紫金山典型林分凋落物中微生物生物量碳氮研究开题报告

1. 研究目的与意义

凋落物是森林生态系统的重要组成部分和土壤物质转化的基础，通过凋落物的分解和养分释放，有助于提高森林的生产力、促进能量循环和维持养分平衡。在生态系统中，微生物对凋落物起分解作用，而在不同的林分条件下，凋落物的组成、数量以及分解速率也不相同，凋落物分解的快慢影响着微生物生物量碳氮水平，进而影响到生态系统的生产力，终将会影响到影响区域的碳氮平衡，城市森林是城市生态系统的重要组成部分，紫金山作为城市森林在调节城市的气候促进城市生态系统的协调稳定发展起着不可替代的作用。

本文拟以紫金山典型林分凋落物为研究对象，研究了凋落物中微生物生物量碳氮变化，旨在了解不同植被恢复模式下的凋落物层中微生物生物量碳氮变化特征，从而为城市森林植被恢复提供依据。

2. 国内外研究现状分析

森林凋落物是森林生态系统的组成部分，同时也是森林土壤物质转化的基础，更是植物和微生物生长发育繁殖所需养分的主要来源^[1]，参与构成森林土壤与生物间的物质循环以及生物地球化学循环^[2]，在进行森林资源的保护、涵养水源、保持水土实现可持续发展等方面起着举足轻重的作用^[3]。

影响凋落物的分解的因素有很多种，研究表明，凋落物类型、凋落叶氮含量与分解速率、经度、年均温和降水量等存在正相关关系，而纬度和海拔与此相反^[4]。其中，氮沉降影响凋落物分解的集中方式包括：通过改变凋落物中木质素、纤维素含量，改变微生物酶组成影响凋落物分解以及改变生态化学计量比影响凋落物分解^[5]，还改变土壤微生物生物量碳氮磷、细菌、真菌和放线菌的组成，甚至会影响碳氮磷分解的关键酶活性^[6]，从而直接或间接影响凋落物分解。yang 等^[31]研究表明，当土壤动物和大多数动物被排除在外，凋落物的质量损失和分解速率将会更慢，在热带雨林混交林凋落物分解过程中，土壤动物群的作用更为明显。而微生物作为生态系统中的分解者，与凋落物之间相互影响相互作用。张明明等^[7]经研究发现，当添加凋落物，无论在何种处理方式的细菌、真菌、放线菌数量均会增加，总微生物数量也会增加，凋落物去除时时微生物的数量均会减少。其中，真菌是导致不同凋落物分解土壤微生物生物量产生差异的主要微生物，当单一针叶凋落物分解时，通过调节群落真菌的含量分解速率会加快，但当进行针阔混合分解时，细菌和放线菌的作用会更加显著^[8]。zhang 等^[32]通过研究也同样指出，真菌在控制分解的过程可能起到其中一个主要作用，不同凋落物的真菌多样性在不同的处理间差异较大，其中质量损失与真菌多样性指数呈显著相关。另有研究^[9]表明，在夏季的中亚热带马尾松林中，凋落物真菌及为微生物的数量均会达到最大值，而此时细菌和和放线菌的数量为最低值。而在高寒生态脆弱区，不同扰动的生境的土壤中三大微生物即细菌、真菌、放线菌数量和总数量都各不相同，其中细菌数量最多，放线菌次之，真菌数量最少，并在土壤中垂直减少分布^[10]。

温度影响酶和土壤微生物的活性，从而会影响凋落物的分解速率。mukhopadhyay 等^[33]研究表明，在造林土壤中，酶活性在凋落物和季节之间变化显著，一般而言，随着凋落物分解持续的时间增加，土壤酶活性增加，但土壤微生物生物碳随时间减少。在当今大的气候背景下,全球变暖通过影响植被的物种组成来间接改变凋落物的产量、化学性质和分解，还会在增强土壤微生物活性的同时会加速凋落物的分解，另外co2浓度的上升通过影响凋落物的c/n比、木质素/n比等和微生物的数量和活性，从而影响凋落物的分解过程^[11]。凋落物分解对气候变化做出响应是通过改变土壤微生物量、微生物活动和群落结构，从而加快微生物养分的固定或矿化，进而以形成新的养分利用模式来改变土壤有机质这些过程得以实现的^[12]。creamer等^[34]研究表明，凋落物的温度越高，土壤c的长期稳定性可能会增加，在全球变化背景中，相同的土壤中，不同的微生物群落由于对温度的响应机制使其在生长中可以改变土壤有机质。而cleveland 等^[35]研究发现，改变微生物群落组成成分对分解造成的影响可能要比气候变化和对大气中二氧化碳浓度增加或对大气中营养物质沉积有所响应而造成的凋落物质量变化的潜在影响要小。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：在南京紫金山5种典型林分于2017年1月测定凋落物层微生物量碳氮含量，分析不同林分类型凋落物中微生物量碳氮的差异。

研究计划：2017年1月 进行野外实验，选取样方，收集凋落物，进行室内试验，测定微生物量碳氮；2017年5月 整理实验数据，撰写毕业论文

4. 研究创新点

研究采用同一时间段不同林分条件下的凋落物为研究对象，从而分析不同林分类型凋落物中微生物量碳氮的差异，进而有助于为城市森林植被的恢复提供一些依据。