植被类型、湿度和氮素供给对外源碳刺激森林土壤异养呼吸和微生物碳量的影响

作者：吴浩浩; 徐星凯; 段存涛; 李团胜; CHENG Wei Guo

来源：中国科学:地球科学 , 2015, 45(06): 820-830.

DOI：10.1360/zd-2015-45-6-820

• 森林土壤
• 异养呼吸
• 葡萄糖
• 外源氮
• 溶解性有机碳
• 激发效应
• 微生物碳

采用室内土柱培养的方法,研究了温带成熟阔叶红松混交林和次生白桦林土壤在不同的湿度(55%和80%WFPS,土壤充水孔隙率)和不同的氮素供应(NH4Cl和KNO3,4.5 g N m-2)条件下外源碳添加(葡萄糖,6.4 g C m-2)对森林土壤异养呼吸和微生物碳的激发效应.结果表明:培养期间次生白桦林土壤对照处理CO2累积排放量(5.445.82 g CO2-C m-2)显著高于阔叶红松混交林对照处理(2.863.36 g CO2-C m-2).随着湿度的增加,次生白桦林土壤对照处理CO2累积排放量显著降低,而阔叶红松混交林土壤对照处理却显著增加(P<0.05).单施NH4Cl或KNO3处理培养期内两种林分土壤CO2累积排放量降低9.2%21.6%(P<0.05),低湿度次生白桦林土壤降低最大.单施葡萄糖显著提高两种林分土壤异养呼吸、微生物碳量和微生物代谢熵.培养期间施加葡萄糖所增加的土壤CO2累积排放量(8.711.7 g C m-2)和土壤微生物量(7.423.9 g C m-2)显著大于施加的葡萄糖含碳量(6.4 g C m-2),这可能是由土壤固有有机碳分解释放引起的.培养期间由葡萄糖引起的土壤CO2排放速率和最大排放速率不仅受到湿度及其与林分交互影响(P<0.001),还受到铵态氮与林分交互影响(P<0.001)和林分、湿度和铵态氮三者交互影响(P<0.05).施加铵态氮显著抑制了次生白桦林土壤由葡萄糖引起的微生物碳,而施加硝态氮却无显著效应.施加两种形态的氮均显著促进高湿度阔叶红松混交林土壤由葡萄糖引起的微生物碳(P<0.05).经过量化由葡萄糖引起的土壤活性碳库、微生物碳及CO2排放量,发现葡萄糖对温带森林土壤异养呼吸和微生物碳的刺激效应与植被类型、湿度、外源氮供给及其形态显著相关.

• 单位
  中国科学院大学; 中国科学院大气物理研究所; 大气边界层物理与大气化学国家重点实验室; 长安大学