凋落物分解将养分归还于土壤，以此来推动地球化学循环。在不同的施肥环境下，土壤微生物群落在凋落物分解过程中扮演着重要的角色。在中国北方，本研究选择了一片楸树人工幼龄试验林开展为期5年的施肥试验。施肥方案主要包括水肥一体化(WF)和穴施(HF)，另有不施肥处理作为对照(CK)。
主要结果1：叶凋落物生物量和C含量对施肥的响应
施肥提高了叶凋落物的生物量和C含量。相较于WF和CK林分，HF林分中生物量分别提高了9%和15.1%，C储量分别提高了10%和16.3%(图1)。
主要结果2：叶凋落物分解对施肥的响应
在所有林分中，叶凋落物生物量在分解过程中逐渐减少，表现为试验前60天分解速率较快，120天后分解速率逐渐降低。施肥明显降低了分解速率，其中WF林分相较于HF林分分解较慢。相较于HF和CK林分，WF林分分解95%叶凋落物需要较长周期，分别增加了0.18和0.43年(图2)。
施肥降低了叶凋落物中的N、P、K、Ca、Mg和C含量。其中，WF林分中的N、P、K和C含量要低于HF林分。在所有林分中，N、P、K和C含量在分解前60天迅速释放，随后释放速率降低。Ca含量在起初的60天内逐渐积累，随后缓慢释放(图3)。
施肥提高了细菌和真菌的多样性。其中，相较于HF林分，WF土壤微生物的OTU、Chao1、Shannon和Simpson指数均较高。3种林分的细菌群落结构表现出明显的差异。CK和HF土壤真菌群落表现出一定的相似性，但WF土壤真菌群落结构相较于HF和CK差异明显(图4)。
主要结果5：微生物多样性和群落、凋落物养分、凋落物分解常数(k)、以及土壤属性间的关系
研究发现，叶凋落物分解与微生物多样性不存在相关性。细菌的Shannon指数与土壤的SOM、SOC和TP、以及叶凋落物的N含量和N:P呈正相关关系。真菌的Shannon指数仅与叶凋落物的Ca含量呈正相关关系(图5)。
在所有林分中，在土壤细菌的互作中，Actinobacteria（放线菌）、Proteobacteria（变形杆菌）、Bacteroidetes（拟杆菌）和Firmicutes（硬壁菌）扮演着重要角色。在真菌互作中，Ascomycota（子囊菌）、Mortierellomycota（被孢霉）和Basidiomycota（担子菌）发挥关键作用。施肥降低了细菌和真菌间的协作关系，增加了彼此间的竞争互作。此外，HF和WF林分土壤中微生物间的互作机制类似(图6)。
图6.不同施肥措施下土壤细菌(a)和真菌(b)互作的网络分析
施肥明显降低了病理型和腐生型真菌的数量，但提高了共生型真菌的丰度。其中，与HF林分相比，WF土壤中腐生型真菌数量较少。在未施肥林分中，腐生型真菌中的Filobasidium（网孢菌属）和Coprinopsis（鬼伞属）主要参与到叶凋落物分解过程中，而在施肥林分中，Neocosmospora（新赤壳属）对分解贡献最大。此外，从分解型细菌筛选来看，Arthrobacte（节杆菌属）在3种林分的凋落物分解过程中扮演着重要角色。
研究结果以题为 "Leaf litter breakdown and soil microbes in Catalpa bungei plantations in response to various fertilization regimes" 在线发表于Forests，华南农业大学林学与风景园林学院的关追追博士为论文的第一作者，同单位的何茜教授和邱权副教授为论文的通讯作者。该研究得到了十三五国家重点研发计划项目(2017YFD0600604和2017YFD060060404)的资助。
