亚热带主要森林类型土壤有机碳的分解及其温度敏感性研究

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土壤是陆地生态系统最大的有机碳库,其储量的任何微小变化都可能会对大气CO2浓度产生显著影响,进而影响全球气候变化。随着全球变暖趋势逐渐明显,土壤有机碳(SOC)的分解及其对温度的敏感性(Q10)已成为全球变化研究的热点话题。为研究在排除其它因子的影响下亚热带森林土壤有机碳的分解及其对温度的响应,我们选择了会同地区的次生常绿阔叶林、杉木老龄林和杉木成熟林三个试验区域,并采取O层、0~5 cm、5~15 cm和15~30 cm层土壤样品。对土壤样品进行不同凋落物添加处理后,在不同温度下进行室内恒温培养,采用碱液吸收法测定SOC分解释放的CO2量。本文根据实验数据,综合分析了不同培养温度下,各森林类型SOC的分解及其Q10值的差异,以及凋落物输入对SOC分解及其Q10值的影响。研究结果表明:  (1)整个培养过程中,SOC分解速率呈现前期快而后变慢的趋势。方差分析结果显示,温度升高显著促进SOC的分解。同一温度下,各森林类型表层SOC分解速率均显著高于深层土,而SOC分解速率在森林类型之间差异不显著。  (2)杉木凋落物及葡萄糖加入土壤后,原有SOC分解速率显著升高,表现出强烈的激发效应。激发效应强度受温度制约,随着培养温度的升高而降低。激发效应强度还与外源有机碳和原有土壤有机碳的质量密切相关。葡萄糖诱导的激发效应强度显著高于杉木凋落物;杉木人工林SOC分解的激发效应显著高于常绿阔叶林。  (3)森林类型对SOC分解的温度敏感性具有显著影响。我们374 d的研究结果显示,常绿阔叶林Q10值最高,其次是杉木老龄林,杉木成熟林最低。而我们24 h的研究结果显示,杉木成熟林Q10值显著高于常绿阔叶林。这表明森林类型对SOC分解温度敏感性的影响是与其它因素共同作用的结果。  (4)就整个374 d的培养期而言,添加凋落物对土壤温度敏感性的影响不具有显著性(P>0.05)。然而,人为划分为前期(0~59 d)、中期(59~213 d)和后期(213~374 d)后,我们发现添加凋落物对Q10值的影响随着培养时间而变化。培养前期,添加凋落物显著增加Q10值;培养中期和后期,添加凋落物均显著降低Q10值。同时,我们24 h的研究结果显示,添加凋落物显著降低Q10值。此外,添加凋落物对不同土层深度Q10值的显著性影响不同,且随时间而变化。这表明在未来气候变暖的情况下,凋落物可能会使土壤变成碳源,也可能变成碳汇,存在很大的不确定性。
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