凋落物分解是驅(qū)動陸地生態(tài)系統(tǒng)碳動態(tài)和養(yǎng)分循環(huán)的關(guān)鍵過程。以往在區(qū)域、洲際乃至全球尺度下的研究發(fā)現(xiàn)氣候和凋落物質(zhì)量是凋落物分解的主控因素,而分解者可以解釋小空間尺度變異的殘差。然而,這種源于大尺度研究的觀點通常忽略了局域尺度下凋落物分解的變異。凋落物分解在局域尺度的變異,土壤微生物與土壤動物驅(qū)動的分解對該變異的貢獻以及調(diào)控機制尚不明晰。另一方面,以往關(guān)于凋落物分解調(diào)控因子的研究多具有預(yù)設(shè)目標(biāo),并建立特定驅(qū)動因子的環(huán)境梯度或者采用控制實驗。這種有預(yù)設(shè)目標(biāo)的研究方法不可避免地高估了相關(guān)因子的重要性。
為此,沈陽生態(tài)所人工林生態(tài)組團隊利用9 公頃的杉木人工林長期定位監(jiān)測樣地,選擇 113個均勻分布的監(jiān)測樣方,構(gòu)建了空間位置明確的網(wǎng)絡(luò),并保持宏觀氣候、優(yōu)勢植被和凋落物質(zhì)量盡量一致,采用無預(yù)設(shè)目標(biāo)的研究方法,調(diào)查了地形條件、土壤肥力、植物群落特征及微生物群落組成,并評估其如何調(diào)控土壤微生物和土壤動物驅(qū)動的分解。
結(jié)果表明:盡管本研究盡可能地使氣候、凋落物質(zhì)量和主要植被類型等環(huán)境因子保持不變,凋落物分解速率仍具有強烈的變異,相當(dāng)于全球尺度變異的三分之一。此外,地形條件和土壤肥力等非生物因子可解釋土壤微生物驅(qū)動分解變異的31%,卻完全無法解釋土壤動物驅(qū)動的分解,表明土壤微生物與土壤動物驅(qū)動的分解對微環(huán)境因子的敏感性存在顯著差異。這些結(jié)果表明未來研究需要重視不同分解者的區(qū)別并使用“空間位置明確-無預(yù)設(shè)目標(biāo)”的方法量化凋落物分解在局域尺度的變異并量化各驅(qū)動因素的重要性。
該研究近日以“Microenvironmental variability differently predicts microorganism‐ and fauna‐driven litter decomposition”為題在線發(fā)表于Journal of Ecology。中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所人工林生態(tài)組博士畢業(yè)生博士尹攀及翟凱燕為共同第一作者,張偉東研究員和法國法國國家農(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院Fran?ois‐Xavier Joly研究員為共同通訊作者。本研究得到國家重點研發(fā)計劃項目(2022YFF1303003和2021YFD2201301)、國家自然科學(xué)基金項目(U22A20612)、中國留學(xué)基金委(202304910461)和法國高教署(152837P)等多項基金的資助。(人工林生態(tài)組供稿)
原文鏈接:https://doi.org/10.1111/1365-2745.70141

圖1 本研究概念框架和實驗設(shè)計

圖2 微生物和土壤動物驅(qū)動的凋落物分解及其關(guān)系

圖3 微生物和土壤動物驅(qū)動的凋落物分解及其對微環(huán)境因子的響應(yīng)




