7、植物与土壤生态系统：从植被演替到地上食物网的影响

植物与土壤生态系统：从植被演替到地上食物网的影响

1. 植被演替中的土壤生物响应

植被演替过程中，植物物种对土壤生物和过程的影响十分显著。演替的变化受生物相互作用的支配，包括植物改善后续物种物理环境的能力（促进作用）、竞争相互作用、抑制机制以及物种对其他物种影响的耐受性。这些相互作用又由资源可用性的变化驱动。

演替通常有三个不同阶段：
- 积累阶段 ：生态系统发展由植物驱动，最终由优势植物物种的功能特性决定。此阶段常出现有机质的快速净积累，例如印度尼西亚喀拉喀托火山喷发后的前110年，有机碳以45 - 112 g C/m²/年的速率积累。初期微生物受氮限制，净光合作用超过净分解。随着积累阶段推进，土壤中氮含量增加（常通过细菌固氮），微生物生物量和活性相应增加。微生物生物量从氮限制转变为碳限制，微生物碳氮比和单位微生物生物量的呼吸碳损失率随时间下降。能进行共生固氮的植物在演替早期出现时，微生物特性变化最为显著。积累阶段微生物生物量和活性的增强会提高分解速率和有效养分的供应速率，有利于新植物物种的生长。
- 最大生物量阶段 ：即克莱门茨（1928）所说的“顶级群落”。
- 衰退阶段 ：当接近或超过最大植物生物量阶段时，常出现净初级生产力（NPP）和生物量的显著下降。这可能是由于某些植物物种产生的凋落物质量差，含有高浓度的次生代谢产物，导致氮可用性降低；也可能是磷限制变得重要，抑制了土壤活动。

在积累阶段，虽然有机质水平、微生物生物量和氮动员都有可预测的趋势，但土壤食物网的发展仍不太清楚。不过，微生物群落组成在植被发展过程中会发生明显变化，如冰