西南地区马尾松与乡土阔叶树种凋落叶混合分解过程中的细菌群落特征

林地内凋落叶的种类和比例调控其分解过程中微生物的群落结构。然而,不同树种组合以及不同混合比例的凋落叶在分解过程中细菌群落结构有何差异,目前尚不清楚。将马尾松与乡土阔叶树种香椿[Toona sinensis(A.Juss.)Roem.]、香樟(Cinnamomum camphora Linn.)和檫木(Sassafras tzumu Hemsl.)凋落叶按照不同树种、不同质量比例混合后,通过Illumina Mi Seq高通量测序研究凋落叶分解过程中细菌群落结构的动态变化特征。结果表明,在所有处理中,Proteobacteria和Actinobacteria均为优势门,Sphingomonas,unidentified_Rhizobiaceae,Bradyrhizobium和unidentified_Cyanobacteria为优势菌属。此外,混合凋落叶中细菌的多样性和丰富度在分解250 d后表现出较强的协同效应(分别为70.97%和29.03%);第2年分解期内大部分混合凋落叶的观测值-期望值<0,尤其是分解末期(分解604 d)后有19.35%的混合凋落叶的细菌多样性指数和9.68%的混合凋落叶的细菌丰富度指数表现出拮抗效应。不同树种组合凋落叶中,马尾松+香樟+香椿组合(PCT)下阔叶占比为30%-40%时更有利于提高细菌的多样性和丰富度。综上,凋落叶中细菌的多样性和丰富度受到分解时期和树种组合的共同影响。在后期马尾松纯林的“混交化”改造过程中,适当引入乡土阔叶树种香樟与香椿可增加马尾松林地内凋落叶中细菌的多样性和类群丰度。

马尾松与乡土阔叶树种凋落叶纤维素、总酚以及缩合单宁降解的混合效应

凋落叶分解是森林生态系统中养分归还的重要途径,难降解物质的分解速率是控制凋落叶分解的关键过程之一,从而调控森林生态系统的物质循环。为进一步了解森林凋落叶分解过程中纤维素、总酚以及缩合单宁的释放规律,以马尾松(Pinus massoniana,P)、檫木(Sassafras tzumu,S)、香樟(Cinnamomum camphora,C)以及香椿(Toona sinensis,T)凋落叶为实验对象,将以上4个树种的凋落叶按照不同的树种组合以及不同的混合比例设置为31个混合处理后,采用凋落袋法开展野外分解实验。结果表明,大部分凋落叶中纤维素、总酚以及缩合单宁降解率均表现出非加性效应,且主要表现为非加性效应中的协同效应,但是凋落叶在不同分解时期的协同效应有所差异:混合凋落叶纤维素的降解率在分解9个月和12个月后的协同效应较强(74.19%和90.32%),总酚则是在分解3个月、6个月以及15个月表现出较强的协同效应(70.97%—74.19%),而缩合单宁在整个分解过程中的协同效应均较强(67.74%—96.77%)。在所有混合凋落叶处理中,这些含有2—3个阔叶树种,且阔叶树种凋落叶质量占比≥30%(PSCT7111、PSCT6211、PST631、PSC613、PCT721、PCT613)的混合处理,其纤维素、总酚和缩合单宁降解率在≥50%的分解实验时期出现协同效应。可见,将马尾松与香樟、香椿以及檫木凋落叶混合后加快了纤维素、总酚和缩合单宁的降解进程,在后期马尾松纯林的“混交化”改造过程中,适当引入乡土阔叶树种可促进凋落叶中纤维素等物质的降解。