不同來源DOM對中亞熱帶森林土壤呼吸的影響及機制

《不同來源DOM對中亞熱帶森林土壤呼吸的影響及機制》是依託福建師範大學，由郭劍芬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：不同來源DOM對中亞熱帶森林土壤呼吸的影響及機制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：郭劍芬
• 依託單位：福建師範大學

項目摘要

可溶性有機質（Dissolved organic matter，DOM）是生態系統主要的可移動碳庫及重要的養分庫，它對森林土壤碳吸存的影響已引起高度關注，但DOM對森林土壤呼吸的影響及機制仍不清楚。隔離降雨是模擬未來極端乾旱下生態系統回響的有效方法之一。本項目擬採用前期開展的隔離降雨結合DIRT實驗，以中亞熱帶米櫧天然林和杉木林為研究對象，通過原位持續觀測、野外控制和室內模擬實驗，測定不同來源（林冠穿透雨、凋落物、活細根和死細根）DOM對土壤呼吸的影響，並利用13C同位素示蹤配合磷脂脂肪酸分析技術，揭示DOM對土壤呼吸影響的微生物學機制。項目研究對深入理解森林土壤碳吸存機理具有重要科學價值，對於完善森林碳循環模型和預測未來氣候變化對森林碳吸存的影響等有極其重要的作用。

結題摘要

DOM是生態系統主要的可移動碳庫及重要的養分庫，它對土壤呼吸的影響及機制仍不清楚。本項目以濕潤亞熱帶山地生態國家重點實驗室培育基地-大武夷山常綠闊葉林野外站三明觀測點的米櫧天然林和杉木人工林為研究對象，通過隔離降雨和DIRT樣地原位持續觀測和室內模擬實驗相結合，測定不同來源（鮮葉、凋落葉和死根）的DOM對土壤呼吸的影響，並利用13C同位素示蹤配合磷脂脂肪酸分析技術，通過室內土壤添加富13C米櫧和杉木林凋落葉浸提的DOM，尋找土壤有機碳分解過程中起主要貢獻的微生物類群，在此基礎上揭示DOM對土壤呼吸的影響機制。研究發現，隔離60%降雨處理平均土壤呼吸速率明顯高於隔離30%降雨處理和對照。不同DIRT處理中保留根系+凋落物加倍（RDL）處理土壤呼吸速率最高，去除根系和凋落物（NRNL）處理土壤呼吸速率最低，這主要與不同處理土壤微生物群落組成差異有關。室內添加不同來源（米櫧和杉木鮮葉及凋落葉、死根）DOM到土壤中，均引起土壤CO2排放速率增加, 但持續時間短暫。凋落葉DOM添加下產生的激發效應導致土壤有機碳庫的C損失量顯著大於死根DOM添加處理下產生的激發效應導致的土壤有機碳庫C損失量。通過土壤C庫平衡計算得出，米櫧凋落葉DOM添加增加了土壤有機碳庫的吸存量（18±5mg C•kg-1土壤），而杉木凋落葉DOM添加則減少了土壤有機碳庫的吸存量（-41±7mg C•kg-1土壤）。添加13C標記的米櫧和杉木凋落葉及死根DOM均提高了土壤G+、G-、放線菌和真菌的磷脂脂肪酸含量，這是不同來源DOM輸入引起土壤CO2排放速率增加的重要機制。對表層和底層不同林分土壤添加米櫧鮮葉DOM和杉木鮮葉DOM發現，底層土壤激發效應顯著強於表層土壤，而且米櫧次生林土壤激發效應顯著強於杉木人工林土壤，這除了因為不同鮮葉DOM輸入改變表層和底層土壤C/N比、DOC、MBC和礦化態氮含量外，還主要與不同土層土壤微生物群落組成（GP:GN，F:B）變化有關。項目的研究對深入理解森林土壤碳吸存機理具有重要科學價值，對構建全球變化條件下森林碳動態模型等亦具有十分重要的意義。