论文部分内容阅读
细根碳输入能影响土壤有机碳矿化，在森林生态系统碳、养分和元素生物地球化学循环中发挥核心作用。然而，目前关于细根碳输入对土壤有机碳矿化的激发效应研究还很缺乏，限制了对森林生态系统地下碳过程的认识。为此，本研究通过室内模拟培养实验，设置年均温(16℃)和升温(26℃)条件，借助天然13C同位素示踪技术，系统比较了杉木（Cunninghamia lanceolata）细根添加驱动的土壤激发效应及温度效应，获得如下结果: (1)在16℃模拟培养条件下，杉木细根矿化与土壤有机碳矿化的激发效应随培养时间在不同根序间呈现显著的动态差异。细根矿化率由1级～3级根的5％到4级～5级根的8％～10％;土壤有机碳矿化的激发效应经历由前期负激发逐渐转为正激发;其中，添加5级根处理在第14天由负激发转为正激发，其他处理则在第49天转为正激发效应。土壤激发效应变化幅度分别为:1级根从约-10％到+5％、2级根-17％到+11％、3级根-14％到+15％、4级根-9％到+29％和5级根-13％到+31％。 (2)升温10℃能显著影响细根矿化与土壤有机碳矿化激发效应。细根矿化率由1级～3级根的10～13％到4级～5级根的16％～22％;土壤激发效应变化幅度分别为:1级根从约-50％到+7％、2级根从-14％到+6％、3级根从-29％到+6％、4级根从-12％到+35％和5级根从-16％到+53％。利用分根序的方法测定的激发效应与总根存在较大差异。 (3)不同根序细根化学成分与升温效应是显著影响细根矿化和土壤有机碳矿化激发效应的主要控制因子。由于吸收根（1级、2级和3级根）酚类含量远高于运输根（4级和5级根），所以吸收根不易被微生物矿化，产生的激发效应也显著低于运输根;相比5级根处理产生的激发效应最大，2级根产生的激发效应最小，可部分通过胞外酶活性、C∶N以及氮含量等指标进行解释。 升温促进细根矿化和土壤有机碳矿化激发效应的原因在于提高了微生物生长量和胞外酶活性。不同处理间温度效应差异较大，其中1级根与碳氮循环相关的酶活性温度效应较大，而5级根温度效应最小;1级根和2级根氧化酶活性温度效应较大，升温对5级根氧化酶活性没有影响。升温对2级根细菌和真菌生物量影响最大，对4级和5级根影响最小。 综上，本研究结果清楚地表明，不同根序细根矿化和土壤激发效应存在显著差异与升温效应，为深入理解升温条件下森林生态系统地下碳循环提供了数据支撑，建议在今后在细根分解及其土壤有机碳矿化激发效应研究中应以分根序估算，或者采用吸收根和运输根进行估算。