尉桐瑞1,2,3, 李苗苗4, 赵勇4, 刘彦涛4, 张乃莉1,2,3*, 曲来叶5*
Tongrui Yu1,2,3, Miaomiao Li4, Yong Zhao4, Yantao Liu4, Naili Zhang1,2,3*, Laiye Qu5*
1 State Key Laboratory of Efficient Production of Forest Resources, College of Forestry, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China;
2 Beijing Key Laboratory of Efficient Synthesis of Plant Secondary Metabolites, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China;
3 Ecological Observation and Research Station of Heilongjiang Sanjiang Plain Wetlands, National Forestry and Grassland Administration, Shuangyashan, Heilongjiang 518000, China;
4 Inner Mongolia Energy Limited, The State Power Investment Corporation, Tongliao, Nei Mongol 028000, China
5 State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco-Environmental Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China
摘要: 土壤有机碳库的动态变化是评价矿区重度退化生态系统功能修复的关键,其中活性有机碳是恢复初期土壤碳过程与功能恢复的重要方面。本研究依托内蒙古西乌珠穆沁旗白音华矿区植被重建实验,测定了关键物候期(5月、7月和8月)不同植物多样性配置下土壤的理化性质、可溶性有机碳(dissolved organic carbon, DOC)含量、微生物生物量碳(microbial biomass carbon, MBC)含量及微生物群落特征,旨在揭示植被重建初期土壤活性碳组分的季节演变机制。结果表明:(1)土壤DOC与MBC含量呈现显著的季节波动,且植物多样性对两者的影响在不同季节存在显著差异。DOC含量在5月随植物多样性增加呈下降趋势;但在8月随植物多样性增加显著上升,而MBC含量在8月随植物多样性增加显著下降。(2)真菌群落特征及其演替表现出强烈的季节性波动,8月真菌多样性及r-策略真菌丰富度均随植物多样性增加显著上升;深入分析发现真菌群落组成是调控DOC与MBC的重要生物因素之一。在植被重建初期,高多样性群落并非单纯依赖生物量的增加,可能是通过丰富根际碳源输入,促进了r-策略真菌的生长;此外,8月降水引起的干湿交替及养分竞争,共同导致MBC的短期消耗。本研究揭示了植被恢复早期的微生态演变规律,也为矿区生态重建提供了科学支撑。针对半干旱矿区生态恢复,我们建议在群落配置上推广多物种混播以促进碳循环;在旱期实施地表保墒以减少微生物碳损耗;并在生长旺季适时追施速效磷肥以缓解养分竞争,促进矿区退化生态系统地上-地下过程的协同修复。