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黄土高原典型森林中土壤有机碳矿化及土壤微生物生长策略对外源碳输入的响应

曾文铉  
【摘要】:近年来关于土壤有机碳矿化作用机理及其土壤温度敏感性的研究成为该领域关注的热点问题。在陆地生态系统中,外源碳的添加和输入都会直接影响土壤有机碳库的平衡以及土壤结构状况等。因此,也会一定程度上影响全球陆地生态系统中土壤有机碳的平衡和转化。了解外源碳输入到土壤中产生的矿化作用以及土壤中微生物的动态生长特征对今后开展陆地生态系统中土壤有机碳循环具有重要意义。本论文以甘肃子午岭林区的辽东栎林和山杨林为研究对象,通过野外采样、室内模拟培养实验测定不同林分、不同土层(0-10cm;30-50cm)、不同温度(15℃;25℃)在春季和秋季下的土壤呼吸速率,并且运用相应公式拟合得出土壤有机碳矿化量、土壤呼吸温度敏感性及土壤微生物生长参数,得出了相应的研究结果:(1)通过室内模拟实验并在黑暗条件下保证一定湿度在15℃和25℃条件下,培养从山杨林地和辽东栎林地采回的土壤样品,并且发现随着培养时间的延长或温度的升高,土壤的累计碳矿化量增加;山杨林和辽东栎林深层土壤的累计有机碳矿化量都比其浅层土壤的累计碳矿化量要高,但是其中山杨林地的土壤有机碳矿化量的表现趋势在增大之后随之减小。(2)山杨林地和辽东栎林地的土壤都在15℃和25℃的条件下培养,除去辽东栎林浅层土壤温度敏感性变化不大以外,辽东栎林深层土壤、山杨林浅层和深层土壤的有机碳分解的温度敏感性明显增强;浅层土壤有机碳分解的温度敏感性高于深层土壤,这说明浅层土壤微生物在不同温度下的适应能力并不明显;此外,山杨林浅层和深层土壤有机碳分解的温度敏感性要低于辽东栎林相应土壤和的温度敏感性。(3)随着添加葡萄糖溶液浓度的增大,春季和秋季山杨林和辽东栎林浅、深层土壤的土壤呼吸速率不断增强;结合米氏方程拟合后的微生物生长动力学参数能够分析,季节变化会对山杨林和辽东栎林土壤微生物生长状况造成一定影响,同时季节之间的差异也会对土壤易消耗的有机碳含量、微生物生长选择机制与土壤异氧呼吸温度敏感性造成显著影响;山杨林土壤易被利用的有机碳含量Sn秋季显著高于春季,然而辽东栎林在不同季节土壤中易被分解的有机碳含量Sn没有明显的变化,并且土壤中原有的易利用底物的浓度Sn和表示微生物对底物的亲和程度Ks的温度敏感性数值在不同季节条件下几乎没有区别。


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