蚯蚓对南亚热带森林根系来源碳转化及土壤生态过程的影响

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土壤生物对全球变化的响应与反馈是生态学的热点和难点,关于响应的工作做得多,但反馈做得很少,问题也更多。蚯蚓是代表性土壤生物之一,蚯蚓对全球变化的响应很明显,主要表现在日益严重的蚯蚓入侵及土地利用变化等导致的蚯蚓群落结构和生物量的改变。但是,蚯蚓对全球变化的反馈,比如对碳循环(碳矿化vs.碳稳定)的贡献一直众说纷纭,近来,有研究者指出,蚯蚓通过提高碳源活性,能同时促进碳的矿化与稳定,对碳稳定的贡献更大。然而,已有的研究主要集中在蚯蚓对可利用性较低碳源转化过程的影响上,比如SOC和litter-C,有关蚯蚓对易被微生物矿化的活性碳源转化过程的影响尚未见报道。故此,本论文利用13CO2脉冲标记技术,设计了一个包含植物、蚯蚓两个因素的室内微宇宙实验,主要开展了以下三个方面的研究:蚯蚓对根系来源碳转化的影响过程;蚯蚓对根系来源碳转化的影响机制;蚯蚓在有/无植物系统中对土壤生态过程的影响。获得的主要结果如下:  (1)本地环毛类蚯蚓对“根系来源碳”在土壤的持留过程无明显影响,因为它们对微生物群落的影响有限。外来蚯蚓(Pontoscolex corethrurus)改变了土壤微生物群落组成,尤其是显著提高了与根系来源碳代谢密切相关的革兰氏阴性菌和菌根真菌的生物量,进而显著地促进了根系来源碳在土壤中的持留。但是,这些根系来源碳在土壤中的持留只是暂时性的,因为这些碳主要存在于土壤微生物生物量中,微生物生物量碳没有因蚯蚓作用而形成的团聚体中“包裹”的碳那么稳定。然而,除非该外来蚯蚓种群大幅降低,这种促进作用可能会持续存在。  (2)植物和蚯蚓对微生物群落组成的影响不存在交互作用,表明植物和蚯蚓影响微生物群落的机制/途径各不相同。植物先对土壤生态过程产生影响,改变土壤理化环境,进而间接地影响土壤微生物群落组成;蚯蚓通过活化碳源,先对微生物群落产生影响,再对土壤生态过程产生调控。总之,植物在土壤生态过程中占主导地位。  (3)植物会削弱蚯蚓对土壤生态过程的贡献。首先,仅在没有植物时,本地蚯蚓对革兰氏阴性菌、真菌和16∶1ω5c产生了显著的影响,蚯蚓对DOC和NH4+影响也仅在无植物时显著。其次,植物削弱了蚯蚓对微生物碳利用效率(qCO2)和碳周转速率(MBC/TC)的正效应,使本地蚯蚓的效应变得不显著。  总得来讲,蚯蚓对土壤生态过程(以碳转化为例)的贡献由蚯蚓与微生物关系决定,即微生物对蚯蚓的依赖程度越低,蚯蚓的贡献越小;任何削弱蚯蚓与微生物关系的因素,都可能削弱蚯蚓在土壤生态过程中的贡献。
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