全球變化深刻地改變了陸地生態系統初級生產力，進而引起了植物凋落物輸入的變化。土壤微生物在土壤生物地球化學循環中扮演著核心角色。植物凋落物輸入變化如何影響土壤微生物群落結構及其機理尚不明確。研究人員在丹江口庫區側柏人工林開展了凋落物輸入變化對土壤微生物群落結構影響的研究（圖1）。結果表明，地上凋落物和地下凋落物輸入減少對細菌生物量的負面影響大于對真菌生物量的影響；添加凋落物三年后，細菌和真菌生物量顯著增加；去除凋落物增加了真菌和革蘭氏陽性菌的比例，真菌比例的增加顯著降低了土壤基礎呼吸。本研究結果表明全球變化背景下凋落物輸入能夠通過作用于土壤微生物群落結構，進而影響生態系統功能。
相關研究成果以“Case study on a coniferous plantation site about inter-annual shifts in microbial communities under short-term detritus input manipulations”為題發表在環境科學SCI期刊Ecological Indicators。
土壤微生物合成的纖維素酶主要分解較易利用的有機碳底物，而木質素酶則主要分解惰性的有機碳底物。因此土壤纖維素酶和木質素酶活性的變化可以反映微生物底物利用的變化。凋落物輸入變化如何影響土壤纖維素酶和木質素酶活性尚未明確。研究人員在丹江口庫區側柏人工林開展了凋落物輸入變化對土壤酶活性影響的研究（圖2）。結果表明，凋落物去除顯著增加了木質素酶活性，但是對纖維素酶活性沒有顯著影響；添加凋落物則顯著增加了纖維素酶活性，而對木質素酶活性沒有顯著影響；因此去除凋落物顯著提高了木質素酶活性的比例，木質素酶比例的提高表明微生物傾向于利用惰性碳底物。微生物呼吸熵與木質素酶的比例呈現顯著的正相關關系。本研究結果表明，當植物凋落物輸入減少時，微生物能夠上調木質素酶的合成，進而能夠加速土壤有機碳的分解。
相關研究成果以“The ratio of ligninase to cellulase increased with the reduction of plant detritus input in a coniferous forest in subtropical China”為題發表在土壤學SCI期刊Applied Soil Ecology。
中國科學院武漢植物園濕地生態學課題組助理研究員吳君君為上述論文的第一作者，武漢植物園劉貴華研究員和云南大學生態與環境學院程曉莉研究員為論文通訊作者。
上述研究工作得到國家自然科學基金和中科院戰略先導專項的資助。
論文鏈接一：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X21007184
論文鏈接二：https://authors.elsevier.com/c/1e0Tl3JGmRBD~P
圖1 森林生態系統凋落物輸入變化對土壤微生物群落結構的影響
圖2 森林生態系統凋落物輸入變化對土壤酶活性的影響
