我院田兴军教授课题组揭示亚热带森林立枯凋落物光降解新机制

发布者:刘姝伶发布时间:2022-06-17浏览次数:10

传统的研究认为凋落物接触水体或者土壤表面是凋落物降解的起点。最近,发表在NaturePNAS等杂志上的研究结果显示对于立枯的凋落物来说其降解是从光降解开始的,特别是在旱地草原生态系统,光降解是凋落物分解的主要驱动力,一年内能够直接驱动立枯凋落物降解高达30%。然而,在潮湿的森林生态系统中,紫外线辐射对凋落物分解,尤其是立枯凋落物分解的重要性和机制仍不清楚。

该团队通过模拟立枯降解过程进行野外原位实验,以紫金山典型立枯树种山胡椒(叶子经冬不落,图1)为实验材料,采用因子实验设计,控制不同微生物条件下紫外线对凋落物分解的影响。

1.冬季立枯山胡椒及假设图形

2.凋落物的质量损失 

研究结果显示在亚热带森林环境中,凋落物在不接触土壤的立枯状态下一年可降解超过40%。尽管立枯过程不受土壤微生物群落的影响,但结果表明微生物仍然在立枯凋落物分解中起关键作用,尤其是在夏季和秋季(图2)。湿润森林环境中单独的紫外线辐射并不能直接矿化凋落物有机质,但增加了木质素和纤维素的可降解性,导致立枯凋落物的微生物降解加倍


3.紫外线辐射度和微生物活性对质量损失增加幅度的相对影响 

与旱地生态系统中的直接光降解不同,潮湿的森林环境中紫外线辐射主要通过光易化这一间接方式促进凋落物分解。微生物分解是紫外线效应的最终原因,在紫外线照射下观察到的质量损失增加很大程度上取决于微生物的降解活性(图3)。该成果揭示了非干旱环境中紫外线加速凋落物降解的作用机制,强调在紫外线辐射的驱动下,光降解是森林系统中的一个重要生态驱动环节。

该成果在生态学领域著名期刊《Journal of Ecology》上发表了题为UV radiation doubles microbial degradation of standing litter in a subtropical forest的研究论文 (https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2745.13939)。田兴军教授为文章通讯作者,博士研究生姜涵为文章第一作者。该研究得到国家自然科学基金面上(31870598)、国家重点研发计划(2016YFD0600204)和国家自然科学基金重点(31530007)等项目的支持。