溫度變化對(duì)土壤有機(jī)碳礦化及其動(dòng)力學(xué)特征的影響.pdf

1、本文采用野外采樣和室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)，研究了不同土地利用類型（林地和旱地）下的石灰土和黃壤（旱地）表層土壤有機(jī)碳(SOC)礦化對(duì)溫度變化的響應(yīng)。三種供試土樣分別采自貴州省普定縣天龍山區(qū)域的典型林地和旱地的0～10 cm表層。針對(duì)3種供試土壤，設(shè)置2種溫度培養(yǎng)模式:①恒溫模式，包括.25℃、20℃、15℃，分別簡稱為HT-25、HT-20、HT-15;②變溫處理，范圍:15℃～25℃，變溫間隔12h，每24 h為1個(gè)周期，簡稱為BT-15/25

2、，其中變溫處理和20℃恒溫處理的積溫相同，培養(yǎng)時(shí)間為56 d。利用培養(yǎng)過程中測得的相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)研究溫度變化對(duì)土壤有機(jī)碳礦化及其動(dòng)力學(xué)特征的影響，為全面認(rèn)識(shí)土壤有機(jī)碳礦化的溫度效應(yīng)以及有機(jī)碳礦化模型的構(gòu)建提供基礎(chǔ)資料和科學(xué)參考。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、畔嗤囵B(yǎng)溫度條件下，3種土壤相同培養(yǎng)時(shí)間段內(nèi)的日均礦化量和累積礦化量大小順序?yàn)?森林石灰土＞旱地石灰土＞黃壤，且差異均達(dá)到顯著性水平(P＜0.05)。不同培養(yǎng)溫度條件下，3種土壤

3、前14 d的有機(jī)碳平均礦化速率顯著高于其后42 d的礦化速率，培養(yǎng)前14d釋放的CO2量約占總礦化量的60％～68％，這表明前14d的礦化速率決定了整個(gè)培養(yǎng)期內(nèi)的有機(jī)碳累積礦化量。恒溫培養(yǎng)條件下，3種土壤的累積礦化量和礦化強(qiáng)度隨著培養(yǎng)溫度的升高而顯著增加。森林石灰土BT-15/25處理的有機(jī)碳累積礦化量和礦化強(qiáng)度顯著低于HT-20處理，黃壤BT-15/25處理的有機(jī)碳累積礦化量和礦化強(qiáng)度則顯著高于HT-20處理，旱地石灰土2種溫度處理之

4、間的累積礦化量和礦化強(qiáng)度則無明顯差異，說明培養(yǎng)溫度模式（恒溫和變溫）的變化顯著影響土壤有機(jī)碳的礦化，通常利用恒溫培養(yǎng)下獲得的土壤礦化數(shù)據(jù)來預(yù)測和衡量田間土壤碳礦化水平的方法是有待商榷的，判定有機(jī)碳礦化對(duì)變溫環(huán)境的響應(yīng)程度是準(zhǔn)確估算土壤CO2排放量的關(guān)鍵。
　?、仆寥烙袡C(jī)碳累積礦化量與有機(jī)碳含量呈顯著或極顯著正相關(guān)(P＜0.05、P＜0.01)，表明土壤有機(jī)碳含量是控制礦化過程的重要因素。3種土壤變溫處理的累積礦化量和礦化強(qiáng)度總是介

5、于HT-25和HT-15處理之間，說明變溫處理的有機(jī)碳礦化受到溫度變化范圍的限制。受土地利用和植被類型的影響，森林石灰土和2種旱地土壤的表層有機(jī)碳含量和組成差異顯著，結(jié)合土壤有機(jī)碳含量和組成、Q10值和礦化強(qiáng)度之間的關(guān)系分析可知，有機(jī)碳含量和組成等自身屬性可能是影響其礦化過程對(duì)外界溫度變化響應(yīng)的重要原因。
　?、巧质彝磷儨靥幚淼臐撛诘V化量顯著低于HT-20處理，且C0/SOC明顯小于旱地石灰土和黃壤，說明變溫環(huán)境中森林石灰土微

6、生物分解有機(jī)碳的能力減弱，微生物對(duì)碳源的利用效率降低。
　?、扰囵B(yǎng)過程中土壤的ks隨著溫度的升高而升高，這表明隨著溫度的升高土壤微生物利用難分解碳庫的能力逐漸增強(qiáng)。整個(gè)培養(yǎng)期內(nèi)，3種土壤的難分解有機(jī)碳含量與累積礦化量的比值達(dá)到近40％，這顯示在有機(jī)碳礦化過程中難分解碳庫與易分解碳庫有著同等重要的作用。通過比較分析變溫處理和恒溫20℃處理?xiàng)l件下森林石灰土、旱地石灰土和黃壤有機(jī)碳礦化動(dòng)力學(xué)方程中各參數(shù)的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)變溫環(huán)境主要通過改

7、變易分解碳庫的含量和難分解碳庫的礦化速率常數(shù)來影響土壤有機(jī)碳礦化過程。
　?、烧麄€(gè)培養(yǎng)期間，由于土壤可溶性有機(jī)碳的溶出量與有機(jī)碳含量的關(guān)聯(lián)性，有機(jī)碳含量較高的森林石灰土的可溶性有機(jī)碳含量始終高于旱地石灰土和黃壤。土壤類型和所處溫度條件的不同，使土壤可溶性有機(jī)碳的溶出量亦有差異，這主要與土壤有機(jī)碳的溫度敏感性和不同溫度條件下土壤微生物群落活性有關(guān)。3種土壤不同溫度條件下的可溶性有機(jī)碳含量與有機(jī)碳日均礦化量均呈極顯著正相關(guān)，表明制約土

8、壤可溶性有機(jī)碳生成是溫度影響有機(jī)碳礦化的一個(gè)重要途徑。
　?、视捎谕寥牢⑸锪刻寂c土壤有機(jī)碳含量的相關(guān)性，森林石灰土的微生物量碳含量顯著高于旱地石灰土和黃壤。除HT-25處理?xiàng)l件下黃壤的微生物量碳含量與日均礦化量顯著相關(guān)外，各處理的土壤微生物量碳含量與有機(jī)碳的日均礦化量均無顯著相關(guān)性;土壤微生物量碳也不能有效反映升溫過程中以及恒溫和變溫處理之間土壤有機(jī)碳礦化的差異，該現(xiàn)象表明，溫度條件不能通過顯著改變土壤微生物數(shù)量來影響有機(jī)碳礦化