦 Betula albo鄄sinensis
MBC / N MBC / P
OF 32. 40依0. 72Aa 247. 89依16. 08Aa 66. 10依4. 07Cab 201. 31依73. 91Aa 25. 09依0. 18Ba 98. 34依3. 8Ba
DF 54. 51依8. 82Ab 21. 77依4. 10Abc 52. 47依14. 37Aac 25. 73依1. 32Ab 63. 80依3. 78Ab 21. 95依3. 87Abc
ETS 55. 89依5. 52Ab 36. 16依8. 04Ad 41. 65依5. 35Bc 26. 87依2. 80Ab 34. 60依5. 30Ba 26. 80依0. 90Ad
MTS 86. 41依1. 76Ac 57. 78依4. 64Ae 78. 81依20. 98Ab 58. 98依13. 06Ab 65. 18依4. 16Ab 40. 12依2. 87Be
LTS 62. 91依10. 27Ab 34. 01依6. 11bAbd 53. 53依2. 55Aac 20. 84依1. 12Bb 50. 20依20. 42Ac 19. 14依0. 13Bb
EGS 24. 05依2. 71Aa 20. 98依1. 93Ac 20. 55依2. 55Ad 15. 94依1. 94Bb 33. 41依2. 66Ba 18. 50依1. 18ABb
MGS 5. 79依1. 38Ad 15. 34依5. 58Ac 9. 40依0. 72Bd 18. 95依4. 00Ab 5. 44依0. 40Ad 12. 98依2. 46Af
LGS 8. 81依0. 66Ad 27. 33依2. 03Abcd 9. 08依0. 42Ad 27. 47依2. 27Ab 9. 19依1. 36Ad 26. 27依3. 02Acd
摇 摇 OF: 土壤冻结初期,DF: 土壤深冻期,ETS: 土壤融冻初期,MTS: 土壤融冻中期,LTS: 土壤融冻末期,EGS: 生长季节初期,MGS: 生长季节
中期,LGS: 生长季节末期;图中不同的字母代表不同的取样时间(小写字母)之间、物种(大写字母)之间的差异是否显著(T检验, P <0. 05, n
=5)
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图 4摇 粗枝云杉(Picea asperata)、岷江冷杉(Abies faxoniana)和红桦(Betula albo鄄sinensis)细根分解过程中微生物生物量氮(MBP)动态
Fig. 4摇 Dynamics of microbial biomass (MBP) during the decomposition of spruce(Picea asperata), fir(Abies faxoniana) and birch(Betula
albo鄄sinensis) fine roots
3摇 讨论
在细根分解过程中,微生物生物量受细根质量、树种组成和土壤水热状况等多种因素影响,其变化是微生
物对细根分解中养分的生长固持和死亡矿化释放的外在表现形式,对于认识微生物在细根分解过程中的作用
具有重要意义[18]。 本项研究表明,在土壤完全冻结的条件下,细根分解过程中仍具有相对较高的微生物生物
量,且微生物生物量的变化受到温度变化引起的冻融循环作用和分解底物特征的影响。 这一方面表明了冬季
土壤微生物对细根分解的贡献,另一方面也充分说明温度驱动的环境因子动态可能深刻影响细根分解过程中
的微生物以及整个细根分解过程。
MBC的变化一定程度上反应了活体微生物数量的多少[30]。 有关冬季生态过程中微生物生物量随冻融
循环作用的变化各研究者说法不一,如:Larsen 等对亚北极的石南苔原研究表明冻融循环后 MBC 有所降
低[31];Lipson等发现,在冻结末期土壤微生物生物量达到年度最大值,然后下降[32];Brooks等认为微生物生物
量在秋季和冬季增高,在春季植物开始生长时降低[33鄄34];而 Grogan和 Sharma研究表明,冻融对土壤微生物生
物量没有显著影响[35鄄36]。 本项研究表明,冻融初期细根分解过程中 MBC 相对较高,随着温度的降低,冻结过
程导致大量的微生物死亡,因而在冻结时期 MBC急剧下降。 也可能是在低温的胁迫下,微生物用于生长的能
量被迫转移用于维持细胞功能,从而造成 MBC降低。 土壤完全冻结后细根分解过程中 MBC表现出增加的趋
势,这是由于完全冻结条件下的土壤可为微生物的生长活动提供相对稳定的生活环境;同时冻结过程对细根
的机械破碎作用以及耐寒微生物的分解作用提高了微生物的底物有效性,为微生物提供了能源物质,这种增
9904摇 13 期 摇 摇 摇 武志超摇 等:高山森林三种细根分解初期微生物生物量动态 摇
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加趋势持续到土壤融冻中期。 但随着温度的进一步升高,资源耗竭将严重限制微生物生长,同时淋溶过程降
低了微生物底物有效性,甚至直接导致微生物死亡,导致土壤融化后期 MBC 表现出降低的过程,这与前期对
融冻期间土壤微生物多样性的研究结果基本一致[17]。 同时,底物质量如细根的化学组成不同,可直接影响微
生物种群的种类及数量[37]。 本次研究中发现,季节性冻融期间岷江冷杉细根分解过程中 MBC 均低于其他两
个树种,这是由于岷江冷杉细根木质素、C / N和木质素 / N含量相对较高(表 1),微生物底物有效性较低,分解
过程中微生物活动更易受到环境因素的影响。 此外,由于不同树种细根质量及其受土壤冻融循环影响程度的
差异,可能导致冬季细根分解结束后细根质量存在明显差异,且生长季节植物和其他土壤生物的复苏可能与
微生物的生长活动存在一定的竞争关系[30],因此,相对于红桦和粗枝云杉细根,冬季分解后岷江冷杉细根分
解过程中 MBC受温度升高的影响更加明显,在生长季节初期即表现出增加的趋势。 针叶树种粗枝云杉和岷
江冷杉细根分解过程中 MBC最大值出现在生长季节末期,阔叶树种红桦细根分解过程中的 MBC最大值出现
在土壤冻结初期,且红桦细根分解过程中的 MBC在生长季节变化相对平缓,生长季节末期,处于三者较低水
平。 这也充分证明了细根质量差异导致细根分解过程中 MBC的动态差异。
MBN和 MBP 不仅是凋落物分解过程中微生物利用 N 和 P 特征的重要指标,而且也是 N 和 P 活性成分
的重要组成单元[38],是凋落物 N和 P 的释放以及转化的重要环节[39]。 MBN是微生物体所固定的氮素,也是
微生物对氮素矿化与固持过程的综合反映。 MBP 是植物有效磷的重要来源,周转速度快但易受环境影响,含
量变化范围比较大。 准确测定 MBN和 MBP 有助于更好的了解在细根分解的过程中微生物对 N和 P 元素的
固定与释放。 本项研究结果表明,与 MBC一致,土壤深冻期细根分解过程中 MBN表现出显著下降的趋势,达
到一年分解过程的最低点。 与 MBC不同,生长季节中 MBN 逐渐上升,没有出现下降的趋势。 3 个树种细根
分解过程中的 MBN变化趋势相一致,无明显差异,均于生长季节末期达到最大值。 MBC / N 比值大小的变化
反应了微生物的营养情况以及类群的变化,生长季节中期(粗枝云杉与红桦)和生长季节末期(岷江冷杉)
MBC / N最小,说明其他植物残体的输入与细根的分解为微生物的生长活动提供了丰富的营养物质。 季节性
冻融循环时期与生长季节 3 个树种细根分解过程中的 MBC / N 比值波动较大,季节性冻融循环期 MBC / N 大
于生长季节 MBC / N,这意味着不同季节细根分解过程中微生物的类群发生了变化。 相对于红桦,粗枝云杉和
岷江冷杉细根分解过程中 MBP 均随着分解的进行呈现增加趋势,这可能与针叶树种细根更难以分解,N和 P
含量较低有关(表 1)。 同时,从 MBC / P 的动态可以看出 3 个树种细根分解过程中均表现为微生物对 P 的富
集作用。 前期对地上部分凋落物分解过程中 MBP 的研究也发现了类似的现象[17],这一定程度上反映了该区
土壤环境中 P 元素可能是生态系统的限制因子之一。 MBC / P 在土壤冻结初期最大,说明该阶段微生物主要
进行定殖,对土壤中 P 元素的固定能力较弱。 随着细根分解作用的加强,细根中的 P 元素得以释放,为微生
物提供了大量的 P 源,MBC / P 逐渐减小,微生物对 P 元素的富集作用逐渐增大。 到生长季节中期,由于植物
与微生物的竞争作用导致环境中 P 元素的进一步缺失,微生物对 P 元素的富集作用达到最大,导致 MBC / P
最小。
综上所述,高山森林季节性冻融循环期间细根分解过程中表现出一定的微生物生物量,且对细根的分解
具有重要的作用。 这一结果与过去认为的冬季凋落物或细根分解基本可以忽略,微生物活动基本停滞这一说
法相反。 在季节性冻融循环时期,虽然 3 个树种细根分解中的微生物生物量大小存在一定差异,但是变化规
律存在很大的相似之处。 相对于树种因素,温度可能是影响细根分解过程中微生物更加重要的因子。 尽管本
项研究所发现的细根分解过程中微生物生物量变化的具体作用机制还存在很大的不确定性,亟待进一步深入
的研究,但这些研究结果在一定程度上为更加清晰地了解细根分解过程以及温度驱动的环境变化对森林生态
系统物质循环和能量流动的影响提供了一定的基础依据。
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2014 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 13 July,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Responses of sandy beach nematodes to oxygen deficiency: microcosm experiments HUA Er, LI Jia, DONG Jie, et al (3975)………
Allometric relationship between mean component biomass and density during the course of self鄄thinning for Fagopyrum esculentum
populations LI Lei, ZHOU Daowei, SHENG Lianxi (3987)………………………………………………………………………
Automatic site selection of sight鄄seeing route in ecotourism destinations based on landscape perception sensitivity
LI Jifeng, LI Renjie (3998)
……………………
…………………………………………………………………………………………………………
Emergy evaluation for sustainability of Biogas鄄linked agriculture ecosystem: a case study of Gongcheng county
YANG Jin, CHEN Bin, LIU Gengyuan (4007)
………………………
……………………………………………………………………………………
Spatial heterogeneity of vegetation coverage and its temporal dynamics in desert steppe, Inner Mongolia
YAN Liang, ZHOU Guangsheng,ZHANG Feng,et al (4017)
………………………………
………………………………………………………………………
Soil conservation value flow processes of two typical grasslands PEI Sha,XIE Gaodi, LI Shimei,et al (4025)…………………………
Spatial distribution of carbon storage in a 13鄄year鄄old Pinus massoniana forest ecosystem in Changsha City, China
WU Tao, PENG Chonghua, TIAN Dalun, et al (4034)
…………………
……………………………………………………………………………
Colonization rate and diversity of AM fungi in the rhizosphere of seven medicinal plants in Xiamen
JIANG Pan, WANG Mingyuan (4043)
……………………………………
………………………………………………………………………………………………
Effects of Cd,Low Concentration Pb / Cd on the contents of phenolic acid and simple glucides exudating from winter wheat seedlings
root and the relationship between them and rhizosphere soil microbial activity
JIA Xia, DONG Suiming, ZHOU Chunjuan (4052)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………………
The community structure of laccase鄄like multicopper oxidase鄄producing bacteria in soil of Liangshui Nature Reserve
ZHAO Dan, GU Huiqi, CUI Daizong,et al (4062)
…………………
…………………………………………………………………………………
Effects of soil rhizosphere microbial community and soil factors on arbuscular mycorrhizal fungi in different salinized soils
LU Xinping, DU Qian,YAN Yongli, et al (4071)
……………
…………………………………………………………………………………
The effects of inoculation with phosphate solubilizing bacteria Bacillus megaterium C4 in the AM fungal hyphosphere on soil organic
phosphorus mineralization and plant uptake ZHANG Lin, DING Xiaodong, WANG Fei, et al (4079)…………………………
Soil carbon, nitrogen and phosphorus ecological stoichiometry of Phragmites australis wetlands in different reaches in Minjiang
River estuary WANG Weiqi, WANG Chun, ZENG Congsheng, et al (4087)……………………………………………………
Dynamics of soil microbial biomass during early fine roots decomposition of three species in alpine region
WU Zhichao, WU Fuzhong, YANG Wanqin, et al (4094)
……………………………
…………………………………………………………………………
Effects of simulated precipitation on apparent carbon flux of biologically crusted soils in the Gurbantunggut Desert in Xinjiang,
Northwestern China WU Lin, SU Yangui, ZHANG Yuanming (4103)……………………………………………………………
Changes in photosynthetic properties, ultrastructure and root vigor of Dendrobium candidum tissue culture seedlings during
transplantation PU Xiaozhen, YIN Chunying, ZHOU Xiaobo, et al (4114)………………………………………………………
Analysis of dry matter accumulation and translocation for winter wheat cultivars with different yields on dryland
ZHOU Ling, WANG Zhaohui,LI Fucui, et al (4123)
………………………
………………………………………………………………………………
Impact evaluation of low temperature to yields of maize in Northeast China based on crop growth model
ZHANG Jianping, WANG Chunyi, ZHAO Yanxia,et al (4132)
………………………………
……………………………………………………………………
Spatiotemporal variations in the reference crop evapotranspiration on the Loess Plateau during 1961—2009 LI Zhi (4139)…………
Eco鄄physiological responses of Phragmites australis to different water鄄salt conditions in Momoge Wetland
DENG Chunnuan, ZHANG Guangxin, LI Hongyan, et al (4146)
……………………………
…………………………………………………………………
Comparative study of different earthworm sampling methods FAN Ruqin, ZHANG Xiaoping, LIANG Aizhen, et al (4154)…………
Geographic variation in longevity and fecundity of the Asian corn borer, Ostrinia furnacalis Guen佴e (Lepidoptera: Crambidae)
TU Xiaoyun,CHEN Yuansheng, XIA Qinwen, et al (4160)
………
………………………………………………………………………
Analysis on grasshopper spatial heterogeneity and pattern of natural grass in upper reaches of Heihe
ZHAO Chengzhang, LI Lili, WANG Dawei, et al (4166)
…………………………………
…………………………………………………………………………
Inhibition effects of ethyl acetate extracts of Momordica charantia leaves on the experimental population of Spodoptera litura
LOU Ying, LING Bing, XIE Jiefeng, et al (4173)
…………
…………………………………………………………………………………
Feeding habits of Lateolabrax maculatus in Yangtze River estuary HONG Qiaoqiao, ZHUANG Ping, YANG Gang, et al (4181)……
Genetic structure of Gymnodiptychus pachycheilus from the upper reaches of the Yellow River as inferred from mtDNA control
region SU Junhu, ZHANG Yanping,LOU Zhongyu, et al (4191)…………………………………………………………………
Toxicity mechanism of Cadmium鄄induced reactive oxygen species and protein oxidation in testes of the frog Rana nigromaculata
CAO Hui, SHI Cailei, JIA Xiuying (4199)
……
…………………………………………………………………………………………
The diversity of scarab beetles in grassland cattle dung from North China
FAN Sanlong, FANG Hong, GAO Chuanbu, et al (4207)
………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Spatial relationships among Empoasca vitis (Gothe) and Toxoptera aurantii (Boyer) and natural enemies in tea gardens of autumn鄄
winter season in Hefei suburban YANG Lin, GUO Hua, BI Shoudong, et al (4215)……………………………………………
Effects of vegetation, elevation and human disturbance on the distribution of large鄄 and medium鄄sized wildlife: a case study in
Jiuzhaigou Nature Reserve ZHANG Yue, LEI Kaiming, ZHANG Yuke, et al (4228)……………………………………………
Research of typical EIPs based on the social network analysis YANG Lihua, TONG Lianjun (4236)…………………………………
Exergy鄄based life cycle accounting of household biogas system: a case study of Gongcheng, Guangxi
QI Jing, CHEN Bin, DAI Jing, et al (4246)
…………………………………
………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
The effects of changes in hydrological regimes and salinity on wetland vegetation: a review ZHANG Guangxin (4254)………………
Advances in research on the seed bank of a saline鄄alkali meadow in the Songnen Plain
MA Hongyuan, LIANG Zhengwei, L譈 Bingsheng, et al (4261)
………………………………………………
……………………………………………………………………
A new landscape expansion index: definition and quantification WU Pengfei, ZHOU Demin, GONG Huili (4270)…………………
Scientific Note
Response of photosynthetic characteristics of Psathyrostachys huashanica Keng to drought stress
LI Qian, WANG Ming, WANG Wenwen, et alg (4278)
………………………………………
……………………………………………………………………………
The antifouling activities of Callyspongia sponge extracts CAO Wenhao, YAN Tao, LIU Yonghong,et al (4285)……………………
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法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
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