模拟气候变暖对高寒泥炭湿地碳稳定性的影响及机制研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:longfei256
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陆地碳循环影响着整个生态系统的能量平衡,目前以二氧化碳浓度升高导致的增温、氮沉降和营养元素输入为特征的气候变化改变了陆地生态系统碳库的稳定性,因此土壤有机碳稳定性受到人们广泛关注。本文以青藏高寒泥炭湿地为研究区,选取木里苔草和毛果苔草为研究对象,借助开顶箱(OTC)模拟野外增温,通过野外采样、室内分析,探究增温对凋落物分解动态、土壤矿化速率、有机活性碳组分和分子结构的影响,并应用高通量测序微生物群落揭示增温对有机碳稳定性的微生物机制。主要研究结果如下:开顶箱野外增温起到了增温作用。增温使土壤暖干化,降低了土壤中的含水量,低温、中温和高温分别使含水量下降1%、4%和7%。增温提高了凋落物的分解速率,促进了碳的输入,低温、中温和高温分别使得凋落物分解率提高5%、8%和6%。然而,凋落物中养分残留率随分解天数迁移趋势不同,其中有机碳残留率随分解天数逐渐减低,而氮残留率呈现先增加后减少的趋势。增温还增加了土壤矿化速率,提高了土壤碳的输出。不同温度对CO2释放速率促进作用不同,促进幅度表现为15℃>25℃>5℃,表明土壤固碳能力随温度逐渐减弱。增温使土壤中水溶性和易氧化活性有机碳的含量分别提高7%和5%。增温不仅提高了活性有机碳组分的含量,还改变了有机碳功能区官能团的相对含量,使烷氧碳和羧基碳官能团的相对含量分别增加8%和15%,烷基碳和芳香碳的相对含量分别降低6%和11%。温度升高使得土壤有机碳的可降解性、腐殖化和疏水性程度降低且更易分解,降低了土壤有机碳的稳定性。土壤中的优势菌群以变形菌门中的细菌为主,低温、中温和高温处理使土壤细菌OTU数目增加11%、11%和2%。低温和中温相对于对照都显著增加了细菌的丰度以及多样性,高温对此没有显著影响。增温不仅增加了细菌多样性,还提高了土壤脲酶、β-葡萄糖苷酶和磷酸酶的活性,其中低温、中温和高温处理样地中β-葡萄糖苷酶活性分别提高了 4%、10%和6%。增温提高了微生物的活性,促进了碳的转化,不利于土壤有机碳的固持。
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