吴浩浩,徐星凯,*,段存涛,李团胜,CHENG WeiGuo

1 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029 2 中国科学院大学地球科学学院大气化学与环境科学系, 北京 100049 3 长安大学地球科学与资源学院, 西安 710054 4 Faculty of Agriculture, Yamagata University, Tsuruoka 997- 8555, Japan



森林土壤融化期异养呼吸和微生物碳变化特征

吴浩浩1,2,徐星凯1,2,*,段存涛1,李团胜3,CHENG WeiGuo4

1 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029 2 中国科学院大学地球科学学院大气化学与环境科学系, 北京 100049 3 长安大学地球科学与资源学院, 西安 710054 4 Faculty of Agriculture, Yamagata University, Tsuruoka 997- 8555, Japan

采用室内土柱培养的方法,研究在不同湿度(55%和80%WFPS,土壤充水孔隙度)和不同氮素供给(NH4Cl和KNO3,4.5 g N/m2)条件下,外源碳添加(葡萄糖,6.4 g C/m2)对温带成熟阔叶红松混交林和次生白桦林土壤融化过程微生物呼吸和微生物碳的激发效应。结果表明：在整个融化培养期间,次生白桦林土壤对照CO2累积排放量显著高于阔叶红松混交林土壤。随着土壤湿度的增加,次生白桦林土壤对照CO2累积排放量和微生物代谢熵(qCO2)显著降低,而阔叶红松混交林土壤两者显著地增加(P<0.05)。两种林分土壤由葡萄糖(Glu)引起的CO2累积排放量(9.61—13.49 g C/m2)显著大于实验施加的葡萄糖含碳量(6.4 g C/m2),同时由Glu引起的土壤微生物碳增量为3.65—27.18 g C/m2,而施加Glu对土壤DOC含量影响较小。因此,这种由施加Glu引起的额外碳释放可能来源于土壤固有有机碳分解。融化培养结束时,阔叶红松混交林土壤未施氮处理由Glu引起的CO2累积排放量在两种湿度条件下均显著大于次生白桦林土壤(P<0.001)；随着湿度的增加,两种林分土壤Glu引起的CO2累积排放量显著增大(P<0.001)。单施KNO3显著地增加两种湿度的次生白桦林土壤Glu引起的CO2累积排放量(P<0.01)。单施KNO3显著地增加了两种湿度次生白桦林土壤Glu引起的微生物碳(P<0.001),单施NH4Cl显著地增加低湿度阔叶红松混交林土壤Glu引起的微生物碳(P<0.001)。结合前期报道的未冻结实验结果,发现冻结过程显著地影响外源Glu对温带森林土壤微生物呼吸和微生物碳的刺激效应(P<0.05),并且无论冻结与否,温带森林土壤微生物呼吸和微生物碳对外源Glu的响应均与植被类型、土壤湿度、外源氮供给及其形态存在显著的相关性。

微生物呼吸；微生物碳；葡萄糖；外源氮；溶解性有机碳；激发效应；冻土融化

冻结过程中土壤微生物和细根的死亡以及团聚体的破碎,有利于土壤速效碳的堆积,从而可能刺激冻结后土壤融化过程中二氧化碳(CO2)的释放[1-6]。但也有室内培养实验[7-9]和野外观测[10-11]发现冻结土壤融化过程中未出现二氧化碳激发排放。冻结土壤融化过程中是否存在CO2激发排放,可能与冻结条件、土壤湿度、有效性碳和氮含量及相关微生物特性有关[5,12-15]。……