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植物残体去除处理试验是研究森林土壤碳库变化机制的重要方法之一。以往研究多探讨植物残体去除后森林土壤的净碳变化，而对诸如生态化学计量、土壤物理性质、土壤碳矿化和微生物等相关因素的报道很少，这限制了对土壤碳动态的理解。本研究在2007年在帽儿山温带落叶阔叶林中设置了去除地上凋落物(NL)、去除根系(NR)2个处理，在2016、2017年2年间分别测定土壤养分、土壤含水率、容重、土壤矿化以及土壤微生物生物量。结果表明: (1)在植物残体去除处理中，NL较NR对土壤碳浓度的影响更大。NL和NR处理表层(0～10cm)土壤碳浓度分别降低15.6％(P＜0.05)和10.7％(P＞0.05)，0～30cm土层加权平均碳浓度分别降低7.9％和4.6％。NL处理表层土壤氮浓度降低10.2％，而NR处理表层土壤磷浓度增加6.6％，因此两种处理均降低了表层土壤的C∶P和N∶P。标准主轴回归分析表明，2种处理与对照(CK)之间0～30cm各土层碳、氮、磷浓度的回归斜率均差异显著;土壤碳浓度与土壤含水率、容重的回归截距也差异显著。 (2)单位土壤有机碳释放的CO2-C(RC)均随时间而逐渐降低，但降低速率不同。在矿化初期，NL、NR的RC与CK呈现显著差异，矿化第1dNL较CK低15.9％，NR低18.8％;但在矿化后期，NL与CK几乎重合，与NR产生显著差异，而NR与CK相比始终保持较稳定的差异(平均值为20.1±0.9％)。室内培养67d，NL矿化了有机碳的2.4％(2.37±0.19mg CO2-C g干土-1)，NR矿化了土壤有机碳的2.0％(1.96±0.10mgCO2-C g干土-1)，CK矿化了土壤有机碳的2.5％(2.67±0.16mg CO2-C g干土-1)，矿化累积百分比NL仅比CK低4.1％(P＞0.05），而NR比CK低19.9％(P＜0.05)。NL比NR碳矿化速率高解释了处理9年NL处理土壤碳降低更多的现象。 (3)通过对土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤可溶性有机碳(DOC)测定，发现NR的MBC、DOC分别比CK降低了10.6％、12.5％，NL分别降低了3.5％、9.1％。对比单位微生物生物量碳的碳矿化速率(qCO2)、微生物熵(qMBC)和微生物生物量碳、氮、磷比可以发现，NL、NR的qCO2均较低，但NL的qMBC较CK高;而NL的MBC∶MBN、MBC∶MBP比CK显著升高，NR的MBC∶MBP显著升高。这说明存在土壤碳循环的负反馈。 综上，在10年尺度，NL处理较NR处理对土壤碳库影响更大，而NR通过微生物量的减少和活性有机碳的降低导致矿化速率降低，这种差异不随时间推移而改变;NL对碳矿化速率的降低影响在培养后期活跃性有机碳消耗殆尽后即消失。尽管去除根系可能在更长时间尺度上对土壤碳循环产生较大影响，但是目前土壤碳含量并未大幅减少;NL因碳输入减少、碳输出相对较高的共同作用使得碳含量减少较快。本研究认为凋落物和根系去除均能够影响土壤碳库，它们通过土壤碳、氮、磷生态化学计量，土壤理化性质和微生物代谢调节共同影响土壤碳含量与碳循环。