北亚热带不同林型叶片-凋落物-土壤化学计量特征对微生物碳利用效率的调控机制

本研究通过分析三种典型林型（纯马尾松林、纯麻栎林及混交林）的生态化学计量特征，揭示了森林类型通过调控叶片-凋落物-土壤碳氮磷 stoichiometry（C:N:P）影响微生物碳利用效率（CUE）的机制。混交林通过优化养分循环和缓解微生物营养限制，显著提升CUE（达0.43），为亚热带森林土壤碳固存提供关键理论依据。

　　

Highlight

化学性质：叶片与凋落物在不同林型间的差异

叶片养分含量在不同林型间呈现显著差异（p < 0.05）。麻栎林（QA）的叶片有机碳（MOC）含量最高（654 ± 34.8 g kg^?1），混交林（PM-QA）次之（568 ± 53.4 g kg^?1），而纯马尾松林（PM）最低（483 ± 21.3 g kg^?1）。叶片全氮（MTN）和全磷（MTP）含量在QA和PM-QA中显著高于PM。叶片碳磷比（C:P）以PM最高，PM-QA最低，且各林型间差异显著（p < 0.05）。

化学性质：叶片与凋落物在不同林型间的差异

三种林型（PM、QA和PM-QA）的叶片与凋落物养分含量表现出明显变异，印证了森林类型对养分动态的调控作用。这些结果与多项研究一致，表明森林组成与环境条件显著影响养分循环和土壤肥力（Zhang et al., 2021）。具体而言，叶片和凋落物有机碳（MOC、LOC）、全氮（MTN、LTN）及全磷（MTP、LTP）的差异反映了树种特有的养分利用策略。QA和PM-QA较高的氮磷含量可能源于麻栎叶片更快的分解速率和更均衡的 stoichiometry，而PM的高碳氮比则暗示其凋落物分解缓慢且可能引发微生物氮限制。这些发现强调了森林管理中对树种选择的考量如何通过凋落物质量间接影响地下生态过程。

Conclusions

本研究系统比较了纯PM、纯QA和混交PM-QA林的叶片、凋落物与土壤化学性质、微生物资源限制及碳利用效率（CUE）。结果发现，养分含量、化学计量比和微生物活动因树种组成与土壤深度而异。QA土壤的有机碳、氮和磷水平最高，PM-QA次之，PM最低。叶片有机碳和氮含量也呈现类似趋势。PM的叶片和凋落物碳氮比及土壤氮磷比最高，而PM-QA的凋落物碳含量、微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量碳氮比最高，这使其微生物CUE达到最大值（0.43），较PM（0.32）和QA（0.38）分别高出34%和14%。微生物资源限制模式显示氮磷共限制，其中PM的磷限制最强。相关性分析表明，微生物CUE与微生物生物量碳氮比和矢量角度呈正相关，而与土壤全氮（TN）、土壤氮磷比和酶活性碳氮比负相关。这些结果凸显了混交林在提升养分有效性、缓解资源限制和优化微生物碳利用效率方面的优势，为亚热带森林土壤碳管理提供了科学依据。