长期干旱后亚热带森林土壤有机碳矿化对干湿交替事件的响应及机制

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随着全球气候变化的持续加剧,地表降水格局发生显著改变,由此引发的极端干旱事件日益突显。土壤水分含量是调控土壤有机碳矿化分解的主要驱动因子。研究表明,短期的干湿交替事件能够激发土壤有机碳的矿化,加速土壤二氧化碳的释放。然而,在长期干旱影响下,陆地土壤的有机碳矿化如何响应土壤生境的干湿交替事件,仍知之甚少。这一不足极大地阻碍了我们对未来气候变化背景下陆地土壤有机碳分解过程的理解与预测。基于此,本研究以亚热带森林土壤为研究对象,采集其7年极端干旱(70%隔离降水处理)处理下的土壤样品,通过室内培养实验调控土壤水分变化,模拟土壤的干湿交替,探究长期干旱后亚热带森林土壤碳矿化对干湿交替事件的响应及机制。主要研究结果如下:(1)长期干旱处理后亚热带森林土壤有机碳矿化对干湿交替事件的响应强度更小。具体表现为,长期干旱处理下的森林土壤有机碳累积矿化量分别在第一次、第二次、第四次干湿交替事件中比对照土壤显著低于对照土壤21.8%、27.9%、27.4%,表明了森林土壤有机碳矿化对长期干旱具有一定的适应性。(2)微生物群落结构改变是干旱处理下亚热带森林土壤有机碳矿化响应干湿交替的主要调控机制;干湿交替事件通过改变干旱处理土壤的真菌、革兰氏阳性菌和放线菌等微生物群落影响土壤有机碳矿化。而对于对照土壤,干湿交替事件通过调控土壤铵态氮含量及真菌群落,影响土壤的有机碳矿化。(3)长期干旱处理下的亚热带森林土壤有机碳矿化对不同强度的干湿交替有不同响应,表现为干旱处理下的森林土壤有机碳矿化对高、中、低强度干湿交替的响应强度比对照土壤分别下降33.1%、25.1%、23.7%。对于长期干旱处理下的森林土壤,不同强度的干湿交替通过间接影响土壤微生物生物量碳及放线菌、革兰氏阳性菌群落,进而调控土壤有机碳矿化。而不同强度的干湿交替通过间接影响土壤氮素含量与真菌群落,调控对照土壤的有机碳矿化。综上所述,本研究阐明了亚热带森林长期干旱后的土壤碳矿化对干湿交替事件的响应模式和影响机制,揭示了土壤生物和非生物因子在响应土壤水分变化中的重要作用。研究结果将促进对土壤有机碳矿化响应干湿交替事件的认识,并通过揭示长期干旱影响下土壤碳矿化对干湿交替的响应机制,为进一步研究森林土壤有机碳矿化对全球变化的响应以及陆地生态系统模型准确模拟碳循环提供理论参考。
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